5. Изучение продуктов фракционирования на основании физических характеристик фракций.

При изучении состава нефти и нефтяных фракций большое распространение получило определение физических, химических характеристик: плотности, показателя преломления, анилиновых точек и некоторых комбинированных констант. Применимость этих характеристик к исследованию различных нефтяных фракций неодинакова. Плотность определяют для любых нефтепродуктов. Значение одной и той же характеристики неодинаково для индивидуального соединения и для смесей. Так, плотность для индивидуального соединения – показатель его чистоты, для смеси – характеризует тип и величину молекул.

Плотность

Плотность измеряется массой тела в единице объема и выражается в г/см³.

Плотность увеличиваются с ростом молекулярной массы углеводородов и с переходом от парафинов к олефинам, нафтенам и углеводородам ароматического ряда.

Показатель преломления

Показатель преломления применяется для количественного определения индивидуальных углеводородов или узких фракций, а также применяется в комбинации с другими металлами:

n – является характерной константой вещества и не зависит от величины угла, под которым направлен луч;

n_д – определяют для желтого луча натрия.

1. Подобно плотности, показатель преломления возрастает в гомологических рядах при переходе от низшего гомолога к высшему.

2. Показатель преломления наибольший у углеводородов ароматического ряда, затем у нафтенов, парафинов и олефинов.

3. Полициклические ароматические и полициклические нафтеновые углеводороды имеют показатель преломления больше, чем соответствующие моноциклические углеводороды.

4. Показатель преломления возрастает с увеличением молекулярной массы фракций.

5. Показатель преломления уменьшается с увеличением температуры.

В смесях углеводородов показатель преломления подчиняется закону аддитивности, что позволяет использовать его для количественного определения отдельных групп углеводородов в смеси.

Функции показателя преломления:

• удельная рефракция;

• молекулярная рефракция;

• удельная дисперсия;

• интерцепт рефракции.

Удельная и молекулярная рефракции

По формуле Лорентца и Лоренца удельная рефракция рассчитывается по формуле:

, где  – плотность, определяемая при той же температуре, что и показатель преломления

Удельная рефракция является аддитивной величиной для смесей углеводородов. Удельная рефракция нафтенов имеет меньшую величину, чем парафинов, что объясняется их более высокой плотностью.

Произведение удельной рефракции на молярную масса дает молекулярную рефракцию:

,

где υ_м – молярный объем.

Молекулярная рефракция в гомологическом ряду повышается при переходе от низшего гомолога к высшему. Каждая СН₂ – группа вызывает увеличение молекулярной рефракции на 4,6 единиц.

Молекулярная рефракция – величина аддитивная, не зависит от давления и температуры

,

но необходимо учитывать инкременты двойных связей и напряженность цикла.

Удельная дисперсия

Удельной дисперсией (δ) называется отношение разности показателей преломления для двух различных частей спектра к плотности:

,

где n_F – показатель преломления для голубой линии водорода;

n_c – показатель преломления для красной линии водорода;

 – плотность, определяемая при той же температуре, что и показатель преломления.

У ароматических углеводородов δ всегда намного выше, чем у парафинов и нафтенов, которые имеют практически одну удельную дисперсию независимо от состава молярной массы.

Удельная дисперсия углеводородов различных рядов имеет следующие значения:

насыщенные углеводороды 97÷102

моноциклические ароматические углеводороды до 200

конъюгированные диены 200

полициклические ароматические углеводороды до 465