Задача 1 Произойдет ли выпадение осадка при смешивании одинаковых объемов растворов Na

• Название: Задача 1 Произойдет ли выпадение осадка при смешивании одинаковых объемов растворов Na
• Анкор: 636363
• Дата: 12.05.2022
• Размер: 38 Kb.
• Имя файла: 6.docx
• Тип: Задача; #523880

Прогнозирование солеотложения в системе поддержания пластового давления. Лабораторное определение содержания солей в нефти

Цель работы: изучение закономерностей взаимодействия солей в растворах при смешивании двух видов воды и понимание возможности теоретического решения задач по прогнозирование и предотвращение солеотложения в призабойной зоне нефтеносных пластов.

Задача № 1 : Произойдет ли выпадение осадка при смешивании одинаковых объемов растворов Na₂SO₄ и Ca(NO₃)₂ с концентрациями по 0,1 М каждый? Для СаSO₄:

- при 10⁰С справочное К_S⁰= 6,1·10^-5;

- при 25⁰С справочное К_S⁰= 1,3·10^-4

Решение:

Уравнение реакции образования осадка сульфата кальция:

Na₂SO₄ + Ca(NO₃)₂ = CaSO₄ + 2NaNO₃

Осадок выпадет, если [Ca²⁺]*[SO₄^2-] > К_S⁰ ;

Поскольку после смешивания исходных растворов Ca(NO₃)₂ и Na₂SO₄ общий объём раствора возрастает вдвое, то концентрации ионов Ca²⁺ и SO₄^2- вдвое уменьшаются по сравнению с исходными, таким образом:

[Ca²⁺] = 0,1/2 = 0,05

[SO₄^2-] = 0,1/2 = 0,05

Находим произведение концентраций ионов:

[Ca²⁺]*[SO₄^2-] = 0,05 * 0,05 = 25*10^-4

Найденное произведение концентраций ионов больше произведения растворимости сульфата кальция, следовательно, эта соль в осадок выпадает и при 10⁰С и при 25⁰С.

Лабораторное определение содержания солей в нефти

Для определения солей в нефти и нефтепродуктах разработаны различные химические и физические методы.

Сущность химических методов заключается в извлечении хлоридов из нефти водой и индикаторном или потенциометрическом титровании их в водной вытяжке в соответствии с ГОСТ 21534-76.

Из физических методов наиболее распространены кон­дуктометрический и спектральный методы.

Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводи­мости. Измерения проводят как на постоянном, так и на переменном токе. В зависимости от того, находится ли анализируемый продукт в прямом гальваническом контакте с электродами ячейки или изолирован, различают контактные и бесконтактные кондуктометрические приборы.

Для измерения электропроводимости контактным методом применя­ют измерительные электролитические ячейки, состоящие из двух электро­дов, установленных на определенном расстоянии в сосуде с контролиру­емым раствором, а также контактные кондуктометрические приборы лабораторного типа. Примером кондуктометрического прибора является солемер ИОН-П2 с пределами измерения до 5000 мг/л.

Контактные приборы наряду с положительными качествами, такими, как простота, высокая точность, надежность измерительных схем, имеют и существенные недостатки, связанные с поляризацией и пассивацией элек­тродов, разрушением электродов, возможностью протекания каталитиче­ских процессов, загрязнением электродов пленкообразующими и кристал­лизующимися нерастворимыми примесями.

Эти недостатки отсутствуют у бесконтактных кондуктометрических приборов, которые подразделяют на низкочастотные (частоты до 1000 Гц) и высокочастотные (частоты до сотен МГц).

Принцип действия низкочастотных бесконтактных кондукто­метрических солемеров основан на зависимости электропроводимости от концентрации солей в растворе, находящемся в «жидкостном витке связи», соединяющем обмотки питающего и измерительного трансформаторов. Задача измерения концентрации солей сводится к измерению величины тока, наведенного в жидкостном витке.

Высокочастотные бесконтактные кондуктометрические солемеры отличаются использованием емкостных или индуктивных преобразовате­лей. Емкостные преобразователи более эффективны при измерении концентрации растворов с низкой удельной электропроводностью, а индуктивные - при исследовании высококонцентрированных растворов. Наиболее часто применяют высокочастотные солемеры типа КВУ-1М.

Спектральный метод определения содержания солей в нефти - метод атомно-адсорбционной спектрометрии. В атомно-адсорбционных спектро­фотометрах используют двухлучевые и однолучевые оптические схемы. В двухлучевых схемах один из лучей проходит через пламя, содержащее атомы анализируемого элемента, а другой минует его. В измерительной схеме определяется отношение интенсивностей этих двух лучей, что позволяет исключить влияние нестабильности излучения источника света на выходной сигнал. Спектральные приборы используют в лабораторных исследованиях.

Проведение анализа

Оборудование и реактивы:

1. 
   Воронку делительную стеклянную (500см³) с винтовой или лопастной металлической мешалкой (рис. 8)
   
2. 
   Электродвигатель, обеспечивающий частоту вращения мешалки не менее 10 с^-1
   
3. 
   Цилиндры вместимостью 10, 25, 50,100,250 мл
   
4. 
   Колбы
   
5. 
   Пипетки
   
6. 
   Бюретки
   
7. 
   Колбы
   
8. 
   Стаканчики для титрования стеклянные
   
9. 
   Дифенилкарбозид по ГОСТ 5859-78, 1%-ный спиртовой раствор
   
10. 
    Кислоту азотную 0,2 н
    
11. 
    Воду горячую дистиллированную
    
12. 
    Бумагу фильтровальную
    
13. 
    Ацетон
    
14. 
    Раствор нитрата ртути 0,001 н
    
15. 
    Толуол
    

Рисунок 8 1 – делительная воронка стеклянная, 2 – мешалка 3 – электродвигатель

Порядок выполнения работы:

Определение содержания хлоридов методом индикаторного титрования.

1. 
   Определение хлоридов осуществляется титрованием водной вытяжки раствором нитрата ртути.
   
2. 
   Пробу анализируемой нефти хорошо перемешать в течение 10 мин встряхиванием (механически или вручную) в склянке, заполненной не более чем на 2/3 ее вместимости.
   
3. 
   Сразу после встряхивания пипеткой отобрать 25 см³ образца нефти для анализа и перенести в делительную воронку.
   
4. 
   Остаток нефти с внутренних стенок пипетки смыть растворителем (толуолом) в объеме 25 см³ и перенести в делительную воронку.
   
5. 
   Содержимое воронки перемешивают 1-2 мин мешалкой.
   
6. 
   К пробе анализируемой нефти прилить 100 см³ горячей дистиллированной воды и экстрагировать хлористые соли, перемешивая содержимое воронки в течение 10 мин.
   
7. 
   После экстракции отфильтровать водный слой через стеклянную конусообразную воронку с бумажным фильтром в коническую колбу вместимостью 250 мл.
   

* Чем больше диаметр воронки – тем быстрее процесс фильтрации.

8. 
   Содержимое делительной воронки промывают 40 мл горячей дистиллированной воды, которую сливают через стеклянную конусообразную воронку с бумажным фильтром в ту же коническую колбу. Фильтр промывают 10 мл горячей дистиллированной воды. Всего на промывку расходуют 50 мл воды.
   
9. 
   Для полноты извлечения хлоридов приготовить несколько водных вытяжек, при этом каждую экстракцию проводить не менее 5 минут.
   
10. 
    Наливают в коническую колбу 150 см³ охлажденной водной вытяжки, 2 см³ раствора 2 н азотной кислоты, 10 капель дифенилкарбозида и отфильтровать 0,01 н раствором нитрата ртути до слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 минуты.
    

Цвет анализируемого раствора сравнить с цветом дистиллированной воды.

11. 
    При проведении контрольного опыта в коническую колбу налить 150 см³ дистиллированной воды, 2 см³ раствора 2 н азотной кислоты, 10 капель дифенилкарбозида и титровать 0,01 н раствором нитрата ртути до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 минуты.
    

 Обработка результатов:

Массовую концентрацию хлористых солей (X₁), см³, в расчете на NaCl, вычисляют по формуле:

,

где V₁ - объем раствора азотнокислой ртути, израсходованный на титрование водной вытяжки, см³ = 12,3; 12,4;
V₂ - объем раствора азотнокислой ртути, израсходованный на титрование раствора в контрольном опыте (без пробы нефти), см³ = 0,3;
V₃ - объем нефти, взятой для анализа, см³ = 100;
Т  - титр раствора азотнокислой ртути = 0,005 г/см³,

1000 - коэффициент для пересчета массовой концентрации хлористых солей в 1 л нефти;

А - коэффициент, выражающий отношение объема, до которого была разбавлена водная вытяжка анализируемой нефти, к объему раствора, взятому из колбы для титрования (при титровании всей водной вытяжки коэффициента (А =1).

Найдем:

Х₁= ((12,3-0,3)*0,005)/100 = 0,0006 см³

Х₂= ((12,4-0,3)*0,005)/100 = 0,000605 см³

Х = (0,0006 + 0,000605)/2 = 0,0006025 см³