- •И. В. Мозговой, г. М. Давидан, л.Н. Олейник
- •Предисловие
- •Тема 1.
- •1.1. Краткая история нефтепереработки
- •1.2. Происхождение нефти
- •1.3. Мировые запасы нефти
- •1.4. Добыча нефти
- •1.5. Добыча природных газов
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Химический состав нефти
- •2.3. Классификация нефтей
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3.
- •3.1. Фракционный состав нефтей
- •3.2. Плотность
- •3.3. Молекулярная масса
- •3.4. Вязкость
- •3.5. Низкотемпературные свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.6. Пожароопасные и взрывоопасные свойства нефтепродуктов
- •3.7. Оптические свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.8. Электрические свойства нефтепродуктов
- •3.9. Тепловые свойства нефтепродуктов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4.
- •4.1. Газообразные алканы
- •4.2. Жидкие алканы
- •4.3. Твердые алканы
- •4.4. Физические свойства алканов
- •4.5. Химические свойства алканов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5.
- •5.1. Физические свойства циклоалканов
- •5.2. Химические свойства циклоалканов
- •5.3. Получение циклоалканов
- •5.3.2. Получение циклогептана
- •5.3.4. Получение циклододекана
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6.
- •6.1. Типы аренов и концентрация их в нефтях и их фракциях
- •6.2. Физические свойства аренов
- •6.3. Химические свойства
- •6.3.3. Окисление
- •6.4. Применение аренов в нефтехимии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7.
- •7.1. Сернистые соединения
- •7.2. Азотистые соединения
- •7.3. Кислородсодержащие соединения
- •7.4. Асфальто-смолистые вещества
- •7.5. Микроэлементы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8.
- •8.1. Введение в теорию
- •8.2. Кинетика и механизм термических процессов
- •8.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •8.4. Пиролиз (высокотемпературный крекинг)
- •8.5. Коксование
- •8.6. Промышленные термические процессы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9.
- •9.1. Основные понятия о катализе и катализаторах
- •9.2. Реакции карбкатионов
- •9.3. Каталитический крекинг
- •9.4. Катализаторы каталитического крекинга
- •9.5. Макрокинетика процесса
- •9.6. Промышленный каталитический крекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10.
- •10.1. Химизм процесса
- •10.2. Катализаторы процесса
- •10.3. Промышленная реализация процесса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11.
- •11.1. Алкилирование изоалканов алкенами
- •2,2,3-Триметилпентан
- •11.2. Изомеризация алканов с4 – с5
- •11.3. Полимеризация алкенов
- •11.4. Применение сжиженных газов и кислородсодержащих органических веществ в получении карбюраторных топлив
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12.
- •12.1. Гидроочистка
- •12.1.3. Реакции кислородных соединений
- •12.2. Гидрокрекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13.
- •13.1. Нефтяные топлива
- •13.2. Нефтяные масла
- •13.3. Присадки к маслам
- •13.3. Пластичные смазки
- •13.5. Консервационно-смазочные материалы
- •13.6. Смазочно-охлаждающие технологические жидкости
- •13.7. Нефтяные растворители, ареновые углеводороды, керосины осветительные
- •13.8. Масла белые, вакуумные, технологические, теплоносители
- •13.9. Разные продукты
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14.
- •14.1. Автомобильный бензин
- •14.2. Дизельное топливо
- •14.3. Авиационное топливо
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15.
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
3.7. Оптические свойства нефти и нефтепродуктов
К оптическим свойствам нефтепродуктов относятся цвет, флуоресценция и оптическая активность.
Цвет. Углеводороды нефти бесцветны. Тот или иной цвет нефти и нефтепродуктам придают асфальто-смолистые вещества и гетероорганические соединения, например сернистые. Поэтому, чем больше в нефти асфальто-смолистых соединений, тем она темнее. При глубокой переработке нефти и нефтепродуктов получают прозрачные даже масла и парафины.
Флуоресценция – это свечение в отраженном свете. Примером явления флуоресценции являются цветные пятна нефтепродуктов на воде. Флуоресценцию обеспечивают в основном полициклические ароматические углеводороды. Применение глубокой очистки позволяет устранить флуоресценцию большинства нефтепродуктов.
Под оптической активностью органических веществ понимают их способность вращать плоскость поляризации линейно поляризованного светового луча. Большинство нефтепродуктов являются правовращающими.
При исследовании химсостава нефтепродуктов используют физические константы, связанные с оптическими явлениями. К ним относят и показатель преломления. Его обозначают пD20. По физическому смыслу показатель преломления – это отношение синуса угла падения луча к синусу угла его преломления:
пD20 = . (3.26)
Индекс D означает, что показатель преломления установлен на солнечном свету, что соответствует длине волны желтой линии спектра натрия 589,3 нм.
Показатель преломления характеризует способность жидкости в той или иной степени преломлять падающий на нее световой луч. При этом отношение синусов угла падения и угла преломления для каждого вещества постоянно при данных условиях и называется показателем преломления. Показатель преломления уменьшается как с увеличением длины волны, так и температуры. Зависимость показателя преломления от температуры выражается уравнением:
пD20 = пDt -(20 – t) (3.27)
где пDt – показатель преломления при температуре опыта;
–поправочный коэффициент, равный 0,0004 на 1 оС;
t – температура опыта.
Данный поправочный коэффициент применим при температурах от 15 до 35 оС.
Показатель преломления позволяет оценить чистоту продукта, состав фракций нефти. Известно, что показатель преломления углеводорода тем больше, чем меньше в нем водорода. Среди углеводородов С6 н-гексан (14 атомов водорода) имеет пD20 =1,3749, циклогексан (12 атомов водорода) – 1,4262, а бензол (6 атомов водорода) – 1,5011. Изоалканы имеют показатель преломления больше, чем н-алканы. В гомологическом ряду показатель преломления растет с удлинением углеродной цепи, хотя бывают и исключения (у бензола пD20 =1,5011, у толуола – 1,4969, у этилбензола – 1,4958, у ксилолов – 1,4958 – 1,5054).
В гомологическом ряду углеводородов существует линейная зависимость между плотностью и показателем преломления:
. (3.28)
Кроме показателя преломления, к оптическим свойствам веществ относят молекулярную рефракцию и дисперсию.
Формулами Гладстона – Даля и Лорентца – Лоренца выражается удельная рефракция:
R1 = ; (3.29)
R2 = . (3.30)
Молекулярная рефракция – это произведение удельной рефракции на молекулярную массу вещества:
R1М = М = (пD – 1)V ; (3.31)
R2М = = , (3.32) где V – молекулярный объем;
М – молекулярная масса.
Молекулярная рефракция аддитивна для индивидуальных углеводородов. Установлено, что удлинение молекулы на одну метиленовую группу (– СН2 –) повышает молекулярную рефракцию на 4,6 единицы.
Зависимость показателя преломления от длины волны характеризуется дисперсией света.
В лабораторной практике чаще всего используют натриевые лампы с желтой линией D = 589,3 нм и водородные трубки с красной линией С = 656, 3 нм, голубой линией F = 486,1 нм и синей линией G = 434,1 нм.
Разность (nF – nG ) называют средней дисперсией.
Отношение ·103 – относительная дисперсия.
Отношение ·104 – удельная дисперсия.
Еще одной величиной, производной от показателя преломления, является рефрактометрическая разность (интерцепт рефракции Ri):
Ri = пD20 - /2 . (3.33)
Эта величина постоянна для углеводородов одного гомологического ряда. Для алканов Ri = 1,046, алкенов – 1,052, циклоалканов – 1,040, аренов – 1,063.
Для измерения показателя преломления в России применяют два типа рефрактометров: Аббе (РЛУ, ИРФ-22 и ИРФ-454) и Пульфриха (ИРФ-23). Рефрактометры Аббе чаще применяют в лабораторной практике, однако более точные данные получают при использовании рефрактометра типа Пульфриха.