Saf orhanik sıvıların ve ham petrol fraksiyonlarının viskozitelerinin saptanmasında yeni yöntemler
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 78268
- Danışmanlar: PROF. DR. SİBEL ÖZDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Organik sıvılar, Petrol, Viskozite, Organic liquids, Petroleum, Viscosity
- Yıl: 1998
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Saf organik sıvıların (C4-C94) ve ham petrol sıvılarının (C5-C15) 1 atmosfer basınç altında viskozitelerinin hesaplanması için yeni bağıntılar geliştirilmiştir. Saf organik sıvılar için Enskog'un sert küreler için elde etmiş olduğu denklemler ile van der Waals tarafından gazlar için verilen, daha sonra Pitzer tarafından sıvılara uyarlanan karşılıklı haller prensibinden birlikte yararlanılarak yan ampirik bağıntılar geliştirilmiştir. Saf organik sıvıların karışımı olarak tanımlanabilecek ham petrol sıvılarında ise viskoziteyi yoğunluğun (veya özgül ağırlığın) fonksiyonu olarak bulan ampirik bağıntılar geliştirilmiştir. Saf organik sıvı viskoziteleri için geliştirilen yan ampirik yöntem ham petrol sıvılarına da uygulanmıştır. Yan ampirik yaklaşımda, ham petrol sıvılarının viskozitelerinin hesaplanmasında tek bir bağıntı yerine hidrokarbon türlerine (PIANO= parafin, isoparafin, aromatik, naftanik ve olefin) bağlı olarak farklı bağıntılar oluşturulduğunda daha az hatalı sonuç veren bağıntılar elde edilebilmiştir. 1998 yılı yansı da dahil olmak üzere konu ile ilgili yayınlanmış literatürde Enskog sert küre modeli ve karşılıklı haller prensibinin birlikte kullanılarak saf sıvı veya sıvı karışımlarının viskozitelerinin hesaplandığı bir yönteme rastlanmamıştır. Benzer şekilde PIANO bileşiminin çok bileşenli organik sıvı karışımlarının viskozite- yoğunluk ilişkilerinde doğrudan ya da dolaylı yer aldığı korelasyonlar tespit edilememiştir. Ampirik yaklaşımda, hafif ve orta ağırlıkta 75 saf organik sıvının deneysel viskozite değerlerini 1 atmosferde donma noktası ile normal kaynama noktası sıcaklık aralığında bulabilmek amacıyla Andrade eşitliğine benzer bir yöntem uygulanmıştır. Bu metod çerçevesinde, deneysel viskozite-sıcaklık tabloları ile kritik özellikler kullanılarak, viskoziteyi indirgenmiş sıcaklığın fonksiyonu olarak veren bağıntılar, her saf organik sıvı için ayn ayn regresyon analizi uygulanarak bulunmuştur. Bu işlem 21 n-alkan ve isoalkan, 16 alken ve alkadien, 21 aromatik hidrokarbon ve 17 sikloalkan yapısındaki saf hidrokarbona uygulanmıştır. Ortalama mutlak hatalar alkanlar (C4-C20) için % 1.60, alkenler (C4-Cı8) için % 1.00, aromatik hidrokarbonlar (C6-C22) için% 2.42 ve sikloalkanlar (C5-Cı8) için % 1.14 olarak bulunmuştur. 75 saf organik sıvı için ortalama mutlak hata ise % 1.60' dır. Yan ampirik yaklaşımda, 75 organik çok atomlu saf sıvı ile aynı şartlardaki tek atomlu organik sıvının indirgenmiş viskoziteleri arasındaki farklar, Enskog sert küre modeli ve karşılıklı haller prensibi birlikte kullanılarak geliştirilen yeni bir yöntemle fark fonksiyonları kullanılarak hesaplanmıştır. Oluşturulan dört ayrı korelasyon (alkan, alken, aromatik ve sikloalkan) ile kabul edilebilir hata düzeyinde viskoziteler hesaplanabilmektedir. Hesaplanan yan ampirik viskozite değerleri 0.45<Tr<0.80 aralığında deneysel verilerle karşılaştırılarak, ortalama mutlak hatalar alkanlar için % 2.63, alkenler için % 2.76, aromatik hidrokarbonları için % 4.09 ve sikloalkanlar için ise % 6.51 olarak bulunmaktadır. 75 saf organik sıvı için ortalama mutlak hata ise % 3.95'dir. Çalışma çerçevesinde, ağır hidrokarbonların viskozite-sıcaklık ilişkileri incelenmiş ve Andrade eşitliğine benzeyen, birinci ve ikinci dereceden sıcaklığın fonksiyonu olan ampirik bağıntılar bulunmuştur. Ortalama mutlak hatalar birinci dereceden denklemle 56 alkan (C10 - C94) için % 3.78, 5 alken (Cı0 - C2g) için % 5.14, 89 aromatik hidrokarbon (C13-C39) için % 4.67 ve 25 sikloalkan (Cu - C25) için % 5.57 olarak bulunmuştur. İkinci dereceden denklemle ortalama mutlak hatalar sırasıyla % 0.34, % 0.92,% 0.30 ve % 0.39 olarak azalmıştır. 175 saf hidrokarbon (Cı0- C94) için ortalama mutlak hatalar ise birinci dereceden denklemle % 4.54 ve ikinci dereceden denklemle % 0.34 olarak bulunmuştur. Ayrıca sekiz ikili ve bir üçlü organik sıvı karışımın literatürden derlenen deneysel viskoziteleri, saf organik sıvılar için geliştirilen ampirik ve yan ampirik viskozite yöntemleri kullanılarak hesaplanmıştır. Deneysel hata yüzdeleri azaldıkça bağıntılarda uyumun arttığı gözlenmiştir. Çalışmada 42 adet hafif ve orta ağırlıktaki (C5 - Q5) ham petrol sıvısının viskozite ve yoğunluk ölçümleri 40°C ve 100°C'da gerçekleştirilmiştir. Tüm örneklerin hidrokarbon analizleri gaz kromatografi cihazı ile kantitatif olarak yapılmış, PIANO bileşenleri hesaplanmıştır. 40°C'deki viskozite-yoğunluk ilişkisi PIANO ölçümleri gözönüne alınarak incelendiğinde, düz zincirli ve halkalı bileşik oranına bağlı olarak viskozitenin yoğunluk (veya özgül ağırlık) cinsinden ifade edilebildiği iki ayn ampirikbağıntı saptanmıştır. Bu yaklaşımla 40°C'da 1 atmosfer basınçta ortalama mutlak hata % 2.09 olarak bulunmuştur. 100°C'da 13 alifatik ağırlıklı ham petrol sıvısına tek korelasyon uygulanarak ortalama mutlak hata % 1.37 olarak bulunmuştur. Çalışmada ayrıca petrol sıvılarının viskozite ile yoğunluk ve molekül ağırlıkları arasında çoklu regresyon yapılmış ve iki parametreli ampirik denklemler oluşturulmuştur. Hidrokarbon yüzdelerine göre iki korelasyon oluşturulduğu bu yöntemle 42 petrol sıvısının viskoziteleri hesaplanmış ve ortalama mutlak hata % 3.38 olarak bulunmuştur. Molekül ağırlıkları ve yoğunlukları gaz kromatografi deney sonuçlarından hesaplanmıştır. Deneysel ve hesaplanan yoğunluklar arasında ortalama mutlak hata % 0.55 olarak saptanmıştır. Saf hidrokarbonlar için geliştirilen yeni yan ampirik fark fonksiyonları yöntemi, 42 adet petrol sıvısına da uygulanmıştır. Petrol sıvılarının kritik özellikleri ve ortalama molekül ağırlığı Riazi-Daubert eşitlikleri ile hesaplanmış, hidrokarbon tayinleri de girdi olarak kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucu ortalama mutlak hata % 5.03 olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
SUMMARY New correlations have been developed to calculate viscosities of pure organic liquids (C4-C94) and petroleum fractions (C5-C15) at 1 atmosphere. The new semi empirical method proposed for pure organic liquids is based on both Enskog's hard sphere theory and the principle of corresponding states. For petroleum fractions, which can be considered as mixtures of pure organic liquids, viscosity has been empirically correlated with the density (or spesific gravity). The semi empirical approach developed for pure organic liquid viscosities has been applied to petroleum fractions as well. Within this frame the n- and iso- paraffinic, aromatic, naphthenic and olefinic hydrocarbon (PIANO) contents of the petroleum fractions have been indirectly incorporated into the computational analyses. Literature survey performed till May 1998 has revealed that both theories (Enskog and corresponding states) together have not been applied elsewhere to either pure organic liquids or petroleum fractions within the frame of viscosity correlations. Similarly, no published studies have been found where the PIANO analyses are directly or indirectly included in the correlations. The empirical approach based on the Andrade equation has been applied to 75 pure organic liquids. Within this frame empirical viscosity-temperature data of pure organic liquids (C4-C22), has been utilised to develop correlations similar to the Andrade equation for each pure organic liquid separately in order to predict viscosities as a function of the reduced temperature within a wide temperature range. Average absolute deviations of the developed correlations are found to be 1.60%, 1.00%, 2.42% and 1.14% for n- and iso-alkanes (C4-C20), alkanes (C4-C18), aromatics (C6-C22) and cycloalkanes (C5-C18), respectively. The average absolute deviation is 1.60% for 75 hydrocarbons between their freezing and boiling points. In the proposed new semi empirical approach, Enskog's hard sphere theory and the principle of corresponding states has been utilised together to calculate the deviations of 75 polyatomic organic liquid viscosities from the predictions based on monatomic ones. Four different polynomial correlations were developed for alkanes, alkenes, aromatic hydrocarbons and cycloalkanes separately to calculate the viscositycorrections of each organic liquid under investigation in terms of normal boiling point and critical properties. The viscosities calculated via this method are associated with 2.63%, 2.76%, 4.09% and 6.51% absolute average deviation from the empirical data for n- and iso-alkanes (C4-C2o), alkanes (C4-C18), aromatics (C6-C22) and cycloalkanes (C5-C18), respectively, within a temperature range of 0.45<Tr<0.80. The average absolute deviation is 3.95% for the 75 hydrocarbons of this work. Within the frame of the study empirical viscosity-temperature data of heavy pure organic liquids (C10-C94) has been also utilised to develop correlations similar to the Andrade equation for each heavy pure organic liquid separately in order to predict viscosities as a function of temperature. The average absolute deviations of the first order correlations are found to be 3.78%, 5.14%, 4.67% and 5.57% for n-and isoalkanes (C10-C94), alkanes (C10-C28), aromatics (C13-C39) and cycloalkanes (C5-Ci8), respectively. The average absolute deviation is 4.54%. The average absolute deviations of the second order correlations are found to be 0.34%, 0.92%, 0.30% and 0.39% for the same heavy pure organic liquids, respectively. The average absolute deviation is 0.34% in this case. Moreover, viscosities of eight binary and one ternary pure organic liquid mixtures have been calculated by using the developed empirical and semi empirical methods for pure organic liquids. It is observed that the developed correlations are in better agreement with the experimental results which are reported to be associated with lower experimental errors. 42 light and medium petroleum fractions have been analysed in the laboratory to determine their viscosity and density values at 40°C and 100°C. Gas chromatographic PIANO analyses have been performed with the same samples on a quantitative basis. The analysis of the viscosity-density data of the petroleum fractions has indicated that less erroneous correlations can be obtained if two separate correlations are developed for mixtures of low and high cyclic hydrocarbon contents. Within this frame, two correlations are proposed to calculate the viscosity as a function of density at 40°C. The absolute average deviation is only 2.09 % via this method. Viscosities of 13 petroleum fractions containing low amounts of cyclic components have been calculated for 100°C with an average absolute deviation of 1.37% utilising one correlation only.Furthermore, multiple regression has been applied to correlate viscosities of petroleum fractions with their densities and molecular weights. Again two different correlations have been developed taking the relative amounts of cyclic and non-cyclic components into account. Viscosities of 42 petroleum fractions calculated with the developed correlations are associated with an average absolute deviation of 3.38%. Molecular weight and density of petroleum fractions have been also calculated according to gas chromatographic experimental results. The average absolute deviation of calculated densities from experimental results is found to be 0.55%. The semi empirical method successfully developed for pure organic liquids has been also applied to 42 petroleum fractions again via the introduction of viscosity deviation functions. The critical properties and the average molecular weights of the petroleum fractions have been calculated by the Riazi Daubert equation. PIANO analysis results have been also indirectly incorporated into the correlations. The average absolute deviation is found to be 5.03% for the 42 samples.
Benzer Tezler
- Sıvılarda ultrases uygulamaları
Ultrasound applications in the liquid
GÖKHAN SAVAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERTUNÇ ARAL
- Determination of the reaction mechanism of electrocatalytic oxidation of ethylene-glycol on Pd-based electrodes
Etilen-glikol'ün elektrokatalitik oksidasyon mekanizmasının Pd-bazlı elektrodlar üzerinde belirlenmesi
NECLA DALBAY
- Kömürdeki kükürtlü organik yapıların elektrokimyasal ve spektroskopik yöntemlerle incelenmesi
Başlık çevirisi yok
HANDAN GÜLCE
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. YUDA YÜRÜM
- Saydam organik maddelerin kontrollü katılaştırılması
Directional solidification of transparent organic materials
İBRAHİM KARACA
