Билет №3

Методы анализа углеводородных газов

Перед тем как провести полный анализ природного или попутного газа или какого-нибудь газа нефтепереработки, содержащего непре­дельные у-ды, проводят предварительный анализ, т. е. опреде­ляют осн. компоненты газа, наличие и кол-во неорг. составных частей: С0₂,0₂, Н₂, H₂S, непредельных ув-ов и Alk. Это позволяет определить, к какой категории относится дан­ный газ и выбрать метод его полного анализа.

Для предварит. анализа удобны приборы, основанные на аб­сорбции, то есть на поглощении основных частей газа различными хи­м. поглотителями. Примером таких аппаратов может служить аппарат ВТИ-2.

Чтобы определить хим. состав какого-либо газа на аппара­тах такого типа, образец газа определенного объема последовательно пропускают через абсорберы, содержащие различные хим. поглотители, и измеряют V газа после поглощения в каждом абсорбе­ре. Изменение объема газа позволяет вычислить процентный состав каждого компонента (% об).

Для опред. С0₂ в качестве поглотителя используют водный раствор гидроксида K или Na:

С0₂ + 2 КОН -> К₂С0₃ + Н₂0.

Для опред. O₂—раствор гидросульфита натрия:

Na₂S₂0₄ + 2NaOH + 0₂ -> Na₂S0₄ + Na₂S0₃ + Н₂0.

Для опред. содержания олефинов газ пропускают через р-р Br в воде (бромную воду), олефины реагируют с бромом, превращаясь в дибромиды:

R—СН = СН₂ + Вг₂------►r—СН—СН₂

Вг Вг

Содержание H₂, C и суммы Alk в газе опред. путем их полного окисления. Вначале опред. H₂ и CO пропуская газ через трубку, наполненную СuО, нагретым до 280°С. Происходит окисление:

Н₂ + СuО -> Сu + Н₂0, СО + СuО -> Сu + С0₂.

Н₂ окисляется в воду, пары которой конденсируются. При окисл. СО обр. такой же объем CO₂. Поэтому ↓ объема газа происходит только за счет окис­л. Н₂, что позволяет опред. его содержание. После по­глощения CO₂ р-ром щелочи рассчитывают процент­ное содержание СО.

Alk опред, пропуская газ через слой СuО при 850—950°С. Происходит их полное окисление.

СН₄ + 4СuО -> С0₂ + 2Н₂0 + 4Сu

С0₂, образующийся при этом, поглощают раствором щелочи. По разности объемов газа определяют содержание алканов. Если в газе содержится азот, то он остается в остатке после анализа всех остальных компонентов.

Наиболее быстрым методом полного анализа га­зов является метод газовой хроматографии.

В качестве неподвижной фазы используют твердые адсорбенты, модифицированные вазелиновым маслом).

Для выбора методики полного хр. анализа газа необходимы данные предварительного анализа.

Предположим, что при предв. анализе какого-либо газа установлено, что он состо­ит из Н₂ , O₂, N₂, CO, алканов и олефинов. Если ввести пробу этого газа в хроматограф с насадочной колон­кой, заполненной адсорбентом, модифицированным вазелиновым маслом, с применением в качестве газа-носителя водорода и проводить анализ при комнатной температуре, то хроматограмма будет иметь вид, изображенный на рис. 46.

По хр-ме подсчитывают процентное содержание каждого углеводорода, содержание суммы С₂ и суммы СН₄, 0₂, СО, N₂. Из хр-мы видно, что с помощью обычного адсорбента не удается разделить СН₄,0₂, N₂ и СО, а также смесь этана и этилена. Для их раз­деления газ анализируют с применением цеолита NaX и H₂ в ка­честве газа-носителя. Получают хроматограмму, изображенную на рис. 47.

На основании этой хроматограммы и предыдущей можно подсчитать процентное содержание 0₂, СН₄, N₂, СО, С₂Н₄ и С₂Н₆. Хотя при­менение молекулярного сита позволяет разделить неуглеводородные компоненты, а также метан, этан и этилен, полностью анализ газа на этом адсорбенте провести нельзя, так как он прочно удерживает алкены. Содержание водорода определяют, применяя цеолит NaX и аргон в качестве газа-носителя (гелий применять нельзя, т. к. его теплопро­водность близка к теплопроводности водорода). Получают хромато­грамму с пиком водорода, остальные пики не фиксируют. По высоте пика подсчитывают процентное содержание водорода, применяя ка­либровочную кривую «высота пика — % водорода», полученную в ре­зультате анализа искусственных смесей