СПОСОБ ГРУППОВОГО АНАЛИЗА НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1995 года по МПК G01N5/04 G01N30/00 

Изобретение относится к методам определения компонентного состава нефтей и нефтепродуктов, в частности нефтяных гудронов и битумов, применяемых в производстве асфальтобетонных смесей, и может быть использовано в нефтехимических исследованиях, а также при обосновании технологических процессов регенерации старого асфальтобетона.

Известен метод определения содержания в нефти и нефтепродуктах асфальтово-смолистых веществ, заключающийся в выделении асфальтенов из нефти или нефтепродукта н-гептаном или петролейным эфиром и последующем отделении их фильтрацией, а также растворением смол в фильтрате, адсорбированием их на силикагеле и затем десорбированием спирто-толуольной смесью.

Однако указанный метод, основанный на принципах так называемой "колоночной" хроматографии, несмотря на возможность четкого разделения компонентов анализируемого вещества на группы химических соединений (мальтены, асфальтены), характеризуется сложным и длительным проведением количественного анализа. При этом надлежит иметь значительное число элюилентов (селективных растворителей) и адсорбентов, а также специальную химическую аппаратуру.

Известен способ группового анализа нефтепродуктов, заключающийся в отборе пробы в сосуд, обработке пробы селективным растворителем с удалением растворенной части, измерением разности масс сосуда до и после обработки, по которому определяют массу нерастворенного остатка и массу растворенной части нефтепродукта.

Недостатком этого способа является неполнота удаления растворителя после растворения части нефтепродукта, что уменьшает точность определения обеих частей нефтепродукта.

Задачей изобретения является повышение точности определения разных составных частей нефтепродукта, в котором разные части вымываются разными селективными растворителями.

Это достигается тем, что в способе группового анализа нефтепродуктов, заключающемся в отборе пробы в сосуд, обработке пробы селективными растворителями с удалением растворенной части после каждой обработки и взвешиванием сосуда до и после удаления каждой растворенной части, с определением нерастворенного остатка, согласно изобретению удаление растворенной части нефтепродукта проводят опусканием в сосуд, имеющий вогнутую форму дна, полоски хроматографической бумаги с формой опускаемого конца, соответствующей форме дна сосуда так, чтобы он касался дна сосуда.

Для анализа компонентов состава нефти или нефтепродуктов предлагаемым методом используются следующие аппаратура, принадлежности, реактивы и материалы: весы аналитические, цилиндры стеклянные диаметром 40 мм и высотой 250 мм, чашечки металлические, приспособление магнитное, селективные растворители и бумага (картон) для хроматографии.

Подготовка к испытанию заключается в том, что исследуемые нефть или нефтепродукты массой до 50 г в стеклянных выпарительных чашках обезвоживают и охлаждают до комнатной температуры.

Помимо этого в подготовительный период из листов хроматографической бумаги (картона) нарезают с точностью до 2 мм полоски размером 30х250 мм. Нижний конец полосок закругляют по форме дна чашечки с радиусом R 45 см. В правом верхнем углу полосок карандашом ставят их порядковый номер или делают какие-либо другие отметки.

Проведение испытания осуществляют в следующей последовательности.

Металлические чашечки взвешивают с точностью до 0,00005 г, помещают в них навески исследуемых нефти или нефтепродуктов массой не более 0,15 г (для нефти, гудронов и битумов) и 0,30 г (для зерен асфальтобетонного лома), после чего чашечки вновь взвешивают с такой же точностью. Навески должны отражать средний состав всей пробы.

С помощью магнитного приспособления металлические чашечки с навесками исследуемых нефти или нефтепродуктов опускают на дно стеклянных цилиндров.

В чашечки стеклянной пипеткой заливают по 2±0,1 мл н-гексана и спустя 5-8 мин в каждый цилиндр опускают по полоске хроматографической бумаги (картона). Полоска своим нижним краем должна быть погружена в раствор и касаться дна металлической чашечки.

Цилиндры с чашечками и полосками размещают в вытяжном шкафу либо в помещении, оборудованном местным отсосом или вытяжной вентиляцией, и оставляют стоять до тех пор, пока не произойдет полное испарение растворителя из бюксов (при комнатной температуре это происходит через 4-6 ч).

Из цилиндров извлекают бумажные полоски, на которых образовались капиллярные вытяжки мальтеновых соединений, а затем с помощью магнитного приспособления металлические чашечки.

Спустя 15-20 мин чашечки с содержащимися в них веществами взвешивают с точностью до 0,00005 г и вновь опускают в стеклянные цилиндры.

С помощью стеклянной пипетки в чашечки заливают по 3±0,1 мл четыреххлористого углерода и спустя 10-15 мин в цилиндры опускают новые полоски хроматографической бумаги (картона).

Цилиндры вновь помещают в вытяжной шкаф и после того, как в чашечках полностью испарится растворитель (ориентировочное время составляет 8-16 ч), из цилиндров извлекают полоски и чашечки, после чего последние взвешивают.

В случае высокой концентрации асфальтенов в растворе, а также нерастворимых в четыреххлористом углероде соединений (карбенов и карбоидов) в нижней зоне полосок бумаги (картона) может происходить закупоривание капилляров. В этом случае опыт повторяют с новыми полосками, опускаемыми в цилиндры.

Обработку результатов определения производят следующим образом.

Содержание мальтенов в нефти или нефтепродукте М в процентах по массе вычисляют с точностью до 0,01% по формуле
M 100, где G масса чашечки с навеской нефти или нефтепродукта или размельченного асфальтобетона, г;
G₁ масса чашечки с навеской нефти или нефтепродукта или размельченного асфальтобетона, г;
G₂ масса чашечки с навеской после извлечения из нее мальтеновых соединений, г.

Примечание. После извлечения из навески мальтеновых и асфальтеновых соединений в чашечке содержится остаток карбенов, карбоидов, минерального наполнителя и различных механических и минеральных примесей.

Содержание асфальтенов в нефти или нефтепродукте А в процентах по массе вычисляют с точностью до 0,01% по формуле
A 100
Результаты проведения испытаний и обработки данных заносят в журнал.

За содержание мальтенов и асфальтенов в нефти или нефтепродукте принимают среднее арифметическое результатов определения компонентного состава трех проб материала. Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 5% В случае больших расхождений компонентный состав проб нефти или нефтепродукта определяют вторично.

Проверка точности выполнения испытаний осуществляется путем сравнения первоначальной массы навески G-G_о с суммой мальтенов G-G₁, асфальтенов G₁-G₂ и нерастворимого остатка в чашечке G₂-G_о, где G_о масса пустой чашечки, г.

При правильном выполнении испытаний эти величины должны быть одинаковыми.

П р и м е р. Выполнено определение компонентного состава нефтяного окисленного битума марки БН 60/90 (ГОСТ 22245-76), сырья для производства окисленных битумов (нефтяного гудрона) по ТУ 38101582-75 Миннефтехимпрома СССР, отработанных моторных масел группы ММО (ГОСТ 21046-86) и тяжелой высокосмолистой нефти.

Результаты определений приведены в таблице.

Таким образом, анализируемые нефтепродукты имеют следующий компонентный состав,
Битум окисленный мальтенов 70,66 асфальтенов 29,02
нерастворимых соеди- нений и примесей 0,32
Нефтяной гудрон мальтенов 88,98 асфальтенов 10,35
нерастворимых соеди- нений и примесей 0,67
Обработанное моторное масло мальтенов 89,33 асфальтенов 5,72
нерастворимых соеди- нений и примесей 4,95
Тяжелая высокосмолистая нефть мальтенов 78,41 асфальтенов 8,54
нерастворимых соеди- нений и примесей 13,05
Идентификация извлеченных из анализируемой пробы групп компонентов проводилась методом люминесцентной микроскопии в ультрафиолетовом свете. Так, например, мальтены дают цвета люминесценции от голубого, что соответствует маслам, до коричневого, что соответствует смолам, а асфальтены имеют темно-коричнево-черный цвет люминесценции.

Таким образом, предложенный способ позволяет выполнить не косвенное, как у прототипа, а прямое количественное определение содержаний мальтенов и асфальтенов в пробах нефти или нефтепродуктов. При этом значительно сокращается длительность осуществления анализа (в предложенном способе она составляет в среднем 16-20 ч).

Использование: в аналитической технике, в частности в способе определения компонентного состава нефти и нефтепродуктов нефтяных гудронов и битумов при производстве асфальтобетонных смесей, а также в нефтехимических исследованиях при обосновании технологических процессов регенерации старого асфальтобетона. Сущность изобретения: способ предусматривает избирательное экстрагирование групп компонентов на хроматографическую бумагу с помощью селективных растворителей. Для этого пробу нефти или нефтепродукта помещают в чашечку, устанавливают ее в стеклянный цилиндр, добавляют в чашечку с пробой органический селективный растворитель мальтеновых соединений, опускают в раствор полоску хроматографической бумаги так, чтобы нижний конец ее, выполненный по форме чашечки, касался дна. После извлечения мальтеновых соединений извлекают чашечку с помощью того же приспособления из цилиндра, взвешивают остаток пробы нефти или нефтепродукта и по разности масс определяют количество содержащихся мальтенов. Для определения количественного содержания других компонентов все операции повторяют с применением соответствующего селективного растворителя. 1 табл.

СПОСОБ ГРУППОВОГО АНАЛИЗА НЕФТЕПРОДУКТОВ, заключающийся в отборе пробы в сосуд, обработке пробы селективным растворителем с удалением растворенной части, измерении разности масс сосуда до и после обработки, по которой определяют массу нерастворенного остатка и массу растворенной части нефтепродукта, отличающийся тем, что удаление растворенной части нефтепродукта проводят опусканием в сосуд, имеющий вогнутую форму дна, полоски хроматографической бумаги с формой опускаемого конца, соответствующей форме дна сосуда, так, чтобы он касался дна сосуда.