I этап. Подготовка установки для сжигания серы в трубчатой печи
1. Собирают установку, как показано на рис. 2.1.
Промывные склянки 1-3, служащие для очистки воздуха, заполняют наполовину следующими веществами:
1- раствором перманганата калия, KMnO4 (0,1 моль/л),
2- раствором гидроксида натрия, NaOH (40%-ным),
3- ватой.
2. В приёмник (абсорбер) 8 наливают 150 мл дистиллированной воды, 5 мл пероксида водорода и 7 мл 0,02Н раствора H2SO4 /
3. Закрывают приёмник резиновой пробкой, снабжённый кварцевым коленом 7 и отводной трубкой 9 .Колено 4 присоединяют при помощи шлифа к кварцевой трубке, которая установлена в печи. Другой конец кварцевой трубки закрывают резиновой пробкой. Кварцевую трубку через боковой отросток присоединяют к системе склянок для очистки воздуха. Установка собрана.
4. Собранную установку проверяют на герметичность. Для этого отводную трубку 9 приёмника 8 присоединяют к вакуумному насосу (водоструйному), через всю систему прокачивают воздух и закрывают кран 10 на отводной трубке системы очистки.
Если система герметична, то ни в приёмнике, ни в промывных склянках не будет пробулькивания пузырьков воздуха.
II этап. Проведение анализа.
1.Включают печь и постепенно нагревают её. Температуру нагрева печи регулируют и измеряют с помощью автотрансформатора (ЛАТР-1) и термопары.
2. Анализируемый нефтепродукт (нефть) взвешивают с точностью до 0,0001 г в фарфоровой или кварцевой лодочке, равномерно распределяемая по всей лодочке.
Величина пробы, в зависимости от предполагаемого содержания серы в продукте, может быть от 0,05 до 0,2 г.
Массовая доля серы, % 0-2 2-5
Масса навески, г 0,2-0,1 0,1-0,05
Навеску осторожно засыпают измельченной, предварительно прокаленной шамотной глиной (при t = 900-950 0c)
3. Лодочку вставляют в кварцевую трубку перед входом последней в печь. Быстро закрывают отверстие кварцевой трубки пробкой и включают вакуум-насос, регулируя скорость просасывания воздуха через систему (около 5 л/мин) – через реометр, установленный перед абсорбером.
4. Сожжение начинают, когда печь нагреется до 900-950 0c. Для этого печь постепенно надвигают на лодочку, не давая при этом нефтепродукту воспламеняться. Для полного сгорания навески нефти (нефтепродукта) требуется не менее 30-40 мин. Затем трубку с лодочкой помещают в центральную, наиболее раскаленную часть печи и прокаливают в течение 15 мин. По окончании сжигания отодвигают печь, отключают вакуум-насос и отсоединяют приемник. Кварцевое соединительное колено промывают 25 мл дистиллированной воды и эту воду сливают в абсорбер 8.
5. Содержимое абсорбера 8 оттитровывают из бюретки 0,02 н раствором гидроксида натрия в присутствии 8 капель смешанного индикатора до перехода красно-фиолетовой окраски в грязно-зеленый цвет. Для чистоты опыта проводят титрование контрольной (холостой) пробы. Результаты заносят в лабораторный журнал.
IV Лабораторный журнал
| № опыта | Продукт | Масса продукта, г | Расход NaOН,мл оОб а NaO Объём раствора NaOH,мл V | Содержание серы, % | |
| m | Рабочий опыт | Холостой опыт | S | ||
V Расчетная часть
Содержание серы , % масс. Рассчитывают по формуле:
S= 
*100, %
где 0,00032 - количество серы, соответствующее 1 мл 0,02Н раствора NaOH, г.
V- объём точно 0,02Н раствора NaOH , израсходованный на титрование в рабочем опыте , мл.
V1- объём точно 0,02Н раствора NaOH, пошедший на титрование в холостом опыте, мл.
m- масса навески нефтепродукта, г.
VI Вывод
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие виды сераорганических соединений присутствуют в нефтях?
2. Какое влияние оказывают серосодержащие соединения на процессы нефтепереработки?
3. Какое влияние оказывают серосодержащие соединения на эксплуатационные свойства нефтепродуктов?
4. . Какое влияние оказывают серосодержащие соединения, присутствующие в топливе, на окружающую среду?
5. На чём основан метод определения серы сожжением в трубке?
6. Зачем нужен холостой опыт?
2.3 Лабораторная работа №3: Определение содержания смол и асфальтенов
Цель работы: Определить содержание асфальтенов и смол в предложенной нефти и оценить точность анализа.
Смолы и асфальтены представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов и гетероатомных соединений. Они содержат до 88% углерода, до 10% водорода и до 14% гетероатомов (S,N,O). В смолисто-асфальтеновых веществах (САВ) сконцентрированы все металлы(1-2%), присутствующие в нефтях. Отношение смолы: асфальтены в различных нефтях колеблется от 9:1 до 7:3. Количество САВ в высокосмолистых нефтях может достигать 40%, в малосмолистых - 1-3%.
САВ представляют интерес с точки зрения изучения вопросов происхождения нефти и с точки зрения переработки нефти . Они являются стабилизаторами нефтяных эмульсий и снижают сопротивление нефтей при движении в скважинах и при транспортировке.
Металлы, присутствующие в САВ, являются каталитическими ядами многих процессов нефтепереработки.
Сущность метода заключается в выделении асфальтенов n-гептаном или петролейным эфиром из нефти (нефтепродукта) и последующим отделении их фильтрованием. В фильтрате после отделения асфальтенов определяют углеводороды и смолы.
Работа проводится в два этапа.
Ι этап. Определение содержания асфальтенов
Ι Теоретическая часть
Для количественного определения асфальтенов используется различие в растворимости асфальтенов и других компонентов нефти в растворителях разной полярности. Асфальтены не растворяются в легких неполярных растворителях (петролейный эфир, деароматизированный бензин и др.) и при обработке ими выпадают в осадок, все другие компоненты нефти растворяются в названных растворителях.
II Приборы, реактивы
1. Колба коническая, емкостью 100мл., 250мл., 500мл с пробкой.
2. Фильтровальная бумага №1(синяя лента).
3. Аппарат Сокслета.
4. Стеклянные бюксы.
5. Петролейный эфир.
6. Бензол.
III Методика определения
Подготовка к анализу
1. Стеклянные выпарительные чашки(бюксы или колбы Эрленмейера) сушат в сушильном шкафу при 105-110 ºC не менее 1ч., охлаждают в эксикаторе в течении 30 минут и взвешивают с точностью до 0,0002г.
2. Бумажные фильтры сушат в бюксах с открытой крышкой не менее 1ч. .при 105-110 ºC, охлаждают в эксикаторе в течении 30 мин и взвешивают в закрытых бюксах с точностью до 0,0002г.
Высушивание осуществляют до постоянной массы.
Ход анализа
1. Пробу нефти (нефтепродукта) тщательно перемешивают в течение 5 мин.
2. Навеску нефти (нефтепродукта) помещают количественно в коническую колбу. Величина пробы составляет от 5 до 10 г. В эту же колбу приливают 40-кратный избыток растворителя.
Если исследуемый продукт имеет высокую вязкость, он предварительно растворяется в бензоле в соотношении 1:3 (количество бензола должно быть минимальным).
3. Колбу закрывают пробкой и оставляют в темном месте на время не менее 16 часов для того, чтобы асфальтены полностью выпали в осадок.
4. В коническую воронку вставляют фильтр «синяя лента». Оставшийся раствор петролейного эфира или гептана осторожно, без перемешивания отфильтровывают. Осадок асфальтенов осторожно перенести на фильтр при помощи петролейного эфира.
5. Осадок асфальтенов на фильтре промыть. Промывание ведется холодным или горячим способом.
а) Холодный способ - промывают холодным растворителем до тех пор, пока он не будет стекать совершенно прозрачным.
б) горячий способ - в аппарате Сокслета. Для этого фильтр сворачивают и помещают в экстрактор аппарата. В колбу экстракционного аппарата вместимостью 100 мл наливают 50 мл петролейного эфира (п-гептана). Собирают аппарат и помещают на водяную баню, нагретую до 50-55 ºC (в случае петролейного эфира). Экстрагирование соосажденных смол и парафинов проводят в течение 30 мин.
Укладывать фильтр и собирать экстракционный аппарат необходимо по возможности быстро, т.к. при контакте с кислородом воздуха асфальтены переходят в труднорастворимое состояние.
6. Промытый осадок асфальтенов количественно переносят во взвешенный бюкс или небольшую колбу путем растворения их в бензоле. Бензол выпаривают из бюкса или отгоняют из колбы с помощью холодильника на водяной бане, а асфальтены доводят до постоянной массы при t=105 ºC.
Выделенные асфальтены должны быть хрупкими и блестящими.
IV Лабораторный журнал
| № опыта | Вид нефтепродукта | Масса, г | Содержание асфальтенов в нефтепродукте, % | |
| нефтепродукта | асфальтенов | |||
| m | m1 | Aсф=m1/m*100 |
V Расчётная часть
Содержание асфальтенов определяют по формуле:
Асф = m1/m*100,
где Асф– содержание асфальтенов;
m – навеска нефти (нефтепродукта);
m1 – масса выделенных асфальтенов.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение из 2х параллельных определений.
Расхождения между параллельными определениями не должны превышать следующих значений:
Содержание, % допускаемые отклонения (от меньшего результата, %)
до 0,5 20
> 0,5 10
VI Вывод