Определение показателя преломления

До и после удаления из фракций ароматических углеводородов определяют показатель преломления исходной и деароматизированной фракции рефрактометром с точностью до ±0,0002.

Принцип действия рефрактометра (рисунок 25) основан на явлении полного отражения светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

Перед началом работы проверяют положение нуль-пункта прибора по дистиллированной воде при температуре 20°С. Открывают верхнюю камеру 7 и дистиллированной водой промывают поверхность верхней и нижней призм, а затем досуха протирают призмы чистой льняной салфеткой или полотенцем. Пипеткой или оплавленным концом стеклянной палочки наносят на плоскость измерительной призмы (нижняя камера) две-три капли дистиллированной воды и закрывают верхнюю камеру. В окно верхней камеры направляют луч света осветителя и рукоятку 13 с окуляром 11 опускают в нижнее положение до тех пор, пока в поле зрения не появится граница светотени, а перекрестие сетки 16 не совпадает с границей светотени. Если прибор отрегулирован правильно, то показатель преломления равен 1,33299.

Измерения проводят при дневном свете или при включенном осветителе. На чистую полированную поверхность измерительной призмы стеклянной палочкой или пипеткой осторожно, не касаясь призмы, наносят две-три капли жидкости. Опускают осветительную призму и прижимают ее застежкой. Измерения прозрачных жидкостей проводят в проходящем свете, когда он проходит через открытое окно осветительной призмы, при этом окно измерительной призмы закрыто зеркалом. Измерения окрашенных и мутных проб проводят в отраженном свете. Для этого надо направить свет в измерительную призму, при этом темное и светлое поля меняются местами. В остальном следует проводить так же, как и для прозрачных жидкостей.

Рисунок 25 - Рефрактометр УРЛ:

1 - основание; 2 - корпус; 3 - шкала и винт компенсатора; 4 - осветитель; 5 - термометр; 6 - нижняя камера; 7 - верхняя камера; 8 - штуцер; 9 - пробка, закрывающая регулировочный винт; 10 - шкала показателя преломления; 11 - окуляр; 12 - рукоятка; 13 - механизм настройки; 14, 15 - шкала показателя преломления; 16 - перекрестие сетки; 17 - граница светотени; 18 - выключатель электросети; 19 - электровилка: 20 - ключ для регулировочного винта установки нуль-пункта; 21 - резиновая пробка для окна призмы.

После установки исследуемого образца на измерительной призме навести окуляр на отчетливую видимость перекрестия. Поворотом зеркала добиться наилучшей освещенности шкалы. Наблюдая в окуляр, навести границу светотени точно на перекрестие и по шкале показателей преломления снять отчет. Индексом для отсчета служит неподвижный вертикальный штрих призмы.

Затем по номограмме (рис. 26) определяют содержание аренов (А) в исходной и циклоалканов (Н₁) в деароматизированной фракции.

Рисунок 26 – Номограмма для определения группового состава бензиновой фракции.

Линии соответствуют следующим показателя преломления при 20°С деароматизированной фракции, сверху вниз: 1,430; 1,428; 1,426; 1,424; 1,422; 1,420; 1,418; 1,416; 1,414; 1,412; 1,410; 1,408; 1,406; 1,404; 1,402; 1,400.

На рис. 27 представлена схема пользования вышеприведенной номограммой.

Рисунок 27 – Схема пользования номограммой,

приведенной на рисунке 26:

а) определение содержания циклоалканов (Н₁) по показателю преломления исходной фракции и содержанию аренов (А);

б) определение содержания аренов по показателям преломления исходной и деароматизированной фракций.

Массовую долю циклоалканов Н, %, находят по формуле:

H = (23)

где А- массовая доля аренов, %;

Н₁ – содержание циклоалканов в деароматизированной фракции, %.

Массовую долю алканов П, %, определяют по формуле:

П = 100 - (А+Н). (24)

Определение йодного числа

Непредельные углеводороды (алкены, циклоалкены, ди-, три- и полиены, алкины) в природной нефти содержатся в крайне малых количествах, но они образуются в процессах термической и термокаталитической переработки нефтяного сырья и играют важную роль в химии нефти. Кроме этого, эти соединения являются ценнейшим сырьем для нефтехимической промышленности и основного органического синтеза.

Присутствие непредельных углеводородов в бензине нежелательно, так как они химически мало стабильны и при хранении бензинов происходит их осмоление и образуются осадки. С утяжелением сырья содержание в бензине непредельных и ароматических углеводородов, а также серы увеличивается.

Непредельные углеводороды проявляют высокую реакционную способность, поэтому для их выделения и количественного определения наряду с физическими используют химические методы. В основе этих методов лежат реакции присоединения по кратным связям различных молекул (серной кислоты, галогенов, водорода и др.). Наиболее широко в аналитической практике для количественного определения алкенов используется их реакция с галогенами (хлором, йодом и бромом):

R − CH = CH2 + Br₂ → R − CHBr − CH₂Br

Содержание непредельных в анализируемом нефтепродукте характеризуют с помощью йодных (бромных) чисел. Йодным (бромным) числом называют количество граммов йода (брома), присоединившегося при определенных условиях к 100 г исследуемого вещества. При этом считают, что весь йод (бром) идет на реакцию присоединения по кратной связи и на каждую двойную связь расходуется 1 моль йода (брома).

При помощи йодных или бромных чисел можно рассчитать массовую долю алкенов (р, %),если известна средняя молекулярная масса исследуемого продукта.

Для этого используют формулу пересчета:

р = (25)

где ИЧ - йодное число;

М - средняя молекулярная масса исследуемой фракции;

254 - молекулярная масса йода.

При использовании бромного числа формула пересчета имеет вид:

р = (26)

где БЧ - бромное число;

160 - молекулярная масса брома. [9]

Определение йодного числа чаще всего проводят по методу Маргошеса (ГОСТ 2070-50). Метод заключается в проведении реакции между спиртовым раствором йода и спиртовым раствором анализируемого нефтепродукта в присутствии большого избытка воды. Йод реагирует с водой с образованием иодноватистой кислоты:

I₂ + HOH → HIO + HI

Иодноватистая кислота вступает во взаимодействие с ненасыщенными соединениями быстрее, чем йод, присоединяясь по месту двойных связей:

RCH = CHR' + 2HIO + C₂H₅OH → RHCI - CIHR' + CH₃OH +2H₂O

Избыток йода оттитровывается тиосульфатом натрия:

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Определение необходимо проводить быстро с соблюдением всех условий.