Лабораторная работа 2 Определение содержания ароматических углеводородов в нефтепродукте методом анилиновых точек

Цель работы: изучить метод анилиновых точек; определить содержание ароматических углеводородов в нефтепродукте (ГОСТ 12329 – 77).

Реактивы: анилин свежеперегнанный, гептан нормальный эталонный, сульфат натрия безводный или сульфат кальция безводный, гидроксид натрия или гидроксид калия, кислота серная концентрированная, этанол, формалин технический (40 %-й водный раствор), силикагель технический марки, стеклянная вата.

Оборудование: прибор, состоящий из специальной пробирки, изготовленной из термостойкого стекла, вставленной на корковой пробке в пробирку-муфту из термостойкого стекла (рис. 5.3); внутренняя пробирка закрывается корковой пробкой со вставленным в нее термомет­ром и мешалкой. Адсорбционная колонка диаметром около 10 мм, высотой около 700 мм сужена в нижней части. Диаметр суженной части колонки составляет 1,5 – 2,0 мм, ее высота – 40 мм. В верхней части колонки имеется расширение для загрузки силикагеля. Термометр, цилиндры объемом 25 см³, пипетки; пробирки, чашки фарфоровые; колба; стаканы; рефрактометр; шкаф сушильный; весы технические; баня для охлаждения воздушная или заполненная техническим этиловым спиртом и твердой углекислотой; баня для подогрева, заполненная силиконовой жидкостью или любым светлым прозрачным теплоносителем с температурой вспышки не ниже 150 ^оС, например гидравлическим маслом (баню нельзя заполнять водой, так как анилин гигроскопичен); бумага фильтровальная; воронка фильтровальная; резиновая груша.

Рис. 5.3. Прибор для определения анилиновой точки: 1 – термометр; 2 – гибкая проволочная мешалка; 3 – стеклянная труб­ка:, 4 – пробки; 5 – пробирка; 6 – рубашка

При работе с анилином необходимо соблюдать правила техники безопасности и применять защитные перчатки и очки. Все работы с анилином необходимо проводить в вытяжном шкафу!

Анилиновая точка – минимальная температура, при которой равные объемы анилина и испы­туемого нефтепродукта полностью смешиваются при нормальных условиях (температура 298 К, давление 1 атм.).

Анализ ароматических углеводородов методом анилиновых точек основан на определе­нии температур взаимного растворения равных объемов анилина и растворителя до и после удаления из растворителя ароматических углеводородов.

Порядок выполнения работы

1. В нижнюю часть адсорбционной колонки помещают стеклянную вату и небольшими порциями насыпают 18 – 20 г силикагеля, уплотняя его постукиванием по стенке колонки. (Уровень силикагеля должен быть на 20 – 25 мм ниже расширенной части колонки.) Колонку укрепляют в штативе в вертикальном положении.

Пробу нефтепродукта предварительно высушивают, энергично встряхи­вая ее в течение 5 мин с безводным сульфатом кальция или безводным сульфатом натрия.

2. Для удаления из нефтепродукта ароматических углеводородов (де-ароматизации) в адсорбционную колонку, заполненную силикагелем, наливают около 15 см³ исследуемого нефтепродукта и после того, как он полностью впитается в силикагель, добавляют в колонку 25 – 35 см³ этилового спирта.

Деароматизированный нефтепродукт собирают из нижней части колонки в граду­ированные пробирки: первую порцию в количестве 5 см³, две последующие по 1 см³, остальные по 0,5 см³. В отобранных порциях нефтепродукта качественно определяют арома­тические углеводороды по формалиновой реакции. Для этого к 1-2 каплям деароматизированного нефтепродукта добавляют 1 см³ серной кислоты и 2-3 капли 40 %-го водного раствора формалина. Образование темного кольца на границе раздела кислота – испытуемый раствор указывает на наличие в пробе ароматических углеводородов.

Отсутствие в отбираемых порциях нефтепродукта ароматических углеводородов также проверяют по коэффициенту рефракции, который определяют на рефрактометре. Увеличение коэффициента рефракции в последовательно отобранной порции нефтепродукта на 0,0005 указывает на наличие ароматических углеводородов.

Отбор нефтепродукта или растворителя из адсорбционной колонки прекращают при обнару­жении в очередной порции нефтепродукта ароматических углеводородов. Порции нефтепродукта, не содержащие ароматических углеводородов, смешивают.

3. Определение анилиновой точки нормального эталонного гептана, исходного и деароматизированного нефтепродукта.

Для определения анилиновой точки во внутреннюю пробирку прибора (рис. 5.3) наливают пипеткой равные объемы (по 3 см³) анилина и анализируемой пробы. Сначала определяют анилиновую точку эталонного н-гептана, затем исходного или деароматизированного (см. п. 2) нефтепродукта.

Про­бирку с анализируемой пробой закрывают пробкой со вставленными в нее термометром и мешалкой и помещают в пробирку-муфту. Метка погружения термометра должна совпадать с уровнем жидкости в пробирке, ртутный шарик не должен касаться стенки пробирки и должен находиться на линии раздела нефтепродукта и анилина. Прибор помещают а силиконовую баню и нагревают ее со скоростью 1 – 3 ^оС/мин, постоянно перемешивая силиконовую жидкость мешалкой.

Во время нагрева бани содержимое пробирки быстро перемешивают до полного смешения исследуемого продукта с анилином, не допуская разбрызгивания и образования воздушных пузырьков.

После того как раствор в пробирке станет однородным и прозрачным, нагрев бани прекращают и, продолжая перемешивание раствора, охлаждают его со скоростью 0,5 – 1,0 ^оС/мин, наблюдая при этом за появлением мути. В момент образования равномерной мути, резко распространяющейся на всю массу жидкости и скрывающей ртутный шарик термометра, отмечают с точностью до 0,1 ^оС температуру – анилиновую точку испытуемого продукта.

Пробу с анилином подогревают и охлаждают с указанной скоростью трижды и получают три последовательных результата измерений. Расхождение между измерениями не должно превышать 0,1 ^оС. Если не достигнута указанная точность измерений, то определение анилиновой точки повторяют с новой порцией пробы сухого анилина (перед повторным измерением аппаратуру моют и высушивают).

Если проба с анилином образует при комнатной температуре однородную смесь, пробирку с пробиркой-муфтой помещают в охлаждающую баню, заполненную спиртом с твердой углекислотой. Смесь охлаждают при постоянном перемешивании со скоростью 0,5 – 1,0 ^оС/мин до появления мути.

За анилиновую точку анализируемой пробы принимают среднюю температуру трех измерений.

Массовую долю ароматических углеводородов в нефтепродукте (X, % масс.) вычисляют по формуле

Х = (Т₁ – Т₂)  К,

где Т₁ – анилиновая точка деароматизированного нефтепродукта; Т₂ – анилиновая точка исходного нефтепродукта; К – анилиновый коэффициент, указанный в табл. 5.1.

Таблица 5.1