Методичка: Комплексная переработка углеводородного сырья

Компонентный состав сухого газа определяют на двух хро- матографических колонках с использованием гелия в качестве газа-носителя. Пробу газа из пробоотборника с помощью медицинского шприца или через кран-дозатор вводят в испаритель хроматографа поочередно в первую и вторую колонки. Для определения неуглеводородных компонентов пробу газа вводят через кран-дозатор, а для определения углеводородов - с помощью шприца.

Таблица 10.1 Условия анализа (для хроматографаЛХМ-8МД). Углеводороды C₁-C₅, СО₂ и H₂S разделяют в хроматографической колонке, заполненной сорбентом с н-гептадеканом, подготовленным при следующих условиях:

Неуглеводородные компоненты (Н₂, О₂, N₂, СО) и метан разделяют в хроматографической колонке, заполненной цеолитами NaX или СаА, подготовленными при следующих условиях:

Длина колонки, м 2

Диаметр колонки, мм 3

Температура термостата, °С 50

Сорбент цеолит NaX или СаА

Газ-носитель гелий

Расход газа-носителя, л/ч 1,8

Скорость движения ленты потенциометра, мм/ч 600

Образцовая хроматограмма разделения компонентов приведена в рис. 18.

Рис. 18 Хроматограмма: 1 - водород, 2 - кислород, 3 - азот, 4 - метан, 5 окись углерода

Разделяющую способность цеолитов проверяют по анализу воздуха. Массовая доля кислорода в сумме с аргоном, рассчитанная по хроматограмме, должна быть 24,4 ± 0,5%.

Допускается изменять условия испытания, но при этом должна обеспечиваться степень разделения компонентов, указанная в образцовых хроматограммах. Для наиболее трудно разделяемой пары воздух-метан степень полноты разделения (ц) должна быть не менее 0,6. Степень полноты разделения вычисляют по формуле

где h -- высота меньшего из двух пиков, измеряемая от нулевой линии, мм; h _min -- высота между пиками, измеряемая от нулевой линии, мм.

Определение компонентного состава сухого газа. Качественный состав определяют по относительным объемам удерживания, приведенным в таблице

Таблица 10.2 Порядок выхода и относительные объемы удерживания компонентов на колонке с цеолитом (газ-носитель - гелий)

Таблица 10.3 Порядок выхода и относительные объемы удерживания компонентов на колонке с н-гептадеканом (газ-носитель - гелий)

Относительный объем удерживания (V_отн) вычисляют по формуле:

где t _уд.1 - время удержания от максимума пика несорбирующегося компонента до максимума пика определяемого комнонента, с.

За несорбирующийся компонент принимают воздух для колонки с н-гептадеканом и водород для колонки с цеолитами;

t _уд.2 - время удержания от максимума пика несорбирующегося компонента до максимума пика стандартного вещества, с.

За стандартное вещество принимают н-бутан для колонки с н-гептадеканом и метан для колонки с цеолитами.

Количественный состав анализируемого газа рассчитывают методом внутренней нормализации. Определяют приведенные площади пиков (S_i) компонентов на обеих хроматограммах по формуле:

где а_i- ширина пика компонента, измеренная на середине его высоты, мм; h_i - высота пика 'компонента, мм; R_i -- массовый коэффициент чувствительности; М -- масштаб регистратора хроматограммы.

Массовые поправочные коэффициенты чувствительности компонентов для детектора по теплопроводности приведены в таблице 10.4

Таблица 10.4 Массовые поправочные коэффициенты чувствительности компонентов для детектора по теплопроводности(газ-носитель - гелий)

При расчете основной является хроматограмма, полученная на колонке с н-гептадеканом. Площади пиков компонентов на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитом, умножают на коэффициент А, учитывающий различие условий анализа и количества проб на двух колонках.

Коэффициент А определяют по формуле:

где S^/cн₄ - площадь пика метана на хроматограмме, полученной на колонке с н-гептадеканом, мм²; S^//cн₄ - площадь пика метана на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитами, мм².

Массовую долю каждого компонента в анализируемом газе (X_i) в процентах вычисляют по формуле;

где S_i- приведенная площадь пика определяемого компонента, мм²; У S_i - сумма площадей пиков всех компонентов, рассчитанных по двум хроматограммам, мм².

где У S_i сумма площадей пиков на хроматограмме, полученной на колонке с н-гептадеканом, мм УS'.' -- сумма площадей пиков на хроматограмме, полученной на колонке с цеолитом, без метана, мм².

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, вычисленных с точностью до 0,1%, допускаемые расхождения между которыми при уровне доверительной вероятности 95% не должны превышать значений, указанных в таблице 10.5

Таблица 10.5

Лабораторная работа №11. Определение показателя текучести расплава полистирола на приборе ИИРТ

Технологические свойства термопластов

Технологические свойства характеризуют перерабатываемость пластмасс в изделия, а эксплуатационные - поведение изделий в процессе их применения.

Выбор метода переработки полимеров и расчет оптимальных технологических параметров проводится с учетом таких технологических характеристик, как показатель текучести расплава, влажность, термостабильность, гранулометрический состав, усадка и др. Знание этих характеристик дает возможность правильно выбрать температуру и давление переработки, рассчитать размеры формы, загрузочных камер, материального цилиндра. Все это обеспечивает необходимое качество готовых изделий, а следовательно, их эксплуатационные свойства.

Текучесть является важнейшей технологической характеристикой полимерных материалов.

Текучесть - способность полимерных материалов к вязкому течению под действием тепла и давления. Текучесть численно равна обратной величине вязкости. Наиболее полная оценка текучести может быть дана с использованием реологических уравнений, но на практике для оценки меры текучести термопластов пользуются показателем текучести расплава (ПТР), измеряемым методом капиллярной вискозиметрии при стандартных условиях.

Показатель текучести расплава определяют в экструзионном пластомере, измерительный узел которого состоит из обогреваемой экструзионной камеры, полого поршня с направляющей головкой, капилляра и дополнительного груза. Определенная температура обеспечивается электронагревателем с автоматическим бесконтактным регулятором.

Перед началом испытания экструзионную камеру и поршень выдерживают в течение 15 мин при температуре испытания. После этого в цилиндр загружают навеску испытуемого термопласта и уплотняют ее. Опускают поршень с грузом. После наложения груза материал начинает выдавливаться через капилляр. Первую порцию материала срезают и отбрасывают, а последующие порции срезают, замеряя время течения расплава. Срезанный пруток материала взвешивают.

За показатель текучести расплава принимается масса полимера, выдавленная в течение 10 мин через стандартное сопло под определенным давлением груза и при заданной температуре.

Показатель текучести расплава (ПТР) рассчитывают по формуле

ПТР = mt/ф,

где m - масса экструдируемых отрезков, г; ф - интервал времени между двумя последовательными отсечениями отрезков, с; t - стандартное время, с (чаще всего стандартное время равно 600 с).

Показатель текучести расплава является сравнительной характеристикой, по которой проводится предварительный выбор метода переработки термопластов. Однако необходимо отметить, что значения ПТР для различных термопластов не всегда сравнимы между собой, так как определение проводится при различных температурах и давлениях. Например, литьем под давлением можно перерабатывать полимеры с ПТР от 1,2 до 3 г/10 мин, экструзией от 0,3 до 1,2 г/10 мин, а для нанесения покрытий пригодны полимеры с ПТР более 7 г/10 мин. Следует иметь в виду, что по показателю ПТР вязкостные свойства различных полимерных материалов непосредственно сравнивать нельзя, потому что значения ПТР условны, и подбирая определенный температурный режим, можно изменять вязкость расплава в широких интервалах, что позволяет высоковязкие полимеры перерабатывать литьем под давлением, а низковязкие - экструзией. Для сравнительной оценки, показателей ПТР и вязкости предварительно по известным значениям ПТР рассчитывают вязкость полимеров при требуемой скорости сдвига и тогда по результатам расчета сравнивают данные показатели.

Цель работы: Определение показателя текучести расплава полимеров

Приборы: ИИРТ, секундомер, зеркальце, нож, бюксы пустые, бюксы с полимером - 3шт, весы технические, весы аналитические, грузы к ИИРТу, латунные стрежни, контрольный термометр лабораторный на 300⁰С, набор капилляров, кусочки бязи чистой для чистки канала цилиндра и капилляров, сосуд с растворителем для очистки капилляра и канала цилиндра.