расчеты. исправленное уч. пособие-111. Практикум по химии нефти и основам технологии ее переработки учебное пособие
 Скачать 5.92 Mb.
|
Приборы, реактивы, материалы: Стеклянная пробирка, медная пластинка, этанол, эфир, ацетон, нефтепродукт по заданию преподавателя.Методика анализа: Пробирку диаметром 15 и длиной 150 мм заливают испытуемым продуктом до высоты 60 мм. Щипцами опускают в нее медную пластинку длиной 40, шириной 10 и толщиной 2 мм. Пластинку изготовляют из электролитической меди, очищенной шлифовальной шкуркой. Новые пластинки промывают 96 %-ным раствором спирта, а затем серным эфиром и подсушивают фильтровальной бумагой. Пробирку закрывают плотно пригнанной корковой пробкой и устанавливают в штативе, который помещают в водяную баню при температуре 50±2 °С. Через 3 ч пластинку вынимают из пробирки и промывают в фарфоровой чашке ацетоном. Если пластинка покрылась налетом любого цвета или пятнами, продукт считается не выдержавшим испытания. Каждый образец испытывают не менее двух раз. В выводе сделать заключение о содержании серы в нефтепродукте. 1.7. Определение содержания серы ламповым методом Данный метод определения содержания серы является одним из самых точных, так как при этом методе достигается фиксация всей серы, применяется сравнительно большая навеска испытуемого продукта, что значительно уменьшает погрешность при проведении испытания. Сущность лампового метода заключается в полном сжигании испытуемого продукта, улавливании продуктов горения и определении в них образовавшегося оксида серы (V). SO2 улавливают раствором карбоната натрия: SO2 + Na2CO3 Na2SО3 + СО2 ↑ Избыток карбоната натрия оттитровывают соляной кислотой. По количеству вступившего в реакцию карбоната натрия вычисляют содержание серы. Приборы, реактивы, материалы: Аппарат для определения серы ламповым методом, соляная кислота, 0,05 н. раствор, карбонат натрия, 0,3 %-ный раствор, бензин бессернистый (содержание серы не более 0,005 %), эфир петролейный, весы аналитические. Методика анализа: Схема прибора для количественного определения содержания серы ламповым методом приведена на рис. 8. Прибор состоит из лампочки, лампового стекла 2, адсорберов 3 (поглотителей продуктов сгорания) и брызгоуловителя 4. Лампочкой служит плоскодонная колба из тонкого стекла, закрытая корковой пробкой с отверстием для стеклянной трубки, через которую пропущен фитиль 5 из хлопчатобумажных нитей.
В адсорберы при помощи бюретки заливают по 10 мл раствора карбоната натрия и по 10 мл дистиллированной воды. В лампочку приливают 4 – 5 мл испытуемого малосернистого низкокипящего продукта или 1,5 – 3 мл сернистого и высококипящего продукта и закрывают пробкой с фитилем. Нижний конец фитиля укладывают по окружности дна лампочки. После того как фитиль пропитается испытуемым продуктом, наружный конец его срезают заподлицо с верхним краем фитильной трубки, лампочку зажигают, устанавливают высоту пламени, равную 5 – 6 мм, затем пламя гасят, лампочку прикрывают специальным стеклянным колпачком для предотвращения потерь от испарения и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,004 г. Таким же образом заполняют испытуемым продуктом вторую лампочку, в третью же наливают этиловый спирт. Затем колбу Бунзена соединяют при помощи вакуумной трубки с водоструйным насосом, и в горло колбы через резиновую трубку вставляют отросток трехотводного стеклянного паука. Конец паука соединяют при помощи вакуумной трубки с брызгоуловителями, последние с адсорберами, установленными на деревянных подставках, а адсорберы – с ламповыми стеклами. На резиновые трубки между колбой Бунзена и насосом и между брызгоуловителями и пауком надевают винтовые зажимы. После этого пускают в ход вакуум-насос, зажигают лампочку пламенем, не содержащим соединений серы (применение спичек запрещается), и регулируют длину фитиля, высоту пламени и скорость просасывания воздуха с таким расчетом, чтобы сгорание продукта было полным, и чтобы вся двуокись серы успевала поглощаться раствором карбоната натрия. Испытание считается законченным, когда сгорит весь испытуемый продукт. После сжигания продукта в лампочку наливают 1 – 2 млбессернистого бензина и сжигают полностью. Затем лампочки гасят, накрывают их колпачками и через 3 – 5 мин выключают насос. Прибор разбирают, брызгоуловители, ламповые стекла и верхние части адсорберов тщательно промывают струёй дистиллированной воды из промывалки, промывные воды собирают в соответствующий адсорбер. К раствору в адсорбере приливают 1 – 2 капли метилового оранжевого и титруют непрореагировавший карбонат натрия 0,05 н. раствором НС1. Вначале титруют раствор из адсорбера контрольного опыта, а затем из адсорберов после сжигания анализируемого продукта. Содержание серы xS в анализируемом нефтепродукте (в весовых процентах) вычисляют по формуле  ,где v1 – количество 0,05 н. раствора соляной кислоты, затраченное на титрование контрольного опыта, мл;v2– количество 0,05 н. раствора соляной кислоты, затраченное на титрование раствора в адсорберах после сжигания анализируемого продукта, мл;K – поправочный коэффициент к 0.05 н. раствору соляной кислоты; 0.0008 – количество серы, соответствующее 1 мл точно 0.05 н. раствора соляной кислоты, г; g– навеска анализируемого нефтепродукта, г. В выводе сделать заключение о содержании серы в нефтепродукте. 1.8. Определение минеральных кислот и щелочей в нефтепродуктах Приборы, реактивы, материалы: Делительная воронка, дистиллированная вода, пробирки, 0,02 %-ный водный раствор метилового оранжевого, 1 %-ный спиртовой раствор фенолфталеина, нефтепродукт по заданию преподавателя. Методика анализа: В чистую делительную воронку емкостью 250 – 300 мл наливают 50 мл дистиллированной воды, нагретой до 70 – 80 °С, и 50 мл нефтепродукта, взятого из тщательно размешанной в течение 3 мин исходной пробы. Содержимое воронки энергично взбалтывают 5 мин, после чего смеси дают расслоиться. После расслоения часть нижнего водного слоя спускают в две пробирки. В одну из них приливают две капли 0,02 %-ного водного раствора метилового оранжевого, а в другую – три капли 1 %-ного спиртового раствора фенолфталеина. В присутствии кислоты раствор в первой пробирке приобретает розовую окраску, в присутствии щелочи раствор во второй пробирке окрашивается в малиновый цвет. Если при смешении нефтепродукта с водой образуется стойкая эмульсия, то испытания повторяют, но не с чистой водой, а со спиртово-водной смесью (1:1), предварительно нагретой до 50 °С. В выводе сделать заключение о содержании кислот и щелочей в нефтепродукте. 1.9. Определение кислотного числа нефтепродукта Приборы, реактивы, материалы: Тарированная коническая колба, весы аналитические, спирт этиловый, 95% раствор, эфир серный, КОН, 0.05 н. спиртовой раствор, фенолфталеин, спиртовой раствор, нефтепродукт по заданию преподавателя. Методика анализа: В тарированной конической колбе взвешивают около 1,5 г нефтепродукта с точностью до 0,0002 г. Навеску растворяют в 25 мл свеженейтрализованного этанола и добавляют несколько капель раствора фенолфталеина. Раствор титруют 0,05 н. спиртовым раствором КОН до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение нескольких минут. Кислотное число (КЧ) находят по формуле  ,где g – навеска, г; V – объем раствора КОН, пошедшего на титрование, мл; ТКОН – титр раствора КОН, мг/мл. Если нет полного растворения, то можно использовать для растворения смесь этанола с эфиром (1:1). При анализе темных нефтепродуктов удобно проводить потенциометрическое титрование. В выводе сделать заключение о кислотном числе нефтепродукта. 1.10. Определение йодного числа нефтепродукта Приборы, реактивы, материалы: Коническая колба объемом 500 мл с притертой пробкой, весы аналитические, дистиллированная вода, спирто-эфирная смесь (1:1 по объему), 0,2 н. раствор йода в спирте, 0,1 н. раствор тиосульфата натрия, индикатор крахмал, нефтепродукт по заданию преподавателя. Методика анализа: Навеску вещества около 0,1 – 0,2 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в сухую коническую колбу емкостью 500 мл с притертой стеклянной пробкой или хорошо подогнанной резиновой. В колбу вносят 10 мл спирто-эфирной смеси и слегка перемешивают до полного растворения вещества. После растворения вещества добавляют 20 мл 0,2 н. спиртового раствора йода, перемешивают и быстро вливают 250 мл дистиллированной воды, колбу плотно закрывают пробкой и, придерживая ее рукой, энергично встряхивают, и сразу же титруют избыточный йод 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. Первые 10 – 15 мл раствора тиосульфата натрия титруют быстро, а затем с обычной для тиосульфата скоростью. Под конец титрования прибавляют 2 – 3 мл 1 %-ного раствора крахмала и титруют при энергичном встряхивании до полного исчезновения синей окраски. Параллельно ставят контрольный опыт с теми же реактивами и в тех же условиях, что и основной опыт, но без анализируемого вещества. 3атем вычисляют йодное число: ЙЧ =  ,где v1 – количество 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование контрольного опыта, мл;v2– количество 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование основного опыта, мл; ТNa2S2O3/I2 – титр тиосульфата натрия по йоду, г; g – навеска исследуемого вещества, г. Пример. Навеска вещества 0,1000 г. На титрование контрольной пробы израсходовано 49,8 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, на титрование навески – 39,8 мл. Коэффициент поправки к 0,1 н. раствору Na2S2O3 равен 1. Вычислить йодное число. ИЧ =  г.В выводе сделать заключение о йодном числе нефтепродукта. 1.11. Определение бромного числа нефтепродукта Приборы, реактивы, материалы: Коническая колба объемом 250 мл с притертой пробкой, весы аналитические, дистиллированная вода, 0,1 н. раствор брома, 0.1 н. раствор тиосульфата натрия, 10%-ный раствор йодистого калия (свежеприготовленный), индикатор крахмал, нефтепродукт по заданию преподавателя. Методика анализа: Навеску исследуемого вещества около 0,1 – 0,2 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в коническую колбу с притертой пробкой, приливают пипеткой 25 мл0,1 н. раствора брома, плотно закрывают пробкой и оставляют в темном месте на 30 мин. Затем добавляют 10 мл 10% -ного раствора йодистого калия, перемешивают и титруют выделившийся йод 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. Перед окончанием титрования добавляют раствор крахмала и титруют до исчезновения синей окраски раствора. Параллельно ставят контрольный опыт. Бромное число (БЧ) вычисляют по формуле БЧ =  ,где v1 — количество 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование контрольного опыта, мл;v2 — количество 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование основного опыта, мл; ТNa2S2O3/Br2 — титр тиосульфата натрия по брому, г; g – навеска исследуемого вещества, г. В выводе сделать заключение о бромном числе нефтепродукта. 1.12. Определение анилиновой точки Свойства нефтепродуктов в значительной степени определяется их углеводородным составом. Его знание необходимо для правильного применения нефтепродуктов, в частности, знание углеводородного состава бензинов необходимо для их рационального применения в качестве моторного топлива и смазочных масел. Различные классы углеводородов ведут себя в автомобильных и авиационных двигателях карбюраторного типа неодинаково. Например, парафины нормального строения вызывают при сгорании нежелательное явление – детонацию, в то время как ароматические углеводороды и изопарафины отличаются высокой детонационной способностью. Нафтены занимают в отношении детонационной способности промежуточное положение. Сейчас можно считать установленным, что все основные характеристики качеств масел – вязкость, индекс вязкости, стабильность против окисления, термическая стабильность, зависят от содержания и состава ароматических углеводородов. Черножуков и Крейн показали, что нафтеновые углеводороды весьма подвержены окислительному воздействию кислорода, причем окисляемость их возрастает с повышением среднего молекулярного веса фракций. Ароматические углеводороды в определенных концентрациях тормозят окисление нафтенов. Вязкость масел и пологость кривой вязкости также до известной степени объясняются наличием и концентрацией ароматических углеводородов различного строения. При определении группового состава нефти и нефтепродуктов следует учитывать, что эти соединения состоят из чрезвычайно большого числа индивидуальных углеводородов и других соединений. Вследствие сложности и длительности определения индивидуального углеводородного состава нефтепродуктов определяют суммарное количество углеводородов определенных классов, содержащихся в нефтепродуктах. Анилиновый метод. Среди неинструментальных методов определения группового химического состава бензиновых фракций наиболее широкое распространение получил анилиновый метод, основанный на неодинаковой растворимости углеводородов различных классов в анилине. При смешении нефтяной фракции с анилином при комнатной температуре обычно образуются два слоя, т. е. не происходит полного растворения нефтепродукта в анилине. Если эту смесь нагревать, постоянно перемешивая, то при достижении определенной температуры произойдет полное взаимное растворение анилина и нефтепродукта, слои исчезнут, и жидкость станет однородной. Температуру, соответствующую полному взаимному растворению анилина и нефтепродукта, называют анилиновой точкой или критической температурой растворения (КТР) данного нефтепродукта в анилине. Наиболее низкими анилиновыми точками среди углеводородов характеризуются арены, наиболее высокими – алканы; циклоалканы занимают промежуточное положение. Алкены и циклоалкены имеют несколько более низкое значение анилиновых точек по сравнению с циклоалканами близкой молекулярной массы. В пределах одного гомологического ряда анилиновые точки, как правило, возрастают с увеличением массы и температуры кипения углеводорода. Такая же закономерность наблюдается и для фракций, выделенных из одной и той же нефти. Существуют два метода определения анилиновых точек: метод равных объемов и метод максимальных анилиновых точек. В первом случае берут равные объемы анилина и исследуемой фракции и определяют температуру их полного смешения. Полученную температуру называют анилиновой точкой. Во втором случае находят температуру, называемую максимальной анилиновой точкой или истинной критической температурой растворения в анилине. Ее получают после нескольких определений температуры растворения продукта в возрастающих количествах анилина. При увеличении количества анилина температура полного растворения сначала повышается и при некотором соотношении фракции и анилина достигает максимума, после чего при дальнейшем увеличении количества анилина начинает падать. Максимальную температуру полного растворения принимают за максимальную анилиновую точку (истинную КТР в анилине). Обычно разница между анилиновыми точками фракций и их максимальными анилиновыми точками невелика, причем она увеличивается с ростом температур кипения фракций и увеличением содержания в них аренов. Приборы, реактивы, материалы: Пробирка с муфтой объемом 15 мл, стакан из термостойкого стекла вместимостью 750 – 1000 мл, термометр с длинной ножкой, анилин свежеперегнанный марки ч., пипетки на 2 мл, нефтепродукт по заданию преподавателя.
Методика анализа: Схема установки для определения анилиновой точки приведена на рис. 9. В пробирку 2 помещают 2 мл исследуемой фракции, 1,6 мл анилина и определяют температуру полного растворения. После этого к смеси добавляют еще 0,4 мл анилина и снова определяют температуру растворения. Обычно она бывает выше, чем при первом определении. Анилин прибавляют по 0,4 мл до тех пор, пока после некоторого максимума температуры растворения не наметится ее снижение. Максимальную анилиновую точку фиксируют; она соответствует истинной критической температуре растворения исследуемого продукта в анилине. При наличии достаточного количества вещества для каждого определения следует брать новые порции продукта и анилина. Полученные данные сводятся в таблицу и строят график зависимости температуры смешения от объема анилина. Пример: Экспериментальные данные.
|
