Углеводородный состав прямогонных бензинов (стр. 4 из 6)
Отбор фракций при атмосферном давлении проводят до температуры 200 °С (в случае высокосернистых и высокосмолпстых нефтей и природных битумов — до 180 °С). Фракции собирают в колбы и взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. При температуре паров 180—200 °С атмосферную перегонку прекращают: выключают нагрев печи и колонны, опускают печь, выключают потенциометр. Прекращают подачу воды в холодильник. Аппарат отключают от электросети.
Рис. 3.13. Номограмма для пересчета температур кипения в вакууме на температуры кипения при нормальном давлении
Вакуумная перегонка. Вакуумную перегонку можно начинать при температуре охлажденного куба не выше 180—200°С. Фракции, выкипающие при температуре до 320°С, отбирают при остаточном давлении 0,0013—0,0016 МПа (10—12 мм рт. ст.), а фракции, выкипающие выше 320 °С, — при остаточном давлении 0,00013—0,00026 МПа (1—2 мм рт. ст.), которое определяют по ртутному вакуумметру. Пересчет температур кипения в вакууме на температуры кипення при атмосферном давлении (0,1 МПа, 760 мм рт. ст.) проводят по номограмме (рис. 3.13).
При отборе фракций, выкипающих до 320 °С, в холодильник подают воду, в рубашки приемников наливают холодную воду. Перед началом перегонки краны манифольда ставят в следующие положения: кран А — 1,3, 4\ кран Б— 5, 6; кран Г закрывают; кран В открывают; кран Ж и кран-зажим 3 полностью открывают. Аппарат включают в электросеть, поднимают печь. Включают потенциометр и нагрев дна печи и колонки. Включают вакуумный насос. Постепенным завинчиванием крана-зажима 3 остаточное давление доводят до 0,0013 МПа (10 мм рт. ст.). Нагрев регулируют так, чтобы перегонка началась через 2,0—2,5 ч. Кран Д не открывают до тех пор, пока не установится равновесие в колонне.
При нормальном режиме работы аппарата АРН-2 разность температур жидкости в кубе и паров в головке конденсатора должна быть для керосиновых фракций 80—100 °С для дизельных и масляных фракций 40—80 °С. Показания дифференциального манометра (в миллиметрах керосинового столба) при отборе керосино-газойлевых и масляных фракций не должны превышать 100 мм. Увеличение разности давления в дифференциальном манометре выше 100 мм свидетельствует о нарушении баланса нагрева куба и колонны. В этом случае необходимо не увеличивать нагрев куба или постепенно увеличить нагрев колонны.
После установления в колонне равновесия кран Д открывают и начинают отбирать фракции. Для смены фракций закрывают кран В, кран Б плавно ставят в положения 5, 7 для соединения нижней воронки приемника с атмосферой, затем открывают кран Г и фракцию сливают в предварительно взвешенную колбу. Кран Г закрывают, кран А переводят в положения 1, 2, 3 и кран Б ставят в положения 5, 6 для откачивания воздуха из нижней воронки. После того как остаточное давление в нижней воронке и остаточное давление в остальной системе сравняются, что фиксируется вакуумметрами 11, 12, кран В открывают, кран А ставят в положения 1, 3, 4 и перегонку продолжают.
При достижении температуры паров 320 °С выключают нагрев печи и колонны. Подачу воды в холодильник прекращают, в рубашки приемника наливают горячую воду. Через 5—7 мин включают нагрев печи и колонны и, постепенно закрывая кран Ж, доводят остаточное давление до 0,00013—0,00026 МПа (1 — 2 мм рт. ст.). Для подогрева парафиновых фракций, проходящих через краны В и Г, может быть использован электрокрючок пли горячая вода. Смену фракций при остаточном давлении 0,00013—0,00026 МПа (1—2 мм рт. ст.) проводят так же, как и при отборе фракций при остаточном давлении 0,0013 МПа (10 мм рт. ст.).
После окончания перегонки выключают потенциометр, выключают нагрев печи и колонны, опускают печь, кран А ставят в положения 1, 2, 3, кран Б — в положения 6, 7; после этого выключают насос. Таким образом, вся система остается под вакуумом.
Колонну и куб охлаждают до комнатной температуры, затем кран Б ставят в положения 5, 7 кран А — в положения 1, 3, 4, т. е. систему соединяют с атмосферой. После этого куб отсоединяют от колонны и взвешивают вместе с остатком; остаток выливают.
Обработка результатов. Массу отобранных фракций определяют как разность масс колбы с фракцией и пустой колбы.
Рис. 3.14. Колба Мановяна:
1-емкость для пробы; 2—горловина; 3—отводная конденсационная трубка- 4— валик подвески распределительною желобка
Рис. B.5. Перегонная установка с препаративным (а) и накопительным приемникам» фракций:
1—горелка; 2—желоб; 3—изоляция; 4—колба; 5— газонаправляющий кожух; 6—окно в кожухе у неизолированных участков горловины колбы; 7—термометр; 8—манометр НВК; 9—магнит; 10— распределительный вращающийся желобок; 11 —препаративный при» емник; 12 — пробирки; 13—вакуумные трубки; 14— охлаждаемая лопушка; 15— буфера емкость; 16-вакуум-насос; 17-накопительный приемник; 18— водяная баня
Определяют выход отдельных фракций от массы пробы нефти или нефтепродукта, взятых для перегонки. Допускаемые расхождения между параллельными перегонками ие должны превышать: J % при отборе фракций до 320 "С, 1,5 % при отборе фракций > 320°С. Строят кривую ИТК нефти (нефтепродукта) на основании зависимости температуры конца кипения отдельной фракции от ее суммарного выхода. По кривой ИТК устанавливают потенциальное содержание в нефти отдельных фракций нефтепродуктов или их компонентов.
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
| Нефть | Массовая доля, | ||
| алканов | циклоалканов | аренов | |
| Арланская | 77 | 16 | 7 |
| Ромашкннская (угленос | 69 | 23 | 8 |
| ного горизонта) | |||
| Самотлорская | 63 | 27 | 10 |
| Тенгинская | 58 | 25 | 17 |
| Газлннская | 40 | 32 | 28 |
| Новопортовская | 19 | 53 | 28 |
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.