Способ определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки

 

Изобретение относится к аналитической технике, а именно к способам определения содержания вредных примесей (в частности, серы) в нефтепродуктах. Сущность: способ состоит в подготовке медной пластинки к определению, включающей шлифовку ее рабочей поверхности, промывку и сушку, обработке медной пластинки анализируемым нефтепродуктом в течение фиксированного отрезка времени при постоянной температуре и определении результатов обработки. Медную пластинку после подготовки к определению фиксируют в горизонтальной плоскости рабочей поверхностью вверх и нагревают до постоянной температуры, равной температуре начала перегонки анализируемого нефтепродукта, обработку пластинки осуществляют путем нанесения на ее рабочую поверхность постоянной по объему пробы анализируемого нефтепродукта и ее испарения потоком воздуха с постоянными параметрами, с последующим охлаждением до комнатной температуры, а результат обработки рабочей поверхности медной пластинки определяют путем измерения электрического потенциала этой поверхности, по значению которого судят о содержании серы в нефтепродуктах. Технический результат изобретения состоит в исключении субъективных ошибок определения серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки, увеличении точности определения и скорости анализа. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аналитической технике, а именно к способам определения содержания вредных примесей (в частности, серы) в нефтепродуктах.

Известен способ определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки (Белянин Б.В., Эрих В.Н. Технический анализ нефтепродуктов и газа. Л.: Химия, 1970, с. 127-130), в соответствии с которым медную пластинку после шлифовки наждачной бумагой, промывки спиртом и эфиром, последующей сушки помещают в анализируемый нефтепродукт, нагретый до 50^oС, через 3 часа вынимают, промывают ацетоном и визуально определяют наличие черных, темно-коричневых или серо-стальных налетов и пятен и на основе этих наблюдений делают вывод о содержании серы в нефтепродукте.

Недостатком данного способа определения содержания серы в нефтепродуктах является качественный характер определения.

Известен способ определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки (каталог фирмы "Petrotest Instruments GmbH&Co KG" Berlin. Лабораторное оборудование для контроля качества нефтепродуктов, с. G17), состоящий в подготовке медной пластинки к определению, включающей шлифовку ее рабочей поверхности, промывку и сушку, обработке медной пластинки анализируемым нефтепродуктом в течение фиксированного отрезка времени при постоянной температуре и определении результатов обработки, по которым делаются заключения о содержании серы в нефтепродукте. При этом визуально осуществляются сравнения поверхности медной пластинки с поверхностями стандартных образцов коррозии медных пластинок (эталонов коррозии).

Недостатком данного метода является существенное влияние на результаты определения субъективного фактора, а именно опыта лаборанта, осуществляющего операцию сравнения поверхности медной пластинки с поверхностями стандартных образцов коррозии.

Задачей изобретения является увеличение точности определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки.

Технический результат - создание инструментального способа количественного анализа содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки, исключающего субъективные ошибки при определении и обеспечивающего увеличение скорости анализа.

Технический результат достигается тем, что в способе определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки, состоящем в подготовке медной пластинки к определению, включающей шлифовку ее рабочей поверхности, промывку и сушку, обработке медной пластинки анализируемым нефтепродуктом в течение фиксированного отрезка времени при постоянной температуре и определении результатов обработки, медную пластинку после подготовки к определению фиксируют в горизонтальной плоскости рабочей поверхностью вверх и нагревают до постоянной температуры, равной температуре начала перегонки анализируемого нефтепродукта, обработку пластинки осуществляют путем нанесения на ее рабочую поверхность постоянной по объему пробы анализируемого нефтепродукта и ее испарения потоком воздуха с постоянными параметрами, с последующим охлаждением пластинки до комнатной температуры, а результаты обработки поверхности медной пластинки определяют путем измерения электрического потенциала этой поверхности, при этом поток воздуха направляют в центр медной пластинки нормально к ее поверхности, а измерение потенциала поверхности медной пластинки осуществляют радиоионизационным измерительным преобразователем потенциала поверхности (Илясов Л. В. , Анкудинова О.В., Рехов А.С. Применение радиоионизационного измерительного преобразователя потенциала поверхности для контроля металлов и жидкостей // Проектирование технических и медико-биологических систем. Сборник научных трудов. Тверской государственный технический университет. - Тверь. 2000. - с. 109-113; Свидетельство РФ на полезную модель 15027, Бюл. изобр. 25, 2000 / Анализатор жидких сред. Илясов Л.В., Анкудинова О.В., Рехов А.С.).

Нагревание медной пластинки до температуры начала перегонки позволяет получить минимальное время анализа при условии сохранения воздействия всех фракций анализируемого нефтепродукта на поверхность медной пластинки. При большей температуре часть фракций нефтепродукта быстро испаряется, а при меньшей температуре увеличивается время, необходимое для испарения пробы нефтепродукта.

Подача потока воздуха в центр пластинки перпендикулярно ее поверхности обеспечивает обдув всей пробы нефтепродукта, т.к. при ударе струи воздуха о поверхность пластинки образуется тонкий поток воздуха, растекающийся вдоль поверхности от центра во всех направлениях.

Такая совокупность операций позволяет упростить определение содержания серы в нефтепродуктах, увеличить его скорость, а также обеспечивает получение количественных результатов.

По сравнению с прототипом заявляемый способ имеет отличительную особенность в совокупности действий и условий, обеспечивающих эти действия.

На фиг.1 показана схема устройства, работающего по предлагаемому способу в режиме испарения пробы анализируемого нефтепродукта.

На фиг.2 показана схема устройства, работающего по приведенному способу в режиме измерения потенциала поверхности медной пластинки.

На фиг.3 показана зависимость сигнала радиоионизационного измерительного преобразователя потенциала поверхности от содержания серы в бензине.

На фиг. 1 и 2 обозначены: 1 - медная пластинка; 2 - рабочая поверхность медной пластинки; 3 - нагреватель с горизонтальной верхней поверхностью; 4 - проба анализируемого нефтепродукта; 5 - поток воздуха; 6 - сопло; 7 - дроссель; 8 - побудитель расхода воздуха; 9 - радиоионизационный измерительный преобразователь потенциала поверхности (РИППП) в металлическом корпусе; 10 - электрометр; 11 - микроамперметр; 12 - экранированный электрический проводник, подключенный к электрометру; 13 - электрический проводник, подключенный к электрометру; 14 - металлическая пластина; 15 - сравнительная медная пластинка; 16 - фторопластовый изолятор; 17 - тритиевый источник β-излучения; 18 - пластина из стеклотекстолита.

С помощью описанного устройства предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Рабочие поверхности 2 медных пластинок 1 и 15 шлифуют наждачной бумагой, промывают ацетоном, а затем пластинку 15 устанавливают на металлическую пластинку 14, подключенную с помощью проводника 13 к электрометру 10, так, чтобы ее отшлифованная поверхность была обращена вверх, и на ее поверхность устанавливают РИППП 9. Пластинку 1 устанавливают на горизонтальную поверхность нагревателя 3, предварительно нагретого до температуры начала перегонки анализируемого нефтепродукта. После того как пластинка 1 нагревается до температуры нагревателя (через 1 мин), с помощью микрошприца на рабочую поверхность 2 пластинки 1 наносится постоянная по объему проба 4 анализируемого нефтепродукта (20 мкл). Сопло 6 устанавливают перпендикулярно к поверхности пластинки 1 в ее центре. Включают побудитель расхода 8. При этом воздух через дроссель 7 и сопло 6 будет поступать в виде струйного потока 5 перпендикулярно к поверхности пластинки 1. Причем предварительно фиксируют расстояние от среза сопла 6 до рабочей поверхности пластинки 1 и настраивают с помощью дросселя 7 значение расхода воздуха.

Проба анализируемого нефтепродукта за счет контакта с медной пластинкой приобретает температуру, равную температуре начала перегонки, содержащаяся в пробе сера вступает в химическую реакцию с медной пластинкой. При этом происходит постепенное испарение пробы анализируемого нефтепродукта. Полное испарение последнего при температуре начала перегонки составляет 2-3 мин.

После завершения этой операции пластинку 1 снимают с нагревателя 3, охлаждают до комнатной температуры и затем размещают на металлической пластине 14. По шкале миллиамперметра считывают и запоминают значения сигнала РИППП 9 при размещении последнего на поверхности сравнительной пластинки 15. Затем РИППП 9 снимают с пластинки 15 и устанавливают на пластинку 1 (фиг.2). Возникающий при этом сигнал РИППП будет отличаться от прежнего из-за наличия на рабочей поверхности медной пластинки 1 продуктов реакции (коррозии). По разности сигналов РИППП при его размещении на рабочих поверхностях пластинок 1 и 15 судят о содержании серы в анализируемом нефтепродукте.

Сигнал РИППП возникает за счет протекания ионного тока между тритиевым источником β-излучения и поверхностью медных пластинок. Появление ионного тока в РИППП при наличии ионизации воздуха в промежутке между тритиевым источником и поверхностью медной пластинки вызывается контактной разностью потенциалов между тритиевым источником излучения и медной пластинкой [Царев Б. М. Расчет и конструирование электронных электровакуумных ламп. - М.: Энергия, 1967. - 670 с.]. Причем значение контактной разности потенциалов при постоянной работе выхода электронов из тритиевой пластинки определяется работой выхода электронов из медной пластинки. При появлении продуктов коррозии на поверхности медной пластинки 1 работа выхода электронов из нее будет отличаться от работы выхода электронов из чистой пластинки 15. Это и вызывает изменение сигнала РИППП, который связан с концентрацией серы в анализируемом нефтепродукте.

Для проверки предлагаемого способа определения содержания серы в нефтепродуктах в проведенных опытах использовался бензин А-95. Из этого бензина были созданы образцы с содержанием серы 0,05, 0,10, 0,15 и 0,20 мас.%. В опытах применялись медные пластинки размерами 20x20 мм, толщиной 0,5 мм, которые перед опытом шлифовались наждачной бумагой и промывались спиртом и ацетоном. Температура нагревателя принималась равной 35^oС, внешний диаметр РИППП был равен 18 мм, а диаметр тритиевого источника β-излучения - 8 мм. Расстояние между тритиевым источником и поверхностью медной пластинки составляло 1 мм. Проба (объемом 20 мкл) наносилась на поверхность медной пластинки микрошприцем, а расход испаряющего воздуха составлял 200 см³/мин. Причем расстояние между срезом сопла и поверхностью медной пластинки составляло 10 мм. Измерение ионного тока с помощью электрометра 10 проводилось на шкале 2•10^-10 А. Выходной унифицированный сигнал электрометра измерялся микроамперметром с диапазоном измерений 0-75 мкА, и классом точности 0,5.

Результаты измерений представлены на фиг.3, из которой следует, что в исследованном диапазоне содержания серы в бензине зависимость ионного тока РИППП от содержания серы является практически линейной.

Возможность измерения содержания серы в бензине в диапазоне 0-0,2% имеет важное практическое значение, т.к. именно этим диапазоном значений регламентируется содержание серы во всех товарных бензинах и других светлых нефтепродуктах (Товарные нефтепродукты. Свойства и применение. Справочник. М.: Химия, 1978, с. 26, 38, 50, 57).

Предлагаемый способ может найти широкое применение в практике заводских лабораторий нефтеперерабатывающих предприятий, в лабораториях нефтебаз, а также в экспрессных анализаторах топлив на автозаправочных станциях и аэродромах.

Преимуществом данного способа является: - количественный результат определения; - экспрессность определения; - простота аппаратурной реализации; - возможность использования для дешевых анализаторов серы в нефтепродуктах.

Формула изобретения

1. Способ определения содержания серы в нефтепродуктах по коррозии медной пластинки, состоящий в подготовке медной пластинки к определению, включающей шлифовку ее рабочей поверхности, промывку и сушку, обработке медной пластинки анализируемым нефтепродуктом в течение фиксированного отрезка времени при постоянной температуре и определении результатов обработки, отличающийся тем, что медную пластинку после подготовки к определению фиксируют в горизонтальной плоскости рабочей поверхностью вверх и нагревают до постоянной температуры, равной температуре начала перегонки анализируемого нефтепродукта, обработку пластинки осуществляют путем нанесения на ее рабочую поверхность постоянной по объему пробы анализируемого нефтепродукта и ее испарения потоком воздуха с постоянными параметрами, с последующим охлаждением до комнатной температуры, а результат обработки рабочей поверхности медной пластинки определяют путем измерения электрического потенциала этой поверхности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток воздуха направляют в центр, по значению которого судят о содержании серы в нефтепродуктах медной пластинки, перпендикулярно к ее поверхности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение электрического потенциала поверхности медной пластинки осуществляют радиоионизационным измерительным преобразователем потенциала поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3