3. Определение углеводородного состава газа на хроматографе

Принцип работы хроматографа. Действие хроматографа основано на газоадсорбционном принципе в изотермическом тепловом режиме на наса-дочной колонке. Для детектирования выходящих из колонки компонентов используется детектор по теплопроводности с последующей регистрацией результатов анализа на ленте потенциометра.

Поток газоносителя (гелия), необходимый для продвижения разделяе­мой смеси по колонке, поступает из баллона в блок подготовки газа, который обеспечивает регулирование, очистку и стабилизацию газового потока.

Анализируемая газовая смесь вводится в испаритель, где она подхва­тывается потоком газоносителя и доставляется в колонку. За счет различной сорбции компонентов смеси на поверхности адсорбента, наполняющего ко­лонку, компоненты перемещаются по колонке с различной скоростью. В ре­зультате этого из колонки компоненты выходят разделенными один за дру­гим в потоке газоносителя - бинарные смеси. Бинарные смеси поступают в детектор по теплопроводности, где сравниваются теплопроводности «чисто­го» газоносителя и бинарной смеси. Различие в теплопроводности приводит к разбалансу равновесного моста детектора, что регистрируется потенцио­метром. Запись сигнала детектора на диаграммной ленте потенциометра представляет собой хроматограмму, на которой каждому компоненту смеси соответствует определенный пик.

РАСЧЕТ СОСТАВА ГАЗА

Содержание в анализируемом газе углеводородных компонентов (Q₍) в объемных процентах рассчитывают по формуле

Q, = (К, * F, / Ц К, * F,)) * 100 %,

где F, - площадь пика i-го компонента, рассчитанная по формуле площади треугольника и умноженная на соответствующий масштаб, мм²;

К; - коэффициент теплопроводности i-ro компонента, значения которого приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Порядок выхода углеводородных компонентов газа

и значения коэффициента по теплопроводности Компонент . Ki

1. В одород + метан 3,30

2. Этан 5,30

3. Этилен 6,00

4. Пропан 1,50

5. Пропилен 1,40

6. Изобутан 1,03

7. Н.бутан 1,00

8. Н.бутилен - 0,91

9. Изобутилен 0,92

10. Трансбутилен 0,83 П.Цисбутилен 0,83 12. Изопентан 0,78

Раздел 3. Анализ дистиллятных фракций

1. Определение плотности нефтепродуктам 1.1. Определение плотности ареометром

Сущность метода заключается в погружении ареометра в испытуемый нефтепродукт, снятии показания по шкале ареометра при температуре опре­деления и пересчете результата на плотность при температуре 20°С.

В чистый цилиндр по стенкам заливают анализируемый нефтепродукт так, чтобы на поверхности не образовалось пузырьков воздуха. Если пузырь­ки воздуха все же образовались, то их снимают фильтровальной бумагой.

Чистый и сухой ареометр осторожно опускают в цилиндр с анализи­руемым нефтепродуктом, поддерживая его за "ножку", не допуская смачива­ния части стержня, расположенной выше уровня погружения ареометра. Ко­гда ареометр установится в положении равновесия, отсчитывают показания по верхнему краю мениска и измеряют термометром температуру анализи­руемого^ нефтепродукта. Отсчет, по шкале ареометра .соответствует плотно- . ста нефтепродукта при температуре испытания (р¹), г/см³. Если определение плотности выполнялось не при температуре 20°С, а при другой температуре, то полученное значение плотности (р¹) пересчитывают в относительную плотность при температуре 20°С (р²°4) по формуле

p4^M = p4¹ + Y*(t-20),

где р₄* - относительная плотность фракции при температуре испытания; у - средняя температурная поправка (табл. 3.1); t - температура испытания, °С.

Таблица 3.1

Значения средних температурных поправок плотности на 1°С

Плотность Температурная поправка на 1 °С

0,6900-0,6999 0,000910

0,7000 - 0,7099 0,000897

0,7100-0,7199 0,000884

0,7200-0,7299 0,000870

0,7300-0,7399 0,000857

0,7400-0,7499 0,000844

0,7500-0,7599 0,000831

0,7600-0,7699 0,000818

0,7700-0,7799 0,000805

0,7800-0,7899 0,000792

0,7900-0,7999 0,000778

0,8000 - 0,8099 0,000765 . 0,8100-0,8199 .. . 0,000752

0,8200-0,8299 0,000738

0,8300-0,8399 0,000725

0,8400 - 0,8499 0,000712

0,8500-0,8599 0,000699

0,8600-0,8699 0,000686

0,8700 - 0,8799 0,000673

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПИКНОМЕТРОМ

Сущность метода заключается в том, что пикнометр, с предварительно установленным водным числом, взвешивают на аналитических весах и за­полняют испытуемым нефтепродуктом. Затем пикнометр с нефтепродуктом помещают в водяную баню и выдерживают при 20°С в течение 20 минут, после чего взвешивают на аналитических весах и вычисляют плотность.

Пикнометр с установленным "водным числом" взвешивают на анали­тических весах. С помощью пипетки или капиллярной воронки пикнометр заполняют нефтепродуктом немного выше метки, стараясь не задевать стен­ки пикнометра и не допуская возникновения пузырьков воздуха. Пикнометр закрывают пробкой, погружают до горловины в водяную баню и выдержи­вают при температуре 20°С не менее 20 минут. Затем избыток нефтепродук­та удаляют фильтровальной бумагой. Уровень нефтепродукта в пикнометре устанавливают по верхнему краю мениска. Пикнометр тщательно вытирают снаружи мягкой безворсовой тканью и взвешивают на аналитических весах.

"Видимую плотность" (р') испытуемого нефтепродукта рассчитывают по формуле

р' = (ш₂ - m,) / m,

гдет₂ - масса пикнометра с нефтепродуктом, г; - -Ш) - масса пустого пикнометра, г; m - "водное число" пикнометра, г.

"Видимую плотность" испытуемого нефтепродукта (р'), определенную пикнометром, пересчитывают в относительную плотность (р,*²⁰) по формуле р₄^м = [( 0,99823 - 0,0012 ) * р' + 0,0012 J + у * (t - 20) =

= ( 0,99703 * р' + 0,0012 ) + у * (t - 20), где 0,99823 - плотность воды при 20°С, г/см³;

0,0012 - плотность воздуха при 20°С и давлении 760 мм рт. ст., г/см³; у - средняя температурная поправка табл. 3.1.

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ

Сущность метода заключается в том, что из 100 мл катализата отгоня­ют бензиновую фракцию до 195°С, во время перегонки постоянно наблюда­ют за показаниями термометра и объемами конденсата, отмечая их значения.

Примечание. Температура конца кипения бензиновой фракции кре­кинга не может быть выше температуры начала кипения исходного сырья.

ПОДГОТОВКА ФРАКЦИИ И АППАРАТА К ИСПЫТАНИЮ На рисунке 3.1 показан аппарат Энглера для определения фракционно­го состава нефтепродуктам.

В сухой, чистый измерительный цилиндр отфильтровывают 100 мл предварительно обезвоженного катализата. Цилиндр с катализатом взвеши­вают на технических весах. Катализат осторожно переливают в колбу для перегонки так, чтобы жидкость не попала в отводную трубку колбы. Пустой цилиндр взвешивают на технических весах и по разнице результатов взве­шиваний рассчитывают массу катализата, взятого для перегонки.

Для удаления жидкости, оставшейся от предыдущей перегонки, трубку холодильника внутри протирают тканью, прикрепленной к проволоке.

В горловину колбы вставляют термометр на плотно пригнанной проб­ке так, чтобы ось термометра совпадала с осью горловины колбы, а нижний конец капилляра находился на одном уровне с самой высокой точкой ниж­ней внутренней стенки пароотводной трубки.

Отводную трубку колбы соединяют с холодильником при помощи плотно пригнанной пробки. При этом отводная трубка колбы должна вхо­дить в холодильник на 25 - 40 мм и не касаться стенок последнего.

Сухой, чистый мерный цилиндр взвешивают на технических весах и ставят так, чтобы нижний отвод трубки холодильника входил в цилиндр не менее чем на 25 мм, но не ниже метки 100 мл, и не касался стенок цилиндра. На время перегонки отверстие цилиндра закрывают ватой или бумагой. По­дают воду в холодильник для охлаждения.

ПРОВЕДЕНИЕ ПЕРЕГОНКИ

Равномерно нагревают колбу с катализатом так, чтобы с момента включения аппарата до падения первой капли дистиллята с нижнего отвода трубки холодильника прошло 5-10 минут.

Температуру, показываемую термометром в момент падения первой копии конденсата в мерный цилиндр, записывают как температуру начала кипения. Затем мерный цилиндр устанавливают так, чтобы конденсат стекал по стенке цилиндра. Далее перегонку ведут равномерно со скоростью 20 - 25 капель за 10 секунд. В ходе перегонки отмечают температуры выкипания дистиллята через каждые 5 мл отгона, начиная от 10 мл до температуры кон­ца кипения бензиновой фракции включительно.

По достижении температуры конца кипения бензиновой фракции на­грев колбы прекратить. Дать стечь конденсату в течение 10 минут, закрыть воду и взвесить цилиндр с бензиновой фракцией. По разности результатов взвешиваний рассчитать выход бензиновой фракции.