4.2 Примеры выполнения заданий

Пример 1. Определить молярную и массовую долю нефти в во-донефтяной эмульсии, если объемная доля воды в эмульсии 50%, молярная масса нефти 200 кг/моль, плотность ее 850 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3.

Решение. Состав смеси характеризуется числом компонентов смеси, их соотношением. Соотношение компонентов определяется долями: массовой, объемной, молярной. Сумма долей всех компонентов смеси равна единице.

Массовая, молярная, объемная доли компонентов рассчитывается по выражениям:

где М. - молярная масса г-й компоненты.

Если выразить массу компонента через плотность, объем, то выражение для молярной доли будет иметь вид:

Пример 3. Проведена разгонка нефтепродукта. Получены следующие температуры кипения: 10% - 140°С; 30% - 175°С; 50% - 230°С; 70% - 240°С; 90% - 250°С. Определить точку кипения.

Решение. Нефть и нефтепродукты не являются индивидуальными веществами, представляют сложную смесь углеводородов и их соединений. Поэтому нефтяные фракции выкипают в интервале температур. Для их характеристики пользуются средней температурой кипения (среднеобъемной, среднемассовой, среднемолекуляр-ной и др.). Среднеобъемная, среднемассовая, среднемолекулярная температуры находятся по формулам:

где Vr..Vn - объемы (или % объемн.) отдельных фракций;

Gr..Gn - массы (или % масс.) отдельных фракций;

tr..tn - температуры кипения фракций;

Nj...Nn - моли (или объемные доли) отдельных фракций.

При разгонке нефтепродуктов по ГОСТ устанавливают температуры отгона 10% (объемн.), 30%, 50%, 70%, 90% этих продуктов. Тогда среднеобъемная температура рассчитывается по выражению:

Пример 4. Определить выход бензина при каталитическом крекинге в кипящем слое катализатора. Сырьем служит керосино-газойлевая фракция плотностью /э204 = 0,870; глубина превращения сырья X = 0,60; температура в реакторе 468°С. Константа скорости реакции К = 0,28 (по данным температуры, свойствам сырья).

Решение. Уравнение зависимости выхода бензина {Xff % масс.) от глубины превращения сырья предложено группой специалистов под руководством Г. М. Панченкпвя. Оно имеет вид:

Пример 5. На установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа при 475°С перерабатывается вакуумный газойль. Определить выход легкого газойля (X ), бензина (Х6), кокса (Хк), газа (Хг), если глубина превращения равна 65% масс. Макрокинетические коэффициенты К' и К" для шести секций аппарата равны 1,25 и 0,6.

Решение. Учеными Д.И. Орочко, Г.Н. Черниковой выведены зависимости выхода продуктов (X, массовые доли) от глубины превращения тяжелого газойля на установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа. Тогда выходы продуктов равны:

Пример 6. на установке каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора перерабатывается 1000 т/сут газойля. Определить массу катализатора, восстанавливаемого в регенераторе, время пребывания частиц катализатора в регенераторе. В качестве исходных данных принять, что насыпная плотность катализатора Рнас ~ 0»7 т/м3, интенсивность выжигания кокса К = 15 кг/м3 слоя в час, допустимое отложение кокса на отработанном катализаторе X' = 2% масс, выход кокса Хк = 5,9% масс.

Решение. Сначала рассчитывают массу циркулирующего катализатора:

Пример 8. Определить состав автомобильного бензина А-72, который получается при смешении бензина прямой перегонки с октановым числом 62 с бензином каталитического крекинга, октановое число которого равно 82. По исследовательскому методу октановое число бензина А-72 равно 70 единицам.

Решение. Пусть Х- массовая доля бензина каталитического кре-кингав А-72. Тогда можно записать: 100x76 = (100 - JQX62 + Хх82; X = 70% масс. Следовательно, А-72 состоит из 70% масс, бензина каталитического крекинга и 30% масс, бензина прямой перегонки.

Пример 9. Рассчитать количество сухой шихты (Gcui) из 1000 кг рабочей шихты, загружаемой в камеру коксования, а также выход валового кокса, если влага в шихте W = 8,5%, выход летучих веществ валового кокса на сухую зольную массу Vек = 1%; разница на выход кокса, получаемого в производственных условиях и при определении летучих веществ в лабораторных условиях, а = 3%; выход летучих веществ шихты на сухую массу, Vе' - 26%.

Решение. Рабочей шихтой называют коксуемую шихту, содержащую влагу. Масса сухой шихты находится из выражения: