Моделирование физико-химических свойств углеводородных систем

При моделировании процессов нефтепереработки и нефтехимии важно иметь точные данные о физико-химических свойствах исходных веществ и продукции.

Первым важным свойством любого сырья или продукта является его состав.

В настоящее время основным сырьем нефтепереработки является нефть. С позиции химии нефть – сложная многокомпонентная и взаиморастворимая смесь около 1000 индивидуальных веществ, в первую очередь это жидкие углеводороды с числом углеродных атомов до 100 и более, растворенные углеводородные газы (С1-С4), а также другие вещества: неорганические соли, вода и т.п.

Многокомпонентность нефти количественно чаще всего характеризуют так называемым фракционным составом.

Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и некоторых других соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенной температурой кипения при данном давлении. Принято разделять нефти и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты принято называть фракциями или дистиллятами.

В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постепенно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (НК) и конца кипения (КК).

Наиболее легко определяемыми и вполне достаточными для идентификации и математического моделирования физическими свойствами углеводородного сырья являются стандартная температура кипения (Ткип) и плотность ( ). В этой связи более удобно и практичнее представить все остальные физические свойства нефтей в виде функции от Ткип и .

Т.о. имея эмпирические данные в виде разгонки нефти или нефтяной фракции можно представить ее математически в виде смеси конечного числа псевдокомпонентов, для каждого из которых известна температура кипения. Плотность может быть определена как экспериментально (в процессе отгонки для каждой фракции), либо рассчитана на основе температуры кипения.

Зная плотность и температуру кипения каждого псевдокомпонента можно смоделировать все остальные важные физико-химические свойства: давление насыщенных паров, вязкость, теплоемкость и прочие.