Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТАХ (ТОПЛИВАХ)

Химический состав дистиллятных нефтепродуктов оказывает большое влияние на их эксплуатационно-технические свойства. Поэтому в ряде случаев в технических условиях на моторное топливо и бензины-растворители нормируются показатели, характеризу­ющие химический состав этих продуктов, а именно содержание непредельных и ароматических углеводородов.

Как уже указывалось, нефтепродукты, содержащие непредель­ные углеводороды, недостаточно химически стабильны. Этим и объяс­няется нормирование предельно допустимых сравнительно невысо­ких йодных чисел для многих авиабензинов, их компонентов (алкилбензол, технический изооктан), а также для дизельных топлив. Во всех этих продуктах йодное число нормируется в пределах 10-20 г йода на 100 г продукта. Так как топлива для реактивной авиа­ции в условиях полета могут нагреваться в баках самолета и в топливоподающей системе до 150 °С и даже выше, то требования к их химической стабильности еще выше, чем к карбюраторным топливам. Поэтому йодное число топлив Т-1, Т-2, ТС-1 и Т-5 не должно превы­шать 2-3,5 г йода на 100 г продукта. Совершенно недопустима при­месь непредельных углеводородов к бензину-растворителю для рези­новой промышленности. Для этого продукта йодное число должно быть не более 0,1.

Что касается ароматических углеводородов, то благодаря их высоким антидетонационным свойствам их присутствие в бензинах весьма желательно. Такие продукты, как алкилбензол, пиробензол, толуол, бензол, кумол, даже специально добавляются к карбюратор­ным топливам. Однако нельзя забывать, что при этом многие другие эксплуатационные свойства бензинов ухудшаются: повышается тем­пература застывания и помутнения; увеличивается гигроскопичность бензинов, что может вызвать выпадение кристалликов льда в топливоподающей системе; повышается склонность к нагарообразованию.

Повышенное содержание ароматических углеводородов в реак­тивных топливах снижает их теплотворную способность (на единицу массы), ухудшает воспламенительные свойства и также способствует нагарообразованию. По всем этим причинам содержание ароматиче­ских углеводородов в бензинах и в реактивном топливе нормируется. К авиационным бензинам прямой гонки разрешается добавлять то­луол и алкилбензол суммарно не более 20 %, а к бензинам каталити­ческого крекинга не более 6 %. В топливах Т-1, Т-2, ТС-1 и Т-5 до­пускается содержание ароматических углеводородов не более 22-25 %. Особенно строго контролируется содержание ароматических углеводородов в бензинах-растворителях, так как их присутствие выше нормы (16 % для уайт-спирита и 3-4 % для других бензинов-растворителей) повышает токсичность этих нефтепродуктов.

4.1. Определение содержания непредельных углеводородов

Все методы количественного определения содержания непредель­ных углеводородов в жидких углеводородных смесях основаны на реакциях, присоединения различных веществ к этим углеводородам по месту двойной связи. В качестве реагентов применяются: полу­хлористая сера, серная кислота, оксиды азота, водород, галогены и их производные и другие вещества. Наибольшее распространение нашли методы, основанные на реакциях присоединения йода или брома, в которых о «непредельности» моторных топлив судят по бром­ным или йодным числам.

Бромным или йодным числом называется количество брома (йода) в граммах, присоединившееся к 100 г анализируемого топлива. В общем виде определение бромного или йодного числа заключается в проведении реакции галогенирования с определенным количеством реагента и титровании избытка галогена тиосульфатом натрия. Одновременно в контрольном опыте оттитровывают такое же количе­ство галогена, какое взято для проведения основного опыта. По раз­ности между количеством тиосульфата натрия, пошедшим на титро­вание в контрольном и целевом опыте, определяют количество во­шедшего в реакцию галогена. Для подсчета йодного или бромного числа это количество относят к навеске анализируемого продукта и умножают на 100. Исходя из уравнения реакции:

RСН₂—СН=СН₂ + Вг₂ → RСН₂—СНВг—СН₂Вг

по бромному или йодному числу и учитывая молекулярную массу непредельных углеводородов М, находят их содержание (в% масс.) по формуле:

H = Бромное число • М = Йодное число • М

160 254 ,

где 160 и 254 — молекулярная масса соответственно брома и йода.

Молекулярную массу нефтяных топлив определяют либо экспе­риментально криоскопическим методом, либо по формуле Воинова по средней температуре кипения. Для авиационных бензинов моле­кулярная масса может быть принята равной 100, а для реактивных топлив Т-1, ТС-1 и Т-2 – равной 175.

Для определения йодного и бромного чисел предложено много различных методов, отличающихся друг от друга по составу основ­ного реагента, условиям проведения реакции галогенирования и применяемым растворителям.