книги / Химия нефти

луч в объектив зрительной трубы; 8 – объектив зрительной трубы; 9 – сетка; 10 – неподвижная шкала; 11 – окуляр зрительной трубы.

Исследуемый продукт помещают между плоскостями двух промытых легким бензином и протертых льняной тряпочкой призм – осветительной 4 и измерительной 5. От источника света 1 луч конденсатором 2,3 направляется на входную грань осветительной призмы, затем проходит тонкий слой исследуемого вещества и преломляется на границе исследуемого вещества и плоскости измерительной призмы.

На основании закона предельного преломления (полного внутреннего отражения) показатель преломления исследуемого вещества

nD=nо sin ,

где nо – показатель преломления оптического стекла, из которого изготовлена измерительная призма;

– предельный угол преломления (угол полного внутреннего отражения).

Предельные и преломленные под различными углами лучи выходят затем через вторую грань измерительной призмы, фокусируются объективом 8 зрительной трубы в поле ее зрения, образуя светлую и темную часть поля, разделенную прямой границей. Границей светотени являются предельные лучи.

Для фиксации положения границы светотени относительно неподвижной шкалы 10 зрительная труба вращается по оси.

Через окуляр 11 зрительной трубы наблюдаются граница светотени, перекрестие сетки 9, шкала 10.

Шкала рассчитана на основные формулы предельного преломления и просчета хода предельных лучей, вышедших из измерительной призмы. Для компенсации дисперсии вышедших из измерительной призмы лучей в зрительной трубе установлены две призмы прямого зрения, вращающиеся относительно оси зрительной трубы. Призмы путем вращения устанавливают в такое положение, при котором граница светотени не имеет спектральной окраски. Границу светотени подводят к центру перекрестия сетки 9 и производят отсчет по шкале 10. Четвертый десятичный знак отсчитывают визуально. Записывают показатель преломления и температуру. Открывают по-

21

верхность призм 4,5, промывают их легким бензином или эфиром досуха и повторяют определение снова. Результат дают в виде среднего арифметического двух определений.

Определение содержания серы ламповым методом

Одним из методов количественного определения в нефтях и нефтепродуктах серы, входящей в любые органические соединения, является ламповый метод. Сущность этого метода заключается в сжигании навески нефтепродукта в стеклянной лампочке с фитилем и поглощении образовавшегося при этом сернистого газа раствором углекислого натрия:

SO2 + Na2CO3 Na2SO3 + CO2

2Na2SO3 + O2 2Na2SO4

Избыток углекислого натрия оттитровывается соляной кислотой. Метод предназначен для определения общей серы в светлых нефтепродуктах и в маловязких маслах, которые сгорают без остатка в лампочке прибора.

Прибор (рис. 6) состоит из трех параллельно работающих лампочек 4 с ламповыми стеклами 3, трех абсорберов 1, каждый из которых имеет два сообщающихся резервуара (большой и малый), три брызгоуловителя 2, общую гребенку к водоструйному или вакуумному насосу. Сухие и чистые лампочки закрывают пробкой с трубочкой, сквозь которую пропущен фитиль. Нижний конец

Рис. 6

22

фитиля должен располагаться по окружности дна лампочки. Первые две лампочки вместе с фитилями и колпачками предварительно взвешивают на аналитических весах, затем заполняют каждую лампочку 1 мл испытуемого масла 5, вставляют фитиль, закрывают колпачками и повторно взвешивают для установления массы продукта, предназначенного для сжигания. После этого навески разбавляют бессернистым бензином в зависимости от вязкости анализируемого продукта в отношении 2,5:1 или 7:1.

Втретью лампочку, предназначенную для контрольного опыта, наливают без взвешивания этиловый спирт или гептан. Контрольный опыт ставят для того, чтобы исключить возможные ошибки в анализе за счет кислых загрязнений в воздухе.

Вбольшие резервуары абсорберов насыпают до 2/3 их высоты чисто вымытые стеклянные бусы или отрезки стеклянных палочек

вкачестве насадки.

Вмалые резервуары абсорберов заливают по 25 мл 0,3 %-ного водного раствора углекислого натрия. Смазывают шлифы, собирают комбинированный прибор и к брызгоуловителям на резиновых трубках подключают гребенку вакуума. После того как комбинированный прибор собран и пробы набраны, включают насос и устанавливают неинтенсивное просасывание воздуха через все три абсорбера. Лампочки ставят под ламповые стекла и зажигают их от спиртовки. Края фитильных трубок при этом следует располагать не более 8 мм выше нижнего края лампового стекла, высота пламени 6–8 мм. Пламя должно быть некоптящим, скорость просасывания воздуха и продуктов горения следует установить равномерной, брызги из абсорбера не должны попадать в брызгоуловитель.

После полного сгорания навески масла снова наливают 1–2 мл бессернистого бензина и вновь его полностью сжигают. Это необходимо для уменьшения ошибок, связанных с образованием на фитиле нагаров коптящих нефтепродуктов.

23

Лампочку в контрольном опыте гасят одновременно с окончанием сжигания в целевых пробах.

Через 5 минут после сжигания насос останавливают, прибор. Брызгоуловители, ламповые стекла и верхние части абсорберов промывают дистиллированной водой, расходуя 50–70 мл воды. Промывные воды собирают в абсорберы. Содержимое абсорберов раздельно переводят в конические колбы.

Избыток соды в растворе оттитровывают 0,05 н раствором соляной кислоты в присутствии индикатора – 0,05%-ного водного раствора метилоранжа.

Вначале титруют раствор контрольного опыта, а затем растворы от целевых опытов, применяя при этом раствор контрольного опыта, окрашенный в оранжевый цвет, в качестве эталона сравнения.

Содержание серы в анализируемом масле

S (V V1 )K 0,0008 100 ,

G

где V – объем 0,05 н раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование в контрольном опыте, мл;

V1 – то же в целевом опыте, мл;

K – поправочный коэффициент к титру 0,05 н раствора соляной кислоты; 0,0008 – количество серы, эквивалентное 1 мл 0,05 н раствора соляной кислоты, г;

G – навеска масла, г (масса сгоревшего нефтепродукта). Расхождение между двумя параллельными определениями не

должно превышать 5 % от величины меньшего результата. Содержание серы в испытуемом нефтепродукте вычисляется как среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

При сжигании разбавленного нефтепродукта массу сгоревшего нефтепродукта определяют как разность между весом лампочки с навеской продукта и чистой сухой лампочки, взвешенной перед испытанием.

24

Контрольные вопросы к лабораторной работе 1

Выделение нормальных парафиновых углеводородов из нефтяных фракций

1.Сущность определения группового состава. Методы определения группового состава керосинов.

2.Что такое анилиновая точка? Методы ее измерения.

3.Как зависит анилиновая точка от группового состава? Почему именно так?

4.Для чего анализируемый продукт делится на узкие фракции? Почему именно такие?

5.Для чего производится сульфирование? На каких реакциях оно основано? Чем его можно заменить?

6.Почему до сульфирования определяют максимальную анилиновую точку, а после равнообъемную?

7.Что такое йодное число? На каких реакциях основано его определение? Чем его можно заменить?

8.Что означает величинаnD20 ? Почему этот параметр важен?

9.Что такое плотность? Методы измерения плотности. Что означа-

ет 204 и почему этот параметр важен? Что такое видимая плотность?

10.Что такое керосин? Основные характеристики керосина.

11.Какие группы углеводородов желательны в керосине и почему?

12.Сущность метода определения содержания нормальных парафинов.

13.Какие углеводороды могут образовывать комплекс с мочевиной?

14.Роль растворителя и активатора в процессе комплексообразования.

15.Являются ли нормальные парафины желательным компонентом керосинов?

25

Контрольные вопросы к лабораторной работе 2

Структурно-групповой анализ масел

1.Сущность структурно-группового анализа.

2.Отличие структурно-группового анализа от группового.

3.Для каких нефтепродуктов какой метод применяется и почему?

4.Какие существуют методы определения структурно-группового состава?

5.На чем основан метод n–d–M? С чем сравнивают плотность и показатель преломления масла?

6.Каковы недостатки и ограничения метода n–d–M? Что такое катаконденсированное состояние колец (примеры)? Какие еще бывают состояния?

7.Что такое плотность? Методы измерения плотности. Что означа-

ет 204 и почему этот параметр важен? Что такое видимая плот-

ность? В каких случаях 204 вместо определяют 704 ?

8.На чем основан метод определения молекулярной массы? Какие еще методы существуют?

9.Содержание какой серы приводится в работе? Для чего нужен контрольный опыт? На каких реакциях основано определение?

10.Что означает величина nD20 ? Почему этот параметр важен?

11.Классификация масел.

12.Расшифровать марку анализируемого масла.

26

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Платэ А.Ф. Краткое руководство к практикуму по химии нефти. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1960. – 95 с.

2.Исагулянц В.И., Егорова Г.М. Химия нефти: руководство к лабораторным занятиям. – М.: Химия, 1965. – С. 96–101.

3.Рыбак Б.М. Анализ нефти нефтепродуктов. – М.: Гостоп-

техиздат, 1962. – С. 514–521.

4.Химия нефти: учеб. пособие / В.Д. Рябов, Р.З. Сафиева, Н.А. Сокова [и др.]. – М.: Изд-во гос. акад. нефти и газа им. И.М. Губ-

кина, 1996. – 89 с.

5.Добрянский А.Ф. Химия нефти. – Л.: Гос. науч.-техн. изд-во нефт. и горн.-топл. лит., 1961.

6.Эрих В.Н. Химиянефти газа. – М.: Химия, 1966. – С. 142–150.

7.Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: Изд-во гос. акад. нефти и газаим. И.М. Губкина, 1998. – 370 с.

27

Учебное издание

ХИМИЯ НЕФТИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Составители: Старкова Нэлли Николаевна Чудинов Александр Николаевич

Корректор И.А. Мангасарова

Подписано в печать 11.12.14. Формат 60 90/16. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ № 233/2014.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. (342) 219-80-33.

28