Методи визначення вмісту води в нафті
Методи визначення води в нафті та нафтопродуктах поділяються на дві групи: якісні та кількісні.
Якісні випробуваннядозволяють визначати не тільки емульсійну, а й розчинену воду. До цих методів відносяться проби на прозорість, Кліффорд, на потріскування (найчастіше) і на реактивний папір. Перші з цих методів використовують визначення води у прозорих нафтопродуктах.
а)Проба Кліффорд. Метод застосовується тільки для світлих нафтопродуктів – газоконденсатів, бензинів, гасів, реактивних та дизельних палив. Випробуваний нафтопродукт струшують у ділильній лійці з порошкоподібним перманганатом калію. За наявності води відбувається фарбування нафтопродукту в рожеві кольори.
Кількісневизначення води в нафтопродуктах та нафті найчастіше проводять з використанням методів:
а)дистиляції(Дина-Старка),який полягає в нагріванні проби в колбі зі зворотним холодильником присутності розчинника, що не змішується з водою, який переганяється разом з водою, що знаходиться в зразку, при цьому конденсована вода збирається в градуйованій частині пастки (Діна-Старка), а розчинник повертається в колбу. Метод визначення води по Діну-Старку з використанням екстракційно-дистиляційного апарату для визначення води в сирій нафті. ASTM D4006 відрізняється від близьких методів ASTM D95, ГОСТ Р 51946 в основному тим, що для запобігання конденсації вологи у верхню частину холодильника Лібіха встановлюють осушувальну трубку і для перенесення вологи, що конденсується на стінках холодильника, використовують змив ксилолом.
Метод не застосовується для визначення вмісту розчиненої або будь-якої води, яка присутня в кількостях менше 0,5 % об. Для цьоговикористовуються точніші методи, наприклад, газометричний.
Мал. Прилад визначення змісту води у нафти і н/продуктах: 1 – колба; 2 – насадка Діна–Старка; 3-холодильник (зворотний)
б)газометричний метод- хімічної взаємодії води, що присутня в нафті (нафтопродукті), з реактивами (металевими натрієм, кальцієм, гідридом кальцію, реактивом Карла-Фішера), що супроводжується виділенням водню.
Польовий (газометричний метод) визначення вмісту води відноситься до міжнародного стандарту ISO 9114, застосовний при вмісті води в сирій нафті від 0,05 до 2% про. у випадках, коли немає можливості використовувати лабораторні методи. Сутність методу полягає в тому, що попередньо пробу гомогенізують за допомогою змішувача, беруть аліквоту і переносять в реакційну посудину, де вода реагує з гідридом кальцію (CaH2) або зі лужними металами (натрієм, кальцієм), потім вимірюють об'єм водню, що виділяється:
CaH2+2H2O = Ca(OH)2+H2
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2
в)Визначення води та осаду в сирій нафті методом центрифугуванняза ASTM D 96, D 91. Термостатована центрифуга оснащена ротором для чотирьох пробірок на 100 мл. Діапазон температури +5. +70°С/ 1°C. Вбудований таймер 1–60 хв.
Визначення вмісту (%) води в нафті. Одиниці виміру
Бурова вода є постійним супутником нафти, значна кількість створює великі проблеми.при експлуатації обладнання, переробці нафти, спалюванні палива в двигунах та пальниках. Наявність води в моторних паливах, мастилах вкрай небажана. Вміст води в мастилах посилює їх схильність до окислення і прискорює корозію металевих поверхонь, що стикаються з олією. Присутність води в моторних паливах може призвести за низьких температур до припинення подачі палива через забиття паливних фільтрів кристалами льоду.
Методи визначення води в нафті та нафтопродуктах можуть бути розбиті на дві групи: якісні та кількісні.
Якіснівипробування дозволяють визначати не тільки емульсійну, а й розчинену воду. До цих методів відносяться проби на прозорість, Кліффорд, на потріскування і на реактивний папір. Перші з цих методів використовують визначення води у прозорих нафтопродуктах. Найчастіше застосовуваним методом якісного визначення води є проба на потріскування.
Інша група методів заснована на використанні хімічних та фізико-хімічних властивостей самої води. До них, наприклад, відносяться метод титрування реактивом Фішера, гідридкальцієвий метод та ін.
Існуючі кількісні методи визначення води у рідких продуктах, крім того, ділять на прямі та непрямі. До прямих методів відносять метод Діна та Старка, титрування реактивом Фішера, гідридкальцієвий метод та центрифугування, до непрямих - ІЧ-спектрофотометричний, кондуктометричний, колориметричний та ін.
а) Проба Кліффорд. Метод застосовується лише для світлих нафтопродуктів – бензинів, гасів, дизельних палив, реактивних палив. Випробуваний нафтопродукт струшують у ділильній лійці з порошкоподібним перманганатом калію. За наявності води відбувається фарбуваннянафтопродукту в рожеві кольори.
б) Проба на потріскування. Пробу нафтопродукту нагрівають у скляній пробірці до заданої температури. Наявні у нафтопродукті сліди вологи переходять у пароподібний стан. При подальшому нагріванні бульбашки пари, піднімаючись до поверхні олії, розриваються та потріскують.
Важливим показником нафтових емульсій є їхня стійкість, тобто здатність протягом тривалого часу не руйнуватися. Агрегативна стійкість нафтових емульсій вимірюється тривалістю їх існування й у різних нафтових емульсій коливається від кількох секунд за кілька годин і навіть місяців. Стійкість водонафтових емульсій залежить від низки чинників, зокрема від наявності у яких речовин, званих емульгаторами. Ці речовини, адсорбуючись на поверхні розділу фаз, знижують міжфазний поверхневий натяг і таким чином підвищують її стійкість. Відомі десятки подібних речовин, які у нафтах. Більшість їх належить до класу поверхнево-активних речовин. Такими компонентами нафти є різні нафтові кислоти, смолисті сполуки.
Длякількісноговизначення води в нафтах застосовується метод Діна і Старка, прийнятий як стандартний (ГОСТ 2477-65).
Прилад для визначення вмісту води:
1. Колба круглодонна 200-250 мл
2. Насадка Діна-Старка
3. Холодильник (зворотний)
Сутність визначення полягає у відгоні від нафти води зі спеціальним розчинником і подальшому їх поділі в градуйованому приймачі на два шари. Розчинник не повинен містити домішок води. Як розчинник можна використовувати бензин прямої гонки (Ткіп=100-140 про С), нафтовий дистилят (Ткіп=100-200 про С), що містять небільш ніж 3% ароматичних УВ, ізооктан, толуол. Перед аналізом нафту добре перемішують 5-хвилинним струшуванням, в'язкі та парафіністі нафти попередньо нагрівають до 40-50 про С. Після цього беруть пробу нафти 100 г (або 100 см 3 ), додають 100 мл розчинника і перемішують вміст. Колбу (1) приєднують до приймача-пастки (насадка Діна-Старка) (2) і холодильника (3). Колбу із вмістом нагрівають до кипіння і ведуть перегонку доти, поки в приймальнику-пастці не перестане збільшуватися об'єм нижньої водної фази, при цьому верхній шар розчинника повинен стати прозорим. Час перегонки становить 30-60 хв. Краплі води, що залишилися на стінках холодильника, зіштовхують або змивають розчинником у пастку. Вимірюють кількість води в пастці і розраховують масову (Х) або об'ємну (Х1) частку води у %: