Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Бутан. Изобутан

 

Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Бутан. Изобутан

Авторы:

доктор химических наук, профессор И.Ш. Сайфуллин

(научный  руководитель работы),

доктор химических наук,  профессор Ю.А.Лебедев,

кандидат химических наук  А.Н. Кизин


(статья защищена Законом о защите авторских прав)

 

С целью обеспечения проектировщиков нефтегазового оборудования и технологий, научных работников, инженеров и технологов, работающих в области физической и органической химии, газо- и нефтепереработки надежными рекомендованными численными данными по физико-химическим и термодинамическим свойствам углеводородов, ОАО <Нефтегазавтоматика> начинает выпуск серии изданий "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства".

 

В серии будут представлены рекомендуемые, наиболее достоверные, тщательно отобранные значения ряда физико-химических и термодинамических свойств некоторых промышленно важных углеводородов, необходимые для проектирования нефтегазового оборудования.

 

В серии будет представлен комплекс важнейших свойств ряда углеводородов, имеющих промышленное значение, включающий физико-химические и термодинамические константы (молекулярная масса, температура плавления, нормальная температура кипения, критическая температура, критическое давление, критический объем, энтальпия образования в стандартном и газообразном состояниях, энтальпии парообразования, энтальпии фазовых переходов, зависимости давления пара от температуры и константы Антуана); зависимости теплоемкости Cp углеводородов в газообразном состоянии от температуры; свойства углеводородов в области сосуществования пар-жидкость (давление насыщенного пара, теплота испарения, поверхностное натяжение); свойства насыщенного пара (плотность, изобарная теплоемкость, динамическая вязкость, теплопроводность); свойства жидкости (плотность, изобарная теплоемкость, динамическая вязкость, теплопроводность); показатели пожаровзрывоопасности: температура самовоспла-менения, концентрационные пределы воспламенения в воздухе и кислороде, давление взрыва, минимальная энергия зажигания.

 

Использование в расчетах рекомендованных численных значений свойств углеводородов существенно повышает эффективность проектных решений и надежность прогнозирования для  процессов и аппаратов с участием этих углеводородов, а также позволяет выбирать более безопасные режимы их работы с точки зрения пожаро- и взрывоопасности. 

 

Аннотация серии изданий представлена на корпоративном сайте ОАО "Нефтегазавтоматика".

 

Аннотацию первого издания серии "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Метан. Этан. Пропан" смотрите на сайте. Статья "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Метан. Этан. Пропан" размещена в разделе "Статьи".

 

В издании представлены рекомендуемые значения перечисленных выше физико-химических и термодинамических характеристик метана, этана и пропана.

 

Предлагаем скачать демонстрационную версию издания с численными характеристиками метана, этана и пропана, в которой в полном объеме представлен лишь Раздел 4. Физико-химические константы и термодинамические свойства этана. Демонстрационная версия дает представление о количестве и качестве предлагаемых рекомендованных численных данных. Демонстрационную версию  можно скачать в формате Word с нашего сайта. В таблицах приведены рассмотренные в работе численные данные, их рекомендованные значения и источники этих данных.

 

Предлагается второе издание серии "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Бутан. Изобутан".

 

В издании представлены рекомендуемые значения перечисленных выше физико-химических и термохимических характеристик бутана и изобутана. 

 

Заказать полную версию издания с  рекомендованными численными данными  для бутана и изобутана, а также издание "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства. Метан. Этан. Пропан".

 

Цели и задачи серии изданий "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства" изложены в статье Рекомендованные характеристики углеводородов. физико-химические и термодинами-ческие свойства. Метан. Этан. Пропан".


"Бутан. Изобутан"

в серии "Рекомендованные характеристики углеводородов. Физико-химические и термодинамические свойства"

 

Содержание 

1. Введение .... 4

2. Общая часть .... 5

3. Физико-химические характеристики и термодинамические свойства бутана .... 17

4. Физико-химические характеристики и термодинамические свойства изобутана (2-метилпропана) .... 31

5. Библиография .... 43

Издание содержит 50 страниц, 62 таблицы с численными данными, 155 библиографических ссылок за период 1921 - 2010 годы

 

1.  Введение

Настоящая работа представляет рекомендуемые наиболее достоверные, тщательно отобранные значения ряда физико-химических и термодинамических свойств бутана и изобутана, необходимые для проектирования нефтегазового оборудования.

 

Учитывая важность практического значения бутана и изобутана и ключевую роль многолетнего изучения их свойств ведущими мировыми специалистами, нами проанализированы доступные численные данные по важнейшим свойствам этих веществ за последние 70-80 лет. Отобранные и рекомендованные значения свойств согласуются с их средними значениями, полученными из наиболее достоверных экспериментальных и теоретических данных, что указывает на их надежность.

 

В настоящем издании представлен комплекс важнейших свойств бутана и изобутана, включающий физико-химические и термодинамические характеристики (молекулярная масса, температура плавления, нормальная температура кипения, критическая темпе-ратура, критическое давление, критический объем, энтальпия образования в стандартном и газообразном состояниях, энтальпии парообразования, энтальпии фазовых переходов, давление пара, константы уравнения Антуана); зависимости теплоемкости Cp в газообразном состоянии от температуры; свойства в области сосуществования пар-жидкость (давление насыщенного пара, теплота испарения, поверхностное натяжение); свойства насыщенного пара (плотность, изобарная теплоемкость, динамическая вязкость, теплопроводность); свойства жидкости (плотность, изобарная теплоемкость, динамическая вязкость, теплопро-водность); показатели пожаровзрывоопасности: температура самовоспла-менения, концентрационные пределы воспламенения в воздухе и кислороде, давление взрыва, минимальная энергия зажигания.

 

Такой широкий спектр характеристик необходим для оценки энергетических свойств, термической стабильности, совместимости бутана и изобутана и систем с их участием, возможности безопасного и экологически чистого использования процессов их превращения, а также границ практического применения и прикладного значения.

 

2.  Общая часть

Успехи, достигнутые за последнее время в нефтехимии и в других областях науки и производства, были бы невозможны без накопления данных о термодинамических свойствах веществ и предварительного термодинамического анализа соответствующих процессов на основе этих данных. Все это делает необходимым, с одной стороны, изучение термохимических свойств, а с другой стороны накопление уже имеющихся данных, их критический анализ и оценку достоверности, а также систематизацию этих данных в виде, доступном специалистам других отраслей науки и техники.

 

Обеспечение проектно-изыскательских работ надежными физико-химическими и термодинамическими характеристиками бутана, изобутана и их систем является также важной задачей. 

 

Термодинамические свойства бутана, изобутана требуются для выполнения различных химико-технологических расчетов при разработке новых и оптимизации имеющихся производств, для расчета эффективности топлив, их оптимальных составов, для оценки новых энергоемких веществ и их смесей [1]. 

 

При проведении таких расчетов нужен полный набор свойств всех участвующих в процессе веществ. 

 

При отсутствии нужных экспериментальных характеристик для какого-либо вещества необходимо выполнить большой объем работ по расчету отсутствующих в литературе данных. При этом, вычисленные значения могут иметь большую погрешность, чем экспериментальные, однако расчетные значения весьма полезны при отсутствии надежных экспериментальных данных.

 

При подготовке издания проведены следующие работы.

1.     Сбор имеющейся информации, в том числе новейшей, по физико-химическим и термодинамическим свойствам углеводородов.

2.     Оценка достоверности этой информации и представление рекомендуемых величин.

3.     Получение новой информации по свойствам веществ на основе рекомендуемых значений, используя математические соотношения между различными свойствами.

 

Оценка достоверности и представление рекомендуемых величин свойств потребовала весьма тщательной квалифицированной работы специалистов высшей научной категории, т.к. эксперты должны отлично знать детали экспериментальных работ, качество работы различных научных школ, уметь оценить надежность данных по согласованию различных физических величин, а также из сопоставления расчетных и экспериментальных данных.

 

В издании представлены необходимые базовые отобранные физико-химические свойства, термодинамические характеристики и ряд других свойств для бутана, изобутана представляющих важный практический и промышленный интерес. 

 

Представляемый спектр данных призван удовлетворить запросы разных потребителей этих данных,  включая необходимую их точность.

 

Ряд исследований теплофизических свойств углеводородов были обобщены в справочниках  Тиличеева [8] и Россини [9] по состоянию 1947 г., экспериментальные данные до 1960 г. представлены в справочниках Варгафтика [10], Гельперина [11], Татевского [12], Тиммермана [13, 14], в справочнике [15] рассмотрены численные данные по физико-химическим свойствам, опубликованным до 1984 г., в монографии Казаряна [16] использованы численные данные, опубликованные до 1995 г.

 

Критическая температура, критическое давление и критический объем представляют собой три широко используемые константы чистых веществ, тем не менее, недавние, современные их измерения почти не встречаются. Данные по критическим свойствам бутана, изобутана отбирались из оригинальных работ и справочных изданий, например [15, 16, 18, 22, 24, 25].

 

Знание пожаровзрывоопасных свойств веществ необходимо при разработке методов обеспечения безопасности зданий, сооружений, технологических процессов и оборудования, безопасности людей в химической, нефтехимической, газовой, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве, т.е. практически во всех сферах деятельности человека. Эти данные необходимы для разработки мер предотвращения возникновения пожаров и взрывов, а также для оценки условий их развития и подавления [17].

 

Подробности о содержании разделов 3, 4 можно получить, перейдя на соответствующие страницы по ссылкам ниже.

3.  Физико-химические характеристики и термодинамические свойства бутана

4. Физико-химические характеристики и термодинамические  свойства изобутана

Заказать полную версию издания "Бутан. Изобутан" с  рекомендованными численными данными  для бутана и изобутана можно через официальный сайт ОАО "Нефтегазавтоматика".

Некоторые библиографические ссылки из 155 ссылок, цитированных в издании, приведены ниже.

 

6. Библиография

1. Ю.А. Лебедев, В.К. Абросимов, В.И. Веденеев и др. Роль термодинамики  как основы  развития фундаментальных  исследований, стандар-тизации и технологий/ Под ред. Ю.А. Лебедева. М.: ИКЦ <Академкнига>, <Маджерик>, 2007. 127 с.

2. Mohr P. J.,  Taylor B.N., Newell D.B. CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2006  J. Phys. Chem. Ref. Data. 2008.V. 37, N. 3. p. 1187-1283.

3. ГСССД 237-2008 Таблицы стандартных справоч-ных данных. Фундаментальные физические константы. Таблицы утверждены КОДАТА и являются согласованным документом, содержащим рекомендованные значения ФФК. М.: ФГУП "Стандартинформ", 2008. 20 с.

4. Карапетянц М.Х., Карапетянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ.  М.: Химия. 1968. 472 с.

5. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия. 1971.

6. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкос-тей. Л.: Химия. 1982. 592 с.

7.  Poling B.,  Prausnitz J., O’Connell J.P. The Properties of Gases and Liquids, Fifth Edition. The McGraw-Hill Companies. 2004. 768 p.

8. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Вып. 2. ред. М.Д. Тиличеев. М.-Л.: Гостоптехиздат. 1947.

9. Rоssini F.D.J. Circular Nat. Bur. Stand. 1947. p. 461.

10. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.  М.: Наука, 1972. 720 с.

11. Справочник по разделению газовых смесей методом глубокого охлаждения / Под ред. Н.И. Гельперина, Г.М. Зеликсона, Л.Л. Раппопорта, М.: Издательство химической литературы. 1963. 512 с.

12. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Ч. 1. Под ред. В.М. Татевского. М.: Гостоптехиздат. 1960. 412 с.

13. Timmermans J. Physico-Chemical Constants of Pure Organic Compounds, Vol. 1, Elsevier: New York. 1950.

14. Timmermans J. Physico-Chemical Constants of Pure Organic Compounds. Vol. II. Elsevier: New York. 1965.

15. Физико-химические свойства органических соединений: Справочник / под ред. А. М. Богомольного. М.: Химия; КолосС, 2008. 543 с.

16. Казарян В. А. Теплофизические свойства индивидуальных углеводородов и газовых конденсатов. М.: Издательство <Техника>. ООО <Тума групп>, 2002. 448 с.

17. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник в 2-х ч. 2-е изд., перераб. и доп., М.: Асе. Пожнаука, 2004. Ч. I. 713 с.; Ч. 2. 744 с.

18. Yaws C.L. Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbon. William Andrew. 2008. 810 p.

19. Domalski E. S., Evans W. H., Hearing E. D. Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds in the Condensed Phase. J. Phys. Chem. Ref. Data. 1984. V. 13. Supplement No 1.

20. Domalski E. S., Hearing E. D. J. Phys. Chem. Ref. Data 1990. V. 19.  P. 881.

21. Zabransky M., Ruzicka V. Jr., Majer V., Domalski E. S. Heat Capacity of Liquids. Critical Review and Recommended Values, Monograph No. 6, (American Chemical Society, Washington DC), Vols. I, II. 1996. 1608 p.

22.  Mohammad Farhat Ali, Bassam M. El Ali, Speight J.G. Handbook of Industrial Chemistry Organic Chemicals. by The McGraw-Hill Companies, Inc. 2005. 1623 p.

23. Streng A.G. J. Chem. Eng. Data. 1971. V. 16. p. 357.

24. Ambrose D., Tsonopoulos C. J. Chem. Eng. Data, 1995. V. 40. p. 531-546.

25. Lide D.R. Handbook Chemistry and Physics. 90 th ed. CRC Press. 2010.   2800 p.

26. Pittam D.A., Pilcher G. J. Chem. Soc. Faraday Trans. I. 1972. V. 68. p. 2224-2229.

27. Majer V., Svoboda V. Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1985. 300 p.

28. Bondi A. J. Chem. Eng. Data. 1963. V. 8. p. 371-381.

29. Берлин М. А., Гореченков В. Г., Волков Н. П. Переработка нефтяных и природных газов. М.: Химия, 1981. 472 с.

30. Viswanath D.S., Dasika H. L. Prasad, Dutt N.K., Rani K.Y. Viscosity of Liquids Theory, Estimation, Experiment, and Data. Springer-Verlag. 2007. 660 p.

 

При цитировании, ссылки на авторов, адрес статьи на сайте ОАО <Нефтегазавтоматика> обязательны.

ОАО "Нефтегазавтоматика", 1.08.2010