Композиция стандартных образцов для определения фракционного состава жидких углеводородных топлив

Изобретение относится к аналитической химии. Стандартный образец представляет собой смесь, включающую минимальное количество углеводородных компонентов, один из которых нефтепродукт, содержащий ароматический углеводород, а остальные компоненты - парафиновые углеводороды, которые являются углеводородами нормального строения. Смесь приготовлена с соответствующими каждому из исследуемых топлив показателями температур начала, конца перегонки и 10, 50, 90%-ного отгона. Технический результат - возможность использования стандартного образца для оценки качества жидких углеводородных топлив по всем нормируемым показателям. 6 з.п. ф-лы., 1 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно, к средствам метрологического обеспечения методик выполнения измерений при определении фракционного состава жидких углеводородных топлив с целью контроля их качества в процессе их производства и/или после их хранения и транспортировки.

К жидким углеводородным топливам относят топлива для реактивных двигателей, бензины и дизельные топлива, представляющие собой сложные многокомпонентные смеси с широким интервалом температур кипения. Учитывая сложный состав жидких углеводородных топлив, характеризующийся интервалом температур кипения, для определения их состава и качества используют экспресс-определение фракционного состава методом перегонки по стандартным показателям температур начала, конца и 10, 50, 90%-ного отгона от исходного объема анализируемого топлива.

Фракционный состав является одним из важнейших показателей, характеризующих образование горючей смеси в двигателе, воспламенение и горение, полноту сгорания, величину естественных потерь и изменение качества топлива при хранении и транспортировке.

Усредненные значения требуемых температур для жидких углеводородных топлив определены в соответствии с требованиями нормативно-технических документов:

1) для бензинов [1]:

температура начала перегонки не ниже	35°С
10% перегоняется при температуре	55-75°С
50% перегоняется при температуре	100-120°С
90% перегоняется при температуре	160-180°С
температура конца перегонки	185-205°С

2) для реактивных топлив [2, 3]:

температура начала перегонки	135-150°С
10% перегоняется при температуре	145-175°С
50% перегоняется при температуре	195-225°С
90% перегоняется при температуре	230-270°С
температура конца перегонки	250-280°С

3) для дизельных топлив [4, 5]

температура начала перегонки	150-190°С
50% перегоняется при температуре	255-280°С
96% перегоняется при температуре	330-360°С

В аналитической практике для метрологического обеспечения методик выполнения измерений и технических средств определения фракционного состава жидких углеводородных топлив используют стандартные образцы - имитаторы анализируемых продуктов [6], имеющих значения температур перегонки близкие к нормируемьм температурам по стандартным показателям фракционного состава соответствующих топлив.

Наиболее близким аналогом и прототипом является композиция стандартных образцов для настройки и поверки приборов экспресс-контроля температур начала и конца перегонки реактивных топлив [7]. Указанная композиция включает смеси парафиновых углеводородов нормального строения, взятых в соотношении, об.%: н-октан - 10-25; н-нонан - 15-30; н-ундекан - 25-55; н-додекан - 15-40; н-пентадекан - 5-10. При этом температура начала перегонки составляет 126°С, конца перегонки - 271°С.

Недостатком известной композиции является узкий диапазон температур перегонки стандартных образцов, позволяющий использовать указанную композицию в качестве стандартных образцов фракционного состава только для реактивных топлив и только по показателям температур начала и конца перегонки, что существенно снижает эффективность метрологического обеспечения указанных технических средств.

Основной задачей изобретения является создание композиции стандартных образцов для определения фракционного состава жидких углеводородных топлив, содержащей минимальное количество углеводородных компонентов и позволяющей проводить оценку их качества по всем нормированным показателям: начальным, конечным и промежуточным температурам перегонки, соответствующими каждому из исследуемых топлив: бензинов, реактивных и дизельных топлив.

Поставленная задача решена тем, что в известной композиции в качестве исходных компонентов используют не только парафиновые углеводороды нормального строения, но и нефтепродукты, являющиеся или ароматическим углеводородом, или природной смесью углеводородов, в состав которой входят парафиновые и ароматические углеводороды.

Необходимым условием при создании композиции стандартных образцов, было использование таких исходных компонентов, которые при определенном их соотношении образуют однородные смеси, кривые разгонок которых, несмотря на ограниченный набор компонентов, имеют плавные подъемы температур в пределах нормируемых объемов перегонки.

В качестве исходных компонентов использованы углеводороды, составляющие основную часть жидких углеводородных топлив, относящиеся к углеводородам парафинового ряда, и к углеводородам ароматического ряда в виде индивидуального соединения, или в виде нефтепродукта, представляющего сложную смесь, содержащую ароматические углеводороды. Для выбора оптимального состава стандартных образцов для определения фракционного состава бензинов, реактивных и дизельных топлив были приготовлены и проанализированы по фракционному составу смеси с соответствующими каждому из исследуемых топлив показателями температур начала, конца перегонки и 10, 50, 90%-ного отгона.

На основании проведенных исследований установлено, что в составе композиции стандартных образцов для анализа фракционного состава жидких углеводородных топлив, предпочтительно использовать смесь, содержащую углеводороды парафинового ряда нормального строения и ароматический углеводород - толуол, или трансформаторное масло, взятые в соотношении об.%:

для бензинов: н-нонан - 3-10; н-ундекан - 10-20; н-пентан - 35-45;

толуол - 35-45;

для реактивных топлив: толуол - 3-10; н-додекан - 5-15;

н-тетрадекан - 15-25; н-декан - 60-70;

для дизельных топлив: трансформаторное масло ТКп - 5-15;

н-эйкозан - 10-20; н-нонан - 15-35; н-тетрадекан - 50-60.

При нарушении указанного соотношения компонентов невозможно получить нормированные показатели температур перегонки исследуемых жидких углеводородных топлив, что приводит к снижению точности контроля проводимого определения фракционного состава.

Композиция готовится смешением и тщательным перемешиванием соответствующих объемов углеводородов и иллюстрируется следующими примерами приготовления смесей стандартных образцов.

Пример 1. Для получения композиции стандартных образцов фракционного состава бензинов готовили смесь, состоящую из 40% н-пентана, 40% толуола, 10% н-нонана и 10% н-ундекана. Полученная смесь имеет температуру начала перегонки 42°С, обусловленную содержанием в данной смеси низкокипящего углеводорода н-пентана. Использование в данной композиции н-ундекана с температурой кипения 195°С обеспечивает достижение соответствующего значения температуры конца перегонки. Наличие в композиции толуола и н-нонана обеспечивает плавный подъем температуры в точках 10, 50 и 90%-ного отгона, а соотношение исходных компонентов композиции позволяет получить температуры перегонки композиции стандартных образцов, соответствующие нормативным значениям температур, предъявляемым при определении фракционного состава бензинов.

Пример 2. Для получения композиции стандартных образцов фракционного состава реактивных топлив готовили смесь, состоящую из 10% толуола, 10% н-додекана, 20% н-тетрадекана и 60% н-декана. Наличие в композиции небольшого количества толуола обеспечивает температуру начала перегонки равную 136°С. Использование в составе исходных компонентов н-декана и н-додекана сохраняет плавный подъем температуры в точках 10, 50 и 90%-ного отгона. Н-тетрадекан вводится для обеспечения температуры конца кипения, нормируемой при определении фракционного состава реактивных топлив.

Пример 3. Для получения композиции стандартных образцов фракционного состава дизельных топлив готовили смесь, состоящую из 10% трансформаторного масла, 15% н-эйкозана, 20% н-нонана и 55% н-тетрадекана. Полученная смесь имеет температуру начала перегонки 158°С, обусловленную содержанием в данной смеси н-нонана, температура кипения которого близка температуре начала перегонки. Наличие в композиции н-эйкозана и н-тетрадекана обеспечивает обеспечивает плавный подъем температуры в точках 10, 50%-ного отгона. Использование в составе исходных компонентов трансформаторного масла обеспечивает равномерный подъем температуры перегонки в точке 90%-ного отгона и доводит температуру конца перегонки до 344,5°С.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные. Технические условия.

2. ГОСТ 12308-89. Топлива термостабильные Т-6 и Т-8В для реактивных двигателей. Технические условия.

3. ГОСТ 10227-86. Топлива для реактивных двигателей. Технические условия.

4. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия.

5. ТУ 38.401-58-170-96. Топлива дизельные с улучшенными экологическими свойствами. Технические условия.

6. МИ 2418-97. Классификация и применение технических средств испытаний нефти и нефтепродуктов. Рекомендация.

7. Патент RU, кл. G 0 N 31/00, №2030742.

1. Композиция стандартных образцов для определения фракционного состава жидких углеводородных топлив, характеризующаяся тем, что она содержит смесь углеводородных компонентов, один из которых толуол или трансформаторное масло, в состав которого входят углеводороды ароматического ряда, а остальные компоненты - парафиновые углеводороды, при этом парафиновые углеводороды являются углеводородами нормального строения, а смесь приготовлена с соответствующими каждому из исследуемых топлив показателями температур начала, конца перегонки и 10, 50, 90%-ного отгона.

2. Композиция стандартных образцов по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов составляет, об.%:

н-Нонан	3-10
н-Ундекан	10-20
н-Пентан	35-45
Толуол	35-45

3. Композиция стандартных образцов по п.2, отличающаяся тем, что ее используют при определении фракционного состава бензинов.

4. Композиция стандартных образцов по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов составляет, об.%:

Толуол	3-10
н-Додекан	5-15
н-Тетрадекан	15-25
н-Декан	60-70

5. Композиция стандартных образцов по п.4, отличающаяся тем, что ее используют при определении фракционного состава реактивных топлив.

6. Композиция стандартных образцов по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов составляет, об.%:

Трансформаторное масло	5-15
н-Эйкозан	10-20
н-Нонан	15-35
н-Тетрадекан	50-60

7. Композиция стандартных образцов по п.1, отличающаяся тем, что ее используют при определении фракционного состава дизельных топлив.