Metoda punctului de anilina pentru determinarea claselor de hidrocarburi

Metoda punctului de anilina pentru determinarea

claselor de hidrocarburi

1.Principiul metodei

Punctul de anilina al unui amestec de hidrocarburi cu puncte de fierbere apropiate are caracter aditiv. Acest fapt, cat si deosebirile mari intre clasele de hidrocarburi parafinice, naftenice si aromatice in privinta acestei marimi au permis stabilirea unei metode de analiza prin care se determina continutul acestora.

Punctul de anilina reprezinta temperatura minime la care un volum de proba, de produs petrolier, este complet miscibil cu un volum egal de anilina.

Punctul de anilina se poate determina numai in cazul in care acesta este situat deasupra punctului de congelare si sub temperatura de fierbere a amestecului proba - anilina.

A. Determinarea continutului de hidrocarburi aromatice

Se bazeaza pe variatia punctului de anilina la fractiunilor petroliere in functie de continutul acestora. Prin indepartarea hidrocarburilor aromatice dintr-un amestec de hidrocarburi cu interval ingust de fierbere, rezulta o crestere a punctului de anilina proportionala cu concentratia de aromate.

Continutul de hidrocarburi aromatice, in procente masive este dat de relatia:

%Ar=K_a (T₂-T₁) % gr

unde -T₁,T₂ sunt punctele de anilina ale produsului petrolier cu aromatice, respectiv dupa indepartarea lor completa (^oC);

K_a -coeficient de proportionalitate,, stabilit experimental care reprezinta procentul e hidrocarburi aromatice ce realizeaza o depresiune a punctului de anilina de 1⁰C. Coeficientul creste cu cresterea intervalului de fierbere al fractiunii si scade cu majorarea continutului de hidrocarburi aromatice.

Experimental se determina T₁ -punctul de anilina al produsului initial si T₂ - punctul de anilina al produsului dupa indepartarea aromaticelor.

2.Parte experimentala

a) determinarea punctului de anilina al probei initiale

Anilina in amestec cu hidrocarburile formeaza doua faze diferite, atata timp cat temperatura este inferioara temperaturii critice de dizolvare (temperatura maxima la care cei doi componenti, anilina si proba, pot forma doua faze diferite). Aceasta temperatura este o caracteristica a produsului si poate servi la stabilirea compozitiei acestuia. Din analize, produsele nu se caracterizeaza prin temperatura critica minima, ci prin temperatura critica corespunzatoare unui amestec in parti egale de anilina si produs. Acesta temperatura se numeste punct de anilina (P_a).

Descrierea aparaturii

1.eprubeta de sticla prevazuta cu un dop de pluta cu doua perforatii: una centrala prin care trece un termometru si una laterala prin care trece un agitator;

2.eprubeta manson din sticla prevazuta cu un dop de plute cu o perforatie pentru eprubeta inferioara;

3.agitator de sticla sau de aluminiu in partea inferioara in forma de inel;

4.termometru cu gradatii de 0,1⁰C.

Mod de lucru

Eprubeta se introduce in manson, astfel incit partea inferioara a lor sa fie la o distanta de aproximativ 20mm.in eprubeta interioara curata si uscata se introduc 5ml anilina, 5 ml fractiune de petrol masurati cu pipeta. Eprubeta interioara se astupa cu dopul de pluta prin care trece termometrul si agitatorul. Termometrul se scufunda in lichid pana cand capatul rezervorului ajunge la 5mm de fundul eprubetei. Aparatul astfel pregatit se introduce intr-o baie de apa cu glicerina.

Se agita cele doua straturi de lichid, cu ajutorul agitatorului, avand grija ca acesta sa nu atinga termometrul. Agitarea se face astfel incit sa se evite introducerea de bule de aer in cele doua lichide.

Daca anilina si produsul petrolier nu se amesteca la temperatura camerei se incalzeste baia astfel ca termometrul sa arate o crestere de aproximativ de 1⁰C /min si se continua agitarea. Cand cele doua faze devin miscibile lichidul se limpezeste; in acel moment se scoate eprubeta din baie, se continua agitarea si amestecul se raceste; este indicat ca racirea sa decurga tot cu 1⁰C /min. Temperatura considerata punct de anilina este aceea la care rezervorul termometrului nu se mai distinge. Pentru verificare se repeta operatiile de incalzire si racire, notandu-se de fiecare data temperatura gasita, pana ce se obtin valori care nu difera intre ele decat cu 0,1-0,2⁰C.

Daca anilina si produsul petrolier se amesteca la temperatura camerei, se raceste baia cu un amestec de sare si gheata astfel incat temperatura aratata de termometru sa descreasca cu un grad pe minut si se agita pana cant rezervorul termometrului nu se mai vede. Se considera aceasta temperatura punctul de anilina.

b) indepartarea aromatelor prin sulfonare

Hidrocarburile aromatice dau usor reactii de substitutie cu acidul sulfuric de concentratie 98%

C₆H₆+H₂SO₄      C₆H₅-SO₃H +H₂O

Rezulta acizii sulfonici care trec cantitativ in excesul de acid. Pentru a inlatura efectul diluant al apei rezultata din reactie este nevoie de un exces de acid; se utilizeaza 3-4 volume de acid pentru un volum de produs. Experimental se trateaza intr-o palnie de separare, 20 cm³ de benzina si se adauga 40 cm³ de acid sulfuric 98%.

Se aceste palnia lasand sa curga un curent de apa rece sau baie de gheata se agita timp de 5 minute. In timpul agitarii se deschide din cand in cand dopul palniei pentru restabilirea presiunii atmosferice. Se lasa in repaos pana la separarea completa a celor doua lichide, apoi se scurge acidul; produsul ramas se mai trateaza o data cu 20 cm³ de acid sulfuric. Timpul total al celor doua agitari nu trebuie sa depaseasca 10 minute. Dupa separarea acidului, benzina se spala in final de trei ori cu apa distilata; ultima etapa de spalare trebuie sa nu mai dea reactie alcalina in prezenta fenoftaleinei. Benzina este trecuta intr-un pahar Erlenmyer si se usuca cu CaCl₂.

c)      Determinarea punctului de anilina a produsului liber in aromate

Se efectueaza P_a ca la punctul (a).

ATENTIE! Anilina este toxica, se absoarbe prin piele si de aceea se va manipula cu multa grija.

Tab. 1 Coeficientul de proportionalitate K_a pentru benzina

Tab. 2. Coeficientul de proportionalitate K_a pentru aromate

in cazul fractiunilor 150-200⁰C

Determinarea continutului de hidrocarburi naftenice si parafinice

Dupa indepartarea completa a aromatelor din fractiunea determinata ramane un amestec de parafine si naftene. Proportia acestora se poate determina de asemenea pe baza punctului de anilina.

Tab. 3. Coeficientul de proportionalitate K_n pentru naftene

Continutul de naftene si continutul de parafine in produs dupa indepartarea aromatelor

Hidrocarburile naftenice au puncte de anilina mai mici ca parafinele corespunzatoare. Prezenta naftenelor in amestecul de parafine si naftene provoaca o depresiune a punctului de anilina, proportionala cu procentul de naftene. Procentul de naftene in greutate al unui amestec se poate calcula astfel:

%N=K_n(T_p-T₂)

%N= continutul in procente greutate in fractiunea libera de aromate;

T_p= punctul de anilina mediu al parafinelor continute in procentul respectiv, din tabelul 3 (⁰C);

T₂= punctul de anilina al amestecului de parafine si naftene determinat experimental (⁰C);

K_n= coeficientul de proportionalitate stabilit in functie de naftenele obtinute in fractiunea analizata, din tabelul 3.

Experimental se determina T₂ punctul de anilina al produsului dupa indepartarea aromatelor prin sulfonare. Procentul in greutate de parafine in fractiunea libera de aromate se calculeaza prin diferenta de 100.

%P=100-%N

Continutul de parafine si naftene in produsul initial

Se calculeaza

N si P au semnificatiile aratate mai sus.

Rezultatele se prezinta tabelar.