2. Характеристический фактор

Характеристический фактор Копределяет химическую природу нефтепродукта, его парафинистость. Определяется в зависимости от двух параметров — плотности и температуры кипения, величина которых зависит от состава нефтепродуктов. Для парафинистых нефтепродуктовК = 12,513, для нафтено-ароматических К = 1011, для ароматизированныхК ≤ 0, для крекинг-бензина К=11,5411,8. Применяется характеристический фактор для корреляции при расчете физико-химических свойств нефтепродуктов. Характеристический фактор определяют по формуле

(5)

где Т_ср.уср - средне-усредненная температура кипения, К; - относительная плотность нефтепродукта.

Можно определить величину К и по формуле

(6)

где Т_{ср. мол} - средне - молекулярная температура кипения, К; - относительная плотность нефтепродукта.

3. Плотность

Плотностью вещества (ρ) называется масса его в единице объема. Плотность можно измерить в кг/м³, г/см³, кг/л, т/м³. В системе единиц СИ плотность измеряют в кг/м³.

В нефтепереработке при расчете физико-химических свойств нефтепродуктов принято пользоваться относительной плотностью, представляющей собой соотношение плотностей жидкого нефтепродукта и дистиллированной воды при определенных температурах. Обозначают относительную плотность , гдеt₁ - температура воды, °С; t₂- температура нефтепродукта, °С. В России стандартными температурами при определении плотности являются для воды 4°С и для нефтепродуктов 20°С. В ряде зарубежных стран стандартной температурой воды и нефтепродукта является 15,6°С.

Относительная плотность узких фракций (10-20-градусных) может быть рассчитана по формуле

(7)

Для нефтей парафинистых = 0,736,n = 0,13; для нефтей сернистых = 0,722,n = 0,159.

Часто для технологических расчетов необходимо пересчитывать плотность нефтепродукта от одной температуры к другой. С этой целью можно пользоваться формулой Д. И. Менделеева в интервале температур от 0 до 150°С

(8)

где - относительная плотность нефтепродукта при 20°С;- относительная плотность нефтепродукта при заданной температуре;а - средняя температурная поправка на один градус.

Значения температурной поправки представлены в Приложении 1.

Для определения плотности жидких нефтепродуктов при высоких температурах можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 1 и в Приложениях 3 и 4.

На рис. 1 на оси абсцисс откладывают известное значение плотности; из определенной точки (А) восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией, соответствующей температуре, при которой определена эта плотность (точка В). Затем проводят линию, параллельную близлежащей наклонной кривой, до пересечения (в точке С) с линией температуры, при которой нужно определить плотность. Из точки С опускают перпендикуляр до пересечения с осью абсцисс и таким образом (в точке D) находят искомую плотность.

Графики Приложений 3 и 4 применимы при давлениях до 1,5 МПа. При большем давлении берется поправка (плотность под давлением минус плотность при атмосферном давлении) по графику Приложения 5.

Часто приходится пересчитывать на, а такжена, и наоборот. С этой целью пользуются уравнениями

(9)

где а - средняя температурная поправка (см. Приложение 1).

(10)

Плотность смеси нефтепродуктов можно определять из равенства по известным

массовым процентам компонентов

(11)

объемным процентам компонентов

(12)

массам компонентов

(13)

Рис. 1. График для определения относительной плотности жидких нефтепродуктов при температуре t() пoизвестной их плотности.

Пример 2. Определить плотность нефтепродукта при 150°С и давлении 20,0 МПа, если его плотность при 20°С равна 650 кг/м³ и К = 13,5.

Решение.Находим плотность нефтепродукта при 20°С и 20,0МПа. С этой целью воспользуемсяПриложением 5, где находим поправку к плотности с учетом давления. Она равна 20 кг/м³. Тогда плотность при 20°С иР = 20,0 МПа будет равна

= 650 + 20 = 670 кг/м³

По Приложению 3 находим плотность при 150°С, зная плотность при 20°С и величину характеристического фактораК = 13,5. Плотность нефтепродукта при 150°С и 20,0 МПа будет равна 525 кг/м³.

Относительная плотность газа равна отношению массы m газа, занимающего объем V при некоторых температуре и давлении, к массе m_в воздуха, занимающего тот же объем V при тех же температуре и давлении

Если считать газ идеальным, то при T = 273,16 К, Р = 0,1 МПа и V = 22,414 л масса m равна молекулярной массе М газа. В тех же условиях масса 22,414 л воздуха составляет 28,9 г, откуда относительная плотность газа или пара относительно воздуха равна

(14)

Абсолютную плотность газов и паров (, кг/м³) при нормальных условиях можно найти, зная массу М и объем 1 моль газа (22,414 л)

(15)

При абсолютной температуре Т (К) и давлении П (10⁵ Па) плотность газа (в кг/м³) может быть найдена по формуле

(16)

Используя формулу (15), можно написать

или

(17)

Задача 11. Воспользовавшись формулой Д.И. Менделеева рассчитать плотность нефтепродукта при температуре tºС.

	вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	0,72	0,76	0,8	0,84	0,86	0,88	0,9	0,92	0,96	0,98
t0С	0	10	30	40	50	60	70	80	100	120

Задача 12. Используя рис. 1 определить относительную плотность жидкого нефтепродукта при температуреtºС по известной их плотности .

	вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	0,68	0,72	0,74	0,78	0,84	0,86	0,88	0,92	0,94	0,96
t0С	120	140	160	180	200	220	180	140	80	40

Задача 13. Определить плотность нефтепродукта при температуре t⁰С и давлении Р МПа, если известны при 20⁰С его плотность (кг/м³), давление Р₁ (МПа) характеристический фактор К.

	вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1 МПа	20	100	150	250	15	150	200	350	30	250
	500	500	500	500	600	700	800	800	900	900
t0С	50	100	150	50	0	200	300	350	-50	400
К	13	13	12,5	12	12,5	10,5	10	11	11	10