Определим температуру кипения для Задачи 6.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Контрольная работа

по дисциплине

«Химия нефти и газа»

Выполнил:

Улитин Д.В.

Гр. БНГС-14-1бзу

Проверил:

Федотов К.В.

Пермь 2016

Оглавление

Задание 1. 3

Задание 2. 5

Задание 3. 8

Задание 4. 10

Задание 5. 12

Задание 6. 13

Задание 7. 14

Задание 8. 15

Задание 9. 16

Задание 10. 17

Задание 11. 18

Задание 12. 19

Задание 13. 19

Задание 14. 22

Задание 15. 25

Теоретический вопрос №5. 29

Общая характеристика газа. 29

Химический состав газа. 30

Физические свойства газа. 33

Классификация природных газов. 33

Классификация по условиям нахождения газа в природе. 34

Классификация газов по химическому составу. 35

Классификация и индексация В.И. Старосельского, классификация В.А. Соколова. 36

Применение природного газа в мире. 37

Применение природного газа. 37

Хроматографические методы разделения и анализа органических веществ. 39

Литература. 42

Задание 1.

Смесь нефтяных фракций имеющих следующие характеристики массу G кг: среднюю молекулярную массу М г/моль; плотность р кг/м³. Бензина G = 3400, М = 148. р = 793; керосина G = 2800, М= 208, р = 849; легкого газойля G = 3700, М= 268, р = 884; тяжелого газойля С; = 1600, М = 328, р =907; мазута G = 1500, М = 388, р = 924. Найти: массовый, мольный и объемный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Ответ представить в виде таблицы.

Дано:

Компонент	Масса, G кг	Средняя молекулярная масса, М г/моль	Плотность, ρ кг/м³
Бензин
Керосин
Легкий газойль
Тяжелый газойль
Мазут

Найти:

Массовый, мольный и объемный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Ответ представить в виде таблицы.

Решение:

1) Найдем массовые доли компонентов

Общая масса смеси равна:

кг

Массовая доля бензиновой фракции равна:

мас %

Массовая доля керосиновой фракции равна:

мас %

Массовая доля фракции легкого газойля равна:

мас %

Массовая доля фракции тяжелого газойля равна:

мас %

Массовая доля фракции мазута равна:

мас %

2) Найдем мольные доли компонентов.

Число килограмм-молей равно:

Бензина

кмоль

Керосина

кмоль

Легкого газойля

кмоль

Тяжелого газойля

кмоль

Мазута

кмоль

Общее число килограмм-молей смеси составит:

кмоль

Мольная доля бензина составит:

мол %

Мольная доля керосина составит:

мол %

Мольная доля легкого газойля составит:

мол %

Мольная доля тяжелого газойля составит:

мол %

Мольная доля мазута равна:

мол %

3) Найдем объемные доли компонентов.

Объем бензина в смеси составит:

м³

Объем керосина в смеси составит:

м³

Объем легкого газойля в смеси составит:

м³

Объем тяжелого газойля в смеси составит:

м³

Объем мазута в смеси составит:

м³

Общий объем смеси будет равен:

м³

Объемная доля бензина в смеси составит:

об %

Объемная доля керосина в смеси составит:

об %

Объемная доля легкого газойля в смеси составит:

об %

Объемная доля тяжелого газойля в смеси составит:

об %

Объемная доля мазута в смеси составит:

об %

Ответ:

Компонент	Мас %	Мол %	Об %
Бензин	26, 8	38, 9	28, 3
Керосин	22, 0	22, 8	21, 7
Легкий газойль	29, 1	23, 4	27, 6
Тяжелый газойль	12, 6	8, 3	11, 6
Мазут	9, 5	6, 6	10, 8
Сумма

Задание 2.

Газовая смесь находится при следующих условиях давление Р = 13, 6 атм. температура t = 250 °С. Компоненты газовой смеси при этих условиях имеют следующий объем м³: азот 290, углекислый газ 110, сероводород 510, метан 2200, этан 3500. пропан 2800, изо-бутан 2300 и н-бутан 3200. Найти: общую массу смеси, массовый и мольный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Ответ представить в виде таблицы.

Дано:

Компонент	Газ	Объем, м³	Молярная масса, кг/моль
Азот	N₂
Углекислый газ	CO₂
Сероводород	H₂S
Метан	CH₄
Этан	C₂H₆
Пропан	C₃H₈
Изобутан	C₄H₁₀
Н-бутан	C₄H₁₀
Общий объем смеси		12, 930

Найти:

Общую массу смеси, массовый и мольный состав смеси с точностью до1-ой десятой процента. Ответ представить в виде таблицы.

Решение:

1) Найдем нормальный объем газов.

Нормальный объем для азота составит:

Н·м³

Т.к. в нормальных условиях 1 кмоль газа принимает объем 22, 4 м³ то, зная нормальный объем газа, найдем количество молей каждого компонента.

кмоль

2) Найдем массу каждого из компонентов смеси.

кг

=2573, 4+1533, 9+5495, 4+1115, 6+33276, 7+39044, 7+42277, 4+58820, 5=184137, 6 кг

Массовая доля компонентов:

масс %

Для Н–бутана массовая доля определится по формуле:

масс %

3) Определяем мольный состав смеси.

Т.к. для газов справедливо условие х_i = ν _i тогда,

Общий объем смеси V_см = 13300 м³

Мольная доля азота составит:

мол %

масс %

Для Н–бутана мольная доля определится по формуле:

мол %

Ответ: G _см= 126008, 1 кг,

Компонент	Мас %	Мол %
Азот	1, 4	2, 2
Углекислый газ	0, 8	0, 8
Сероводород	3, 0	3, 8
Метан	0, 6	16, 5
Этан	18, 1	26, 3
Пропан	23, 0	21, 0
Изобутан	31, 9	17, 3
Н-бутан	21, 2	12, 1
Сумма	100.0	100.0

Задание 3.

Найти среднюю молекулярную массу нефтяных фракций по их физическим характеристикам: начало кипения н.к. °С, конец кипения к.к. °С, характеристический фактор к\ абсолютная плотность при 20°С р кг/.ч. Фракция А н.к. = 340, к.к. = 380, К = 11, 7; фракция В н.к. = 280, к.к. = 230, К = 11, 3; фракция С р = 860; фракция D р = 800. Определить среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются:

-в мольном соотношении A/B/C/D как 8/6/3/5;

-в массовом соотношении A/B/C/D как 1/4/7/9;

-в объемном соотношении A/B/C/D как 7/1/3/5.

Дано:

Фракция	Начало кипения н.к. º С	Конец кипения к.к. º С	Характеристический фактор, К	Абсолютная плотность при 20 º С. ρ, кг/м³
А			11, 7
В			11, 3
С
D

Найти:

Среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются:

-в мольном соотношении A/B/C/D как 8/6/3/5;

-в массовом соотношении A/B/C/D как 1/4/7/9;

-в объемном соотношении A/B/C/D как 7/1/3/5.

Решение:

1) Найдем среднюю температуру кипения

Для фракции А:

º С

Для фракции В:

º С

2) Найдем среднюю молекулярную массу по уточненной формуле Вайнова.

Для фракции А:

г/моль

Для фракции В:

г/моль

3) Найдем относительную плотность.

Для фракции С:

Для фракции D:

4) Найдем среднюю молекулярную массу фракции по ф-ле Крега.

, г/моль

Для фракции С:

г/моль

Для фракции D:

г/моль

5) Найдем среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются в мольном соотношении А/В/С/D как 8/6/3/5.

Из мольного соотношения найдем мольные доли фракций в %:

Сумма отношений А+В+С+D=8+6+3+5=22=100%

Фракция мол.%

г/моль

6) Найдем среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются в массовом соотношении A/B/C/D как 1/4/7/9.

г/моль

7) Найдем среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются в объемном соотношении A/B/C/D как 7/1/3/5.

Из объемного соотношения найдем объемные доли фракций в %:

Сумма отношений А+В+С+D=7+1+3+5=16=100%

Для газа справедливо

Фракция об.%

Ответ:

-в мольном соотношении A/B/C/D как 8/6/3/5; М_ср =231, 26 г/моль

-в массовом соотношении A/B/C/D как 1/4/7/9; М_ср =189, 4 г/моль

-в объемном соотношении A/B/C/D как 7/1/3/5. М_ср =237, 45 г/моль

Задание 4.

По физическим характеристикам нефтяных фракций: фракция А °АР1 =30; фракция В °АР1 = 53.5; фракция С р = 850 кг/м ; фракция D р- 795 кг/м³. Найти среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, плотность смеси при температуре 20°С и плотность смеси при температуре t = 118°С, если они смешиваются:

-в объемном соотношении A/B/C/D как 8/2/3/6;

-в массовом соотношении A/B/C/D как 2/3/8/6;

-в мольном соотношении A/B/C/D как 3/8/6/2.

Дано:

Фракция	º API	Плотность ρ, кг/м³
А
В	53, 5
С
D

Найти:

Среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, плотность смеси при температуре 20 º С и плотность смеси при температуре 118 º С, если они смешиваются:

-в объемном соотношении A/B/C/D как 8/2/3/6;

-в массовом соотношении A/B/C/D как2/3/8/6;

-в мольном соотношении A/B/C/D как 3/8/6/2.

Решение:

1) Найдем относительную плотность фракции.

Для фракции А:

Для фракции В:

2) Переведем относительную плотность фракции в российские единицы измерения

Для фракции А:

где, α – температурный коэффициент (таблица1, стр.12)

Для фракции В:

3) Найдем относительную плотность смеси фракций в объемном соотношении A/B/C/D как 8/2/3/6:

или 834, 7 кг/м³

4) Найдем относительную плотность смеси фракций при температуре 118 º С

или 759, 7 кг/м³

5) Найдем относительную плотность смеси фракций в американских единицах измерения:

6) Найдем молекулярную массу смеси фракций по ф-ле Крега

г/моль

7) Найдем относительную плотность смеси фракций в массовом соотношении A/B/C/D как 2/3/8/6:

или 820, 0 кг/м³

8) Найдем относительную плотность смеси фракций при температуре 118 º С

или 745, 0 кг/м³

9) Найдем относительную плотность смеси фракций в американских единицах измерения:

10) Найдем молекулярную массу смеси фракций по ф-ле Крега

г/моль

11) Найдем относительную плотность смеси фракций в мольном соотношении А/В/С/D как3/8/6/2:

= 0, 8125 или 812, 5 кг/м³

12) Найдем относительную плотность смеси фракций при температуре 90 º С

или 737, 5 кг/м³

13) Найдем относительную плотность смеси фракций в американских единицах измерения:

14) Найдем молекулярную массу смеси фракций по ф-ле Крега

г/моль

Ответ:

-в объемном соотношении A/B/C/D как 8/2/3/6; М_ср = 194, 43 г/моль

-в массовом соотношении A/B/C/D как 2/3/8/6; М_ср = 177, 48 г/моль

-в мольном соотношении A/B/C/D как3/8/6/2. М_ср = 169, 68 г/моль

Задание 5.

Найти абсолютную и относительную плотность газа при нормальных условиях (t = 0°С, Р = 1 атм), а также плотность этого газа при температуре t = 340°С и давлении Р = 2, 04 МПа. Состав газа мас.% следующий: азот 1, углекислый газ 2, сероводород 3, метан 31, этан 18, пропан 27, изо-бутан 2, н-бутан 11, н-пентан 5.

Состав газа

Компонент		Мол %	Молярная масса, кг/моль
Азот	N₂
Углекислый газ	CO₂
Сероводород	H₂S
Метан	CH₄
Этан	C₂H₆
Пропан	C₃H₈
Изобутан	C₄H₁₀
Н-бутан	C₄H₁₀
Н-пентан	C₅H₁₂

Найти:

Абсолютную и относительную плотность газа при нормальных условиях (t=0 º С, Р=1 атм), а так же плотность этого газа при температуре t=340 º С и давлении Р=2, 04 МПа

Решение:

1) Найдем среднюю молекулярную массу газа:

г/моль

2) Найдем относительную плотность газа

3) Найдем абсолютную плотность газа

кг/м³

4) Найдем плотность газа при заданных условиях

кг/м³

Ответ: , кг/м³, кг/м³.

Задание 6.

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 243°С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении Р = 9, 0 атм.? Расчет провести по методу Ашворта. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения t = 243 º С

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при давлении Р = 9, 0 атм, молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Решение:

Для решения задачи решим уравнение Ашворта относительно температуры Т

1) По таблице 2, стр.16 найдем f(173):

f (240) = 3, 144

f (250) = 3, 031

тогда

2) Найдем f (T)

3) По таблице 2 стр.16 найдем Т путем интерполяции:

f (340) = 2, 222

f (350) = 2, 150

град

t _кип^{9, 0}= 340+4 = 344 º С

4) Найдем молекулярную массу

г/моль

5) Найдем абсолютную плотность фракции:

кг/м³

Ответ: t_кип = 344 º С; М_ср=281, 5 г/моль; ρ _абс= 12, 57 кг/м³

Задание 7.

Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 5, 0 атм. имеет среднюю температуру кипения 268°С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при атмосферном давлении? Расчет провести по методу Ашворта. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 5, 0 атм имеет среднюю температуру кипения t = 268 º С

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при атмосферном давлении, молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Решение:

Для решения задачи решим уравнение Ашворта относительно температуры Т₀

1) Определим f (268) при давлении Р = 5, 0 атм

2) Найдем f (T₀)

3) Найдем Т₀

Т₀= 435-273 = 162 º С

4) Найдем молекулярную массу

г/моль

5) Найдем абсолютную плотность фракции:

кг/м³

Ответ: t_кип = 162 º С; М_ср = 134, 84 г/моль; ρ _абс= 6, 02 кг/м³

Задание 8.

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 308°С Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении Р = 0, 52 МПа? Расчет провести по методу Максвелла. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения Т₀= 308 º С

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при давлении Р = 0, 52 МПа, молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Решение:

1) Найдем f (Т₀)

2) Выразим f (Т) из уравнения Максвелла:

3) Выразим Т из формулы

4) Найдем молекулярную массу

г/моль

5) Найдем абсолютную плотность фракции:

кг/м³

Ответ: t_кип = 396 º С; М_ср= 335, 62, г/моль; ρ _абс=14, 98 кг/м³

Задание 9.

Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 1, 22 МПа имеет среднюю температуру кипения 276°С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при атмосферном давлении? Расчет провести по методу Максвелла. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 1, 22 МПа имеет среднюю температуру кипения Т = 276 º С.

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при атмосферном давлении. молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.

Решение:

1) Найдем f (Т)

2) Выразим f (Т₀) из уравнения Максвелла:

3) Найдем Т₀

4) Найдем молекулярную массу

г/моль

5) Найдем абсолютную плотность фракции:

кг/м³

Ответ: t_кип = 151 º С; М_ср= 128, 34 г/моль; ρ _абс=5, 73 кг/м³

Задание 10.

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 190 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении 1000 мм рт. ст.? Для решения использовать график Кокса. Также по номограмме решите задачи № 6, 7, 8. 9 сравните получившиеся результаты. (Письменно! ).

Дано:

Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения Т₀=190 º С

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при давлении 1000 мм. рт. ст. Для решения использовать график Кокса. Также по номограмме решить задачи №6, 7, 8, 9. Сравнить полученные результаты.

Решение:

1) На графике Кокса находим точку пересечения температуры 190 º С и давления 760 мм.рт.ст. Получаем точку А.

2) Из точки А проводим параллельную ближайшему углеводородному лучу, до пересечения с вертикальной линией, отвечающей давлению 1000 мм.рт.ст. Получаем точку В.

3) Из точки В проводим горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения со шкалой температур в точке С. Получаем искомую температуру 204 º С

Ответ: º С

Задание 11.

Узкая нефтяная фракция при остаточном давлении 25, 0 мм рт. ст. имеет среднюю температуру кипения 240°С. Какова средняя температура кипения данной фракции при атмосферном давлении? Для решения использовать номограмму UOP.

Дано:

Узкая нефтяная фракция при остаточном давлении 25 мм.рт.ст. имеет среднюю температуру кипения 240 º С.

Найти:

Среднюю температуру кипения этой фракции при атмосферном давлении. Для решения использовать номограмму UOP.

Решение:

1) На левой шкале номограммы отмечают значение температуры 240 º С, на правой шкале - значение давления 25 мм.рт.ст. Эти точки соединяют и в точке пересечения со шкалой температур находят искомое значение температуры 380 º С.

2) Определяем поправку. На графике поправок находим температуру 380 º С, из этой точки проводим перпендикуляр до пересечения с кривой давления. Из этой точки опускаем перпендикуляр на шкалу поправок и находим искомую поправку

Δ t₀ = 14 º С

º С

Ответ: º С

Задание 12.

Фракция А при температуре 10°С имеет вязкость 340 мм²/с, а при температуре 90°С ее вязкость 54 мм² /с. Фракция В при температуре 10°С имеет вязкость 180 мм²/с, а при температуре 90°С ее вязкость 12, 5 мм²/с. Найти вязкости этих фракций при температурах 0°С, 40°С и 1 10°С Для решения использовать номограмму Семенидо.

Дано:

Найти:

Вязкость этих фракций при температурах 0 º С, 40 º С, 110 º С. Для решения использовать номограмму Семенидо.

Решение:

1) на координатной сетке номограммы отмечаем по данным координатам точки для фракции А: а(10; 340), b(90; 54); для фракции В: c(10; 180), d(90; 12, 5). Через полученные точки проводим прямые ab, cd.

2) Опуская перпендикуляры через эти прямые для каждой температуры получаем искомые значения вязкости.

Ответ: для фракции А: ν ₀ = 480 мм²/с; ν ₄₀ = 150 мм²/с; ν ₁₁₀ = 42 мм²/с;

для фракции В: ν ₀ = 300 мм²/с; ν ₄₀ = 59 мм²/с; ν ₁₁₀ = 9 мм²/с;

Задание 13.

Для нефтяных фракций А и В из задания №12 определить по номограмме Молина-Гурвича:

1. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

2. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

3. вязкость смеси этих фракций при температуре , если они смешиваются в количестве фракций А и фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна ;

Решение:

1. При температуре :

Сначала данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Семенидо, взяв данные для нефтяных фракций А и В из задания №12

Фракция А.

1) на координатной сетке номограммы отмечаем по данным координатам точки . Через получившиеся точки поводим прямую АВ.

2) находим на оси температуры точку отвечающую значению температуры . Из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до прямой АВ, в точке их пересечения получаем точку , из точки опускаем перпендикуляр на ось вязкости и получаем искомое значение .

Фракция B.

Затем данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Молина-Гурвича.

1) На первой шкале отмечаем вязкость маловязкого компонента - точка m, на этой же шкале находим вязкость высоковязкого компонента , и переносим ее на левую шкалу - точка n. Соединяем точки и получаем прямую mn.

2) На нижней шкале содержание маловязкого компонента (в нашем случае шкала А) откладываем его содержание в смеси т.е. , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пресечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

3) На нижней шкале содержание высоковязкого компонента (в нашем случае шкала В) откладываем его содержание в смеси т.е. , из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пресечения опускаем перпендикуляр на ось вязкости. И получаем искомое значение вязкости смеси .

4) На шкале вязкости откладываем заданную вязкость смеси ., из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до построенной линии mn, далее из точки их пересечения опускаем перпендикуляр на ось состава, и получаем искомый состав смеси: содержание маловязкого компонента и содержание высоковязкого компонента .

2. При температуре :

Фракция А.

Фракция B.

Затем данную задачу решаем графическим способом при помощи номограммы Молина-Гурвича.

1) На первой шкале отмечаем вязкость маловязкого компонента - точка m, на этой же шкале находим вязкость высоковязкого компонента , и переносим ее на левую шкалу – точка n. Соединяем точки и получаем прямую mn.

12 3 4 Следующая ⇒