1.1.2. Молекулярная масса

Молекулярная масса нефтей и нефтепродуктов - это усредненная величина, поскольку нефти - сложные смеси органических соединений различного строения и молекулярной массы. Молекулярная масса изменяется в широких пределах, но для большинства нефтей она колеблется в пределах 220-300. Она возрастает, так же, как и плотность, для нефтяных фракций с повышением температуры кипения.

По мере увеличения пределов кипения нефтяных фракций молекулярный вес их (M_ср) плавно увеличивается от 90 (для фракций 50—100°С) до 480 (для фракции 550—600°С). Для упрощенных расчетов можно пользоваться формулой Войнова

М_ср = 60 +0,3t_ср + 0,001t_ср² , (8)

где t_ср — средняя температура кипения, определяемая по данным стандартной разгонки.

Молекулярные веса отдельных нефтяных фракций обладают свойством аддитивности. Поэтому для смесей нефтепродуктов можно рассчитать средний молекулярный вес, зная молекулярный вес отдельных компонентов и их содержание в смеси.

Молекулярный вес важен при изучении состава отдельных, лучше всего достаточно узких фракций, например, отобранных через 50°. Величина молекулярного веса лежит в основе современных методов группового анализа нефтяных фракций. Кроме того, молекулярный вес имеет значение при переходе от йодных или бромных чисел к реальному содержанию ненасыщенных соединений в нефтепродуктах. Для этого бывает достаточно располагать приближенным молекулярным весом.

Для одноименных по температуре кипения фракций различных нефтей, обычно содержащих углеводороды всех классов, молекулярные веса различаются мало, зато прочие свойства могут изменяться очень сильно. Масляные фракции нефти отбираются не по температуре кипения, а по удельному весу или вязкости, и одинаковые в этом отношении фракции могут сильно различаться по молекулярному весу.

Контрольные вопросы

1. Почему молекулярная масса нефти или нефтепродуктов – усреднённая величина?

2. Как меняется молекулярная масса нефтяных фракций при повышении температуры кипения?

3. Для какой фракции молекулярная масса выше: а) бензиновой или керосиновой; б) керосиновой или лигроиновой; в) керосиновой или газойлевой?

4. Обладает ли молекулярная масса фракции свойством аддитивности?

5. Для каких технологических процессов необходимо знать значение средней молекулярной массы?

Пример решения задач

1. Рассчитать среднюю молекулярную массу фракции со средней температурой кипения 118ºС.

Решение

Используем формулу Б.М.Войнова (8):

М_ср = 60 +0,3t_ср + 0,001t_ср² = 60 + 0,3118 + 0,001118² = 109,3.

Задачи

6. Смешали 500 кг нефтяной фракции с температурой кипения 85ºC и 700 кг фракции с температурой кипения 115ºC. Определите средний молекулярный вес смеси и её температуру кипения.

7. Смесь состоит из 60 кг н-пентана, 40 кг н-гексана и 20 кг н-гептана. Определите среднюю молекулярную массу смеси.

8. Определите среднюю молекулярную массу широкой фракции, состоящей из 20% бензина с М = 110, 40% лигроина с М = 150, 20% керосина с М = 20 и 20% газойля с М = 250.

9. Смесь приготовили из 50 кг н-октана, 10 кг н-декана и 45 кг нефтепродукта с плотностью = 0,896. Определите среднюю молекулярную массу смеси.