Молекулярная масса, также известная как мольная масса, является одной из ключевых физических характеристик вещества. Она позволяет оценить, насколько масса одной молекулы конкретного соединения превышает 1/12 массы атома изотопа углерода-12. Для индивидуальных веществ её рассчитывают по химической формуле, суммируя атомные массы всех элементов, входящих в состав молекулы. Количество вещества, масса которого в килограммах или граммах численно равна его молекулярной массе, называется молем (или киломолем).
Особенности для сложных смесей
Когда речь идет о сложных многокомпонентных смесях, таких как природный газ, нефть или нефтяные фракции, используется понятие средней молекулярной массы. В отличие от индивидуальных веществ, эта величина является усредненной для всей смеси и не зависит от изменений температуры и давления.
Методы определения
Определить молекулярную массу можно двумя основными путями: экспериментальным путем или с помощью расчетных методов. Для нефтяных фракций часто применяют приближенные формулы, в которые входят такие параметры, как плотность и средняя температура кипения.
Типичные значения для нефтепродуктов
Средняя молекулярная масса сильно варьируется в зависимости от типа сырья или фракции. Вот примерный диапазон значений для различных нефтепродуктов:
- Нефть: 210–250
- Бензиновая фракция: 95–130
- Керосиновая фракция: 185–220
- Фракция дизельного топлива: 210–240
- Мазутная фракция: 350–400
- Масляные фракции: 300–500
- Остаточные масляные фракции: 400–600
- Гудроны: более 400
- Смолы: 700–1000
- Асфальтены: более 2000
Молекулярная масса газов
Для углеводородных газов этот параметр также является важной характеристикой. Приведем конкретные примеры:
Природный газ газовых месторождений:
Медвежье – 16,33
Уренгойское – 16,37
Газ газоконденсатного месторождения Выктульское – 19,28
Нефтяной газ газонефтяных месторождений:
Коробковское – 21,53
Туймазинское – 28,47
Попутный нефтяной газ (месторождение Самотлорское):
после 1-й ступени сепарации – 20,97
после 2-й ступени сепарации – 24,01
после 3-й ступени сепарации – 32,37
Также можно отметить техническую смесь пропана и бутана (47–52) и широкую фракцию легких углеводородов – ШФЛУ (52–59).
Практическое применение
Знание молекулярной массы газа или паровой фазы нефтяной фракции позволяет легко рассчитать их плотность при нормальных условиях (0 °C и 0,1013 МПа). Для этого необходимо разделить значение молекулярной массы на 22,41. Результат будет выражен в кг/м³ или кг/нм³, где нм³ – кубический метр при нормальных условиях.
Дифференциальный анализ состава
При моделировании процессов перегонки нефти и нефтяных фракций, таких как ректификация, часто используется дифференциальное представление состава. Непрерывный состав нефти, полученный в виде кривой истинных температур кипения (ИТК), разбивают на интервалы. Каждый интервал идентифицируется с условным компонентом – узкой фракцией, характеризующейся своей средней температурой кипения. Для точного моделирования рекомендуется использовать не менее 50 таких условных компонентов, а для менее детальных расчетов достаточно 10–15. Этот подход позволяет более точно описывать физико-химические свойства сложных смесей, что иллюстрируется, например, таблицами свойств узких фракций Уренгойского нестабильного газового конденсата.
