I . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ

Стр 1 из 8Следующая ⇒

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Т.П. Макарова, Г.Ф.Харисова

Технология переработки

Нефти и газа

Методические указания

по проведению практических занятий

по дисциплине «Технология переработки нефти и газа»

для студентов заочной формы обучения и студентов АЗЦ МРЦПК РТ

специальности 080502 «Экономика и управление на предприятиях нефтяной

и газовой промышленности»

Альметьевск 2009

УДК 54

М 15

Макарова Т.П.,Г.Ф.Харисова

М 15 Технология переработки нефти и газа: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология переработки нефти и газа» для студентов заочной формы обучения и студентов АЗЦ МРЦПК РТ специальности 080502 «Экономика и управление на предприятиях нефтяной и газовой промышленности». – Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2009. – 84 с.

Методические указания предназначены для работы студентов на практических занятиях и подготовки их к выполнению контрольной работы, лабораторных работ, экзамена по дисциплине «Технология переработки нефти и газа».

В методических указаниях приведены: теоретический материал, подлежащий изучению; примеры решения задач; задачи для самостоятельного решения; список рекомендованной литературы (основной и дополнительный).

Необходимый справочный материал для расчетов приведен в соответствующих приложениях, ссылка на которые дается в методических указаниях по их выполнению.

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

Рецензенты:

Доцент, к.т.н. кафедры ПТЭ Вахитова Р.И.

Доцент, к.т.н. кафедры ПХ Будкевич Р.Л.

нефтяной институт, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..4

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ…………………………………………5

1. Фракционный состав нефти…………………………………………………..5

2. Классификация нефтей и нефтепродуктов……………………………..8

II. ПРИРОДНЫЕ И ПОПУТНЫЕ (НЕФТЯНЫЕ) ГАЗЫ…………………………9

1. Классификация и состав газов…………………………………………………9

2. Применение газа……………………………………………………………….11

III. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ……………12

1. Температуры кипения нефтяных фракций…………………………………...12

2. Характеристический фактор…………………………………………………..14

3. Плотность………………………………………………………………………14

4. Молекулярная масса…………………………………………………………...18

5. Массовый, объемный и мольный состав……………………………………..19

6. Давление насыщенных паров…………………………………………………25

7. Критические параметры и приведенные константы………………………...27

8. Коэффициент сжимаемости…………………………………………………...31

9. Фугитивность…………………………………………………………………..32

10. Вязкость……………………………………………………………………….35

11. Тепловые свойства…………………………………………………………...47

IV. НЕФТЯНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ…………………………………...53

1.Классификация НДС…………………………………………………………...53

2. Водно-нефтяные эмульсии……………………………………………………61

3. Основные методы разрушения нефтяных эмульсий типа В/Н……………..63

V. ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………..67

VI. ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………...69

ВВЕДЕНИЕ

Нефть - это жидкий горючий минерал, распространенный в осадочной оболочке Земли. По составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов, …) и соединений, содержащих помимо углерода и водорода гетероатомы - кислород, серу и азот.

По внешнему виду нефть - маслянистая жидкость, флуоресцирующая на свету. Цвет нефти зависит от содержания и строения содержащихся в ней смолистых веществ; известны темные (бурые, почти черные), светлые и даже бесцветные нефти. Нефть легче воды и почти нерастворима в ней. Вязкость нефти определяется ее составом, но во всех случаях она значительно выше, чем у воды.

Нефть представляет собой горючий материал, ее теплота сгорания выше, чем у твердых горючих полезных ископаемых (угля, сланца, торфа), и составляет около 42 МДж/кг. В отличие от твердых горючих ископаемых нефть содержит мало золы.

Свое название нефть получила от персидского слова нафата, означающего просачивающаяся, вытекающая.

Происхождение нефти является одной из наиболее сложных проблем современной науки. Значительное большинство геологов и химиков являются сторонниками теории органического происхождения нефти, однако отдельные ученые считают, что нефть образуется в природе абиогенным способом, за счет различных химических превращений неорганических веществ.

Одним из первых выдвинул теорию неорганического происхождения нефти Д. И. Менделеев (1877 г.). Согласно его гипотезе углеводороды нефти образовались в результате взаимодействия воды с находящимися в недрах земли карбидами металлов. Хотя, в принципе, такие реакции имеют место, с помощью карбидной теории невозможно объяснить появление в составе нефти огромного количества углеводородов разнообразного строения; непонятно также, как могла попасть вода из области низких давлений на поверхности Земли в область высоких давлений, существующих в недрах Земли. В последние годы были выдвинуты также гипотезы космического, магнетического, вулканического происхождения нефти, которые не получили широкой поддержки.

Большая часть геологических и геохимических наблюдений и фактов, накопленных в мировой науке о нефти на сегодняшний день, лучше подтверждает гипотезу органического происхождения нефти.

Сущность органической теории происхождения нефти заключается в том, что нефть и газ образуются из органического вещества, находящегося в рассеянном состоянии в осадочных породах. Считается, что основным органическим материалом, накапливающимся в осадочных породах, являются отмершие остатки микрофлоры и микрофауны (планктон, бентос и др.), развивающиеся в морской воде, к которым примешивались остатки животного и растительного мира.

В верхних слоях осадочной породы захороненный органический материал подвергается воздействию кислорода и бактерий и в значительной мере разлагается с образованием газов (СО₂, N₂, NH₃, CH₄ и др.) и растворимых в воде жидких продуктов. Наиболее устойчивая к химическому и бактериальному воздействию часть исходного органического материала остается в осадке.

В дальнейшем, по мере погружения в толщу осадочной породы, эти органические вещества в течение многих миллионов лет на глубине 1,5-3,0км и ниже подвергаются уже в восстановительной среде действию повышенных температур (примерно до 120-150, реже 200°С) и давления 10-30МПа, а также каталитическому влиянию вмещающих пород (в основном, глин). По современным воззрениям именно на этой стадии в результате термических и термокаталитических процессов органические вещества, и главным образом липиды (жиры, воска, масла), превращаются в углеводороды нефти.

Значение нефти для энергетики, транспорта, различных отраслей промышленности чрезвычайно велико. Из нефти вырабатываются всевозможные виды жидкого топлива (бензин, керосин, дизельное, газотурбинное, котельное топлива), смазочные и специальные масла, пластичные смазки, парафин, технический углерод (сажа), битумы, нефтяные коксы и другие товарные продукты.

Получаемые при переработке нефти легкие алканы и алкены, жидкий и твердый парафины, индивидуальные ароматические углеводороды представляют собой ценное сырье для дальнейшей химической переработки (нефтехимического синтеза). С помощью нефтехимического синтеза получают всевозможные пластические массы, синтетические смолы и каучуки, синтетические моющие средства, индивидуальные органические кислоты, спирты, альдегиды и кетоны.

Применение нефтяного сырья высвобождает большое количество пищевых продуктов (зерна, картофеля, жиров), которые ранее расходовались на технические цели.

I . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ

Фракционный состав нефти

Для всех индивидуальных веществ температура кипения при данном давлении является физической константой. Так как нефть представляет собой смесь большого числа органических веществ, обладающих различным давлением насыщенных паров, то говорить о температуре кипения нефти нельзя.

Нефть и ее продукты характеризуются не температурами кипения, а температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в определенных температурных интервалах. По результатам перегонки и судят о фракционном составе.

При исследовании новых нефтей фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками. Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования кривую истинных температур кипения (ИТК) в координатах температура - содержание фракций. Отбор фракций до 200°С проводится при атмосферном давлении, а остальных во избежание термического разложения - под различным вакуумом. По принятой методике от начала кипения до 300°С отбирают 10-градусные, а затем 50-градусные фракции до фракций с концом кипения 475-550°С.

Разгонку нефтепродуктов, перегоняющихся до 300°С, проводят в строго стандартных условиях на аппаратах без ректификации по ГОСТ 2177-82. По этой методике отмечают температуру начала кипения, температуры, при которых отгоняются 10, 50, 95 и 97,5% (об.), а также остаток и потери.

В условиях промышленной перегонки нефти для разделения ее на различные фракции применяют не постепенное испарение, как на лабораторных аппаратах, а однократное испарение с дальнейшей ректификацией. При этом отбирают следующие фракции, или дистилляты: бензин - фракция н. к.- 180°С, керосин - фракция 180-240°С; дизельное топливо - фракция 240-350°С. Из этих дистиллятов вырабатывают светлые нефтепродукты: авиационные и автомобильные бензины; бензины-растворители; авиационные и осветительные керосины; различные сорта дизельного топлива. Для всех этих нефтепродуктов соответствующими ГОСТами нормируется определенный фракционный состав.

Остаток после отбора светлых дистиллятов называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом на фракции: 350-420⁰С - легкие дистиллятные масла; 420-500°С - тяжелые дистиллятные масла - или отгоняют фракцию 350-480°С - вакуумный газойль.

Остаток после разгонки мазута (выше 500°С) называется в зависимости от вязкости гудроном или полугудроном. Гудрон является сырьем для получения высоковязких смазочных масел и битумов.

Нефти различных месторождений сильно отличаются друг от друга по фракционному составу, а следовательно, по потенциальному содержанию бензиновых, керосиновых, дизельных и масляных дистиллятов. Фракционный состав той или иной нефти предопределяет пути ее промышленной переработки. Легкие нефти, содержащие небольшое количество масляных фракций, встречаются очень редко.

Задача 1. Составить структурные схемы веществ, названия которых указаны в условии задачи.

1. метан; этан; н-гептан; н-пентан; н-октан; 2,3-диметилгексан; 4,4-диэтилдекан

2. хлорэтан; 1,2-дихлорэтан; 1,3-дихлорпропан

3. циклопропан; трет-бутилциклобутан; 1,2-диметилциклопентан; 1,2-диэтилциклогексан; 1,1-метил-этилциклопентан; бициклооктан; бициклононан

4. бензол; толуол; 1,2,4-триметилбензол; фенол; о-этилфенол; нафталин

5.1-бутен; 2-бутен; 2-метил-2-бутен; 2-пентен; 2,3-диметилгексен

6. тиофан, тиофен, бензтиофен, тионафтен, дибензтиофен, дифенилсульфид

7. пиридин, хинолин, акридин, пиррол, индол, карбазол, пиррохинолин

Задача 2 . Написать структурные формулы (не более пяти) изомеров следующих углеводородов, которые содержат n атомов углерода в главной цепи. Дать им названия.

Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
алканы
С₄Н₁₀	С₅Н₁₂	С₆Н₁₄	С₇Н₁₆	С₈Н₁₈	С₉Н₂₀	С₁₀Н₂₂	С₁₁Н₂₄	С₁₂Н₂₆	С₁₃Н₂₈
n = 3	n = 4	n = 5	n = 5	n = 6	n = 6	n = 7	n = 7	n = 8	n = 8
алкены
С₁₃Н₂₆	С₁₂Н₂₄	С₁₁Н₂₂	С₁₀Н₂₀	С₉Н₁₈	С₈Н₁₆	С₇Н₁₄	С₆Н₁₂	С₅Н₁₀	С₄Н₈
n = 8	n = 8	n = 7	n = 7	n = 6	n = 6	n = 5	n = 5	n = 4	n = 3
ароматические углеводороды
С₇Н₉	С₈Н₁₀	С₉Н₁₂	С₁₀Н₁₄	С₁₀Н₁₃	С₆Н₄Cl₂	С₇Н₈Cl	С₈Н₉	С₉Н₁₁	С₁₀Н₁₁

Задача 3 . Написать уравнения реакций хлорирования и нитрования следующих углеводородов.

Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ароматические			алканы				алкены
C₆H₄	C₅H₃- CH₃	C₆H₄CH₃ C₂H₅	C₃H₈	C₄H₁₀	C₅H₁₂	C₆H₁₄	C₃H₆	C₄H₈	C₅H₁₀

Задача 4. Природный газ состава (метан + азот + оксид углерода (IV)) объемом v (н.у.) сожгли и затем всю газовую смесь пропустили через раствор гидроксида кальция. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Объем смеси (л)	5,48	5,68	6,35	5,72	6,56	7,36	8,46	4,48	6,65	8,68
Состав, % (объемная доля)
Метан	95	94	95	96	91	92	93	91	92	97
Азот	2	3	1	2	4	3	4	5	2	1
Оксид углерода (IV)	3	3	4	2	5	5	3	4	6	2

Задача 5 . При сгорании алкана образовался оксид углерода (IV) объемом V при н.у. Определить объем кислорода (н.у.), израсходованный при горении, если потери кислорода составляют ω%.

	Варианты
	1	2	3	4		5		6		7		8		9		10
Алкан	метан	этан	про- пан	бутан	изобутан		2-метил бутан		пен- тан		гек- сан		гептан		2,2-диметил пентан
(л)	5,6	44	6,7	9	18		24		32		36		8,4		12
ω%	4,2	4,8	5,2	5,4	5,6		5,8		6		6,2		6,4		6,6

Задача 6. Охарактеризовать физические и химические свойства следующих углеводородов.

вариант	углеводород	вариант	углеводород
1 2 3 4 5	Этилен Пропилен Ацетилен Окись этилена Этиловый спирт	6 7 8 9 10	Этиленгликоль Глицерин Бензол Стирол Фенол

Задача 7. Охарактеризовать получение и промышленное использование следующих углеводородов.

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 342; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!