Этапы анализа нефти и нефтепродуктов
 Скачать 25.92 Kb.
|
|
Этапы анализа нефти и нефтепродуктов Е.А. Голодюк, Б.А. Карпенко, А.В. Соломахин Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия E-mail goloduk@gmail.com Аннотация. Рассмотрены основные методы анализа нефти и нефтепродуктов, на основе лабораторных исследований, позволяющих оценить содержание в нефти солей, непредельных углеводородов, серы, плотность, фракционный состав, массовую долю воды, парафинов, механических примесей и оценки других параметров. Представлена таблица рисков и допуска студентов к работе, а также ранжирование опасных зон в лабораториях нефтехимической промышленности. 1. Введение Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность вырабатывает самые разнообразные продукты: газообразное и жидкое топливо, смазочные и специальные масла, консистентные смазки, битумы и многие другие технические и химические продукты. Основная задача анализа в нефтеперерабатывающей промышленности- наиболее четко и полно охарактеризовать необходимые физические, химические и эксплуатационные свойства конечных продуктов производства, с учётом индивидуальных особенностей их назначения и применения. 2. Материалы и методы В техническом анализе весьма разнообразных продуктов применяются следующие методы исследования: -Химические методы связаны с изменением молекулярной структуры соединений, входящих в состав нефти и нефтепродуктов. Часть химических методов основана на способности компонентов испытуемого продукта вступать в специфическое химическое взаимодействие с определенными реагентами. Химическими методами определяют зольность, коксуемость, содержание смолисто- асфальтеновых веществ, алкенов в нефтепродуктах. -Физические методы анализа позволяют исследовать нефти и нефтепродукты без изменения их молекулярной структуры в процессе испытания. Такими методами, например, определяют плотность, вязкость, показатель преломления, температуру плавления и застывания и др. -Физико-химические методы направлены на установление взаимосвязи между групповым химическим составом и физико-химическими характеристиками испытуемого образца. В эту группу методов входят спектральные методы анализа. -Специальные методы испытания различных эксплуатационных свойств или состава анализируемого продукта. Методы анализа нефтей и нефтепродуктов регламентируются государственными стандартами и техническими условиями министерств и ведомств. Численные значения показателей качества нефтей и нефтепродуктов также лимитируются нормами стандартов. 3. Результаты исследования и их анализ Нефтепродукты – многокомпонентные жидкости, содержащие различные вещества. Для точного определения их количественного и качественного состава в лабораторных условиях чаще всего применяется комплексная экспертиза. В основе химических методов анализа лежат типичные приемы качественного и главным образом количественного объемного, газометрического и реже весового методов анализа. Также могут быть использованы современные методы с применением комплексонов. Физические методы позволяют определить плотность, вязкость, температуру плавления, теплоту сгорания, температуру кипения, температуру замерзания. Применяются различные методы разделения, основанные на применении перегонки, кристаллизации, экстракции, ректификации и других физических методах. Физико-химические методы основаны на определении изменения физических или физико-химических параметров анализируемого вещества, таких как интенсивности излучения, напряженности его магнитного поля, концентрации каких-либо образующихся частиц и др. В сравнении с классическими химическими методами физико-химические методы отличаются более высокой экономичностью, чувствительностью, универсальностью, быстротой определения, возможностью дистанционного контроля и автоматизации. Они базируются на калометрии, рефрактометрии, нефелометрии, спектроскопии, потенциометрическом титровании, жидкостной и газовой хроматографии. К группе специальных методов относятся такие методы и способы анализа, которые имитируют обстановку и условия, в которых используется необходимый нефтепродукт, и отслеживают его поведение. В лабораторных условиях чаще используются физико-химические методы анализа. Включающие в себя следующие методы: Термические. Они основаны на свойстве веществ менять свои физико-механические характеристики под действием тепловой энергии. Аналитическими маркерами являются изменение энтальпии, температуры или механических свойств вещества. Хроматографические методы. В них анализируемую нефть или нефтепродукт под действием потока растворителя медленно пропускают через слой твердого адсорбента, такие как оксиды кремния, алюминия и др. По мере продвижения анализируемой смеси она постепенно разделяется на индивидуальные компоненты в зависимости от степени эффективности их адсорбции. Электрохимические. Основаны на превращении химической энергии в электрическую. Сопутствующие показатели силы тока, напряженности электромагнитного поля дают представление о составе изучаемого продукта. Спектральные. В основе данного метода лежит способность различных веществ излучать электромагнитные волны разных длин. Основными видами исследований являются спектроскопии инфракрасной (ИК), ультрафиолетовой (УФ) и видимой областей, ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного протонного резонанса (ЭТР). Элементный. Основан на свойстве сложный органических соединений разлагаться на простейшие неорганические соединения, количество которых измеряется принятыми методами. Нефть и продукты её переработки – основной вид сырья для производства топлива, смазочных материалов и множества продуктов для использования в различных отраслях промышленности и быту. Технический контроль качества должен проводиться на всех этапах производства нефтепродуктов. 4. Обсуждение Перейдём к основной цели данной работы, а именно, ранжирование и анализ опасных зон в лабораториях нефтехимической промышленности, а также разработка рекомендаций по трудовой деятельности, с учётом влияния вредных производственных факторов на организм. Таблица 1 Таблица рисков и допуска студентов к работе, для каждых этапов лаборанта химического анализа
В таблице 1 приведены основные работы, выполняемые в лабораториях нефтехимической промышленности, а также отмечены степени риска каждой из них и допуск студента к выполнению данного вида анализа. При выполнении различных видов анализа нефтепродуктов возникают разнообразные виды рисков. Для конкретики приведем список всех факторов, проанализированных в ходе работы: 1.Физические опасные и вредные производственные факторы: 1.1. Движущееся оборудование, подвижные части. В лабораториях имеются движущиеся и подвижные части, которые могут привести к травмированию, вследствии несоблюдения правил безопасности, конструктивных недостатков оборудования, неисправности защитных средств, оградительных устройств, 1.2.Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны. В лабораториях отсутствуют источники образования пыли. Нормами предприятия установлена ежедневная влажная уборка помещения. Вытяжная вентиляция лаборатории не допускает превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ. 1.3.Повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов. Нагревательные приборы и нагретые оборудования могут привести к термическим ожогам, пожару и взрыву. 1.4.Повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны. Лаборатория имеет автоматическую систему поддержания температуры воздуха в установленных пределах с помощью кондиционеров и обогревателей. 1.5.Повышенный уровень шума на рабочем месте. Шум не превышает допустимого установленного уровня. 1.6.Повышенный уровень вибрации. Источников вибрации нет. 1.7.Повышенный уровень инфра-, ультразвуковых колебаний. Источников колебаний нет. 1.8.Повышенная или пониженная подвижность воздуха. Повышенная циркуляция воздуха возможна при неправильной настройке вытяжной вентиляции в лаборатории. 1.9.Повышенная или пониженная ионизация воздуха. Воздух в помещениях, где много людей и техники, насыщен положительно заряженными ионами кислорода. Для жизнедеятельности организма необходимо наличие отрицательно заряженного кислорода воздуха. Повышенное содержание положительно заряженных ионов приводит к ухудшению здоровья, угнетению нервной системы, наступает недостаток кислорода, который необходим глазам, мышцам. 1.10. Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов, оборудования. Чаще всего в лабораториях встречаются резаные раны, вызванные битым стеклом, острые края которого являются причиной глубоких порезов. Загрязненность осколков стекла увеличивает вред ранения в связи с возможностью внесения в рану возбудителей болезней, ядовитых или раздражающих веществ. 1.11.Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека. Питание электрооборудования осуществляется от напряжения 220 В. С точки зрения электроопасности лаборатория относится к помещениям без повышенной т.е. сухое, беспыльное, с нормальной температурой воздуха, изолирующими полами, имеется мало заземленных предметов. 1.12. Повышенный уровень электромагнитных излучений. В случае нахождения источника излучения в непосредственной близости от человека, возможны патологические изменения в органах зрения, нарушение обмена веществ. 1.13. Отсутствие или недостаток естественного света, недостаточное освещение рабочего места. Причина возникновения заключается в несоответствии естественного и искусственного освещения установленным нормам. Слабое освещение приводит к напряжению глаз, что ведет к ухудшению зрения. Также возникает головная боль, нервное напряжение. 2.Химические опасные и вредные производственные факторы. Следствием действия вредных веществ на организм могут быть анатомические повреждения, постоянные или временные расстройства и комбинированные последствия. Многие сильно действующие вредные вещества вызывают в организме расстройство физиологической деятельности без заметных анатомических повреждений, воздействий на работу нервной и сердечно-сосудистой систем, на общий обмен веществ и т.д. 3. Биологические опасные и вредные производственные факторы: бактерии, вирусы, грибы, простейшие и т.п. Опасность отсутствует, т.к уровень влажности в норме. 4. Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы: умственное перенапряжение. Для нормальной работы требуется в течение дня полная сосредоточенность внимания и непрерывное умственное напряжение. Далее перейдём к выведению опасных факторов для конкретных видов анализа. Начнем с работ, к которым у студентов есть допуск. Мытье посуды для химических реагентов. Вид опасности: Порезы при работе со стеклянной посудой. Попадание в легкие паров нефраса, толуола, ацетона. Анализ на обводненность при помощи влагомера ВСН. Вид опасности: Попадание на кожу и в легкие паров нефтепродуктов. Анализ на плотность нефти. Вид опасности: Порезы при работе со стеклянной посудой, попадание нефтепродуктов на кожу, а также их паров в легкие. Анализ на хлористые слои при помощи винтовой мешалки и титрования. Вид опасности: Попадание в легкие паров нефтепродуктов, нефраса (пожароопасен), толуола (пожароопасен), а также порезы при работе со стеклянной посудой. Теперь перечислим оставшиеся работы, к которым у студентов без соответствующей подготовки нет допуска к выполнению: Анализ нефти на мех примеси. Студенты не достигшие 3-4 разряда, а также не прошедшие технику безопасности по работе с данным оборудованием, не имеют права проводить данный анализ из-за определенных рисков, самым главным из которых является взрыв колбы под давлением, который может привести к пожару всей лаборатории. Анализ на хлорорганические соединения. Студенты не достигшие 3-4 разряда, а также не прошедшие инструктаж по работе с данным оборудованием, так же не имеют права на его провождение, так как есть определенные риски, самым серьезным из которых является высокая температура при перегонке до 204°С, а также работа с кислотой. 5. Заключение В ходе работы были представлены основные этапы анализа нефти и нефтепродуктов. Проведение данных лабораторных анализов обусловлено необходимостью обозначения физических и химических свойств конечного продукта производства. Также установлены вредные и опасные производственные факторы при выполнении химического анализа, подготовлены рекомендации по трудовой деятельности, что может стать основой для создания алгоритма оценки опасности выполнения производственных операций на рабочих местах лаборантов. Библиографический список Белянин Б. В. 1986 Технический анализ нефтепродуктов и газа / Б. В. Белянин, В. Н. Эрих, В. Г. Корсаков. Л.: Химия, Егазарьянц С.В. 2009 Хроматографические методы анализа нефтепродуктов. (Вестник Московского университета. Серия 2.) Лепешкин И.Е., Лагерев Р.Ю. 2022 Продукты нефтяной промышленности. Минеральные масла и аналогичные продукты (Сборник: Байкальская наука: идеи, инновации, инвестиции) Шувалов Г.В. 2007 Приборы экспресс-анализа нефтепродуктов. (Интерэкспо Гео-Сибирь) |