Определение серы в нефти и нефтепродуктах

Введение

Цель практики:

·        приобретение практического опыта выполнения анализа определения серы;

·        приобретение практического опыта работы на «ПОСТ-2Мк»;

·        обслуживание и эксплуатации «ПОСТ-2Мк»;

·        проведение обработки результатов анализа определения серы ускоренным методом;

·        планирование и организация своей работы в лаборатории;

·        контроль и выполнение правил техники безопасности в производственной и трудовой деятельности.

Общая характеристика предприятия

Общество с ограниченной ответственностью «ГЕОС» (сокращенное ниаменование ООО «ГЕОС») создано 10.02.2005г. Основным видов деятельности является предоставление прочих услуг, связанных с добычей нефти и газа (ОКВЭД 11.20.4), а именно оказание услуг по обработке призабойной зоны скважин (ОПЗ), в том числе по технологиям газо-депрессионного освоения (ГДО), термического закрепления проппанта (ТЗП). Данные технологии наряду с повышением эффективности обработки призабойной зоны скважин позволяют снизить продолжительность текущего и капитального ремонта скважин и увеличить межремонтный период погружного оборудования.

С 2011г. в ООО «ГЕОС» запущена в работу химико-аналитическая лаборатория, с целью проведения химических анализов, обеспечения лабораторного контроля соответствия качества сырья, материалов действующим стандартам и техническим условиям.

С периода существования ООО «ГЕОС» компанией разработаны и внедрены в промышленную эксплуатацию четыре технологии кислотных обработок (КО) призабойной зоны паста (ПЗП), которые предназначены для решения проблем гидратообразования, солеотложений и других осложнений и повышения дебитов на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях:

метод физического разогрева - для удаления гидратных отложений в гозовых скважинах;

технология ликвидации водных блокад -для удаления воды и газового конденсата;

СКО с газодепрессионным освоением - для интесификации выноса продуктов кислотной реакции в ствол скважины и предотвращения выпадения вторичных осадков;

термопенокислотная обработка - для генерации пенокислоты, проведения пенных СКО и прогрева призабойной зоны скважин.

Назначение лаборатории

·        Комната заведующего лабораторией включает в себя два компьютера для заполнения и ведения электронных журналов, и хранение документации за прошлые года.

·        Аналитическая комната №1 - весовая, которая снабжена аналитическими и техническими весами.

·        Аналитическая комната №2 включает в себя: два вытяжных шкафа; моечная; титровальный стол; шкаф для лабораторной посуды; аппарат для определения серы - ПОСТ-2Мк, анализатор АЭС-1; водяная баня UT-4320; сушильный шкаф; аппарат для получения бидистиллята ДЭ 25; муфельная печь.

·        Аналитическая комната №3 включает в себя склад с химическими реактивами, посудой.

Проводимые анализы в химико - аналитической лаборатории

.        Определение скорости коррозии металла;

.        Определение отложения солей в нефтепродуктах;

.        Определение хлоридов природных, питьевых и сточных вод;

.        Определение жесткости природных, питьевых и сточных вод;

.        Определение массовой доли кислот;

.        Определение серы в нефти и нефтепродуктах;

.        Определение поверхностного натяжения;

.        Изготовление полимеров;

.        Определение механических примесей.

1. Основной аналитический раздел

сера нефть спектрометрия калибрование

1.1 Определение содержания серы в нефтепродукте (нефтяное масло) ускоренным методом ГОСТ 1437 - 75

Сущность метода заключается в сжигании нефтепродукта в струе воздуха, улавливании образующихся сернистого и серного ангидридов раствором перекисиводорода с серной кислотой и титровании раствором гидроокиси натрия.

.1.2 Оборудование и реактивы

·        Аппарат ПОСТ-2Мк; (рисунок 1) ;

·        весы лабораторные технические ST-1500;

·        лодочки фарфоровые (рисунок 2);

·        колбы мерные вместимостью 1 дм3;

·        колбы конические стеклянные вместимостью 250 см;

·        пипетки с делениями вместимостью 5 и 10 см3;

·        бюретки вместимостью 5 и 10 см3 с ценой деления 0,02 см3;

·        бюретки вместимостью 25 см3 с ценой деления 0,1 см3 ;

·        перекись водорода медицинская или техническая;

·        индикатор метиловый - голубой;

·        спиртовой раствор с массовой долей 1%;

·        известь натронная;

·        шамот с частицами размером более 0,1 мм, прокаленный при 900-950 °С;

·        1/2 H2SO4=1 моль/дм3 (1 н), и 1/2 H2SO4=0,02 моль/дм3 (0,02н.);

·        NaOН=0,02 моль/дм3 (0,02 н.);

·        НСl=1 моль/дм3 (1н.).

1.1.3 Приготовление растворов

Раствор гидроокиси натрия концентрации 0,02 моль/дм3 готовят из 0,1 моль/дм3раствора гидроокиси натрия разбавлением дистиллированной водой в соотношении 1:5. Разбавленный раствор гидроокиси натрия концентрации 0,02 моль/дм3 применяют свежеприготовленным. Устойчивость раствора - 8 ч.

.1.4 Ход выполнения анализа

.1.4.1 Перед анализом проб нефтепродуктов проводят контрольный опыт в тех же условиях, но без навески нефтепродукта (пп1.1.4.4 - 1.1.4.5).

.1.4.2 Анализируемый нефтепродукт взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г в фарфоровой лодочке, на дно которой помещено небольшое количество шамота.

Навеску равномерно распределяют по всей лодочке. Массу анализируемого вещества берут по табл.1.

Таблица 1

Если в анализируемом нефтепродукте содержится более 5% серы, то его предварительно разбавляют медицинским или любым маловязким минеральным маслом, проверенным на отсутствие серы так, чтобы содержание серы не превышало 5%.

.1.4.3 В две конические колбы наливаем по 150 см3 дистил. воды, приливаем 7 см3 H2SO4, затем 5 см3 H2O2

1.1.4.4 Массу нефтепродукта в лодочке засыпают предварительно просеянным и прокаленным шамотом и помещают в кварцевую трубку перед входом в печь. Трубку быстро закрывают пробкой и пропускают через систему воздух со скоростью около 0,5 дм3/мин, измеряя скорость подачи воздуха с помощью реометра или другого измеряющего устройства. Сжигание нефтепродукта проводят при 900-950 °С в течение 30-40 мин. После этого трубку с лодочкой помещают в центральную, наиболее раскаленную часть печи, где ее прокаливают еще в течение 15 мин.

1.1.4.5 По окончании сжигания трубку с лодочкой постепенно в течение 10-15 мин отодвигают в обратном направлении, отсоединяют приемник от трубки и промывают кварцевое колено 25 дм3 дистиллированной воды, сливая ее в приемник. Содержимое приемника титруют 0,02 моль/дм (0,02 н.) раствором гидроокиси натрия в присутствии 8 капель метилового - голубого индикатора до перехода фиолетовой окраски раствора в ярко-зеленую.

.1.5 Обработка результатов

где V0 - объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование контрольного опыта, см3;

V1 - объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование после сжигания нефтепродукта, см3;

c - молярная концентрация вещества эквивалента, моль/дм3;

- эквивалентная масса серы, г;

m2 - масса продукта, взятого на анализ, г

.1.6 Точность метода

.1.6.1 Сходимость

Результаты определения, полученные последовательно одним лаборантом, признаются достоверными (при доверительной вероятности 95%), если расхождение между ними не превышает значения, указанные в табл.2.

.1.6.2 Воспроизводимость

Результаты анализа, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (при доверительной вероятности 95%), если расхождение между ними не превышает значения, указанные в табл.2.

Таблица 2

.2 Определение серы в нефтепродукте (нефтяное масло) методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии. ГОСТ Р 51947-2002

Сущность метода состоит в том, что испытуемый образец помещают в пучок лучей, испускаемых источником рентгеновского излучения. Измеряют характеристики энергии возбуждения от рентгеновского излучения и сравнивают полученный сигнал счетчика импульсов с сигналами счетчика, полученными при испытании заранее подготовленных калибровочных образцов.

Метод обеспечивает быстрое и точное измерение общей серы в нефти и нефтепродуктах с минимальной подготовкой образца. Время анализа образца обычно 2-4 мин.

.2.1 Оборудование и реактивы

·        Энергодисперсионный рентгеновский флуоресцентный анализатор АЭС - 1.(Рисунок 3)

·        Весы аналитические с погрешностью взвешивания не более 0,1 мг. AF-224RCE.

·        Ди-н-бутилсульфид (DBS) высокой степени чистоты, сертифицированный по содержанию серы. (Сертифицированное содержание серы используют при расчете точных концентраций калибровочных стандартных растворов).

·        Минеральное масло белое с массовой долей серы менее 2 мг/кг.).

·        Пленка, проницаемая для рентгеновских        лучей.

·        Кювета для образца, стойкая к химическому воздействию испытуемого образца и отвечающая геометрическим требованиям спектрометра.

1.2.2 Подготовка аппаратуры

.2.2.1 Устанавливают аппаратуру в соответствии с инструкциями изготовителей. По возможности прибор должен быть постоянно включен для поддержания его оптимально стабильной работы.

.2.2.2. Кюветы для образцов при повторном использовании очищают и сушат, при этом заменяют рентгеновскую пленку на новую.Избегают касания внутренней поверхности кюветы, а также пленки кюветы и окошечка прибора. Пленка кюветы должна быть чистой и натянутой, так как морщины на пленке влияют на интенсивность рентгеновского излучения серы.

1.2.3 Калибрование и стандартизация условий измерения

.2.3.1 Приготовление стандартных растворов

·        Готовят первичные стандартные растворы с массовой долей серы 0,1% и 5%, не применяя для их приготовления способ разбавления единого концентрата. Точное содержание серы в каждом стандартном растворе рассчитывают с точностью до четвертого десятичного знака. В устойчивый узкогорлый сосуд (контейнер) взвешивают заданное количество разбавителя с точностью до 0,1 мг (таблица 3). Затем в этот же сосуд точно взвешивают заданное количество ди-н-бутилсульфида. Тщательно его перемешивают при комнатной температуре, применяя магнитную мешалку, покрытую политетрафторэтиленом (ПТФЭ).

Таблица 3 - Состав первичных стандартных растворов

·        Готовят серию калибровочных стандартных растворов с двумя заданными диапазонами массовых долей серы (таблица 4) разбавлением каждого первичного стандартного раствора разбавителем, соответствующим исследуемому образцу.

Таблица 4 - Калибровочные стандартные растворы

1.2.4 Отбор и подготовка проб

.2.4.1 Перед отбором пробы для анализа образец тщательно перемешивают

.2.4.2 Измерительную кювету заполняют анализируемым образцом, не допуская наличия воздушных пузырьков. Предпочтительно следует использовать одноразовые измерительные кюветы.

.2.4.3 Измерительную кювету закрывают окошечком из полиэфирной или поликарбонатной пленки. Для получения надежных результатов следует натянуть пленку без складок, влияющих на интенсивность пропускаемых рентгеновских лучей.

.2.4.4 Испытуемые образцы анализируют сразу же после заполнения ими кюветы и исчезновения воздушных пузырьков, вызванных перемешиванием

1.2.5 Выполнение измерений

.2.5.1 Заполняют объема кюветы испытуемым образцом, оставляя сверху свободное пространство, предусмотрев вентиляционное отверстие для предотвращения прогибания пленки окошечка кюветы во время испытания летучих образцов.

.2.5.2 Измеряют каждый образец. Получают среднее из двух значений содержания серы в испытуемом образце. Если среднее значение выходит за пределы концентрации по калибровке, повторяют измерение дважды, используя диапазон, включающий в себя это среднее значение.

1.2.6 Обработка результатов

.2.6.1 Концентрацию серы в образце рассчитывают автоматически по калибровочной кривой

.2.6.2 Результат записывают как общую массовую долю серы, выраженную в процентах, округляя до трех значащих цифр

Таблица 5 - Результаты измерений определения серы

.2.7 Точность метода и отклонение

.2.7.1 Точность метода

Сходимость.

Расхождение результатов последовательных испытаний, полученных одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре в постоянных рабочих условиях на идентичных испытуемых материалах в длительном процессе работы при правильном выполнении метода испытания, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати: рассчитываем по формуле (2)

,

где Х - массовая доля серы, %.

Воспроизводимость

Расхождение между двумя отдельными и независимыми результатами испытаний, полученными разными операторами, работающими в разных лабораториях на идентичном испытуемом материале в длительном процессе работы, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати: рассчитываем по формуле (3)

,

где Х- массовая доля серы,

.2.7.2 Отклонение

Межлабораторное исследование включило восемь эталонных материалов NIST. В таблице 6 приведены сертифицированные значения и отклонения при определении серы.

Таблица 6 - Отклонение

2. Обработка экспериментальных данных

.1 Обработка результатов анализа определения серы ускоренным методом

Таблица 7- Результаты определения серы в пробе нефтепродукта

Rk = Xmax - Xmin = 0,95 - 0,90 = 0,05%

Rn = 0,05%

,05% = 0,05% результат приемлем

Среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений

Массовая доля серы = (0,93 ± 0,14)%

2.2 Обработка результатов анализа определения серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии

Таблица 8- результаты определения измерения серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии

Повторяемость (сходимость)

 = 0,02894*(4,88 + 0,1694) = 0,146%

Rk = Rn

,125% < 0,146% результат приемлен

Внутрилабораторная прецизионность (воспроизводимость)

 = 0,1215*(4,88 + 0,05555) = 0,600%

Массовая доля серы = (4,88 ± 0,42) %

3. Организационно экономический раздел

.1 Охрана труда и техника безопасности

·        На рабочем месте необходимо содержать чистоту и порядок. Не допускайте его загромождения и захламления лишними предметами, приборами и реактивами.

·        Рабочее место должно быть хорошо освещено.

·        Все приборы и аппараты, на которых производите испытания и опыты, должны содержать в чистоте, систематически протирать от пыли и загрязнений.

·        При наливании или взвешивании веществ, которые могут вызвать ожог, следует надеть защитные очки и резиновые перчатки.

·        Для заполнения пипеток кислотами, щелочами и др. ядовитыми и вредными веществами следует пользоваться резиновой грушей.

·        Склянки с концентрированными кислотами должны храниться вдали от батарей отопления или нагревательных приборов на спец. подставках с бортами из винипласта или металлических, окрашенных масляной краской.

3.1.1 Правила безопасности при работе с химическими реактивами

·        Концентрированные кислоты: серную, азотную, соляную, уксусную и другие следует держать в склянках с притертыми пробками и желательно с притертыми колпачками поверх пробок.

·        Бутылки с концентрированными кислотами и едкими щелочами должны быть упакованы в прочные корзины или обрешетки и должны храниться в спец. хранилище кислот на улице, переносить их следует также в обрешетках. При переносе небольших количеств кислот и щелочей в склянках, последние следует помещать в специальные металлические ведерки или пробоотборные ящики.

·        Нельзя переносить или поднимать одному бутыль с кислотой или щелочью весом более 10 кг. Кислоты и щелочи нельзя переносить перед собой на плече или спине.

·        Концентрированные кислоты, растворы щелочей, крезола, ксиленола и др. ядовитых или дающих ожоги жидкостей наливать из бутыли в лабораторную тару следует только через воронку.

·        При разливе кислот, щелочей и др. вредных и ядовитых веществ необходимо засыпать жидкость песком, собрать с помощью совка в ведро и удалить в специально отведенное место на улице.

.1.2 При работе с электронагревательными приборами

·        При прекращении подачи электрического тока в лабораторию, выключите все электроприборы, оставьте включенными только контрольные электролампы.

·        Запрещается оставлять без надзора включенные электроприборы.

3.1.3 Первая помощь при термических и электрических ожогах

При термических и электрических ожогах - на загоревшуюся одежду набросить пальто, любую плотную ткань, сбить пламя водой. Первая помощь при ожогах - защита пораженных участков от инфекции, микробов и борьба с шоком. Пораженные участки - не следует касаться руками, смазывать мазями, жирами, маслами, присыпать содой; нельзя прокалывать, вскрывать пузыри, удалять пристывшие к обожженному месту вещества во избежание обнажения раны; на небольшие ожоги 2-4 степени накладывается стерильная повязка, обширные поражения - заворачиваются в стерильную простыню. Одежду и обувь с обожженных мест нельзя срывать, необходимо разрезать и аккуратно снимать. Укрыть теплее, поить чаем, давать обезболивающие средства, создать покой до прибытия врача.

.1.4 Первая помощь при химических ожогах

При химических ожогах необходимо учитывать, что глубина поражения тканей зависит от концентрации и длительности воздействия химического вещества. Для этого пораженное место сразу необходимо промыть большим количеством проточной холодной воды в течение 15-20 минут. Если кислота или щелочь попали на кожу через одежду - смыть водой с одежды, осторожно разрезать и снять с пострадавшего мокрую одежду, приступить к промывке водой пораженных участков кожи. При попадании на тело человека химически активных веществ в твердом виде - необходимо их удалить сухой ватой, пораженное место тщательно промыть водой.

После промывания водой пораженные участки необходимо обработать соответствующими нейтрализующими растворами в виде примочек, повязок. Щелочные - обрабатываются 1-2% раствором борной кислоты, кислотные - содовым раствором.

.2 Характеристика коллектива лаборатории

·          В лаборатории ведущем стилем является демократический.

·          Морально психологический климат в данном окружении хороший, коллектив дружный и приветливый, объясняют интересующие вопросы четко и понятно.

·          Нагрузки получают на спину, зрение, сон, ноги.

·          Численный состав лаборатории составляет 3 человека, все сотрудники женщины. Возрастной состав- 25-55 лет.

.3 Экономическая часть

.3.1 Описание используемого оборудования для проведения анализа

Характеристики используемого оборудования представлены в таблице 10.

Таблица 9- Характеристики оборудования

.3.2 Расчёт амортизации

Годовую амортизацию рассчитывают по формуле (4)

где Сос - стоимость оборудования, руб;

На - норма ароматизации;

- количество месяцев;

Ссл - срок службы

А1=(375500*5)/(12*5)*100%=36408 руб.

А2=(45000*5)/(12*5)*100%=375000 руб.

.3.3 Фотография рабочего времени

Фотография рабочего времени приведена в таблице 10.

Таблица 10 - Фотография рабочего времени

.3.4 Штатное расписание лаборатории

Таблица 11- Штатное расписание лаборатории

.3.5 Описание химической посуды, использованных для анализа

Таблица 12 - Описание химической посуды, использованных для анализа

3.3.6 Перечень использованных реактивов и их стоимость использованных для анализа

Таблица 13 - Химические реактивы для выполнения методики

Заключение

В ходе прохождения производственной практики:

·    Приобретен практический опыт выполнения анализа определения серы в нефтепродуктах ускоренным методом и методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии.

·    Изучены правила техники безопасности при работе в лаборатории.

·        Приобретен практический опыт работ и обслуживания на анализаторе «ПОСТ-2Мк» и анализатор «АЭС - 1».

·    Освоена методика определения серы в нефтепродуктах ускоренным методом;

·        Приобретен практический опыт планирование и организации своей работы в лаборатории;

·        Проведена обработка результатов анализа и получены следующие данные:

Массовая доля серы = (0,93 ± 0,14)%

ГОСТ 1437 - 75 устанавливает метод определения массовой доли серы от 0,0150 % до 5,00 % в дизельном топливе, нафте, керосине, нефтяных остатках, основах смазочных масел, гидравлических маслах, реактивных топливах, сырых нефтях, бензине (неэтилированном) и других дистиллятных нефтепродуктах.

Перечень использованных источников

1.         ГОСТ 1437 - 75 НЕФТЕПРОДУКТЫ ТЕМНЫЕ. Ускоренный метод определения серы.

2.      ГОСТ Р 51947-2002. НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии.

.        Нормативные документы и методики определения серы в нефти и нефтепродуктах из архива лаборатории.