Обезвоживание нефти
Обезвоживание нефти
Присутствие воды в пробе нефти, подлежащей исследованию, крайне нежелательно, так как она влияет на точность определения состава и свойств и затрудняет проведение исследований. Поэтому перед исследованием воду из нефти следует удалить.
В зависимости от количества присутствующей воды и того, в какой форме (эмульсионной, растворенной) она находится в нефти, используют различные способы обезвоживания.
Если подлежащая исследованию проба нефти содержит много воды, то сначала ее отстаивают в делительной воронке и нижний водный слой сливают. Затем нефть обезвоживают прокаленным хлоридом кальция. При обезвоживании хлоридом кальция легких нефтей в течение 2—3 сут удаляется 97 % содержащейся в них воды.
Для обезвоживания тяжелой нефти ее нагревают на водяной бане в круглодонной колбе с обратным холодильником. Для повышения эффективности обезвоживания в колбу добавляют хлорид кальция. Выделяющаяся вода конденсируется в верхней части колбы и ее удаляют фильтровальной бумагой после охлаждения колбы. Эту операцию повторяют до тех пор, пока вода не перестанет выделяться на стенках колбы. По окончании обезвоживания нефть фильтруют через стеклоткань.
В последние годы в нефтяных лабораториях обезвоживание нефти проводят в автоклаве, где водонефтяная эмульсия разрушается при повышенных температурах. Автоклав представляет собой стальной цилиндрический сосуд с завинчивающейся крышкой, снабженный манометром, хромель-алюмелевой термопарой и потенциометром. Обогрев автоклава осуществляется электропечью, снабженной трансформатором.
Температуру в автоклаве поднимают постепенно, чтобы не было резкого повышения давления. Медленное нагревание продолжают до тех пор, пока не установится постоянное давление, не превышающее 1 МПа. При этом максимально допустимая температура нагрева 200—220°С.
В процессе нагрева в рабочую тетрадь записывают температуру и давление через каждые 10 мин по следующей форме:
Установившуюся при давлении 1 МПа (10 кгс/см2) температуру поддерживают в течение 2 ч, регулируя ее с помощью автотрансформатора. После этого нагрев прекращают и автоклав оставляют на ночь для охлаждения и отстаивания воды. На следующий день отвинчивают крышку, нефть и воду перегоняют.
Используют двухлучевые и однолучевые оптические схемы. В двухлучевых схемах один из лучей проходит через пламя, содержащее атомы анализируемого элемента, а другой минует его. В измерительной схеме определяется отношение интенсивностей этих двух лучей, что позволяет исключить влияние нестабильности излучения источника света на выходной сигнал.
Спектральные приборы используют в лабораторных исследованиях.
Определение содержания хлоридов методом индикаторного титрования
Реактивы, лабораторная посуда, материалы
Толуол или ксилол
Дифенилкарбазид, 1 %-й спиртовый раствор
Нитрат ртути, 0,01 н. раствор
Деэмульгатор, 2 %-й водный раствор
Серная кислота, раствор 6 моль/л
Гидроксид натрия, 5 %-й раствор
Азотная кислота, раствор 0,2 моль/л
Дистиллированная вода
Воронка делительная стеклянная вместимостью 500 мл с мешалкой
Пипетки вместимостью 10, 25, 50 и 100 мл
Бюретки
Колба коническая вместимостью 250 мл
Мерные колбы вместимостью 500 и 1000 мл
Воронка стеклянная конусообразная
Бумага фильтровальная, пропитанная раствором ацетата свинца
Бумага фильтровальная, проверенная на отсутствие ионов хлора
Бумага лакмусовая
Определение хлоридов осуществляется титрованием водной вытяжки раствором нитрата ртути.
Пробу анализируемой нефти хорошо перемешивают в течение 10 мин встряхиванием в склянке, заполненной не более чем на 2/з ее объема. Сразу после встряхивания пипеткой берут пробу нефти для анализа в количестве, указанном ниже:
Содержание хлоридов, мг/л До 50 50-100 100-200 > 200 Объем нефти, мл 100 50 25 10 Масса пробы, г 100 50 25 10 Погрешность, мл или г, не более 0,1 0,05 0,02 0,01
Пробу для анализа эмульсионной или высокосмолистой вязкой нефти берут по массе и по ее плотности рассчитывают объем.
Пробу анализируемой нефти переносят в делительную воронку с мешалкой. Со стенок пипетки остатки нефти смывают толуолом или ксилолом в объеме, указанном ниже:
Содержимое воронки перемешивают 1—2 мин мешалкой. К пробе анализируемой нефти приливают 100 мл горячей дистиллированной воды и экстрагируют хлориды, перемешивая содержимое воронки в течение 10 мин.
Если при экстрагировании солей образуется эмульсия, то для разрушения ее добавляют 5—7 капель 2%-го раствора деэмульгатора. После экстракции фильтруют водный слой через фильтр, помещенный в конусообразную стеклянную воронку, в коническую колбу. Фильтр промывают 10—15 мл горячей дистиллированной воды. Всего на промывку используют 50 мл воды.
Для проверки полноты извлечения хлоридов готовят несколько водных вытяжек, при этом каждую экстракцию проводят не менее 5 мин.
Полученные водные вытяжки титруют раствором нитрата ртути в присутствии 10 капель раствора дифенилкарбазида и 2 мл раствора азотной кислоты (0,2 моль/л).
Экстрагирование хлоридов считается законченным, если на титрование водной вытяжки расходуется раствора нитрата ртути столько же, сколько на контрольный опыт, который проводят одновременно.
Чтобы избежать искажения результатов анализа за счет присутствия в водной вытяжке сероводорода, необходимо проводить испытание на присутствие сероводорода. Для этого в пары водной вытяжки вносят фильтровальную бумагу, смоченную раствором ацетата свинца, которая темнеет при наличии сероводорода.
Если сероводород присутствует, то водную вытяжку кипятят 5—10 мин, пока влажная свинцовая бумажка, помещенная в пары, не будет оставаться бесцветной.
Если простое кипячение не обеспечивает удаления сероводорода, то к водной вытяжке добавляют 1 мл серной кислоты (6 моль/л) и кипятят до тех пор, пока влажная свинцовая бумажка, помещенная в пары, не перестанет изменять свою окраску — темнеть. Затем вытяжку нейтрализуют 5%-м раствором гидроксида натрия по лакмусовой бумаге. После этого охлаждают водную вытяжку до комнатной температуры и, в зависимости от содержания в ней хлоридов, проводят подготовку к титрованию.
Подготовка к титрованию
До 500 На титрование берут всю вытяжку
Водную вытяжку переносят количественно в мерную колбу вместимостью 500 мл и дистиллированной водой доводят объем раствора до метки. Перемешивают содержимое колбы, отбирают из нее пипеткой 100 мл раствора в коническую колбу вместимостью 250 мл
Содержание
хлоридов, мг/л Подготовка к титрованию
2000-5000 Водную вытяжку переносят в мерную колбу вместимостью 500 мл и дистиллированной водой доводят объем раствора до метки. Перемешивают содержимое колбы, отбирают из нее пипеткой 50 мл раствора в коническую колбу и добавляют 50 мл дистиллированной воды
> 5000 Водную вытяжку переносят количественно в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Перемешивают содержимое колбы, отбирают из нее пипеткой 10 мл раствора в коническую колбу и добавляют 90 мл дистиллированной воды
При титровании в колбу с подготовленной к титрованию водной вытяжкой приливают раствор азотной кислоты (0,2 моль/л) до рН 4 и 10 капель дифенилкарбазида и титруют раствором нитрата ртути (0,005 моль/л) до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин.
Цвет анализируемого раствора сравнивают с цветом дистиллированной воды.
При проведении контрольного опыта в коническую колбу наливают 150 мл дистиллированной воды, 2 мл раствора азотной кислоты (0,2 моль/л), 10 капель раствора дифенилкарбазида и титруют раствором нитрата ртути (0,005 моль/л) до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин.
Содержание хлоридов Х1, мг/л, в расчете на NaCI, вычисляют по формуле
X1 = (V1 - V2) • Т • 1000 • А/V3,
где V1—объем раствора нитрата ртути (0,005 моль/л), израсходованного на титрование водной вытяжки, мл; V—объем раствора нитрата ртути (0,005 моль/л), израсходованной на титрование раствора в контрольном опыте (без пробы нефти), мл; V3—объем нефти, взятой для анализа, мл; Т— титр раствора нитрата ртути (0,005 моль/л), мг NaCI на 1 см3 раствора; 1000—коэффициент для пересчета содержания хлоридов в 1 л нефти; А— коэффициент, выражающий отношение объема, до которого была разбавлена водная вытяжка анализируемой нефти, к объему раствора, взятому из мерной колбы для титрования (при титровании всей водной вытяжки А = 1).
Массовую долю хлоридов в нефти X2, %, в пересчете на хлорид натрия, вычисляют по формуле
X2=X1*100/BCp,
где X1 — содержание хлоридов в нефти, мг NaCI на 1 мл нефти; B и С — коэффициенты пересчета л в мл (1000) и в мг (1000); р—плотность анализируемой нефти, г/см3.
За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает значений погрешности, указанных в таблице:
Содержание хлоридов, мг/л Погрешность определения, мг/л
До 10 1,5
10—50 3,0
50—200 6,0
200—1000 25,0
> 1000 4 % от среднего значения
Этот метод имеет невысокую точность из-за неполного извлечения солей при промывке дистиллированной водой. В Уфимском нефтяном институте предложен метод интенсификации экстракции солей из водонефтяной эмульсии. Сущность метода заключается в том, что для создания большей поверхности контакта эмульсию подают в фазу экстрагирующей воды специальной форсункой.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите и обоснуйте физико-химические методы анализа нефти индивидуального и группового состава.
2. Перечислите и обоснуйте этапы подготовки нефти к переработке
3. Классифицируйте товарные нефтепродукты
4. Какие требования предявляются к товарной нефти?
Вам также может быть полезна лекция "8. Ионизирующие излучения".
5. Дайте краткую характеристику основных показателей качества бензина и моторных масел
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.А.Проскурякова, А.Е.Драбкина. Химия нефти и газа.
2. Л.И.Эрих, М.Г.Расина, М.Г.Рудин. Химия и технология нефти и газа.
