3. Зерттеу сызбасын және өту параметрлерін таңдау және негіздеу.
Сызба сипаттамасы
Барлық мұнай өнімдері құрамында көмірсутегіден басқа көп немесе аз мөлшерде мұнай фракцияларының эксплуатациялық қасиеттің нашарлататын көмірсутекті емес компоненттер – күкірт-, оттегі- және азоттан тұратын қосылыстар кездеседі. Ережеге сай көмірсутекті емес компоненттер мөлшері фракцияның қайнау температурасы өскенде қатар өседі.
Мұнай фракцияларында көп мөлшерде күкіртті қосылыстар болады. Көбінесе мұнай өнімдерінде күкірттің жалпы мөлшерін, ал терең зерттеулерде күкіртті қосылыстардың топтық құрамын да анықтайды.
Күкірт мөлшерін анықтау барлық өнімдер үшін міндетті болып келеді. Мұнай және мұнай өнімдерінде күкірт кең диапозонда өзгереді: 0,0008-ден 20-30% дейін. Мұндай кең диапозонда күкірт мөлшерін анықтау үшін әртүрлі стандартты әдістер қолданылады. Олардың барлығының өзіндік кемшіліктері бар: бомбада жағу мен хроматты ұзақ және төмен нәтиже береді; титрлеу мен кварцті түтікте жағу 1,5 сағатты алады және т.б.
Лампалық әдіспен күкіртті анықтау масса бойынша 0,01-0,4% концентрациядағы сұйық мұнай өнімдерінің күкірт құрамын анықтауға қолданылатын тиімді әдіс. Ол көбінесе фитильді лампада толығымен жанатын бензин, керосин, нафта және басқа сұйықтар үшін қолданылады. Әдетте мұнай құрамында болатын фосфор қосылыстары анализ нәтижесіне әсер етпейді. Құрамында қорғасыны бар мұнай өніміндегі (бензиндегі) антидетонациялық сұйықтарды жағу кезінде түзілетін оттегінің аз мөлшерінің болуына байланысты түзетулер жүргізіледі. Қышқыл және негіздер түзетін концентрациясы елеулі басқа қоспалар титрлеу процесіне әсерін тигізеді.
Лампалық әдіспен күкірт құрамын анықтау
Реактивтер:
Титирленген 0,05 н ерітінді – тұз қышқылы
Натрий карбонатының 3%-ті сулы ерітіндісі
Метилоранждың 0,05%-ті сулы ерітіндісі
Петролейн эфирі
Күкіртсіз жанармай
Анализге дайындық. Қондырғы 1-суретте көрсетілгендей жиналады.
Шам 2 – мақта жібінен жасалған фитиль 1 өтетін әйнек фитиль түтікке арналған саңылауы бар қабықпен немесе әйнек тығынмен жабылған жұқа әйнекті жазық түпті колба. Қондырғыны жинамас бұрын оның бөлшектері дистилденген сумен, ал фитиль мен шам – петролейн эфирімен мұқият шайылады. Шайылғаннан кейін фитиль мен шам әбден кептірілуі керек. Абсорбердің 4 үлкен түтікшелерінің 2/3 бөлігіне дистилденген сумен шайылған әйнек таяқшалар немесе моншақтар толтырылады және абсорберге бюреткадан 10 мл натрий карбонаты ерітіндісі мен 10 мл дистилденген су құйылады.
1-сурет. Лампалық әдіспен күкірт мөлшерін анықтау қондырғысы:
1 – фитиль; 2 – шам; 3 – лампалық әйнек; 4 – абсорбер; 5 – шлиф; 6 – тамшыұстағыш.
Анализді жүргізу. Жиналған қондырғының шамын зерттелетін мұнай өнімімен келесідей толтырады. Түтіндемейтін жалында жанатын мұнай өнімдерін алдын ала өлшенбеген таза құрғақ колбаға күкірт мөлшері бойынша 4-5 мл аз күкіртті қайнау температурасы төмен өнімдерді (0,05%-ке дейін күкірті бар) және 1,5-3 мл жоғары температурада қайнайтын күкіртті өнімдерді (0,05%-тен жоғары күкірті бар) құйып фитилі бар тығынмен жабады. Фитильдің төменгі бөлігін шамның түбі бойынша қояды. Фитиль зерттелетін өніммен қаныққаннан кейін, оның сыртқы соңын фитиль түтігінің жоғары шетімен қияды, шамды жағып, жалын биіктігін 5-6 мм етіп орналастырады. Содан соң жалынды өшіріп, шамды буланып шығындалуды ескеру үшін және 0,0004 г дәлдәкпен аналитикалық таразыда өлшейді.
Дәл осылай екінші шамды зертттелетін мұнаймен толтырады, ал үшіншісін этил спиртімен (өлшемей) толтырады.
Жанғанда таза күйінде күшті күйе (құрамында ароматты және шексіз көмірсутектердің жоғары мөлшері, сонымен қатар жоғары температурада қайнайтын өнімдері бар) түзілетін мұнай өнімдерін 1-2 мл мөлшерде фитиль және қақпағымен өлшенген таза және құрғақ шамға құяды және тағы 0,0004 г дәлдікпен өлшейді. Шамды өлшегеннен кейін күкіртсіз бензинге (күкірттің мөлшері 0,005%-тен жоғары болмауы тиіс) 1:1, 1:2, 1:3 (көлемі бойынша) қатынасында қосады. Ол қоспа шамда айдаусыз жануы үшін қажет. Қоспаның жалпы көлемі 4-5 мл болуы тиіс. Осылайша шамды толтырады, ал күкіртсіз бензин (өлшемей) қосады.
Кейін Бунзен колбасын вакуум түтік көмегімен су ағынды сорапқа жалғайды және колбаның мойнына резина түтік арқылы үш жақты әйнек паук өскінін қояды. Паук соңын вакуум түтік арқылы 6 тамшыұстағышқа қосады, соңғыларын ағаш тіреуішке қондырылған 4 абсорбермен қосады. Абсорберді 3 шамды әйнекке қосады. Бунзен колбасы мен сорап арасындағы және тамшы ұстағыш пен паук арасындағы резеңке түтікке винтті қысқыш кигізеді. Қондырғыны жинап алып вакуум-сорапты қосады, фитильді күкірттен бос (сіріңке қолдануға тыйым салынады!) жалынмен жағады. Өнімнің жануы толық болуы үшін және барлық күкіртті газ натрий карбонатының ерітіндісімен сіңіріліп үлгеруі үшін фитиль ұзындығын, жалын биіктігін және ауаны сору жылдамдығын реттеу қажет. Шамдар шамды әйнек астында орналасуы керек. Себебі фитиль түтігінің шеті шамды әйнектің төменгі шетінен 8 мм жоғары орналасуы керек. Анықтауды ауасы таза бөлмеде жүргізу міндетті. Жалын биіктігі 6-8 мм болу керек. Зерттеу зерттелетін өнімнің барлығы жанып кеткенде аяқталды деп саналады.
Араластырылған өнімді шамда жағып болған соң қайта толығымен жандырылатын 1-2 мл күкіртсіз бензин құйылады. Содан соң шамды қақпақпен жауып өшіреді және 3-5 минуттан кейін насосты сөндіреді. Қондырғыны бөлшектейді, тамшыұстағыш, шамды әйнек және адсорбердің жоғары бөлігін сәйкес абсорберге шаюшы суды жинай отырып, шайғышта дистилденген су ағынымен мұқият шаяды.
Әрбір аппаратты шаюға 50-70 мл дистилденген су жұмсалады. Абсорбердегі ерітіндіге 1-2 тамшы метилоранж тамызып, реакцияға түспеген натрий карбонатын 0,05н НСl ерітіндісімен титрленеді.
Бірінші бақылау тәжірибесіндегі абсорбер ерітіндісін титрлейді, содан соң зерттелетін өнімді жаққаннан кейінгі абсорбердегі ерітіндіні титрлейді. Титрленуші ерітінді қызыл түске боялғанда титрлеу аяқталады.
Бақылау ерітіндісін жаққанға дейінгі және кейінгі этил спиртінің немесе күкіртсіз бензиннің өлшендісінің титрлеу нәтижелері арасындағы айырмашылық 0,05 мл жоғары болмау керек. Жоғары болған жағдайда тәжірибені қайта жүргізеді, ауаның күкіртпен ластануына себеп болады.
Жанған араласпаған мұнай өнімінің өлшендісін шамның өнімді жаққанға дейінгі және кейінгі мөлшерінің айырмасымен анықталады. Араласқан өнімді жаққан өлшенді массасын өнім бар шам массасы мен тәжірибе алдындағытаза, құрғақ шамның массасының арасындағы айырмашылығымен анықталады.
Зерттелетін мұнай өніміндегі S күкірттің массалық үлесі (%) мына формуламен есептелінеді:
мұндағы V – бақылау ерітіндісін титрлеуге кеткен НСl ерітіндісінің мөлшері; – зерттелетін өнімнің жану өнімдерін сіңіруден кейінгі ерітіндіні титрлеуге кеткен НСl ерітіндісінің мөлшері; К – 0,05н тұз қышқылы титріне түзету коэффициенті; 0,0008 – 1 мл 0,05н тұз қышқылының ерітіндісінің эквивалентті массасына күкірт массасы, г/мл; А – зерттелетін мұнай өнімінің жанған бөлігінің массасы, г.
Күкірт мөлшерін төмен нәтижеден 5% жоғары болмайтын екі параллель анықтаулардың орташа арифметикалылығы арқылы анықталады.