Вопросы для самопроверки:

1. Каковы особенности проведения процесса гидрирования в газовой фазе?

2. Каким образом можно регулировать температуру при газофаз­ном гидрировании?

Практическое занятие № 8 Разработка поточных схем

Выбор варианта и обоснование поточной схемы переработки нефти, подбор технологических установок с заданным режимом их работы является основными этапами проектирования НПЗ.В настоящее время существуют следующие варианты переработки нефти:

• топливный с неглубокой переработкой нефти;

• топливный с глубокой переработкой нефти;

• топливно-масляный

• топливно-нефтехимический.

Поточная схема проектируемого НПЗ разрабатывается исходя из следующих вариантов:

Заданного ассортимента товарной продукции, которая должна быть получена на данном заводе;

Характеристики исходного сырья, количеств и качеств промежуточных и товарных продуктов, получаемых при переработке этого сырья.

Показателей отдельных технологических процессов, предлагаемых на данном заводе.

Задания

1. Составить поточную схему НПЗ, обеспечивающую максимальный отбор бензина.

2. Составить поточную схему завода, обеспечивающую максимальное октановое число бензина без добавки ТЭС.

3. Составить поточную схему переработки углеводородных газов Тенгизского месторождения с целью получения сырья для нефтехимии.

4. Составить предполагаемую поточную схему для переработки нефти и газа месторождения Кашаган.

4. Лабораторные занятия Лабораторная работа №1 Идентификация полимеров на основе углеводородов

Цель работы: Проведение качественного анализа полимеров.

При проведении качественного анализа полимеров исполь­зуется присутствие в их макромолекулах определенных атомов или групп атомов, склонных к специфическим реакциям.

Первое грубое разделение полимеров на основные группы производится по признаку наличия в их составе азота, серы, фосфора, кремния, галоидов. После деструктивного разложения полимера наличие указанных элементов устанавливают по ха­рактерным реакциям, позволяющим доказать их присутствие.

Открытие азота. Реакцию на азот дают полиуретаны, карбамидные, полиамидные, амино-формальдегидные и другие азот­содержащие полимеры.

В сухой пробирке сплавляют на голом огне равные количе­ства полимера и металлического калия (не более 0,5 г) до по­лучения однородной массы. При сплавлении азотсодержащего полимера с калием происходит разложение полимера и обра­зуется цианистый калий. Горячую пробирку осторожно опу­скают в стакан с небольшим количеством воды (делается под тягой, возможен взрыв при взаимодействии остатков металла с водой). Пробирка при этом растрескивается и почти вся масса растворяется в воде. Образовавшийся водный раствор смешивают с несколькими каплями растворов FeSO₄ и FеС1₃, смесь сильно взбалтывают и прибавляют 10%-ную соляную кис­лоту до слабокислой реакции на лакмус. При наличии СаCN в растворе (и, следовательно, азота в полимере) сначала рас­твор окрашивается в синий цвет, а затем выпадает осадок бер­линской лазури. Реакции протекают по схеме:

Открытие серы. Реакцию на серу дают полиалкиленсульфиды, тиокарбамидные, сульфированные феноло-формальдегидные и другие полимеры, содержащие сульфидную серу или сульфогруппы SO₃H. При сплавлении с металлическим натрием серо­содержащих полимеров происходит их деструкция. Образую­щийся Na₂S может быть открыт обычными реакциями на суль­фид-ион.

В сухой пробирке нагревают на голом огне равные количе­ства полимера и металлического натрия (не более 0,5 г) до об­разования однородной массы. Горячую пробирку опускают в ста­кан с водой, пробирка растрескивается и масса постепенно рас­творяется в воде.

В присутствии Na₂S при добавлении к раствору ацетата свинца образуется черный осадок PbS.

Открытие галоидов. Полимерные соединения, содержащие в молекуле атомы брома или иода, очень редки. Наиболее рас­пространены полимеры, содержащие хлор. Реакцию на хлор дают: поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, хлорированный поливинилхлорид (перхлорвиниловая смола), хлоропреновый каучук, полихлорстиролы и другие хлорсодержащие полимеры.

Метод 1. Небольшое количество полимера сплавляют с окисью меди в ушке тщательно прокаленной платиновой прово­локи. В присутствии галоида пламя окрашивается в зеленый

цвет.

Метод 2.. Часть раствора, полученного при открытии азота сплавлением пробы с металлическим калием, подкисляют 10%-ной азотной кислотой и добавляют 10%-ный раствор AgNOs. Выпадение творожистого осадка подтверждает нали­чие галоида.

Метод 3. Навеску испытуемого полимера (около 2 г) поме­щают в пробирку, снабженную П-образной отводной трубкой, укрепленной на пробке. Свободный конец трубки погружают в 10%-ный раствор AgNOs. Навеску нагревают на сетке при по­мощи газовой горелки до разложения. Образование осадка (со­единение галоида и серебра) указывает на присутствие галоида.

Метод 4. Смесь небольшого количества испытуемого поли­мера с 1 г химически чистой окиси кальция нагревают в про­бирке до темно-красного каления. Раскаленную пробирку осто­рожно погружают в 10 мл холодной воды, находящейся в не­большой чашке. При этом пробирка растрескивается, известь растворяют, осторожно добавляя разбавленную азотную кисло­ту, после чего раствор фильтруют и испытывают на присутст­вие галоида азотнокислым серебром.

Открытие брома и иода. К щелочной вытяжке, полученной путем обработки водой продукта сплавления полимера с метал­лическим натрием, прибавляют небольшой избыток разбавлен­ной серной кислоты и упаривают раствор до одной трети его первоначального объема. Затем раствор вливают в делительную воронку и прибавляют 3 капли сернокислого раствора нитрозилсерной кислоты и 5 мл CS₂ . Реакция протекает по схеме:

В присутствии йода (выделяющегося в свободном состоя­нии) сероуглерод окрашивается в аметистовый или пурпурный цвет.

При отсутствии окрашивания проверяют наличие брома. От­делив слой сероуглерода в делительной воронке, раствор фильт­руют и переносят в круглодонную колбу емкостью 10 мл. Колбу закрепляют в наклонном положении и прибавляют 0,7 г бихромата калия (не содержащего хлора) и 6 мл 10%-ной серной кислоты. Ополаскивают горло колбы небольшим количеством дистиллированной воды, бросают внутрь кусочек чистой пори­стой глины и интенсивно кипятят раствор на голом огне. Перед самым началом кипения раствора в горло колбы вводят не­большую полоску флуоресцеиновой бумаги, часть которой остается снаружи.

В присутствии брома лимонно-желтая индикаторная бумага становится розовой (под действием паров свободного брома образуется эозин).

Открытие фтора. В пробирку, закрепленную в вертикальном положении, вносят крупинку металлического натрия и неболь­шое количество полимера. Содержимое пробирки нагревают до полного сплавления и начала выделения паров натрия, после чего добавляют небольшое количество полимера и продолжают нагревание. Затем еще раз добавляют полимер и дно пробирки нагревают до темно-красного каления. Пробирке дают остыть и приливают 1 мл этилового спирта для растворения остатка ме­таллического натрия. Затем пробирку вновь нагревают и еще горячую осторожно опускают в стаканчик с 20 мл дистиллиро­ванной воды. Пробирку разбивают палочкой, нагревают рас­твор до кипения и фильтруют. С фильтратом, который должен быть бесцветным, производят следующие операции:

а) Часть полученного раствора (4 мл) подкисляют уксусной кислотой, нагревают до кипения, охлаждают и прибавляют от двух до пяти капель насыщенного раствора хлористого каль­ция. После этого раствор оставляют стоять на несколько часов; при наличии фтора образуется студенистый осадок фтористого кальция.

б). Около 2 мл раствора подкисляют уксусной кислотой, на­гревают до кипения и охлаждают. Одну каплю этого раствора переносят на полоску реактивной циркониево-ализариновой бу­маги. Образование желтого пятна на красной бумаге указывает на присутствие фторсодержащего соединения (например, тетрафторэтилена).

Реактивную бумагу приготовляют, погружая полоску фильт­ровальной бумаги в раствор, полученный смешением 3 мл 1%-ного спиртового раствора ализарина и 2 мл 0,4%-ного рас­твора хлорида или нитрата циркония.

Окрасившуюся в красный цвет фильтровальную бумагу вы­сушивают и перед самым употреблением смачивают каплей 50%-ной уксусной кислоты.

Открытие кремния. В кремнийорганических полимерах крем­ний открывают, переводя его различными способами в кремневую кислоту, которая затем может быть определена обычными мето­дами неорганического качественного анализа.

Испытуемый полимер сплавляют с карбонатами щелочных металлов в платиновом тигле или со смесью карбонатов и пере­киси натрия в никелевом тигле. Для этого небольшое количе­ство исследуемого вещества смешивают с 5—6-кратным коли­чеством плавня и нагревают в тигле сначала небольшим пла­менем, затем на пламени паяльной горелки до получения одно­родной массы. Ее обрабатывают соляной кислотой (соотношение массы и кислоты 1:1), полученный раствор переносят в фарфоровую чашку и выпаривают досуха. Затем к остатку в чашке прибавляют несколько миллилитров разбавленной со­ляной кислоты. Нерастворившийся осадок отфильтровывают, промывают 1—2 раза дистиллированной водой, обливают на фильтре 0,1%-ным раствором метиленового голубого в 10%-ной уксусной кислоте и затем снова промывают 1—-2 раза водой. В присутствии кремнекислоты, адсорбирующей краситель, оста­ток на фильтре окрашивается в интенсивно синий цвет. Вместо метиленового голубого можно применять малахитовый зеленый или сафранин.

Открытие фосфора. Реакцию на фосфор дают полимеры ви­ниловых и аллиловых эфиров фосфорной кислоты, а также дру­гие фосфорорганические полимеры.

Для открытия фосфора необходимо произвести полное раз­ложение исследуемого продукта, чтобы фосфор образовал фос­форную кислоту, которую открывают реакцией с молибдатом аммония.

Навеску исследуемого полимера (0,02—0,05 г) тщательно смешивают с 2 г карбоната натрия и 3 г перекиси натрия в ни­келевом тигле. Тигель нагревают на небольшом пламени, сначала осторожно, затем сильнее — до плавления массы. После этого нагревание продолжают еще 10 мин. Тиглю дают остыть и затем растворяют его содержимое в воде, раствор фильтру­ют, сильно подкисляют азотной кислотой и добавляют раствор молибдата аммония. Выделение желтого осадка в горячем рас­творе указывает на присутствие фосфора. Следует иметь в ви­ду, что мышьяк дает такую же реакцию.