Научно-методические основы исследования нефтей, нефтяных дистиллятов, масел, рабочих жидкостей (06.12.2010)

Автор: Занозина Ирина Интерновна

Обоснован и рекомендован метод определения ОСХ с использованием отечественного РФ-спектрометра «Спектроскан-МАКС-GV». Показаны преимущества использования вышеперечисленных методов по сравнению с методом ASTM D 4929.

Проведено исследование нефтесырья и 50-градусных фракций, полученных на АРН-2, с НПЗ Самарской и Сибирской промплощадок с целью определения содержания общего и органически связанного хлора,

Показана необходимость проведения комплексного мониторинга нефтей с использованием ГХ-метода, РФА или сожжения в бомбе для предотвращения нештатных ситуаций на НПЗ, связанных с коррозией технологического оборудования.

Определение общего азота в нефти и нефтяных фракциях, идентификация азотистых соединений

Известно, что повышенное содержание азота в моторных топливах ухудшает экологическую обстановку данного региона. Азотистые соединения оказывают существенное влияние на активность катализаторов многих процессов, в том числе, риформинга, каталитического крекинга, гидроочистки. Поэтому, был проведен углубленный мониторинг нефтяного сырья с 2-х коммерческих узлов учёта ОАО «НК НПЗ», сырья и гидрогенизатов установок каталитического риформинга и гидроочистки дизельного топлива по определению содержания азота. Для чего разработан и метрологически аттестован усовершенствованный в аппаратурном оформлении вариант МВИ содержания азота по Кьельдалю в нефти и нефтепродуктах, а также впервые в комплексном исследовании дизельных фракций (ДФ) применён хромато-масс-спектральный метод для определения азотистых соединений.

Результаты мониторинга показали, что повышенное содержание азота в нефтесырье обусловлено не только нативными, но и привнесенными в процессе добычи азотсодержащими соединениями. В целях бесперебойной работы установок риформинга показана целесообразность включения в схему мониторинга нефтесырья обязательного определения содержания азота методом Кьельдаля, в случае повышения обычных значений (0,11-0,17 % масс.) необходимо принимать неотложные меры.

В результате проведенных исследований разработана система углубленного исследования химического состава нефти и отдельных фракций (рис.6), позволяющая вносить коррективы в технологические режимы работы установок, на основе расширенной информации по содержанию соединений серы, хлора и азота.

Рис. 6. Схема углубленного исследования качества нефти

Таким образом, предлагаемое расширение общепринятой схемы исследования нефтесырья с групповым определением содержания меркаптановой серы, бензтиофенов, хлора и азота является гарантом предотвращения неожиданных сбоев технологических режимов в работе АВТ и, главное, в работе вторичных процессов.

ИК-спектральные ИИС являются действенным инструментом оценки качества нефтепродуктов. Для обеспечения сокращения времени мониторинга средних нефтяных фракций была выполнена разработка компьютерных матриц экспрессного преобразования выходных данных спектральных ИИС для количественного анализа нефтяных фракций.

Внедрение в лабораторную практику автоматизированных вариантов ИК-спектральных методов позволило сократить время анализа – определения аренов в ДТ до 0,5 часа; определения структурно-группового состава (СГС) по Куклинскому – с 4-х рабочих дней до 3,0 часов, по Бертольду – с 7-ми до 2-х часов, а также исключить ошибки оператора при ручном методе обработки ИКС-информации.

Разработка различных вариантов усовершенствованных схем ускоренной оценки качества нефти

Формирование методологической концепции гармонизации ИИС (по принципу их методических возможностей, трудозатрат выполнения измерений и стоимости ИИС), при их интеграции в схемы мониторинга нефтей с использованием комплекса вновь разработанных, альтернативных традиционным и усовершенствованных методов выполнения измерения и методов прогнозирования – позволяет в зависимости от количества исследуемого образца составлять самые различные усовершенствованные схемы мониторинга нефтесырья.

Ниже приведены схемы оценки качества, реализованные на основе интегрированных ИИС.

На рис.7 представлена схема мониторинга нефтесырья с определением основных характеристик, позволяющих наметить оптимальный вариант переработки и определить перспективность коммерческой реализации этой партии нефти.

На рис.8 - схема оценки нефтесырья, когда количество исходного образца нефти составляет ~50 см3. В этом случае в течение одного рабочего дня с использованием плотномера, анализатора серы типа «Спектроскан-МАКС» и газохроматографической ИИС могут быть определены следующие показатели: плотность, содержание серы, содержание углеводородов С1-С6, выход светлых фракций различных интервалов кипения, содержание н-алканов в дизельной фракции, содержание н-алканов в нефти. Методом расчетного прогнозирования могут быть выданы следующие данные: содержание серы во фракциях НК-180 и 180-3600С, температура застывания дизельной фракции. Эти данные позволяют точно определить класс нефти и оценить ее тип (ГОСТ Р 51858-2002).Чтобы получить такой объем информации с использованием стандартизованных методов необходимо иметь около 2,5 литров нефти, трудозатраты на выполнение всех исследований составляют около 5ч/дн.

Рис.7. Схема оценки качества нефтесырья с разработанными МВИ

и автоматизированным расчетом

На практике реализован экспресс-вариант мониторинга нефти (рис.9), когда в течение 1 часа образцу нефти в количестве 10-15 см3 с использованием двух ИИС: автоматического плотномера «DMA-4500» и рентгеновского анализатора серы «Спектроскан-МАКС», могут быть определены следующие показатели: плотность, содержание серы, выход светлых фракций и содержание в них серы (расчетное прогнозирование).

Возможны и другие, самые разнообразные схемы оценки качества нефтесырья. Разработанные схемы мониторинга характеризуются погрешностями определяемых показателей качества порядка 5% отн., что свою очередь соответствует уровню погрешностей физико-химических методов, используемых в лабораторной практике.

Рис. 8. Схема оценки качества нефтесырья при лимитированном

количестве образца

Рис.9.Схема экспресс-мониторинга качества нефти

II. Совершенствование методологии аналитического контроля процессов производства базовых и легированных нефтяных и синтетических индустриальных масел и специальных рабочих жидкостей

Применение ГХ для контроля качества продуктов депарафинизации

???????

???????

???????

?????????????3/4

???????

???0????

финсодержащего сырья могут быть использованы для определения основных физико-химических показателей продуктов депарафинизиции, что показано на примере депарафинизации вакуумного газойля парафинистой мангышлакской нефти.

По данным определения состава н-алкановых углеводородов в сырье (вакуумный дистиллят мангышлакской нефти) и в полученных из него депарафинизацией продуктов: депарафинированного масла – низкоплавкого компонента (НПК) и гача – высокоплавкого компонента (ВПК),позволяет найти среднюю расчётную температуру плавления ( ТПЛ) смеси н-алканов, содержащихся в исследуемых продуктах, которая вычисляется по уравнению:

где Сi , ТПЛi – концентрация и температура плавления индивидуального н-алкана, соответственно.

Подстановкой значений ТПЛ смесей н-алканов и их суммарной концентрации в уравнение растворимости н-алканов в маслах:

Могут быть найдены температуры плавления соответствующих гачей и застывания депарафинированных масел (ТS).

Расчетные значения других физико-химических свойств НПК могут быть найдены по уравнениям:

выход НПК

q = 100 + 0.026 ССП (ТФ – ТS’) (9)

вязкость


загрузка...