Современные методы в анализе нефти

В этом методе используется поглощение энергии радиочастотного излучения, связанное с магнитными свойствами ядер.Для получения спектров ядерного магнитного резонанса образец помещается в сильное однородное магнитное поле и подвергается воздействию радиочастотного излучения. Путем изменения частоты генератора, возбуждающего магнитное поле, перпендикулярное к постоянному полю магнита, достигается условие резонансного поглощения энергии. Резонансная частота зависит от напряженности постоянного магнитного поля и величины магнитного момента ядер. Наиболее широкое применениепри исследованиях органических соединений, в том числе нефтей, находит протонный магнитный резонанс.Приведем пример ЯМР-измерения на релаксометре "МТС-05" с индукцией магнитного поля 55 мТл и рабочей частотой 2,2 МГц при температуре 22 °С. Для образцов нефти разной вязкости определены непрерывный и дискретный спектры (рисунок 4)[13].По непрерывному спектру видно, что чем больше вязкость флюида, тем меньше Т2, связанное с увеличением доли смолисто-асфальтеновых соединений в составе образца.Рисунок 4 – Непрерывный (а) и дискретный (б) спектр для образцов нефти различной вязкости.Шифр линий соответствует номер образца. Вязкость образца 1 составляет 1,6 мПа·с, 2- 9 мПа·с, 3 – 110 мПа·сСпектры протонного магнитного резонанса характеризуются значениями химических сдвигов протона. Химический сдвиг – это расстояние между резонансными сигналами протонов стандарта и образца. Это расстояние зависит от напряженности магнитного поля (или его частоты), поэтому химический сдвиг измеряют в единицах относительных — миллионные доли поля или резонансной частоты. Величина химического сдвига зависит от структуры молекулы — электронной плотности у протона и напряженности вторичных магнитных полей, которые возникают из-за движения электронов соседних атомов.По мере совершенствования техники метода ядерного магнитного резонанса и увеличения рабочей частоты спектрометров до величины 100÷220 МГц увеличивается селективность определения протонов в различных структурах [6]. Метод протонного магнитного резонансапозволяет получить данные о распределении водорода, который связан с ароматическими циклами, гетероатомами, а также входит в состав метановых,метиленовых и метальных групп. Особенный интерес представляет собой применение метода ядерного магнитного резонанса для исследования высококипящих нефтяных фракций.ЗаключениеНефть и нефтепродукты сложны по своему составу и представляют собой поликомпонентные смеси органических соединений различных гомологических рядов и широкого диапазона молекулярных масс.Углеводородный состав нефти представляет собой наиболее важный показательее качества, который определяет выбор способа переработки, ассортимент получаемых нефтепродуктов и их эксплуатационные свойства. В исходной нефти содержатся все классы углеводородовв различных соотношениях: алкены,арены,цикланы,алканы и гетероатомные соединения.В отраслевых и производственных лабораториях по существующим методикам определяетсяфракционныйсостав,групповойуглеводородный состав инекоторые физические свойствауглеводородных систем —температура застывания, вязкость, плотность, коксуемостьит. д. С цельюопределенияфракционных составовиспользуется дистилляция иректификация. К примеру, по результатам отбора узких фракцийстроятся кривые истинных температур кипения или кривые разгонки нефтииустанавливается потенциальноесодержание внефтидизельных,керосино-газойлевых, бензиновыхфракций.Помимо этого, этифракциимогутболее углубленно изучаться и подвергаться дальнейшему разделению на компоненты с использованиемэкстракции,препаративной хроматографии и т. д.При групповом анализе отдельно определяется содержание ароматических,нафтеновых, парафиновых и смешанных углеводородов. Углеводородный состав фракций нефти при структурно-групповом анализе выражается в виде относительного среднего содержания в них нафтеновых, ароматических и других циклических структур, парафиновых цепей и других структурных элементов [20].С использованием физических методов ИК, ЯМР спектроскопии, масс-спектроскопии, хромато-масс-спектроскопии и т. д. рассчитываетсяколичественныйи качественный состав узких нефтяных фракций.Список использованных источниковПрактическое руководство по жидкостной хроматографии / К.С. Сычев. – М.: Техносфера, 2010, 280 с.М. Отто. Современные методы аналитической химии, пер. с немецкого, том.I, – M.:Техносфера, 2003, 407 c.Абросимов A. A. Экология переработки углеводородных систем: Учебник/ под ред. д-ра хим. наук, проф. М. Ю. Доломатова, д-ра техн. наук, проф. Э. Г. Теляшева. – M.: Химия, 2002, 608 c.Основы аналитической химии, в 2 кн. Методы химического анализа Ю.A.Золотов, E.H. Дорохова, B.И. Фадеева и др. /Под ред. Ю.А. Золотова 3-е изд., перераб. и доп. – M.: Высшая школа, 2004.Вержичинская С.В. Химия и технология нефти и газа. – М.: ИНФРА-М, 2007, 400 с.Калабин Г.A., Каницкая Л.B., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯMP природного органического сырья и продуктов его переработки. M.: Химия, 2000, 408 c.ЕльяшевичM. A., ЕльяшевичE. A. Атомная и молекулярная спектроскопия: Молекулярная спектроскопия./ Ком Книга, ЛKИ, 2007, 528 c.Ахметов C.A. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Изд-во "Гилем", 2002.Аналитическая химия / Под ред. Л.Н. Москвина. В 3-х т. М.: Издательский центр "Академия", 2008.Купцов А.Х., Арбузова Т.В. Исследование тяжелых фракций нефти методом Фурье-спектроскопии КР ближнего ИК-диапазона// А.Х. Купцов, Т.В. Арбузова/ Нефтехимия. – 2011. – Т. 51, № 3. – С. 214 – 222.Киселев А.В., Пошкус Д.П., Яшин Я.И. Молекулярные основы адсорбционной хроматографии. -М.: Химия, 1986. -С. 270.Киселев Л.В., Яшин Я.И. Адсорбционная газовая и жидкостная хроматография. -М: Химия, 1979. -С. 287.Джафаров И.С., Сынгаевский П.Е., Хафизов С.Ф. Применение метода ядерного магнитного резонанса для характеристики свойства и распределения пластовых флюидов. – М.: Химия, 2002. – 439 с.Крылов А.С., Втюрин А. Н., Герасимова Ю. В. Обработка данных инфракрасной Фурье-спектроскопии. 2005 г., 48 с.Ю. Бёккер. Спектроскопия. Москва 2009. перевод с нем. Л. Н. Казанцева, 528 сГОСТ Р ЕН 12916-2008 Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с детектированием по коэффициенту рефракцииПреч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений / Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. − М.: Мир, 2006. − 439с.Сильверстейн Р., Вебетер Ф., Кимл Д. Спектрометрическая идентификация органических соединений / Сильверстейн Р., Вебетер Ф., Кимл Д. − М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. − 520 с.Лебедев А. Т. Масс-спектрометрия в органической химии / Лебедев А. Т − М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 493 c.Родин В.В. Методы магнитного резонанса: Учеб. пособие. - М.: МФТИ, 2004.