14.4 Определение йодного числа и расчет содержания непредельных углеводородов

Сущность метода заключается в обработке бензиновой фракции спиртовым раствором йода, оттитровывании свободного йода раствором тиосульфата натрия и определении йодного числа в граммах йода, присоеди­няющегося к 100 г нефтепродукта. Содержание непредельных углеводородов определили по величине йодного числа и по средней молекулярной массе бензиновой фракции.

Бензиновой фракции предварительно определили плотность при тем­пературе испытания.

Проведение испытания. В коническую колбу на 500 мл с притертой пробкой налили 5 мл этилового спирта и при помощи микропипетки 0,2 мл бензиновой фракции. Затем в колбу прилили 10 мл этилового спирта, обмывая стенки колбы, и из бюретки 25 мл спиртового раствора йода. Колбу плотно закрыли проб­кой, предварительно смоченной раствором йодистого калия, и осторожно встряхивали. В колбу прилили 150 мл дистиллированной воды и закры­ли ее пробкой, затем встряхивали в течение 5 минут и оставили в темном месте еще на 5 минут, после чего пробку и стенки колбы обмыли

30 мл дистиллированной воды. К содержимому в колбе добавили 20 - 25 мл раствора йодистого калия и титровали 0,1Н раствором тиосульфата натрия. Когда жидкость в колбе примет светло-желтый цвет, добавили в колбу 1-2 мл крахмала и продолжили титровать до исчезновения синевато-фиолетового окрашивания.

Для вычисления йодного числа провели контрольный опыт, так же, как описано выше, но без бензиновой фракции.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

Йодное число (И.Ч.) бензиновой фракции вычисляют по формуле в граммах J₂ /100 г продукта:

И.Ч. = [(V₁ - V₂) * Т * 100] / (V * ρ),

где V₁ – объем 0,1Н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на тит­рование в контрольном опыте, мл;

V₂ – объем 0,1Н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на тит­рование в опыте с бензиновой фракцией, мл;

Т – титр 0,1Н раствора тиосульфата натрия, Т = 0,0127 г;

V – объем бензиновой фракции, взятой для анализа, мл;

ρ – плотность бензиновой фракции, г/см³.

После титрования получили следующие результаты: V₁= 37,4 мл,

V₂ = 32 мл.

И.Ч. = [(37,4 - 32) * 0,0127 * 100]/(0,2 * 0,744) = 46,09 г J₂/100 г продукта.

Содержание в бензиновой фракции непредельных углеводородов в массовых процентах (Н_в) вычисляется по формуле:

Н_в = И.Ч. * М_ср / 254, % масс.,

где 254 – молекулярная масса йода; .

И.Ч. – йодное число бензиновой фракции, г J₂/100 г продукта;

М_ср. – средняя молекулярная масса непредельных углеводородов в бен­зиновой фракции.

Среднюю молекулярную массу бензиновой фракции можно рассчитать по формуле Воинова - Эйгенсона:

М_ср. = ( 7*К - 21,5 ) + ( 0,76 - 0,04*К ) * t_ср + ( 0,0003*К - 0,00245 ) * t_ср,

где К – характеризующий фактор.

где t_cp. – средняя температура кипения бензиновой фракции, °К;

– относительная плотность бензиновой фракции при 15°С.

где p²⁰₄ – относительная плотность бензиновой фракции при 20°С;

γ – средняя температурная поправка, значения которой приведены в таблице 3.1 [1].

;

М_ср = ( 7 * 6,5229 - 21,5 ) + ( 0,76 - 0,04 * 6,5229 ) * 116,22 + ( 0,0003 * 6,5229 - 0,00245 ) * 116,22 = 239,35;

Н_в = 46,09 * 239 / 254 = 43,43 % масс.,

Среднюю температуру кипения бензиновой фракции определили по результатам перегонки катализата: для этого сложили температуры выкипания отгона и полученную сумму разделили на число замеров.

15 Методики и результаты определения свойств газойлевой фракции

15.1 Определение плотности

Для газойлевой фракции (165°С+) определили =0,835 г/см³ при 23°С. Средняя температурная поправка принята по таблице 3.1 [1] и составляет 0,000725:

15.2 Определение показателя преломления

Измерение проводилось при температуре 24°С, поэтому измеренный показатель преломления при этой температуре необходимо пересчитать в показатель преломления при температуре 20°С :

16. Расчеты активности и селективности катализатора крекинга

Наиболее важными свойствами катализатора процесса крекинга являются каталитическая активность и селективность (избирательность). Активность и селективность катализатора преимущественно оценивают по выходу целевого продукта - бензина.

1. Расчет индекса активности катализатора

Индекс активности катализатора (И.А.) можно рассчитать по отношению массы бензиновой фракции, полученной при процессе, к массе сырья:

И.А. = М_Б / Мс * 100 %,

где M_Б – масса бензиновой фракции, г;

Мс – масса сырья, г.

И.А. = 70,49 / 176,3 * 100 = 39,98 %;

2. Расчет селективности катализатора

Селективность катализатора (C₁) можно рассчитать по отношению массы бензиновой фракции к массе газа:

С₁ = М_Б / М_Г * 100%, .

Селективность катализатора (С₂) также можно рассчитать и по отношению массы бензиновой фракции к сумме масс продуктов крекинга:

С₂ = М_Б / (Мг + М_Б + М_ЛГ) * 100 %,

где М_Б - масса бензиновой фракции, г;

Мг - масса газа, г;

М_ЛГ- - масса легкого газойля, г.

С₁ = 70,49 / 27,17 * 100 = 259,44 %, .

С₂ = 70,49 / (27,17 + 70,49 + 72,31) * 100 = 41,47%,

Вывод

В ходе лабораторной работы проведен процесс каталитического крекинга дизельной фракции 165-348°С на катализаторе Цеокар–100 (свежий) при температуре 500°С. Процесс проводился с целью получения светлых продуктов: высокооктанового компонента бензина (бензиновой фракция), газов. Объемная скорость подачи сырья в процессе 1,3 ч^-1 .

Далее составлена таблица для сравнения полученных результатов при разных объемных скоростях процесса 1,3 ч^-1 , 1,5 ч^-1 и 1,7 ч^-1.

Таблица 8 – Сравнительная таблица результатов лабораторной работы

Параметры	I подгруппа	II подгруппа	III подгруппа
Объемная скорость подачи сырья w, ч-1	1,3	1,5	1,7
ОЧММ	78,8	81,2	78,2
ОЧИМ	84,8	89,2	83,2
По материальному балансу каталитического крекинга
Газ, %	15,41	7,19	15,10
Бензиновая фракция, %	34,00	30,47	38,63
Газойлевая фракция, %	46,00	59,08	61,37
Кокс+потери, %	5,39	3,26	0,13

По результатам работы I, II и III подгрупп построили графики зависимости октановых чисел бензиновой фракции ОЧММ и ОЧИМ от объемной скорости подачи сырья, представленные на рисунке 5. Из графиков следует, что максимальные значения октановых чисел достигаются при объемной скорости подачи сырья, равной 1,5 ч^-1.

Рисунок 5 – Зависимость октановых чисел бензиновой фракции от объемной скорости подачи сырья

Также нами был построен график зависимости процентного содержания продуктов в конечной смеси от объемной скорости подачи сырья, представленный на рисунке 6.

Рисунок 6 – Зависимость процентного содержания продуктов в конечной смеси от объемной скорости подачи сырья

Из рисунка 6 следует, что максимальный выход целевых продуктов, а именно газа и бензиновой фракции наблюдается при объемной скорости подачи сырья, равной 1,7 ч^-1.

Несмотря на высокие октановые числа при объемной скорости, равной 1,5 ч^-1, максимальный выход целевых продуктов достигается при объемной скорости, равной 1,7 ч^-1.

Отсюда можно сделать вывод, что хороший выход газа и бензиновой фракции достигается при скорости подачи сырья в реактор 1,7 ч^-1.

Список использованных источников

1. Ишкильдин А.Ф., Баранов В.В. Учебно-исследовательский лабораторный практикум. Каталитический крекинг нефтяной фракции на шариковом катализаторе. – УГНТУ –38 с.

2. Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов. - М.: Гостоптехиздат, 1969. - 883 с.

3. ГОСТ 2070 - 82 (СТ СЭВ 2384-80). Методы определения йодных чисел и содержания непредельных углеводородов. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. - 8 с.

4. Белянин Б.В. и Эрих В.Н. Технический анализ нефтепродуктов и га¬за. - Л.: Гостоптехиздат, 1962. - 367 с.

5. ГОСТ 2177 - 89 (ИСО 3405-88). Методы определения фракционного состава. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации.

6. ГОСТ 3900 — 85 (СТ 6754-89). Методы определения плотности. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 37 с.

7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации рефрактометра УРЛ. - Кировокан, 1988. — 50 с.