Введение к работе
Актуальность работы. Разработка нефтяных, газовых и газоконденсатних 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 также на этапе проектирования технологических процессов и их аппаратов, т.к. поиск необходимых данных составляет ~1/5 часть всего времени, потраченного на проектирование. Нынешний уровень научно-технического развития требует более высокого качества расчетов, тем более широкое использование компьютерной техники позволяет разработать высокоадекватные, теоретически обоснованные и универсальные модели, которые впоследствии могут служить информационным обеспечением систем автоматизированного проектирования технологических процессов.
В химической технологии более 50 % исходных данных на проектирование и оптимизацию процессов составляют физико-химические и теплофизические свойства веществ. Причем точность их имеет решающее значение для определения параметров процесса. Применительно к задачам химической технологии все данные обычно подразделяются на несколько баз данных, одной из основных является база «Физико-химические, термодинамические и теплофизические свойства компонентов и смесей». Эта база данных обычно содержит свойства чистых компонентов и смесей, представляемых константами или функциями, которые могут храниться в виде коэффициентов, аппроксимирующих зависимостей или в виде таблиц. Представление данных в виде коэффициентов более удобно, если учитывать объем занимаемой ими памяти и оперативность выборки, но требует предварительно обработки.
Цель работы. Разработка: упрощенных формул для расчета характеристических констант углеводородов и углеводородных систем; двухпараметрических моделей для расчета коэффициента динамической вязкости и плотности жидких углеводородов при различных термобарических параметрах, теплоемкости и энтальпии паров углеводородов при разных температурах, математического описания термобарического состояния реальных газов.
Задачи исследований
1. Для расчета молярной массы, критических констант и
теплоты образования углеводородов и углеводородных систем
разработать упрощенную модель, которая отличалась бы от ранее
предложенных меньшим количеством коэффициентов, но обладала бы
средней относительной погрешностью не более 5 %.
-
Разработать двухпараметрические модели для расчетов ФХС углеводородов и углеводородных систем.
-
Предложить формулу для расчета коэффициента сжимаемости реальных газов и с ее использованием новое математическое описание их термобарического состояния.
Научная новизна
-
Предложен метод расчета следующих ФХС углеводородов и углеводородных систем: молярной массы, критических констант, плотности и температуры кипения. Метод отличается от ранее известных своей простотой, но в то же время обеспечивает достаточную точность, при этом формула является двухпараметрической и универсальной, поэтому может применяться не только для индивидуальных углеводородов, но и для углеводородных систем.
-
Разработаны двухпараметрические модели для расчетов коэффициента динамической вязкости и плотности жидких углеводородов при различных температурах и давлениях.
Предложенная модель для расчета плотности является универсальной и может использоваться для расчетов плотности углеводородных систем.
-
Предложен метод расчета коэффициента сжимаемости реальных газов, который отличается высокой адекватностью, универсальностью и простотой.
-
Разработаны формулы для расчета теплоемкости и энтальпии паров углеводородов при разных температурах, которые весьма просты в применении и отличаются высокой точностью.
Практическая ценность. Разработанные формулы для расчета физико-химических свойств углеводородов и углеводородных систем и программа для расчета реактора гидрокрекинга применяются студентами специальности 24.08.02 - «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика» на практических занятиях по дисциплине «Искусственный интеллект и экспертные системы», а также в курсовом и дипломном проектировании.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:
Международной научно-практической конференции
«Нефтегазоперерабтка - 2009», г.Уфа, 2009 г.;
Всероссийской научной конференции «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения (Левинтерские чтения)», г. Самара, 2009 г.;
5-ой Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем», г. Москва, 2009 г.;
- 1-ой Международной конференции молодых ученых «Актуальные
проблемы науки и техники», г. Уфа, 2009 г.;
Международной научно-практической конференции
«Нефтегазоперерабтка - 2010», г, Уфа, 2010 г.;
Международной научно-практической конференции
«Нефтегазоперерабтка - 2011», г. Уфа, 2011 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и изложена на 135 страницах, включает 21 таблицу, 13 рисунков.
Библиография содержит 110 источников.
