Способ определения состава и содержания ароматических углеводородов в нефтепродуктах Советский патент 1989 года по МПК G01N21/33 

Изобретение относится к аналитической ХИМИИ, а именно к способам спек рофотометрического определения

ароматических углеводородов в жидких нефтет :..:; уктах, и может быть использовано 1 ачестве экспрессного метода анализа следовых количеств бензольных, нафталиновых и фенолтрено- вых углеводородов в маслах и парафинах специальной очистки, а также для оперативного контроля степени очистки сырья при производстве медицинского и парфюмерного масел.

Целью изобретения является повыше точности чувствительности и экспрес- сности способа.

П р и м е р. С применением методов масс-спектрометрического анализа по масс-спектрам, снятым на масс-спектрометре среднего класса типа MX 1321А, рассчитывают групповой и гомологический состав концентратов ароматических углеводородов, выделенных адсорбционно из серии образцов легкого газойля, полученных на установке каталитического крекинга, а также из газойлей, прошедших стадию гидроочистки.

Данные масс-спектрометрического анализа используют для формирования и свертки модельной выборки эталонов, по УФ-спектрам которых осуществляют определение аналитических длин волн, и калибровочных коэффициентов К-; системы линейных урав-

нении

К; к;.с,.

где К- - коэффициент поглощения анализируемого продукта на длине волны Х; ;

С - концентрация ароматических

углеводородов.

Групповой состав ароматических углеводородов легких газойлей каталитического крекинга приведен в табл.1.

Распределение основных групп ароматических углеводородов по молекуляным массам в легких газойлях катали- тического крекинга приведено в табл.

Свертку модельной выборки этало- нов проводят, используя данные масс-спектрометрического анализа о составе алкильных цепей ароматических углеводородов легких газойлей каталитического крекинга. Так как в легких газойлях каталитического крекинга бензольные углеводороды представлены полиалкилбензолами, нафталиновые углеводороды - моноал- килнафталинами, а фенантреновые - фенантреиом и его метилпроизводными Поэтому в составе модельной выборки

О

0

5

0

5

бензольных соединений оставлены только полиалкилзамещенные бензолы из модельной выборки нафталинопых уг-, леводородон исключены ди- и полиметил замещенные нафталины, а в модельную выборку фенантреновых углеводородов включены только фенантрен и его метил- и диметилпроизводные. В УФ-спектрах бензольных углеводородов область максимального поглош,ения расположена при 190-200 им.

Учитьшая тот факт, что наиболее представильные в составе легких газойлей - бензольные углеводороды (табл.1 и 2) имеют в области 200 нм интенсивное поглощение, в несколько раз превосходящее поглощение нафталиновых и фенантреновых соединений, и то, что у спектрометров погрешность в установке длин волн при больших длинах волн наименьшая, длину волны при 200 liM выбирают в качестве аналитической для определения бензольных углеводородов. В УФ-спектрах модельной выборки нафталиновых углеводородов максимумы поглощения находятся п области 221-230 нм. Наиболее предпочтительные в составе газойлей (табп.1 и 2) алкилнафталины имеют максимум поглощения при 221 и 224 нм и поэтому в качестве аналитических для определения нафталиновых углеводородов используют именно эти длины волн. В УФ-спектре модельной выборки фенантреновых углеводородов, принимая во внимание данные масс-спектрометрического анализа (табл.1 и 2), в качестве аналитических выбирают длины волн при 252 и 253 нм. В качестве калибровочных коэффициентов К:; системы линейных уравнений (1) могут быть использованы значения удельных коэффициентов поглощения на выбранных аналитических длинах волн. Однако в нафталиновых углеводородов более надежной аналитической характеристикой являются полусумма удельных коэффициентов поглощения на волнах 221 и 224 нм, а в случае фенантреновых углеводородов - полусумма коэффициентов поглоа;ения на длинах волн 252 и 258 нм, величина которых в меньшей степени, чем сами коэффи- 1Шенты поглощения зависят от строения и модекулярной массы углеводородов модельной выборки,Так как и при

таком обоснованном подборе всех anaлитическнх характеристик различия в коэффициентах поглощения отдельных эталонов все же значительны, то для получения среднего УФ-спектра оптимально соответствующего составу легких газойлей кг таллтического крекинга значения калиброночимх коэффициентов поглощения К ,; находят не прос тым усреднением коэффициентов поглощения эталонов (к), а сум;-1ированием их долей, ьзять;х в соответствии с вероятностью нахождения эталона или группы эталонов в составе легких га- зонлей. Поэтому расчет калибровочных коэффициентов иензолр)Ньгх iK g-) нафталиновых (Кц,;, фенантреповых углеводородов (К) на аналитических длинах волн осуществляют по формулам

,5.(,,,

.,,

0.26 + -

3

к.

I TH tp,

X Kf- и +

i C|,,

Oxii

+ «z20 2

2 -r ,,H.,

,5(-l

2i30 2

г

2:к

,fc

OxO§ K

2/ 1 .-. , C,,M,g

С,оИ,г

ь 0,20 К с .

,, .

4 -г ii4if

1 (е,

(2)

0,30

к, 0,9.(0,15Кс,,. Г.К,,,

и

2 V г

12

,

2 т с

I5M11V nV - ° - C,,H,o

0,40

Способ определения состава и содержания ароматических углеводородов в нефтепродуктах, аключающийся в том, что состав определяьзт путем измерения оптических плотностей исследуемого образца в области характеристических длин волн ароматических углеводородов, а о содержании

4- П тп к- . f 1 судят, решая гистег-iy линейных уравне- C.vMio J.-JU CiiH,. 1 VUlJT n т ГТ И Ij Д 1Л П1 И Т-Т П аTfsM

НИИ, о т л. и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью 1:овьщ1ения точности, чувствительности и экспрессности способа, при определении состава предварительно проводят масс-спектро- метрический анализ образцов, по результатам масс-спектрометрических измерений определяют, из каких групп гомологов и изомеров состоят в анализируемом образце ароматические углеводороды, устанавливают интервалы их концентраций, по ультрафиолетовым спектрам наиболее предста- вител ньгх соединений устанавливают значения аналитических длин волн, измерение оптических плотностей проводят на устанорле1И ых аналитических длинах нолн, а содержание определяют путем пешения системы линейных уравнений козффици(штами

о 9 W

с„н,„- ТК,

C,sH,a

- 0,10 KC,MH ()

Значения коэф4)ициентов поглощения на аналитических длинах волн в среднем УФ-спектре легких г азойлей, рассчитанные по формулам (2) - (4), приведены в табл.3.

Для спектрофотометрического анализа 0,0150 г пробы, взвешенной с точностью 0,0002 г, растворяют в 25 мл изооктана (раствор А). С по- . мощью пипетки отбирают 2 мл раствора А в мерную колбу на 25 мл и разбавляют изооктаном до метки (раствор В). В другую мерную колбу на 25 мл также с помощью пипетки помещают 0,2 мл раствора А и доводят изооктаном до метки (раствор С). На УФ-спектро

фотометре игзмеряют оптические плотно(:ти (i } раствора В при длинах волн 252 и 253 нм и раствора С при длинах волн 200, 221 и 224 нм относительно изооктана в кюветах толг1,иной 1 см. По измеренным значе- ни.чм Г вычислянгг ве:П :чины удельн гх козсЬфициснтов поглощения:

d

(5)

ю1520

измеС

оптическая плотносп ряемог О раствора; концентрация образца в из- MepHeMONf растворе, г/л; d - толщина кюветы, см. Используя рассчитанные из спектра анализируемого образца значения удсу1ьных коэффициентов поглощения К;), а в качестве калибровочных

коэ Ьфил.иеш он К :; системы линейных

I

урапнеиий уделт,Н1ГХ коэффициентоп в спектре газойлей- i, табл.3), определяют концентрацию 25 бензольных { Cj; ,,нафталиновых (С,,) и фенантреновых (() углеводородов.

30

35

Формула и 3 о б р е т е н и я

Способ определения состава и содержания ароматических углеводородов в нефтепродуктах, аключающийся в том, что состав определяьзт путем измерения оптических плотностей исследуемого образца в области характеристических длин волн ароматических углеводородов, а о содержании

судят, решая гистег-iy линейных уравне-

т ГТ И Ij Д 1Л П1 И Т-Т П аTfsM

НИИ, о т л. и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью 1:овьщ1ения точности, чувствительности и экспрессности способа, при определении состава предварительно проводят масс-спектро- метрический анализ образцов, по результатам масс-спектрометрических измерений определяют, из каких групп гомологов и изомеров состоят в анализируемом образце ароматические углеводороды, устанавливают интервалы их концентраций, по ультрафиолетовым спектрам наиболее предста- вител ньгх соединений устанавливают значения аналитических длин волн, измерение оптических плотностей проводят на устанорле1И ых аналитических длинах нолн, а содержание определяют путем пешения системы линейных уравнений козффици(штами

где Р

Таблица 3

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам спектрофотометрического определения ароматических углеводородов в жидких нефтепродуктов, и может быть использовано в качестве экспрессного метода анализа следовых количеств бензольных, нафталиновых и фенантреновых углеводородов в маслах и парафинах специальной очистки, а также для оперативного контроля глубины очистки сырья при производстве медицинского и парфюмерного масел. Целью изобретения является повышение точности, чувствительности и экспрессности способа. Указанная цель достигается путем измерения оптических плотностей исследуемого образца в области характеристических длин волн бензольных, нафталиновых и фенантреновых углеводородов и определения их содержания. При этом для выбора значений аналитических длин волн νI и оценки вероятности Рк присутствия в нефтепродуктах ароматических углеводородов используют данные масс-спектрометрического анализа о групповом, гомологическом и изомерном составе ароматических углеводородов в исследуемом нефтепродукте. Выбор аналитических длин волн ν_I и определение коэффициентов поглощения на частотах аналитических линий K_IK наиболее представительных ароматических углеводородов в нефтепродукте производят по их известным ультрафиолетовым спектрам. 2 табл.

Полусумма коэффициентов поглощения соответственно на длинах волн 221,224 и 252, 253 нм.