Определение непредельных и ароматических углеводородов в светлых нефтепродуктах

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 иода 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 иода 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 повлечь за собой выпадение кристалликов льда в топливоподающей системе; повышается склонность к нагарообразованию.

Повышенное содержание ароматических углеводородов в реак­тивных топливах снижает их теплотворную способность (на еди­ницу веса), 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 в общей сумме 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 свыше нормы (16% для уайт-спирита и 3—4% для других сортов) повышает токсичность этих нефтепродуктов.

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, окислы азота, водород, галогены и их производные и другие вещества. Наиболь­шее распространение нашли методы, основанные на реакциях присоединения иода или брома, в которых о «непредельности» моторных топлив судят по бромным или йодным числам.

Бромным или йодным числом называется количество граммов брома (иода), присоединившееся к 100 г анализируемого топлива. В общем виде определение бромного или йодного числа заклю­чается в проведении реакции галогенирования с определенным количеством реагента и оттитровывании гипосульфитом избытка галогена. Одновременно в контрольном опыте оттитровывают такое же количество галогена, какое взято для проведения основ­ного опыта. По разности между количеством гипосульфита, 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

по бромному или йодному числу и с учетом молекулярного веса непредельных углеводородов М подсчитывают их содержание (в вес.%) по формуле

где 160 и 254 — молекулярные веса соответственно брома и иода.

Для определения йодных и бромных чисел предложено много различных методов, отличающихся друг от друга по составу основного реагента, условиям проведения реакции галогенирования и применяемым растворителям. В практике технического анализа и исследования нефтепродуктов чаще всего применяют методы Маргошеса (ГОСТ 2070—55), Кауфмана — Гальперна и различ­ные модификации бромид-броматного способа. При анализе бен­зинов-растворителей с очень малым содержанием непредельных углеводородов используют метод Гюбля—Валлера (ГОСТ 443—56).