1.12. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ | Учебники по нефтепереработке 

1.12. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

скачать книгу

АКЦИЯ
 Цена: 299  руб.
С рекламой

скачать книгу

Цена: 1 499 руб.
Без рекламы

Использование любых материалов сайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

К оптическим свойствам нефтей и нефтепродуктов относят коэффициент преломления, удельную рефракцию, цвет и оптическую активность. По этим свойствам можно определить химическую природу нефтепродукта, судить о содержании в нем асфальто–смолистых веществ, оценить степень очистки нефтепродукта и т.д.

Коэффициент преломления, или  показатель преломления, характеризует поворот падающего луча света с определенной длиной волны в слое нефтепродукта относительно угла падения, обозначается Коэффициент преломления и равен отношению синуса угла падения луча света к синусу угла его преломления. Это отношение для углеводородов, нефтей и нефтепродуктов всегда больше единицы, поскольку угол падающего луча больше угла преломления. С изменением угла падения a меняется и угол преломления b, но отношение синуса угла падения к синусу угла преломления сохраняется постоянным:

Коэффициент преломления или  показатель преломления

Коэффициент преломления для нефтей и нефтепродуктов зависит от их химического состава. Углеводороды различных классов по величине коэффициента преломления образуют следующий ряд: ароматические углеводороды > нафтеновые углеводороды > олефиновые углеводороды > парафиновые углеводороды. Например, при числе углеродных атомов в молекуле, равном шести, семи и восьми, углеводороды имеют следующие коэффициенты преломления [4]:

коэффициенты преломления

Видно, что чем выше в углеводородах относительное содержание водорода, тем меньше коэффициент преломления. Коэффициент преломления нефтепродуктов зависит от их плотности – чем больше плотность нефтепродукта, тем выше его показатель преломления.

Для углеводородов различных групп коэффициент изменяется по-разному. Так, парафиновые углеводороды нормального и изостроения, олефиновые и пятичленные нафтеновые углеводороды по коэффициенту преломления с ростом их молярной массы располагаются в следующем порядке:

н-пентан < н-гексан < н-октан < н-нонан;

2-метилпентан < 2-метилгексан < 2-метилгептан < 2-метилоктан;

пентен-1 < гексен-1 < гептен-1 < октен-1 < нонен-1;

Использование любых материалов сайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

метилциклопентан < этилциклопентан < пропилциклопентан.

Бензол и циклогексан и их производные по коэффициенту преломления располагаются в зависимости от молекулярной массы в обратном порядке:

бензол > толуол > этилбензол > н-пропилбензол > н-бутилбензол;

циклогексан > метилциклогексан > этилциклогексан >
н-пропилциклогексан > > н-бутилциклогексан.

Коэффициент преломления зависит также от температуры нефтепродукта – при повышении температуры этот показатель понижается.

Коэффициенты преломления смесей углеводородов и нефтепродуктов могут быть вычислены по правилу аддитивности, если известны коэффициенты преломления компонентов смеси и их объемные концентрации. Аддитивность свойств по коэффициенту преломления применяется  при определении группового углеводородного состава бензиновых фракций.

Коэффициенты преломления нефтепродуктов экспериментально определяют с использованием специальных приборов – рефрактометров. В лабораториях обычно используют рефрактометр ИРФ-22 при обычном дневном освещении. Точность определения коэффициента преломления с помощью этого рефрактометра составляет 2×10-4. Имеются и другие рефрактометры, которые позволяют определить коэффициент рефракции с более высокой точностью.

Порядок определения коэффициента рефракции нефтепродукта с помощью рефрактометра ИРФ-22 изложен в работе [8, с. 127].

Удельная рефракция – показатель, связывающий коэффициент преломления с плотностью, описывается выражением

Удельная рефракция

Удельная рефракция достаточно широко используется при определении структурно-группового состава масел. Углеводороды разных групп различаются по удельной рефракции. Наиболее высокой удельной рефракцией характеризуются ароматические углеводороды, а наименьшей – нафтеновые; парафиновые углеводороды занимают промежуточное положение.

В исследованиях углеводородного состава нефтепродуктов используют также молярную рефракцию, являющуюся произведением удельной рефракции вещества на его молярную массу. Молярная рефракция является аддитивной величиной и используется для анализа сложных смесей.

Цвет нефтей колеблется в широком диапазоне – от светло-желтого до темно-коричневого и черного. Иногда встречаются бесцветные нефти. Нефти, имеющие плотность в пределах от 780 до 790, часто имеют желтую окраску, от 790 до 820 – янтарный цвет, а с плотностью выше 820 кг/м3– темно-коричневый или черный.

Нефтяные фракции и нефтепродукты также различаются цветом. При этом цвет некоторых нефтепродуктов, например дизельных топлив, осветительных керосинов, смазочных масел, церезинов и вазелинов, является показателем качества.

Цвет нефтей, нефтяных фракций и нефтепродуктов зависит от содержания в них асфальто–смолистых веществ и продуктов окисления. В высококипящих фракциях нефтей содержится больше асфальто–смолистых веществ. Цвет, характеризующий качество очистки нефтепродуктов от смолистых веществ, определяют путем сравнения цвета нефтепродуктов со специально окрашенными стеклами с применением калориметров.

Стандартами цвет как показатель качества предусмотрен для товарных дизельных топлив (не более 2,0 ед. ЦНТ), осветительных керосинов (не более 1 – 15), смазочных масел: моторных (не более 2,5 – 7,5), авиационных (не более 1,5 – 4,0), трансмиссионных (5,0 – 6,0), гидравлических (2,5 – 4,0), турбинных (2,0 – 5,5), приборных (0,5 – 1,5), трансформаторных (1,0 – 1,5), компрессорных (2,5 – 7,5), индустриальных (1,0 – 8,0), белых (6,0) и вакуумных (3,5 – 7,5), а также церезинов (2,0 – 5,0), вазелинов (2,5) и нефтяных кислот (3,5).

Определение цвета нефтепродуктов в соответствии с ГОСТ 2667 осуществляется с помощью калориметров ЦНТ, КНС-1 и КНС–2. Сущность метода заключается в сопоставлении цвета нефтепродукта с эталонами (светофильтрами). Для оценки цвета нефтепродукта применяется условный показатель «Единицы цвета ЦНТ». Чем больше единиц ЦНТ характеризует светофильтр, тем меньше нефтепродукт пропускает свет, т.е. интенсивнее окраска нефтепродукта. В стандартах показатель качества нефтепродукта «цвет» нормируется таким образом: «не более» единиц цвета ЦНТ.

Под оптической активностью понимается способность нефтей и нефтепродуктов при прохождении через них поляризованного луча вращать вокруг оси  плоскость поляризации относительно первоначального положения на некоторый угол, называемый углом вращения плоскости поляризации. У нефтепродуктов это вращение чаще происходит вправо.

Использование любых материалов сайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Установлено, что оптическая активность в значительной степени зависит от углеводородного состава нефтей и в основном от содержания в нефтях полициклических нафтеновых, нафтено–ароматических и ароматических углеводородов.

Оптическую активность нефтей и нефтепродуктов определяют при помощи поляриметров. Оптическая активность в нефтях по отдельным фракциям  распределяется неравномерно. Она начинает проявляться лишь с дизельных фракций и усиливается по мере повышения температуры кипения.