Методы исследования керосино-газойлевых и масляных фракций
3.1.Лабораторная работа №7: Определение структурно-группового состава нефтяных фракций методом n-p-m. (расчётный метод)
Цель работы:Научиться определять соотношение атомов углерода в структурных группах высокомолекулярных соединений нефти расчётным методом.
Данный метод применяется для высокомолекулярных фракций, имеющих в своём составе сложные гибридные молекулы.
Предварительно для исследуемого образца определяют молекулярную массу (криоскопическим методом), показатель преломления (для жёлтой линии) и плотность (пикнометром). Для жидких нефтепродуктов плотность и показатель преломления определяют при 20˚С, для твердых и высоковязких продуктов - при 70˚С. Кроме того необходимо определить содержание серы.
На основании полученных значений молекулярной массы, плотности и показателя преломления исследуемого продукта по формулам осуществляют расчёт распределения атомов углерода по структурным группам.
За основу приняты физические константы «предельного» алкана:
n =1,4750 n =1,4600
ρ =0,8510 ρ =0,8280
Распределение углерода и содержание колец вычисляют по приведенным ниже формулам.
Для упрощения расчета сначала вычисляют значения факторов V,W,X,Y, а затем, в зависимости от их значения применяют ту или иную формулу для расчета распределения углерода по структурам и содержанию колец.
Для жидких продуктов:
V=2,51 (n - 1,4750) – (ρ - 0,8510)
W= (ρ – 0,8510) – 1,11(n – 1,4750)
Далее массовую долю углерода в ареновых кольцах (Сар, %) вычисляют по формулам:
При V>0 Сар=430V+3660/M
При V<0 Cap=670V+3660/M
Содержание углерода в кольчатых структурах (Ск,%) вычисляют по формулам:
При W>0 Cк=820W-3S+10000/M
где S – массовая доля серы в исследуемой фракции, %;
При W<0 Cк=1440W-3S+10600/M
Массовую долю углерода в циклоалкановых структурах (Сн, %) находят по разности:
Сн=Ск-Сар
Массовую долю углерода в алкильных заместителях (Са, %) также находят по разности:
Са=100-Ск
Содержание колец в «средней молекуле» фракции рассчитывают по приведенным ниже формулам:
Число ареновых колец Кар:
При V>0 Kap=0,44+0,05MV
При V<0 Kap=0,44+0,08MV
Общее число колец Ко:
При W>0 Ko=1,33+0,146 M(W – 0,005S)
При W<0 Ko=1,33=0,180 M(W – 0,005S)
Число циклоалкановых колец Кн:
Кн=Ко – Кар
Для твердых или высоковязких продуктов:
X=2,42(n – 1,4600) – (ρ – 0,8280)
Y= (ρ – 0,8280) – 1,11(n – 1,4600)
Содержание углерода в ареновых кольцах:
При X>0 Cap=410X+3660/M
При X<0 Cap=720X+3660/M
Содержание углерода в кольчатых структурах:
При Y>0 Cк=775Y - 3S+11500/M
При Y<0 Cк=1400Y - 3S+12000/M
Содержание углерода в циклоалкановых структурах:
Сн=Ск-Сар
Содержание углерода в алкильных заместителях:
Са=100-Ск
Число ареновых колец:
При X>0 Kap=0,41+0,055MX
При X<0 Kap=0,41+0,080MX
Число колец общее:
При Y>0 Ko=1,55+0,146 M(Y – 0,005S)
При Y<0 Ko=1,55=0,180 M(Y – 0,005S)
Число циклоалкановых колец:
Кн=Ко – Кар
Вывод
Вопросы для самоконтроля:
1. Для каких фракций целесообразно применять метод структурно-группового анализа?
2. В чём состоит смысл, главная идея структурно-группового анализа?
3. Объясните сущность метода n-d-M.
4. Какие допущения приняты при разработке метода?
5. Какие показатели определяют по результатам структурно-группового анализа?
6. Какие инструментальные методы можно использовать для определения состава средних и тяжёлых фракций нефти?
Методы исследования состава бензиновых фракций
4.1.Лабораторная работа №8: Определение группового состава бензиновых фракций методом анилиновых точек
Цель работы: Определить содержание алканов, циклоалканов и аренов в бензиновой фракции и оценить ошибку метода.
I Теоретическая часть
Наиболее распространённым неинструментальным методом определения группового углеводородного состава бензиновых фракций нефти является метод анилиновых точек. Анилиновой точкой называют температуру, при которой равные объемы анилина и испытуемого нефтепродукта полностью растворяются, превращаясь в гомогенный раствор (метод равных объемов). Известно, что в анилине хорошо растворяются ароматические углеводороды и плохо – парафиновые.
С повышением температуры растворимость растет, но опять быстрее для ароматических углеводородов и медленнее для парафиновых, то есть анилиновая точка для первых ниже, чем для вторых.
По значению анилиновой точки моторного топлива или бензиновой фракции можно косвенно судить о его групповом химическом составе. Чем ниже анилиновая точка, тем больше во фракции ароматических углеводородов.
Анилиновую точку используют для характеристики группового химического состава бензиновых фракций.
При анализе группового химического состава прямогонного бензина его сначала разгоняют на узкие стандартные фракции:
Фракция,о С
н.к. – 60 не содержащая аренов
60 – 95 бензольная
95 – 122 толуольная
122 – 150 ксилольная и этилбензольная
150 – 200 содержащая арены С9 – С10
Для каждой фракции определяют максимальную анилиновую точку (Т1), затем из фракции удаляют арены и для деароматизированных фракций вновь определяют анилиновые точки (Т2) методом равных объёмов.
Методика выполнения работы включает два этапа:
1 этап – определение анилиновой точки
2 этап – деароматизация бензиновой фракции