Современные методы анализа нефти. Стандартные анализаторы и приборы на заказ

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-1.jpg" alt=">Фракционный состав нефти ">

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-3.jpg" alt="> Нефть и нефтепродукты представляют собой такую сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений,"> Нефть и нефтепродукты представляют собой такую сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений, что обычными методами перегонки их невозможно разделить на индивидуальные соединения. Как правило, нефти и нефтепродукты разделяют путем перегонки на отдельные части, каждая из которых является менее сложной смесью. Такие части принято называть фракциями или дистиллятами. Нефтяные фракции в отличие от индивидуальных соединений не имеют постоянной температуры кипения. Они выкипают в определенных интервалах температур, т. е. имеют температуру начала кипения (н. к.) и конца кипения (к. к.). Температуры начала и конца кипения зависят от химического состава фракции. Фракционный состав нефти и нефтепродуктов показывает содержание в них (в объемных или массовый процентах) различных фракций, выкипающих в определенных температурных пределах. Этот показатель имеет большое практическое значение. По фракционному составу нефти судят о том, какие нефтепродукты и в каких количествах можно из нее выделить, а фракционный состав бензинов и других моторных топлив характеризует их испаряемость, полноту испарения и др.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-4.jpg" alt="> Основные фракции, выделяемые из нефти на промышленных установках: 1."> Основные фракции, выделяемые из нефти на промышленных установках: 1. Бензиновая н. к. (28˚С) – 180 ˚С (без отбора керосиновой фракции) или н. к. (28 ˚С) – 150 ˚С (без отбора керосиновой фракции); 2. Керосиновая 150 ˚С – 250 ˚С; 3. Дизельная (180 ˚С) – 350 ˚С (без отбора керосиновой фракции) или 250 ˚С – 350 ˚С (с отбором керосиновой фракции). В ряде случаев отбирают дизельную фракцию утяжеленного состава с концом кипения 360 ˚С. Суммарный выход этих фракций (до 360 ˚С) составляет количество светлых фракций нефти. Из остатка мазута получают: 4. Вакуумный газойль 350 ˚С (360 ˚С)- 500 ˚С(550 ˚С); 5. Гудрон >500 ˚С (> 550 ˚С) – самый тяжелый продукт перегонки нефти.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-5.jpg" alt="> Дистилляция (перегонка) – процесс разделения сложных смесей углеводородов путем частичного испарения жидкости или"> Дистилляция (перегонка) – процесс разделения сложных смесей углеводородов путем частичного испарения жидкости или частичной конденсацией паровой смеси с образованием двух фаз (перегонка), из которых паровая обогащается низкокипящим компонентом (нкк), а жидкая – высококипящим (вкк) по сравнению с исходной смесью. Лабораторная установка для перегонки нефти

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-8.jpg" alt="> Лабораторное оборудование для разгонки нефти АРН-2 ">

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-9.jpg" alt="> АРН-ЛАБ-11 Автоматический аппарат для определения фракционного состава нефти и нефтепродуктов">

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-10.jpg" alt="> Перегонку нефти и нефтепродуктов с целью разделения на фракции можно осуществить с"> Перегонку нефти и нефтепродуктов с целью разделения на фракции можно осуществить с постепенным либо с однократным испарением. При перегонке с постепенным испарением образующиеся пары непрерывно отводят из перегонного аппарат, они конденсируются и охлаждаются в конденсаторе-холодильнике и собираются в приемник в виде жидких фракций. В том случае, когда образующиеся в процессе нагрева пары не выводятся из перегонного аппарата до тех пор, пока не будет достигнута заданная температура, при которой в один прием (однократно) отделяют паровою фазу от жидкой, процесс называют перегонкой с однократным испарением. После этого строят кривую ОИ (см. рис.) Данные способы перегонки не позволяют добиться четкого разделения нефтепродуктов на узкие фракции, т. к. часть высококипящих компонентов переходит в дистиллят, а часть низкокипящих фракций остается в жидкой фазе. Поэтому применяют перегонку с дефлегмацией или ректификацией. Для этого в колбе нагревают нефть или нефтепродукт; образующиеся при перегонке пары, почти лишенные высококипящих компонентов, охлаждаются в специальном аппарате – дефлегматоре и переходят в жидкое состояние – флегму. Флегма, стекая вниз, встречается со вновь образовавшимися парами. В результате теплообмена низкокипящие компоненты испаряются, а высококипящие компоненты паров конденсируются. При таком контакте паров достигается более четкое разделение на фракции, чем без дефлегмации.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-11.jpg" alt=">1 – кривая, полученная перегонкой с четкой ректификацией (кривая ИТК); 2 – кривая"> 1 – кривая, полученная перегонкой с четкой ректификацией (кривая ИТК); 2 – кривая однократного испарения (кривая ОИ); 3 – кривая, полученная простой перегонкой (разгонка по Энглеру) ; t 1, t 2, t 3, …tn – температуры кипения при оборе дистиллята в точках x 1, x 2, x 3, …xn. ; Фракция t 1 -t 2 выкипает в количестве x 2 -x 1, е – массовая доля отгона

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-12.jpg" alt="> Аппарат для перегонки с дефлегматором ">

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-13.jpg" alt=">Еще более четкое разделение происходит при перегонке с ректификацией. Аппарат для такой перегонки"> Еще более четкое разделение происходит при перегонке с ректификацией. Аппарат для такой перегонки состоит из перегонной колбы, ректификационной колонки, конденсатора холодильника и приемника.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-16.jpg" alt="> Наибольшее распространение в лабораторной практике получили следующие виды перегонки: "> Наибольшее распространение в лабораторной практике получили следующие виды перегонки: 1. Перегонка, основанная на принципе постепенного испарения: – простая перегонка нефти и нефтепродуктов, выкипающих до 350 ˚С при атмосферном давлении; – простая перегонка нефтепродуктов, выкипающих выше 350 ˚С при пониженном давлении (под вакуумом); – перегонка с дефлегмацией; – перегонка с четкой ректификацией. 2. Перегонка, основанная на принципе однократного испарения: – перегонка с однократным испарением. 3. Молекулярная дистилляция для высокомолекулярных соединений и смол. 4. Имитированная перегонка.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-17.jpg" alt="> Вакуум дистилляция – один из методов разделения смесей органических веществ. Широко применяется"> Вакуум дистилляция – один из методов разделения смесей органических веществ. Широко применяется в ситуации, когда дистилляция не может быть проведена при атмосферном давлении из за высокой температуры кипения целевого вещества, что приводит к термическому разложению перегоняемого продукта. Так как в вакууме жидкость кипит при более низкой температуре, становится возможным разогнать жидкости, разлагающиеся при перегонке с атмосферным давлением.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-19.jpg" alt="> Молекулярная дистилляция в отличие от обычной дистилляции не связана с"> Молекулярная дистилляция в отличие от обычной дистилляции не связана с кипением раствора, а протекает в условиях испарения со свободной поверхности. Она может быть применена для жидкостей, которые не выдерживают высоких температур и не могут быть доведены до кипения без опасности разложения. Молекулярную дистилляцию используют для разделения и изучения высокомолекулярных веществ, содержащихся в нефтяных остатках, получаемых обычной перегонкой. Этим способом перегоняют термически нестойкие вещества с молекулярной массой 250 - 1200, получают вакуумные масла, высоковязкие масла с высоким индексом вязкости.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-20.jpg" alt=">Промышленные установки молекулярной дистилляции ">

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-21.jpg" alt="> Имитированная перегонка. Для анализа нефтепродуктов используется широко распространенный газохроматографический"> Имитированная перегонка. Для анализа нефтепродуктов используется широко распространенный газохроматографический метод имитированной дистилляции. Традиционный метод имитированной дистилляции предполагает использование насадочных колонок. Спецификация на реактивное топливо и дизельное топливо указывает имитированную дистилляцию как альтернативу дистилляции при атмосферном давлении при получении информации об истинном распределении по температурам кипения. Метод имитированной дистилляции использует газохроматографическую технику для получения информации об истинном распределении по температурам кипения нефти и нефтяных фракций до 750 °С.

Src="https://present5.com/presentation/3/174642540_451406648.pdf-img/174642540_451406648.pdf-22.jpg" alt="> Имитированная перегонка. Методом имитированной дистилляции получают кривую истинных температур кипения, которая"> Имитированная перегонка. Методом имитированной дистилляции получают кривую истинных температур кипения, которая строится по данным хроматографического разделения исследуемого продукта на колонке с неполярным сорбентом в режиме программирования температуры. После ввода образца в инжектор, группы углеводородов выводятся на хроматограмму в порядке возрастания их температур кипения. Предварительно выполняется калибровка системы по эталонной смеси углеводородов с известными температурами кипения. Кривые имитированной дистилляции хорошо совпадают с результатами определения фракционного состава перегонкой при атмосферном давлении и при пониженном давлении. Для описания тяжелых фракций нефти использовали газовый хроматограф с высокотемпературным термостатом. Метод имитированной дистилляции с помощью газовой хроматографии позволяет проводить анализ нефтяных продуктов не только быстрее и с большей степенью точности, но и требует для осуществления меньшего количества анализируемых веществ.

Имитированная дистилляция

Также для анализа нефтепродуктов используется широко распространенный газохроматографический метод имитированной дистилляции. Традиционный метод имитированной дистилляции предполагает использование насадочных колонок. Спецификация на реактивное топливо и дизельное топливо указывает имитированную дистилляцию как альтернативу дистилляции при атмосферном давлении при получении информации об истинном распределении по температурам кипения. Метод имитированной дистилляции использует газохроматографическую технику для получения информации об истинном распределении по температурам кипения нефти и нефтяных фракций до 750 °С.

Методом имитированной дистилляции получают кривую истинных температур кипения, которая строится по данным хроматографического разделения исследуемого продукта на колонке с неполярным сорбентом в режиме программирования температуры. После ввода образца в инжектор, группы углеводородов выводятся на хроматограмму в порядке возрастания их температур кипения. Предварительно выполняется калибровка системы по эталонной смеси углеводородов с известными температурами кипения. Кривые имитированной дистилляции хорошо совпадают с результатами определения фракционного состава перегонкой при атмосферном давлении и при пониженном давлении. Для описания тяжелых фракций нефти использовали газовый хроматограф с высокотемпературным термостатом.

Метод имитированной дистилляции с помощью газовой хроматографии позволяет проводить анализ нефтяных продуктов не только быстрее и с большей степенью точности, но и требует для осуществления меньшего количества анализируемых веществ.

Атомно-абсорбционный анализ

Анализ нефтепродуктов занимает один из основных сегментов применения атомной абсорбции в анализе веществ. Типичными образцами нефтепродуктов являются сырая нефть, топливо (бензин) смазочные масла (свежеприготовленные и отработанные).

Атомно-абсорбционный анализ (атомно-абсорбционная спектрометрия), метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции). Через слой атомных паров пробы, получаемых с помощью атомизатора, пропускают излучение в диапазоне 190–850 нм. В результате поглощения квантов света атомы переходят в возбужденные энергетические состояния. Этим переходам в атомных спектрах соответствуют так называемые резонансные линии, характерные для данного элемента. Согласно закону Бугера – Ламберта – Бера мерой концентрации элемента служит оптическая плотность A = lg(I0/I), где I0 и I-интенсивности излучения от источника соответственно до и после прохождения через поглощающий слой.

Рисунок 1: Принципиальная схема пламенного атомно-абсорбционного спектрометра: 1-источник излучения; 2-пламя; 3-монохрома гор; 4-фотоумножитель; 5-регистрирующий или показывающий прибор.

Приборы для атомно-абсорбционного анализа – атомно-абсорбционные спектрометры – прецизионные высокоавтоматизированные устройства, обеспечивающие воспроизводимость условий измерений, автоматическое введение проб и регистрацию результатов измерения. В некоторые модели встроены микроЭВМ. В качестве примера на рисунке приведена схема одного из спектрометров. Источником линейчатого излучения в спектрометрах чаще всего служат одноэлементные лампы с полым катодом, заполняемые неоном. Для определения некоторых легколетучих элементов (Cd, Zn, Se, Те и др.) удобнее пользоваться высокочастотными безэлектродными лампами.

Перевод анализируемого объекта в атомизированное состояние и формирование поглощающего слоя пара определенной и воспроизводимой формы осуществляется в атомизаторе – обычно в пламени или трубчатой печи. Наиб. часто используют пламя смесей ацетилена с воздухом (макс. температура 2000 °С) и ацетилена с N2O (2700 °С). Горелку со щелевидным соплом длиной 50–100 мм и шириной 0,5–0,8 мм устанавливают вдоль оптической оси прибора для увеличения длины поглощающего слоя.

Трубчатые печи сопротивления изготавливают чаще всего из плотных сортов графита. Для исключения диффузии паров через стенки и увеличения долговечности графитовые трубки покрывают слоем газонепроницаемого пироуглерода. Максимальная температура нагрева достигает 3000 °С. Менее распространены тонкостенные трубчатые печи из тугоплавких металлов (W, Та, Мо), кварца с нихромовым нагревателем. Для защиты графитовых и металлических печей от обгорания на воздухе их помещают в полугерметичные или герметичные камеры, через которые продувают инертный газ (Аr, N2). Введение проб в поглощающую зону пламени или печи осуществляют разными приемами. Растворы распыляют (обычно в пламя) с помощью пневматических распылителей, реже – ультразвуковых. Первые проще и стабильнее в работе, хотя уступают последним в степени дисперсности образующегося аэрозоля. Лишь 5–15% наиболее мелких капель аэрозоля поступает в пламя, а остальная часть отсеивается в смесительной камере и выводится в сток. Максимальная концентрация твердого вещества в растворе обычно не превышает 1%. В противном случае происходит интенсивное отложение солей в сопле горелки.

Термическое испарение сухих остатков растворов – основной способ введения проб в трубчатые печи. При этом чаще всего пробы испаряют с внутренней поверхности печи; раствор пробы (объемом 5–50 мкл) вводят с помощью микропипетки через дозировочное отверстие в стенке трубки и высушивают при 100 °С. Однако пробы испаряются со стенок при непрерывном возрастании температуры поглощающего слоя, что обусловливает нестабильность результатов. Чтобы обеспечить постоянство температуры печи в момент испарения, пробу вводят в предварительно нагретую печь, используя угольный электрод (графитовую кювету) графитовый тигель (печь Вудриффа), металлический или графитовый зонд. Пробу можно испарять с платформы (графитового корытца), которую устанавливают в центре печи под дозировочным отверстием. В результате значительного отставания температуры платформы от температуры печи, нагреваемой со скоростью около 2000 К/с, испарение происходит при достижении печью практически постоянной температуры.

Для введения в пламя твердых веществ или сухих остатков растворов используют стержни, нити, лодочки, тигли из графита или тугоплавких металлов, помещаемые ниже оптической оси прибора, так что пары пробы поступают в поглощающую зону с потоком газов пламени. Графитовые испарители в ряде случаев дополнительно подогревают электрическим током. Для исключения механических потерь порошкообразных проб в процессе нагрева применяются испарители типа цилиндрических капсул, изготовленные из пористых сортов графита.

Иногда растворы проб подвергают в реакционном сосуде обработке в присутствии восстановителей, чаще всего NaBH4. При этом Hg, напр., отгоняется в элементном виде, As, Sb, Bi и других в виде гидридов, которые вносятся в атомизатор потоком инертного газа. Для монохроматизации излучения используют призмы или дифракционные решетки; при этом достигают разрешения от 0,04 до 0,4 нм.

Метод имитированной дистилляции - это метод газовой хроматографии, разработанный для того, чтобы сымитировать реальный процесс дистилляции сырой нефти и нефтепродуктов.

Данный метод включает не только оборудование (газовый хроматограф Clarus), но и программное обеспечение (Simulated Distillation Software (Model 3022)). С помощью программного обеспечения хроматограмма углеводородного образца разделяется на однородные участки. Температуры кипения ассоциируются с временами удерживания с помощью калибровочного стандарта. На основе этих данных может будет получена кривая кипения V,% - T, о С и выведен отчет.

Данный метод позволяет получать данные, эквивалентные результатам разгонки по ASTM D 2892 (15 теоретических тарелок) и ГОСТ 11011 (фракционный состав на АРН-2), при этом позволяя существенно сэкономить на времени анализа, работать с небольшими объемами образца, а также использовать менее габаритное оборудование.

Метод имитированной дистилляции может также быть использован для определения фракционного состава бензинов (ASTM D 3710 ) и нефтяных фракций с температурами кипения 174…700 о С (ASTM D 6352 ).

E70-24944

ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ CLARUS - АНАЛИЗАТОР 3023

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ:

Анализатор PE ARNEL с автодозатором, детектором ПИД, инжектором и ПО для управления прибором

Автономная система охлаждения термостата, не требующая использования жидкой углекислоты и LN2

ПО SIMDIST для расчета результатов имитированной дистилляции

Капиллярная колонка (в зависимости от конфигурации)

Оборудование для снабжения хроматографа газом

Прочие комплектующие и расходные материалы

ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА 20H:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МИНИМАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ ЗАКАЗА