Определение фракционного состава по методу ГрозНИИ

В настоящее время перед нефтеперерабатывающей промышленностью стоит задача углубления переработки нефти. Для ее эффективного решения необходимы данные по физико-химиче- ским свойствам фракций, выкипающих при температурах до 560—580 °С. Эти фракции нельзя получить на аппарате АРН-2. Недостатком аппарата АРН-2 является невозможность отбора из малосернистых нефтей фракций, выкипающих выше 480—500 сС, а из сернистых нефтей — фракций, выкипающих выше 440—460 °С. Термическое разложение нефтей (или их остаточных фракций) обусловлено не только их химическим составом, по также длительностью термического воздействия (более 10 ч) в перегонном кубе и высоким гидравлическим сопротивлением насадки ректификационной колонны.

Единой унифицированной программой исследования нефтей рекомендуется остаток (до момента начала разложения) от разгонки нефти в аппарате АРН-2 перегонять по методу Гроз- НИИ до температуры выкипания 560—580 °С. При этом отбираются фракции 450—500, 500—520, 520—540, 540—560, 560— 5800С. Сущность метода ГрозНИИ заключается в перегонке остатка в глубоковакуумной колбе Мановяиа (рис. 3.14). Отличительной особенностью этой колбы является то, что она представляет собой горизонтальный цилиндр.

Рис. 3.16. Комбинированные кривые температур кипения:

1 — нефть типа ромашкннской; 2 — смесь нефти западно-сибирской и украинской (1:1); tп — температура, соответствующая переходу процесса перегонки в аппарате ЛРН-2 на процесс перегонки в колбе Мановяна

Цилиндрическая форма перегонной колбы, по сравнению с классической сферической, позволяет в два раза снизить гидростатическое давление слоя жидкости и увеличить в 1,7—1,9 раза поверхность зеркала испарения, в 1,4—1,7 раза поверхность нагрева. Установка для глубоковакуумной перегонки нефтяных остатков с использованием колбы Мановяна приведена на рис. 3.15.

Таким образом, фракционирование нефтей на фракции до 5800С можно проводить сочетанием перегонки в аппарате АРН-2 (ГОСТ 11011—85) с перегонкой в колбе Мановяна. При этом характер кривой ИТК практически не искажается (рис. 3.16).

6. Методы исследования состава бензиновых фракций

Так как нефть представляет собой смесь большого числа органических продуктов, исследование ее химического состава— весьма сложная задача. Сравнительно простым составом характеризуются лишь самые легкие - бензиновые фракции нефтей, выкипающие в пределах от начала кипения до 180 — 200 °С. В их состав входят углеводороды и гетероатомные соединения, содержащие от 5 до 10 атомов углерода в молекуле.

Бензиновые фракции, выделенные из нефтей прямой перегонкой, в зависимости от состава исходной нефти могут содержать в различных соотношениях арены, алканы, циклоалканы, а также некоторые гетероатомные соединения. Углеводородный состав бензиновых фракций некоторых нефтей приведен в табл. 4.1.

В состав бензиновых фракций, выделенных из продуктов термокаталитической переработки нефтяного сырья, кроме перечисленных групп соединений входят еще алкены, а иногда в незначительных количествах алкины и алкадиены.

Таблица 4.1. Углеводородный состав бензиновых фракций некоторых нефтей

При изучении химического состава бензиновых фракций ставятся две основные задачи: 1) определение индивидуального компонентного состава; 2) определение группового состава. При определении индивидуального состава в исследуемой фракции идентифицируют все составляющие ее компоненты. Это достаточно сложная задача, но современный уровень развития методов исследования многокомпонентных смесей позволяет успешно ее решить.

Часто для практических целей знание индивидуального состава не обязательно, а достаточна информация о групповом составе исследуемого образца. При определении группового углеводородного состава компоненты бензиновых фракций делят по типу молекул, т. е. находят содержание алканов, циклоалканов, аренов и алкенов (если последние содержатся в исследуемом образце).

Для определения индивидуального и группового состава бензиновых фракций используют различные методы анализа, среди которых главное место занимают инструментальные методы.

7. Индивидуальный углеводородный состав

При анализе состава бензиновых фракций широко используют газожидкосую хроматографию. Для получения достоверных результатов хроматографического разделения нефтяных фракций необходимо правильно подобрать неподвижную фазу, которая обеспечила бы максимально четкое разделение компонентов, и правильно выбрать режим разделения (размеры колонки, температуру, скорость газа-носителя, объем вводимой для анализа пробы и т. д.).

На современных хроматографах анализ можно проводить как при постоянной температуре (т. е. температура колонки, детектора н места ввода пробы во время всего анализа остается неизменной), так и при изменяющейся температуре. Если анализируемая смесь имеет широкий интервал температур кипения (например, фракция бензина н. к.— 180 °С), анализ проводят при постепенно повышающейся температуре, причем изменение температуры идет по заданному режиму. Такой метод анализа называют газовой хроматографией с программированием температуры. Скорость подъема температуры может изменяться в широком интервале (от 0,1 до нескольких °С/мин). Использование хроматографии с программированием температуры позволяет получить четкое разделение компонентов при одновременном сокращении времени анализа. Еще больше сократить время анализа и получить качественные хроматограммы позволяет одновременное программирование температуры и скорости газа- носителя.