XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Организацию контроля качества невозможно осуществлять без стандартов на нефть (нефтепродукты) и методов их испытания. Государственная система стандартизации предусматривает следующие категории стандартов:

государственные (ГОСТ)
отраслевые (ОСТ)
республиканские (РСТ)
стандарты предприятий (ГТП)
технические условия (ТУ)
В этих документах устанавливается перечень формулируемых физико-химических, наиболее важных эксплуатационных свойств, допустимые значения ряда констант, имеющих специфическое назначение и условие использования.

Методы исследования нефти и нефтепродуктов

В основе методов переработки нефти и газа и применения товарных нефтепродуктов в различных областях народного хозяйства лежат физико-химические процессы. Управление этими процессами требует глубокого знания физических и физико-химических свойств газа, нефти, нефтяных фракций, составляющих их углеводородов и других органических соединений нефтяного сырья. Одни из констант, характеризующих эти свойства, входят в формулы для расчетов нефтезаводской аппаратуры, другие используются для контроля производства, третьи прямо или косвенно отражают эксплуатационные свойства нефтепродуктов, являясь, таким образом, условными показателями их качества.

В заводских и научно-исследовательских лабораториях широко применяются различные физико-химические методы анализа. На их основе разрабатываются автоматические методы контроля производства. Наиболее широко распространены оптические и электрохимические методы анализа. Изучение физикохимических методов анализа требует знания органической и физической химии, следовательно, эти методы не могут быть изложены при прохождении общего курса количественного анализа.

В статье рассмотрена общая характеристика и классификация методов, принципы работы с различной электроизмерительной аппаратурой, которая применяется в различных методах анализа, а также описаны физико-химические методы разделения смесей.

К основным физико-химическим методам анализа нефти и нефтепродуктов относятся:

Электрохимические. Базируются на превращении химической энергии в электрическую. Сопутствующие показатели силы тока, напряженности электромагнитного поля и др. дают представление о составе изучаемого продукта;

Спектральные (оптические). Для анализа состава используется способность различных веществ излучать электромагнитные волны разных длин. Основными видами исследований являются спектроскопии инфракрасной (ИК), ультрафиолетовой (УФ) и видимой областей, ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного протонного резонанса (ЭТР);

Термические. Основаны на свойстве веществ менять свои физико-механические характеристики под действием тепловой энергии. Аналитическими маркерами являются изменение массы, энтропии, теплопроводности;

Хроматографический (сорбционный) анализ. Суть метода заключается в пропускании нефтепродуктов через твёрдый абсорбент, в результате чего состав разделяется на отдельные компоненты;

Элементарный анализ. Используется способность сложных углеводородов разлагаться на простые неорганические вещества, количество которых измеряется принятыми способами.

Физические и физико-химические методы анализа широко применяют для контроля производства и управления производственными процессами, а также при выполнении научно-исследовательских работ. Их значение резко возрастает в связи с автоматизацией производственных процессов и самого химического анализа. Дело в том, что эти методы позволяют получать данные о составе анализируемых объектов в виде электрических или оптических сигналов, воспринимаемых ЭВМ.

Кулонометрические методы предлагаются для практического использования при определении содержания фенолов в нефтепродуктах.
Кроме того, для определения свинца, меди и кадмия в нефти и технологических растворах гальванических и гидрометаллургических производств предлагается новый комбинированный безэталонный метод инверсионной вольтамперометрии и потенциостатической кулонометрии.

Электрохимический метод

Развитие электрохимических методов анализа для определения микроэлементов в нефтях и нефтепродуктах происходит по двум направлениям с предварительным отделением основы или ее прямым анализом. Второе направление более эффективно. При этом значительно сократится общее время анализа. Перспективы развития электрохимических методов анализа связаны с разработкой более чувствительных и селективных методов, сочетающих экспрессность и возможность автоматизации. Этому должна способствовать и теоретическая разработка методов.

Физико-химические исследования основаны на изменении физических параметров вещества под воздействие различных внешних факторов. Эти способы дают наиболее точный результат, отличаются универсальностью и высокой скоростью, поэтому используются для проведения экспресс исследований.

 Процессы электролиза используются для осуществления электрохимических методов анализа. Электрохимические методы начали использоваться в полупроводниковой технике, в хемотронике, разрабатывающей электрохимические системы, используемые в радиоэлектронных и кибернетических схемах.

При объемных методах анализа во многих случаях невозможно подобрать индикатор, как, например, при титровании темных окрашенных или мутных растворов. Поэтому помимо методов титрования в присутствии индикаторов нашли применение и электрохимические методы титрования. Методы эти просты в исполнении и более объективны, так как конечная точка титрования определяется электрометрически. Точка эквивалентности определяется по скачку потенциала электрода, погруженного в испытуемый раствор.

Электрохимические методы анализа основаны на использовании электрохимических процессов, происходящих в электролитической ячейке (гальваническом элементе, цепи). Электролитическая ячейка представляет собой электрохимическую систему, состоящую из электродов и электролитов, контактирующих между собой. На границе раздела фаз может происходить электродная реакция между компонентами этнх фаз, в результате которой электрический заряд переходит из одной фазы в другую.

Электрохимические методы анализа основаны на использовании зависимости электрических параметров от концентрации, природы и структуры вещества, участвующего в электродной (электрохимической) реакции или в электрохимическом процессе переноса зарядов между электродами. Согласно рекомендациям ИЮПАК электрохимические методы анализа можно классифицировать следующим образом 1) методы без протекания электродной реакции, в которых строение двойного электрического слоя в расчет не принимается (кондуктометрия при низких и высоких частотах) 2) методы, основанные на электродных реакциях в отсутствие тока (потенциометрия) или под током (вольтамперометрия, кулонометрия, электрогравиметрия).

Электрохимические методы находят широкое применение в экоаналитической химии. Так, кулонометрический метод известен как наиболее точный из всех инструментальных методов. Он не требует стандартизации и все количественные расчеты выполняются через постоянную Фарадея, равную 96485,309 ± 0,029 Кл/моль- экв. В аналитической нефтегазохимии этот метод в настоящее время применяется весьма ограниченно. Тем не менее есть области, где этот метод мог быть эффективно использован, а именно: при элементном анализе органических веществ, в том числе природного газа, нефти, нефтепродуктов; при измерении влажности этих веществ; при мониторинге нефтепродуктов в окружающей среде; при анализе нефти и нефтепродуктов на отдельные составные части, например смолы и асфальтены.

Нефть является основным сырьём для производства различных видов топлива, смазочных материалов и материалов для дорожного строительства, а также пластика, пластмасс и так далее. Производные от нефти используются практически во всех сферах промышленности и быта, поэтому крайне важно, чтобы лабораторный анализ её качеств проходит ответственно и в полном соответствии с регламентами ГОСТ.

В лабораториях нефть анализируется как непосредственно после добычи, так и тогда, когда над ней уже были проведены какие-либо манипуляции по переработки. Абсолютно все серьёзные предприятия должны располагать на своей территории современные и профессиональные отделы анализа качества нефтепродуктов, чтобы контролировать процесс переработки и выполнять свои обязательства перед покупателями. Ключевыми элементами контроля качества считаются добросовестность, непрерывность и точность. 

Библиографический список:

1. Белянин Б. В. Технический анализ нефтепродуктов и газа / Б. В. Белянин, В. Н. Эрих, В. Г. Корсаков. Л.: Химия, 1986. (Дата обращения 18.12.2022).

2. [Электронный ресурс]: Представление о методах исследования состава нефти и нефтепродуктов // Архив студенческих работ. URL: https://vuzlit.ru/728588/predstavleniya_metodah_issledovaniya_sostava_nefti_nefteproduktov (дата обращения 18.12.2022).

3. [Электронный ресурс]: Лабораторно-исследовательский центр// Методы анализа нефтепродуктов. URL: https://ooolic.ru/stati/metody-analiza-nefteproduktov/ (Дата обращения 18.12.2022).

Код для цитирования: Скопировать