Разработка методов расчета физико-химических свойств углеводородов и углеводородных систем

• Автор: Трапезникова, Елена Фанисовна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Е ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ФХС
УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ
1.1 Основные понятия и принципы моделирования ФХС
1.2 Методы расчета основных физико-химических свойств углеводородных систем
1.2.1 Молярная масса
1.2.2 Критические константы
1.2.3 Теплота испарения
1.2.4 Вязкость углеводородов
1.2.5 Методы математического описания термобарического
состояния реальных газов
1.2.6 Плотность жидких углеводородов
1.2.7 Теплоемкость углеводородов
1.2.8 Энтальпия углеводородов
2. УПРОЩЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ
2.1 Упрощенный метод расчета молярной массы и массовой доли
углерода углеводородных систем
2.2 Упрощенный метод расчета критических констант
углеводородов
2.3 Упрощенный метод расчета плотности и температуры кипения углеводородов
2.4 Упрощенный метод расчета стандартной теплоты испарения углеводородов
3. РАСЧЕТ ФХС УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ ПРИ
РАЗЛИЧНЫХ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ

3.1 Разработка формул для расчетов коэффициента динамической
вязкости жидких углеводородов
3.2 Метод расчета коэффициента сжимаемости реальных газов
3.3 Разработка метода расчета плотности при различных
термобарических параметрах
4. МЕТОДЫ РАСЧЕТЫ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ
4.1 Расчет теплоемкости паров углеводородов при разных
температурах
4.2 Расчет энтальпии паров углеводородов
5. Оценка адекватности предложенных формул для расчета
ФХС углеводородов и углеводородных систем
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Разработка нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, транспортировка нефти и газа, а также их дальнейшая переработка требует решения различных научных задач, касающихся умения не только измерить, но и рассчитать физико-химические свойства (ФХС) жидкостей и газов. Возможность рассчитать ФХС имеет огромное значение на этапе проектирования технологических процессов и их аппаратов, т.к. поиск необходимых данных составляет 1/5 часть всего времени потраченного на проектирование. Разумеется, что и качество научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ при разработке новых или интенсификации действующих промышленных химико-технологических процессов непосредственно связано с проблемами адекватности (максимально правдоподобного) моделирования и инженерных расчетов ФХС исходного сырья, промежуточных и конечных продуктов переработки и их термобарических закономерностей.
Как будет показано в главе 1, до настоящего времени полностью не разработано учение о ФХС веществ, изучающее методологию, исторические аспекты, методы математического моделирования и расчетов свойств углеводородных систем. Такое учение как дифференцированный раздел химии можно назвать химометрологией [5-7]. Большинство предложенных за длительный период развития химии методов моделирования и формул для расчетов ФХС углеводородных систем не удовлетворяет по теоретической обоснованности, степени адекватности и универсальности применения.
На протяжении более чем десяти лет в УГНТУ аспирантами во главе с профессором Ахметовым С.А. изучаются взаимосвязи ФХС, их зависимости от температуры и давления (т.е. основы химометрологии углеводородных систем) и разрабатываются универсальные
Окла B.A. [3], Шамовой H.A. [95], Гайсиной А.Р. [31]), обобщенных в учебных изданиях [5-7], при моделировании ФХС углеводородных систем в качестве базовой функции вместо классического регрессионного уравнения было использовано отмеченное выше уравнение типа (1.3).
Полученные математической обработкой представленных в справочной литературе данных о ФХС расчетные формулы характеризуются высокой адекватностью и универсальностью применительно ко всему гомологическому ряду углеводородов и нефтяных систем. Однако надо отметить, что, не смотря на указанные выше достоинства, предложенные расчетные формулы типа (1.3) характеризуются нежелательно большим числом коэффициентов at. Разумеется, что при компьютерных расчетах количество коэффициентов и сложность формул не имеют принципиального значения, однако при «ручных» (например, при курсовом и дипломном проектировании) расчетах желательно и удобнее использовать более простые формулы.
В данной работе нами многие математические модели ФХС перемоделированы с использованием в качестве базовой функции более
простого уравнения преимущественно типа: Ф, j = (pi xf1 у“2
Разработанные по этой упрощенной методике расчетные формулы, как будет далее показано, характеризуются также достаточно высокой адекватностью и универсальностью.
Разработка всех формул предложенных в данной работе производилась по следующему алгоритму:
Шаг 1. На основе справочных данных составляем массив ФХС углеводородов, в массив включаем следующие группы углеводородов: алканы, циклоалканы и арены.
Шаг 2. Выбираем исходную математическую модель типа (3) и методом наименьших квадратов находим значения коэффициентов модели.
Шаг 3. Значения коэффициентов подставляем в модель и находим