Кількість речовини - одна з основних величин, яка характеризується чисельністю містяться в системі структурних одиниць (атомів, молекул, іонів і ін.). Одиницею кількості речовини є моль.
Мольная маса - маса 1 моль речовини:
Молярний об'єм -Обсяг 1 моль речовини:
Масова частка компонента в суміші - співвідношення маси компонента А, що міститься в суміші, і загальної маси суміші:
Молярна частка компонента в суміші - співвідношення кількості компонента і загальної кількості суміші:
Об'ємна частка компонента в суміші - співвідношення наведеного (до звичайних тиску і температурі суміші) обсягу компонента і загального обсягу суміші:
Показник «об'ємна частка» використовується преимущест-венно для характеристики газових сумішей і збігається (для газів) з показником «молярна частка», якщо не вчи-ють відхилення реальних газів від ідеального сос-тояния.
Масове співвідношення компонента в суміші - відно-шення маси даного компонента до маси решті ча-сти суміші.
Мольне співвідношення компонента в суміші - відношення кількості даного компонента до кількості решті суміші.
Об'ємне співвідношення компонента в суміші - відно-шення наведеного обсягу даного компонента до об'єк-йому решті суміші.
Масова концентрація компонента - відношення маси компонента суміші до об'єму суміші:
При розрахунках хіміко-технологічних процесів ча-сто виникає необхідність перекладу масового соста-ва суміші в молярний і навпаки. Для перекладу масових часток в молярний знаходять масу кожного компонента в 1 кг або в 100 кг (якщо масові частки виражені в про-центах) суміші; ділять масу компонента на його відноси-тільну мольну масу, визначаючи кількість компонента (кмоль); ділячи число моль кожного компонента на суму загального числа моль, отримують молярний частки когось тами. Для перерахунку мольних часток в масові оп-чати кількість кожного компонента в 100 моль суміші; визначають масу кожного компонента, множачи кількість компонента на його відносну мольну масу; знаходять масові частки, ділячи масу кожного когось компонентами на загальну масу суміші.
Приклад 1. Визначити масові частки компонентів в суміші, з-стоїть з 400 кг бензолу і 100 кг толуолу.
Рішення. Загальна маса речовини в суміші:
400 + 100 = 500 кг
Масові частки компонентів в суміші:
бензол 400. 500 = 0,8
толуол 100. 500 = 0,2
Масову частку другого компонента в даному випадку можна визна-ділити також, враховуючи, що сума масових часток компонентів дорівнює одиниці. Тоді масова частка толуолу дорівнює:
Приклад 2. Визначити молярний частки компонентів в суміші, з-стоїть з 100 кг метану, 120 кг етану і 180 кг етилену.
Рішення. Мольная маса метану 16 кг / кмоль, етану 30 кг / кмоль, етилену 28 кг / кмоль. Кількість кожного компонента:
метан 100. 16 = 6,25 кмоль
етан 120. 30 = 4,0 кмоль
етилен 180. 28 = 6,43 кмоль
Загальна кількість речовини:
6,25+ 4,0+ 6,43 = 16,68 кмоль
Молярний частки компонентів:
метан 6,25. 16,68 = 0,37
етан 4,0. 16,68 = 0,24
етилен 6,43. 16,68 = 0,39
Для етилену молярна частка може бути визначена також ис-ходячи з рівності суми мольних часток компонентів одиниці. Тоді молярна частка етилену дорівнює:
1 - 0,37 - 0,24 = 0,39
Процеси переробки нафти
Розрізняють первинні і вторинні процеси нафтопереробки.
Первинна переробка (пряма гонка) нафти осу-ється на установках, що працюють при атмосфер-ном тиску. При цьому отримують світлі продукти: бензиновий дистилят (суміш вуглеводнів C5 - C12, що википає при температурі від 180 до 200 ° С), лігроїнових дистилят (суміш вуглеводнів C7 - C14. Википає при 120-240 ° С), гасовий дистилят (суміш вуглеводнів C9 - C16. википає при 180-300 ° С) і соляровим дистилят (суміш вуглеводнів C6 - C18. википає при 250-350 ° С). Залишок після відгону нафтових дистилятів - мазут - розганяють в вакуумі, отримуючи різні мастила. Вихід бензинового дистиляту при прямій гонці досягає 5-20% від кількості вихідної нафти.
Для збільшення виходу бензину та інших світлих продуктів дистиляти прямий гонки і мазуту піддав-ють вторинній переробці з частковим розкладанням (деструкцією) вуглеводнів. Розрізняють термічні та каталітичні процеси деструктивної переробки.
1. Термічні процеси:
а) крекінг під тиском (при 460-560 ° С і 2-7 МПа);
б) газофазний крекінг (при 550-600 ° С і 3-5 МПа);
в) коксування нафтових залишків (при 480-560 ° С і атмосферному тиску);
г) піроліз (при 700-800 ° С і тиску, близькому до атмосферного).
2. Каталітичні процеси:
а) каталітичний крекінг на алюмосилікатних ка-талізаторах (при 440-500 ° С і 1-3 МПа);
б) каталітичний риформінг на платиновому або на оксидному молібденовому каталізаторі (при 500-550 о С і 7-10МПа);
в) деструктивна гідрогенізація і гідрокрекінг (при 400-500 ° С і3-70 МПа).
Приклад 1. Визначити компонентний склад бензинової фракції (межі википання 93-123 ° С), отриманої в процесі пря-мій гонки нафти, якщо кількість одержуваної фракції становить 34 800 кг / год. Склад бензинової фракції в масових частках наступний: парафінові вуглеводні 27,2%, ненасичені вуглеводні 0,7%, ароматичні вуглеводні 0,9%, нафтенові вуглеводні 71,2%. Визначити масову витрату нафти, необхідної для отримання зазначеної фракції, якщо вихід фракції становить 20% від загальної маси нафти, витраченої на пряму гонку.
Рішення. Масова витрата нафти для «отримання бензинової фракції з урахуванням 20% -ного виходу:
Приклад 2. Визначити компонентний склад бензинової фракції (52 800 кг / год, межі википання 58-93 ° С), отриманої пиролизом нафтової сировини, якщо її склад в масових частках наступний:
- парафінові вуглеводні 4,9%,
- ароматичні вуглеводні 56,2%,
- нафтенові вуглеводні 1%.
Визначити масову витрату нафти, необхідної для отримання зазначеної фракції, якщо вихід фракції становить 60% від загальної маси нафти, витраченої на піроліз. Умовно прийняти молекулярну масу для нафти 282, для бензинової фракції 142.
Рішення. Масова витрата нафти для отримання бензинової фракції:
Масова витрата нафти з урахуванням 60% -ного виходу:
Компонентний склад бензинової фракції:
Приклад 3. Продуктивність установки платформинга по
рідкому сировини становить 1760 т / добу. Об'ємна витрата суміші па-
рів і циркуляційного водню дорівнює 2,57 м 3 / с в умовах процесу. Об'ємна швидкість рідкого сировини, має щільність
748 кг / м 3. становить 1,53 год -1; лілейна швидкість паро-газової
суміші в перетині реактора дорівнює 0,39 м / с. Визначити загальний обсяг
каталізатора в реакторах і діаметр реактора:
Рішення. Об'ємна витрата рідкого сировини на установці платформинга:
Обсяг каталізатора в реакторах:
Рішення задач супроводити необхідними поясненнями.
У методичних вказівках наведено мінімальний список літератури, рекомендованої для виконання роботи. Однак, цей список може бути розширений студентами за рахунок використання інших підручників, монографій, довідників і т.д.
Контрольна робота виконується на аркушах формату А4 в сброшюрованном вигляді. Допускається виконання в рукописному варіанті, проте перевага віддається комп'ютерного набору. У варіантах з завданнями по складанню матеріальних і енергетичних балансів бажана перевірка розрахунків за спеціальними комп'ютерними програмами. Зразок титульного аркуша контрольної роботи представлений в додатку 1. Сторінки контрольної роботи повинні бути пронумеровані. Завершується робота списком використаної літератури, програм, нормативно-технічних документів.
Вибір завдань і питань контрольного завдання здійснюється відповідно до двома останніми цифрами студентського квитка (див. Таблицю).
Дві останні цифри залікової книжки
Визначити кількість н-бутану, який потрібен для досягнення необхідного тиску насичених парів (ДПР) при наявності суміші п'яти бензинових компонентів.
1. Прямогінний бензин
3. Бензинова фракція гідрокрекінгу
Варіанти для розрахунку
Дві останні цифри залікової книжки
Для всіх варіантів необхідне значення ДПР дорівнює 10 psi (0,7 атм).
Розрахувати, скільки алкилата необхідно додати, щоб отримати товарний автомобільний бензин з моторним октановим числом (МОЧ) рівним 80,0 і дослідницьким октановим числом (ІОЧ) рівним 89,0. Октанові характеристики алкилата: МОЧ - 95,0 і ІОЧ - 97,0. Компоненти товарного бензину і їх октанові характеристики:
1. Прямогінний бензин
3. Бензинова фракція гідрокрекінгу
* - V5 береться з попередньої задачі (за результатами розрахунків)
V1. V2. V3. V4 такі ж, що і в попередній задачі (відповідно до варіанта).
1. В результаті прямої перегонки нафти отримано на годину 33800 кг бензинової фракції (93-123 ° С), масові частки компонентів в якій рівні: парафіни 27,4%, ненасичені 0,5%, ароматичні 0,7%, нафті-ни 71,4%. Визначити компонентний склад фракції і масова витрата нафти, якщо вихід фракції складаючи-ет 48% від загальної витрати нафти, що надходить на уста-новку прямий перегонки.
2. В результаті прямої перегонки нафти отримано в годину 37 000 кг бензинової фракції (58-93 ° С), масо-ші частки компонентів в якій рівні: парафіни 37,4%, ароматичні 0,5%, нафти 62,1%. Визначити компонентний склад фракції і масова витрата нафти, якщо вихід фракції становить 7% від загальної витрати нафти, що надходить на установку прямої пере-гонки.
3. В результаті прямої перегонки нафти отримано в годину 34 000 кг бензинової фракції (123-153 ° С), мас-сові частки компонентів в якій: парафіни 18,8%, ароматичні 4,7,%, ненасичені 0,5%, нафтени 76%. Визначити компонентний склад фракції і масова витрата нафти, якщо вихід фракції становить 18% від загального (витрати нафти, що надходить на установку прямої перегонки.
4. В результаті прямий, перегонки нафти отримано в годину 52 000 кг бензинової фракції (58-93 ° С), масо-ші частки компонентів в якій рівні: парафіни 4,9%, ненасичені 37,9%, ароматичні 56,2% , нафти 1,0%. Визначити компонентний склад фракції і масова витрата нафти, якщо вихід фракцій з-ставлять 62% від загальної витрати нафти, що надходить на установку прямої перегонки.
5. В результаті піролізу нафти отримано в годину 71 000 кг бензинової фракції (93-123 о С), масові частки компонентів в якій рівні: парафіни 7,1%, не-граничні 43%, ароматичні 48,2%, нафти 1, 7%. Визначити компонентний склад фракції і масова витрата нафти, якщо вихід фракції становить 68% від загальної витрати нафти, що надходить на установку пі-Роліз.
6. В результаті піролізу нафти отримано в годину: 68 000 кг бензинової фракції (123-153 о С), масові частки компонентів в якій рівні: парафіни 10,2%, ненасичені 47,3%, ароматичні 40,3%, нафти 2, 2%. Визначити компонентний склад фракцій і мас-совий витрата нафти, якщо вихід фракції становить 70% від загальної витрати нафти, що надходить на установ-ку піролізу.
7. При коксуванні нафтових залишків утворюються нафтопродукти наступного складу (в масових частках): 28% нафтового коксу, 60% рідких дистилятів, 12% крекінг-газу. Розрахувати компонентний склад зазначений-них продуктів, якщо на установку подають 38 800 кг неф-тяного залишку на годину, а ступінь його конверсії склад-ляет 90%.
8. Визначити склад крекінг-газу в масових частках, якщо газ складається (в об'ємних частках) з водню (4%), метану (41%), етану (18%), пропану (15%), бутану (6%), етилену (3%), пропілену (8%), і бутен (5%).
9. Перевести об'ємні частки в масові частки (%)
для крекінг-газу наступного складу: водень 3%, метан 48%, етан 17%; пропан 35%, бутан 5% етилен 2%, пропилен 6%, бутени 4%.
10. Провести об'ємні частки в масові частки (%) для крекінг-газу, отриманого газофазним крекингом дистилятів прямої гонки і має наступний склад: водень 9%, метан 28%, етан 14%, пропан 4%, бутан 1,5%, етилен 22%, пропилен 15%, бутени 6,5%.
5. Контрольні питання
1. Мета і завдання товарознавства
2. Етапи розвитку товарознавства
3. Основні положення системи стандартизації в РФ
4. Завдання нафтового товарознавства
5. Загальна характеристика основних нафтопродуктів
6. Елементний склад нафт
7. Фракційний склад нафт
8. Межі википання промислових фракцій прямої перегонки нафти
9. Груповий склад нафти
10. гетероатомних з'єднання нафти
12. Класифікація нафтопродуктів по ГОСТ Р 28576-90 (ІСО 8681-86)
13. Види палив і їх коротка характеристика
14. Класифікація палив по ГОСТ Р 28577.0-90 (ІСО 8216 / 0-86)
15. Характеристика основних показників якості автомобільних бензинів
16. Порівняльна характеристика якості бензинів за російськими і європейськими стандартами
17. Охарактеризувати основні показники якості дизельних палив
18. Марки дизельних палив, вироблених по ГОСТ 305-82
19. Порівняльна характеристика якості дизельних палив, вироблених за російськими і європейськими стандартами
20. Марки і основні показники якості реактивних палив (авіаційних гасу)
21. Класифікація і призначення мастильних масел
22. Міжнародна класифікація мастильних матеріалів по ГОСТ 28549.0-90 (ИСО 6743 / 0-81)
23. Класифікація моторних масел по ГОСТ 17479.1-85 за експлуатаційними властивостями і в'язкості
24. Міжнародна класифікація моторних масел по в'язкості (SAE)
25. Принцип класифікації моторних масел по області застосування (API)
26. Відповідність вітчизняних і зарубіжних (по API) марок моторних масел
27. Призначення і типи нафтових бітумів
28. Класифікація дорожніх бітумів по ГОСТ 22245-90
29. У яких одиницях і на яких приладах визначається температура розм'якшення бітумів
30. Марки і призначення нафтових коксів
32. Форми сертифікації продукції
33. Основні фізико-хімічні властивості моторних масел
34. Класифікація трансмісійних масел по ГОСТ 17749.2-85
35. Що таке пенетрация бітумів
36. Класифікація покрівельних бітумів по ГОСТ 9548-74
6. Вимоги до оформлення контрольної роботи
Робота повинна бути виконана на комп'ютері. Як виняток робота може бути виконана в рукописному варіанті. Зразок виконання титульного листа контрольної роботи, представлений в додатку 2. Листи контрольної роботи повинні бути пронумеровані. Першою сторінкою вважається титульний аркуш, на якому номер не ставиться. На титульному аркуші повинна бути напис виконавця і дата. В кінці роботи повинна бути підпис виконавця і дата. В кінці роботи повинен бути представлений список використаної літератури за правилами, що визначаються ГОСТом 7.1 - 84. Рекомендується використовувати алфавітний варіант угруповання літератури. Якщо при виконанні роботи були використані законодавчі та нормативні документи і акти, то вони викладаються на початку списку літератури в порядку від найбільш значних до менш значущим.
Додатковий довідковий матеріал допускається поміщати в додатках. Додатки позначаються арабськими цифрами. Кожна програма слід починати з нової сторінки і воно повинно мати заголовок. Додатки повинні мати спільну з іншою частиною наскрізну нумерацію сторінок.
1. Нафтопереробка і нафтохімія. Інф. Зб. ЦНІІТЕнефтехім.
2. ПЕК Росії. Нафтогазовидобувна і нафтопереробна промисловість. Щомісячний бюлетень.
3. Науково-технічний журнал «Мир нафтопродуктів». Вісник нафтових компаній.
Вступ. Мета і завдання дисципліни. Роль і значення товарознавства нафти і нафтопродуктів в умовах ринкової економіки. Сертифікація як найбільш краща і ефективна форма захисту споживачів від застосування неякісних палив, мастильних матеріалів та інших нафтопродуктів.