НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯФРАКЦИОННОГО
СОСТАВА В АППАРАТЕ АРН-2

ГОСТ 11011-85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН Министерствомнефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Т.X. Мелик-Ахназаров, В.В.Булатников, Э.Ф. Каминский, К.А. Демиденко, Г.И. Москвина, З.В. Дриацкая, Л.А.Садовникова, Т.В. Еремина

ВНЕСЕН Министерствомнефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

Член Коллегии В.А. Рябов

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕПостановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 марта 1985 г.№ 792

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПостановлениемГосударственного комитета СССР по стандартам от 25 марта 1985 г. № 792 срокдействия установлен

с 01.01.86

до 01.01.91

Несоблюдение стандартапреследуется по закону

Настоящий стандартустанавливает метод определения фракционного состава нефти и нефтепродуктов приатмосферном давлении и под вакуумом для построения кривой истинной температурыкипения (ИТК) нефти и нефтепродуктов, установления потенциального содержания внефти отдельных фракций, нефтепродуктов или их компонентов и получения фракцийнефти с целью исследования их физико-химических свойств группового ииндивидуального углеводородного состава.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ ИМАТЕРИАЛЫ

Аппарат АРН-2, рассчитанныйна перегонку нефти до 450-500 °С, состоящий из технологического (черт. 1) иэлектрического блоков, которые смонтированы в одном металлическом каркасе(черт. 2).

Аппарат снабжен вакуумнымнасосом типа ВН-461-М или пластинчато-роторным типа 2НВр-5ДМ, или любым другим,обеспечивающим остаточное давление до 1,3·10² Па (1 мм рт. ст.) втечение 16 ч непрерывной работы, а также двумя кубиками на разную загрузку (1,9и 3,0 дм³).

Ректификационная колонкадиаметром 50 мм и высотой 1016 мм, обладающая погоноразделяющей способностью,соответствующей 20 теоретическим тарелкам при полном возврате орошения, имеющаяэлектрообогрев и покрытая слоем изоляции.

1 - буферная емкость; 2 - манифольд; 3 - приемники; 4, 6,19, 20, 21 - термопары; 5 - обратный холодильник; 7 - конденсатор;8, 17 - накидные гайки; 9 - ректификационная колонка; 10,15 - ловушки; 11, 12 - ртутные вакуумметры; 13 - дифференциальныйманометр; 14 - вакуумный насос; 16 - трубка; 18 - решетка;22 - кубик; 23 - печь; А - кран трехходовой; Б -полулунный кран; В, Г, Д, Ж, Е - краны; З - кран (зажим)

Черт. 1

1 - амперметр на 10 А; 2 - амперметр на 5 А;3 - сигнальная лампа для контроля включения или выключения нагревастенок печи; 4 - потенциометр автоматический марки ПС1-08 или КСП2-027; 5-7- автотрансформаторы типа ЛАТР-1; 8 - розетка для нагреваэлектрокрючка; 9-15 - кнопки управления; 16 - лампа для подсветаниши; 17 - розетка для включения переносной лампы или для обогревапереходной трубки от крана до приемника; 18 - сигнальная лампа дляконтроля включения или отключения аппарата от сети; 19, 20 - вакуумметрыртутные.

Черт. 2

Термопары, рассчитанные натемпературу от 0 до 400 °С, которые вставляют в припаянные к колонке, кубику иголовке конденсатора карманы.

Узел конденсации,предназначенный для полной конденсации паров, возврата части конденсата в видеорошения и для отбора конденсата, состоящий из конденсатора и обратногохолодильника с краном для отбора дистиллята.

Электрическая печь,состоящая из двух самостоятельных секций обогрева (дно и бока), обеспечивающаянагрев нефти или нефтепродуктов до 380-400 ° С.

Дифференциальный манометр,заполненный керосиновой фракцией, служащий для замера перепада давления междукубиком и верхом колонки.

Краны манифольда (А и Б) ибуферная емкость, служащие для выполнения операций по обеспечениюустановленного вакуума в системе при смене отбираемых фракций.

Ртутный вакууметр 11(черт. 1),служащий для замера остаточного давления паров.

Ртутный вакууметр 12(черт. 1),служащий для замера остаточного давления в нижнем приемнике при смене фракцийво время перегонки под вакуумом.

Спирт этиловыйректификованный технический по ГОСТ18300-87.

Нефрасы по ГОСТ 433-76 или фракция прямогонногобензина, соответствующего нефрасу.

Толуол реактивный по ГОСТ 5789-78 илитолуол нефтяной по ГОСТ 14710-78, или толуолкаменноугольный и сланцевый по ГОСТ 9880-76.

Спирто-толуольная смесь 1:1.

Керосин осветительный илифракция, соответствующая этому керосину по фракционному составу для заполнениядифференциального манометра.

Смазка ЦИАТИМ-221 по ГОСТ 9433-80или любая вакуумная смазка.

Секундомер.

Цилиндр мерный вместимостью1000 см³ по ГОСТ1770-74.

Колбы любого исполнения типаП или Кн по ГОСТ25336-82.

Ткань асбестовая или изстеклянного волокна.

Проволока нихромовая по ГОСТ12766.1-77 марки Х20Н80-Н диаметром 0,5 мм.

Весы лабораторные общегоназначения с пределом взвешивания 1000 и 10000 г 3-го класса точности.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

2.1. В отобранной пробенефти или нефтепродукта предварительно определяют по ГОСТ13379-82 массовую долю растворенного в ней газа, включая бутан, которуюиспользуют при определении потенциального содержания нефтепродуктов.

Для перегонки на аппаратеАРН-2 допускается нефть, газоконденсат или нефтепродукт с содержанием воды неболее 0,5 % по ГОСТ 2477-82. При большем содержании воды нефть или нефтепродуктпредварительно обезвоживают.

2.2.Подготовка аппарата

2.2.1.Колонку 9, заполняют насадкой следующим образом: на решетку 18насыпают 150 см³ крупной насадки, представляющей собой спираль изнихромовой проволоки, высотой отрезка спирали (12±1) мм и диаметром виткаспирали (5±1) мм. Далее по всей высоте колонки насыпают 1400 см³мелкой насадки из нихромовой проволоки, высотой отрезка спирали (6±1) мм идиаметром витка спирали (3±1) мм.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Во избежание уплотнения кмелкой насадке добавляют 250-270 см³ крупной. Объем насадки измеряютцилиндром.

2.2.2. После 25-30 перегонокв аппарате АРН-2, с учетом качества перегоняемых нефтей, но не реже одного разав год, насадку в колонке обновляют. Для этого из колонки высыпают всю насадку,прокаливают ее в муфельной печи при температуре 500-600 °С до удаления кокса,затем охлаждают, перебирают и засыпают в колонку. В случае необходимостидобавляют новую насадку, приготовленную в соответствии с п. 2.2.1,на 30-40 мм ниже верха колонки.

2.2.3. Верх кубика, верхколонки и переточную трубку головки-конденсатора изолируют теплоизоляционнымматериалом. Переточную трубку от крана Д (см. черт. 1) доприемника снабжают электрообогревом, для включения которого используют розетку 17(черт. 2).

2.2.4. Проверяют аппарат нагерметичность. Для этого кран А (черт. 3) ставят в положения 1, 3, 4;кран Б - в положения 6, 7 для соединения вакуумного насоса сатмосферой; кран Г закрывают; кран В открывают; кран Жзакрывают. Включают вакуумный насос и кран Б переводят в положения 5,6.

После того, как остаточноедавление достигнет 1,3·10² - 2,7·10² Па (1-2 мм рт. ст.),кран А переводят в положения 1, 2, 3, а затем кран Бпереводят в положения 6, 7. Вакуумный насос останавливают.

2.2.5. Если аппарат собрангерметично, остаточное давление 1,3·10² - 2,7·10² Па (1-2мм рт. ст.) в системе не изменяется в течение 15-20 мин. Если аппарат не держитвакуум, его проверяют по частям для установления и устранения места течи.

Черт. 3

2.2.6. После каждойперегонки аппарат промывают 1 дм³ нефраса, затем продувают воздухом.

После проведения 10-12перегонок аппарат промывают вначале спирто-толуольной смесью, а затем нефрасом.

При работе свысокосмолистыми нефтями с содержанием асфальтосмолистых веществ более 20 % ивысокосернистыми нефтями с содержанием серы более 2 % аппарат промывают послетрех перегонок спирто-толуольной смесью, затем нефрасом и продувают воздухом.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

3.1.Атмосферная перегонка

3.1.1. Перед началомперегонки все краны смазывают смазкой ЦИАТИМ-221 или другой вакуумной смазкой(необходимо следить, чтобы смазка не попала в отверстия кранов).

3.1.2. Краны манифольдаставят в следующие положения (см. черт. 3): кран А - 1,2, 4;кран Б - 5, 7; кран В открывают, кран Г закрывают, кран Жи зажим З открывают.

3.1.3. В холодильник 5узла конденсации (см. черт. 1) пускают воду с температурой не выше 25 °С, врубашки приемников 3 (см. черт. 1) загружают лед.

3.1.4. Нефть илинефтепродукт в количестве 1,9 или 3,0 дм³ наливают в предварительновзвешенный кубик через горловину и взвешивают (см. черт. 1). Кубиксоединяют с колонкой через накидную гайку 17, которую плотнозавинчивают. Трубку 16 соединяют открытым концом через накидную гайку ипереходную трубку с дифференциальным манометром 13.

3.1.5. В карман длятермопары вставляют термопару 21 (см. черт. 1).

Для уменьшения потерь тепламесто соединения кубика с колонкой и колонки с головкой конденсатором закрываютстеклянной или асбестовой тканью.

Кран Д (см. черт. 1 и 2) доначала перегонки закрывают.

3.1.6.Аппарат включают в электросеть нажимом кнопки 12 (см. черт. 2) при этом должна загоретьсясигнальная лампа 18 (см. черт. 2). Нажимом кнопки 9(см. черт. 2) вверх поднимают электропечь. Включают потенциометр. Включают обогревдна печи и колонки с помощью автотрансформаторов 5, 7 (черт. 2).

3.1.6.1. Обогрев стенкипечи, используемый только при перегонке высокосмолистых нефтей, включают спомощью автотрансформатора 6 (см. черт. 2) только в начальный моментперегонки для более равномерного нагрева продукта. Через 30-40 мин обогрев стенки печи выключают.

3.1.6.2. Обогрев регулируюттак, чтобы разгонка началась через 1,5-2 ч.

3.1.7. Кран Д (черт. 1) закрытдо тех пор, пока не установится равновесие в колонке. Признаком равновесияявляется прекращение колебания давления, определяемого по дифференциальномуманометру, и стабилизация температуры паров.

После этого кран Д(черт. 1)открывают и начинают отбор фракций.

3.1.8. Перегонку нефтипроводят со скоростью 3-4 см³/мин при загрузке 3 дм³ и2-2,5 см³/мин - при загрузке 1,9 дм³. Скорость перегонкиконтролируют секундомером и измерением объема дистиллята в приемниках. Заданнуюскорость регулируют краном и электрообогревом печи и колонки при постоянномперепаде давления в дифференциальном манометре.

3.1.9. При нормальном режимеработы аппарата разность температуры паров в колонке и жидкости в кубике вовремя отбора бензиновых фракций должна быть выше 100 °С.

Отбор фракций приатмосферном давлении производят до температуры 200 °С (в случае высокосернистыхи высокосмолистых нефтей - до 180 °С).

Фракции собирают в колбы ивзвешивают с погрешностью не более 0,1 г.

3.1.10. При температурепаров 180-200 °С атмосферную перегонку прекращают: выключают обогрев печи иколонки при помощи автотрансформаторов 5, 7 (см. черт. 2),опускают печь нажимом кнопки 11, выключают потенциометр. Прекращаютдоступ воды в холодильник.

Нажимом кнопки 13(см. черт. 2)аппарат отключают от электросети.

3.2.Вакуумная перегонка

3.2.1. После отборабензиновых фракций при атмосферном давлении начинают вакуумную перегонку.Фракции, выкипающие при температуре до 320 °С, отбирают при остаточном давлении1,3·10³ - 1,6·10³ Па (10-12 мм рт. ст.), фракции,выкипающие выше 320 °С - при остаточном давлении1,3·10² - 2,7·10² Па (1-2 мм рт. ст.), котороеопределяется по ртутному вакууметру 11. Пересчет температур производятпо номограмме (черт. 4). Допускается пересчеттемператур производить по табл. 1-14справочного приложения 1.

Перед началом вакуумнойперегонки тщательно смазывают все краны.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.2.2. При отборе фракций,выкипающих при температуре 200-320 °С, в холодильник пускают воду, в рубашкиприемников наливают холодную воду. Перед началом перегонки краны манифольдаставят согласно обозначениям на черт. 3 в следующие положения: А -1, 3, 4; Б - 5, 6; Г закрывают, В открывают, кран Ж изажим З полностью открывают.

3.2.3. Включение аппарата -по п. 3.1.6.Нажимом кнопки 15 (см. черт. 2) включают вакуумный насос.Постепенным завинчиванием зажима З (см. черт. 3) остаточное давление доводят до1,3·10³ Па (10 мм рт. ст.) по показанию вакуумметра 11 (см.черт. 1).

Обогрев регулируют так,чтобы перегонка началась через 2,0-2,5 ч.

Кран Д (см. черт. 1) так же,как и при атмосферной перегонке, не открывают до тех пор, пока не установитсяравновесие в колонке.

При нормальном режиме работыаппарата разность температур жидкости в кубике и паров в головке конденсаторадолжна быть для керосиновых фракций - 80-100 °С, для дизельных и масляныхфракций - 40-80 °С.

Показания дифференциальногоманометра (мм керосинового столба) при отборе керосино-газойлевых и масляныхфракций не должны превышать 100 мм. Увеличение разности давления идифференциальном манометре выше 100 мм свидетельствует о нарушении балансанагрева кубика и колонки. В этом случае необходимо не увеличивать нагрев кубикаили постепенно увеличить нагрев колонки.

3.2.4. После того, как вколонке установится равновесие, кран Д (см. черт. 1)открывают и начинают отбирать фракции.

3.2.5. Для смены фракцийзакрывают кран В (см. черт. 3), кран Б плавно ставят вположения 5, 7 для соединения нижней воронки приемника с атмосферой,затем открывают кран Г и фракцию спускают в предварительно взвешеннуюколбу.

Кран Г закрывают,кран А переводят в положения 1, 2, 3 и кран Б ставят вположения 5, 6 для откачивания воздуха из нижней воронки.

После того, как остаточноедавление в нижней воронке и остаточное давление в остальной системе будутравны, что фиксируется показаниями вакуумметров 11, 12 (см черт. 1), кран Воткрывают, кран А ставят в положения 1, 3, 4 и перегонкупродолжают.

При 1,3·10³ -1,6·10³ Па (10-12 мм рт. ст.) отбирают фракцию с температуройкипения 200-320 °С при нормальном давлении.

3.2.6.При температуре паров 320 °С выключают обогрев печи и колонки.

Доступ воды в холодильникпрекращают, в рубашки приемника наливают горячую воду. Через 5-7 мин включают обогрев печи и колонки и,постепенно закрывая кран Ж (см. черт. 1), доводят остаточное давлениедо 1,3·10² - 2,7·10² Па (1-2 мм рт. ст.).

3.2.7. Для подогрева парафинистыхпродуктом, проходящих через краны В и Г (см. черт. 1), можетбыть использован электрокрючок, который нагревается через розетку 8 (смчерт. 2)при включении в электросеть, или горячая вода, заливаемая в рубашки приемников.

3.2.8. Смена фракций приостаточном давлении l,3·10² - 2,7·10² Па (1-2 ммрт. ст.) происходит так же, как и при отборе керосиновых фракций при остаточномдавлении 1,3·10³ Па (10 мм рт. ст.).

3.2.9. После окончанияперегонки выключают потенциометр, выключают обогрев печи и колонки, опускаютпечь, кран А ставят в положения 1, 2, 3; кран Б - вположения 6, 7; после этого выключают насос. Таким образом, вся система(кубик, колонка, приемник, буферная емкость и т.д.) остается под вакуумом.

3.2.10. Колонку и кубикохлаждают до комнатной температуры. Затем кран Б (см. черт. 3) ставятв положения 5, 7; кран А - в положения 1, 3, 4, т.е. всюсистему соединяют с атмосферой. После этого кубик отсоединяют от колонки,взвешивают вместе с остатком, после чего остаток выливают.

3.2.11. При проведениивакуумной перегонки сразу же после атмосферной, отключают обогрев колонки икубика (опускают печь). После того, как в кубике температура понизится до180-200 °С, включают вакуум-насос и создают вакуум в системе, постепенно доводяего до остаточного давления 1,3·10³ - 1,6·10³ Па (10-12мм рт. ст.), а затем включают обогрев кубика и колонки. При достижениитемпературы паров 320 °С разгонку продолжают по п. 3.2.6.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Массу отобранныхфракций определяют как разность масс колбы с отобранной фракцией и пустойколбы.

4.2. Определяют массовыедоли выхода отдельных фракций и остатка от массы пробы нефти или нефтепродукта,взятых для перегонки, и записывают в таблицу, пример которой приведен всправочном приложении 2. Для составления материального балансаопределяют суммарный выход фракций с учетом содержания газа. Потери приперегонке вычисляют как разность 100 % и суммарного выхода фракций и остатка.Потери не должны превышать 2,5 %.

(Новая редакция, Изм. № 1).

4.3. (Исключен, Изм. № 1).

4.4. Строят кривую истиннойтемпературы кипения перегоняемого продукта (ИТК) на основании зависимоститемпературы конца кипения отдельной фракции от ее суммарного выхода. На осиабсцисс откладывают суммарный выход фракции в процентах, на оси ординат -конечную температуру кипения соответствующей фракции. Полученные точкисоединяют плавной линией.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

4.5. По кривой перегонки(ИТК) устанавливают потенциальное содержание в нефти отдельных фракцийнефтепродуктов или их компонентов.

5. Точность метода

5.1.Сходимость

Два результата определения,полученные одним исполнителем, признаются достоверными (с 95 %-нойдоверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает:

1 % - при отборе фракций до200 °С;

2 % -    »         »             »     свыше 200 до 320 °С;

2 % -    »         »             »     свыше 320 °С.

5.2.Воспроизводимость

Два результата испытания,полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95 %-нойдоверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает:

6 % - при отборе фракций до200 °С;

8 % -     »       »         »          свыше 200 до 320 °С;

5 % -     »       »         »          свыше 320 °С.

Раздел 5. (Введен дополнительно, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ1

Справочное

ТАБЛИЦЫ
для пересчета фактических температур кипения в вакууме на температуры кипенияпри давлении 101,1·10³Па (760 мм рт. ст.)

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6