Определение показателя преломления нефти

Показатель преломления (коэффициент рефракции) определяют для нефтепродуктов. Он характеризует способность нефтепродукта преломлять падающий на него световой луч. При этом отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления луча для каждого нефтепродукта постоянно и называется показателем преломления. Определение показателя преломления основано на явлении предельного угла, при котором наступает полное внутреннее отражение. Показатель преломления определяют прибором, который называется рефрактометр.

Показатель преломления зависит от температуры и длины световой волны (табл. 1). Чем больше длина волны светового луча, тем меньше показатель преломления.

Показатель преломления нефтепродукта обычно определяют для желтой линии натрия при 20˚С и соответственно обозначают n .

Таблица 1. Основные источники света, применяемые в рефрактометрии

 

Источник света	Линии спектра	Цвет линии	Длина волны, нм
Водородная трубка	C	Красный	656,3
Натриевая лампа	D	Желтый	589,3
Водородная трубка	F	Синий (голубой)	486,1
Водородная трубка	G	Синий (фиолетовый)	434,1

 

Зависимость показателя преломления от температуры выражается следующей формулой:

где - показатель преломления при температуре анализа; - поправочный коэффициент, равный 0,0004 на 1˚С; t -температура анализа, ˚С. Показатель преломления нефтепродукта с повышением температуры уменьшается. Поправочный коэффициент следует применять в пределах температур от 15 до 35˚С.

По показателю преломления можно оценить чистоту индивидуального углеводорода, углеводородный состав нефтяной фракции. Из углеводородов наименьшее значение показателя преломления имеют н-алканы. С утяжелением фракционного состава нефтяной фракции повышается ее показатель преломления. Показатель преломления - необходимая величина для определения структурно-группового состава фракций, выкипающих в. пределах 200 - 540˚С, по так называемому методу n –ρ - М. Контроль при адсорбционном определении группового углеводородного состава керосино-газойлевых и масляных фракций осуществляется по показателю преломления. При этом к парафино-нафтеновым углеводородам относят фракции с не более 1,4900.

По изменению показателя преломления можно судить о фазовых превращениях твердых углеводородов. При этом изотропная жидкая фаза характеризуется одним значением показателя преломления, а анизотропная твердая фаза - двумя значениями показателя преломления. Область появления твердой фазы в некотором интервале температур характеризуется двумя показателями преломления: жидкой и твердой фаз. Показатель преломления используется в различных расчетных формулах (например, для определения плотности). Для качественной и количественной характеристики углеводородов и их фракций получены зависимости для удельной рефракции R, молекулярной рефракции R_Ì, интерцепта рефракции R _i, характеристического фактора Лилларда F, относительной дисперсии W_FC или W_FCD, дисперсиометрического коэффициента D_FC или D_FCD:

 

;

где ρ – плотность нефтепродукта, определенная при той же температуре, что и показатель преломления; М – молекулярная масса нефтепродукта; коэффициент 1,4750 в формуле для F- предельное значение показателя преломления для парафино-нафтеновой фракции; n_F - показатель преломления для голубой линии водорода; n_C -показатель преломления для красной линии водорода; n_D - показатель преломления для желтой линии натрия.

Ароматические углеводороды характеризуются наибольшими значениями удельной рефракции.

Углеводороды, выкипающие до 200 ˚С, имеют следующие значения интерцепта рефракции R _i: ароматические 1,063; нафтеновые 1,040; алканы 1,046.

Характеристический фактор F для алканов равен - 8,79; алкилциклопентанов - 5,41; алкилциклогексанов - 4,43; дициклогексанов - 1,0; моноциклических ароматических углеводородов 2,64; тетралинов 10,0; нафталинов 16,5.

Для определения показателя преломления применяют два типа рефрактометров: Аббе и Пульфриха. К первому типу отно- сятся отечественные рефрактометры РЛУ, ИРФ-22, ИРФ-454. Рефрактометром типа Пульфриха является прибор ИРФ-23.

В лабораторной практике наиболее часто применяют рефрактометры типа Аббе. Для более точных определений показателя преломления и дисперсии необходимо использовать рефрактометр типа Пульфриха.