Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.04.01 «Химическая технология»

Образовательная программа «Химическая инженерия»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2

Название работы

Стандартный метод определения интервалов температур кипения нефтяных фракций с помощью газовой хроматографии согласно ASTM D 2887-16 А

По дисциплине

Физико-химические методы анализа

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата
ХИМ54	Солнцев Александр Витальевич

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Назарова Г. Ю.	к.т.н.

Томск – 2025 г.

Цель работы: освоить метод определения фракционного состава нефтяных фракций, выкипающих в пределах 55–538 ℃ в соответствии с ASTM D 2887-16A.

Объекты исследования: сырье технологии гидрокрекинга вакуумного газойля, сырье технологии каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного газойля, эталон газойля, сырье технологии каталитического крекинга смесевого сырья.

1. Теоретическая часть

Нефть и нефтепродукты представляют собой смесь большого числа органических веществ, обладающих различным давлением насыщенных паров (давление, которое оказывают его пары в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре и данном соотношении жидкой и паровой фаз). При перегонке нефти или нефтепродуктов отдельные компоненты отгоняются в порядке возрастания их температур кипения при постепенно повышающейся температуре или в порядке уменьшения давления их насыщенных паров.

Фракция – это доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Нефть и нефтепродукты характеризуются температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, выкипающих в определенных температурных интервалах.

Определение распределения температуры кипения сырой нефти и нефтяных фракций дает важную информацию для работы НПЗ. Эти распределения температур кипения дают информацию о потенциальном массовом процентном выходе продуктов. Определение распределения пределов кипения нефтяных фракций обеспечивает понимание состава исходного сырья и продуктов, связанных с процессами переработки нефти, а также определяет условия переработки нефти на НПЗ. Знание количества произведенного остатка важно для определения экономики процесса переработки.

Фракционный состав нефти и нефтепродуктов определяется стандартными лабораторными методами, по результатам лабораторных испытаний при разделении соединений по температурам кипения методом не только фракционирования (разгонки) нефти, отгона или смеси соединений на установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка), но и газохроматографическими методами:

• ASTM D 2887 (Стандартный метод определения интервалов температур кипения нефтяных фракций с помощью газовой хроматографии согласно ASTM D 2887-16 A);

• ASTM D7169-11 (Стандартный метод определения температуры кипения проб с остатками, такими как сырая нефть, атмосферные и вакуумные остатки, методом высокотемпературной газовой хроматографии). Распространяется на нефть и ее остатки после атмосферной (мазут) и вакуумной перегонки (гудрон) с температурой кипения до 720 °C (С100);

• ASTM 6352-12 Standard Test Method for Boiling Point Distribution of Petroleum Distillates in Boiling Range from 174 to 700°C by Gas Chromatography 3. ASTM D7213-2015. Standard Test Method for Boiling Range Distribution of Petroleum Distillates in the Boiling Range from 100°C to 615°C by Gas Chromatography;

• ASTM D 7500-12 Standard Test Method for Determination of Boiling Range Distribution of Distillates and Lubricating Base Oils in Boiling Range from 100 to 735°C by Gas Chromatography;

• ASTM D6352 распространяется на нефтяные дистилляты с температурой кипения от 174 °C до 700 °C (С10 до С90), с построением кривой разгонки на основании высокотемпературного газохроматографического анализа;

• ASTM D 7213 распространяется на нефтяные дистилляты с температурой кипения от 100 °C до 600 °C с построением кривой разгонки методом газовой хроматографии.

Газохроматографическая имитация такого определения может быть использована для замены традиционных методов перегонки для контроля операций переработки нефти. Данный метод испытания можно использовать для испытаний на соответствие продукта техническим условиям. Распределения пределов кипения, полученные данным методом испытаний, в основном, эквивалентны распределениям, полученным путем перегонки для определения истинной точки кипения.

Метод ASTM D 2887-16A охватывает определение распределения температурных пределов кипения нефтепродуктов. Он применим к нефтепродуктам и фракциям, имеющим конечную точку кипения 538 ⁰С (1000 ⁰F) или ниже при атмосферном давлении в соответствии с измерением, выполненным данным методом испытаний. Данный метод испытаний ограничен пробами, имеющими интервал выкипания, превышающий 55,5 ⁰С (100 ⁰F), и упругость паров достаточно низкую, чтобы можно было производить отбор проб при окружающей температуре.

Метод А. Допускает больший выбор колонок и условий анализа, например, насадочные и капиллярные колонки, а также детектор по теплопроводности в дополнение к пламенно-ионизационному датчику. Продолжительность анализа составляет от 14 до 60 мин.

Метод Б. Ограничивается только 3 капиллярными колонками и не требует разбавления пробы. Кроме того, Процедура В используется не только для типов проб, описанных в Процедуре A, но и для анализа проб, содержащих биодизельные смеси B5, B10 и B20. Данный метод испытаний не рекомендуется применять для анализа проб бензина или компонентов бензина.

Как упоминалось ранее, определение распределения температурных пределов кипения с помощью разгонки имитируют с помощью газовой хроматографии. Неполярная насадочная колонка или колонка в форме открытой трубки (капиллярная колонка) для газовой хроматографии используются для элюирования углеводородных компонентов пробы в порядке возрастания температуры кипения. Температуру колонки повышают с воспроизводимой линейной скоростью, и площадь под хроматографической кривой регистрируют в течение всего анализа. Точки кипения соотносят с осью времени по калибровочной кривой, полученной при тех же самых хроматографических условиях путем анализа известной смеси углеводородов, охватывающих температурные пределы кипения, ожидаемые для испытываемой пробы. Исходя из этих данных, получают распределение температурных пределов кипения фракций пробы.