Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения содержания органического хлора в химических реагентах, применяемых в нефтедобыче

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, в частности, химических реагентов, путем определения их химических или физических свойств, а именно, к способам определения содержания органического хлора в химических реагентах, применяемых в нефтедобыче.

Одним из показателей качества нефти, регламентируемых требованиями ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические условия», является содержание органических хлоридов во фракции, выкипающей при температуре до 204 °С, - не более 10 млн^-1. С 01.07.2019 г. вступил в действие Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности нефти, подготовленной к транспортировке и (или) использованию» (ТР ЕАЭС 045/2017), согласно которому массовая доля органических хлоридов во фракции, выкипающей до температуры 204 °С, должна составлять не более 6 млн^-1. В условиях ужесточения требований по содержанию органического хлора в нефти предпринимаются меры, направленные на предотвращение попадания соединений органического хлора в нефть в составе химических реагентов, применяемых на разных этапах нефтедобычи. При этом требуется оперативный и точный метод контроля содержания органического хлора в химических реагентах.

Известен способ определения содержания летучих хлорорганических соединений в сложных смесях (патент RU № 2219541, МПК G01N 30/02, опубл. 20.12.2003), который может быть использован для количественного определения содержания органического хлора в химических реагентах методом газовой хроматографии. Способ включает отбор анализируемой смеси, пропускание анализируемой смеси в потоке газа-носителя через испаритель при 220-350 °С, затем разделение в капиллярной колонке хроматографа при 50-320 °С, детектирование при 220-350 °С в электронозахватном детекторе, в который дополнительно подают газ-носитель со скоростью 20 см³/мин и по количественному и индивидуальному составу летучих хлорорганических соединений устанавливают конкретный источник загрязнения.

Недостатком данного метода является необходимость использования высокоточного оборудования и специально обученного персонала, длительность выполнения анализа, кроме того, данный метод не позволяет анализировать такие агрессивные реагенты, как соляная кислота и составы на ее основе, а также дает некорректные результаты при анализе химических реагентов, содержащих термически неустойчивые хлорсодержащие четвертичные аммонийные соли (например, хлорид бензалкония), которые в процессе выполнения анализа в условиях высоких температур разлагаются с образованием дополнительного количества легколетучих хлорорганических соединений.

Наиболее близким является способ определения содержания органического хлора во фракции нефти - нафте, выкипающей при температуре до 204 °С, методом рентгено-флуоресцентного анализа, регламентированный ГОСТ Р 52247-2004 «Нефть. Методы определения хлорорганических соединений» метод В. Определение массовой доли органического хлора в нафте основано на прямой зависимости интенсивности линии хлора в спектрах рентгеновской флуоресценции от концентрации органического хлора. В подготовленную фракцию нафты вводят внутренний стандарт - раствор висмута в неполярном растворителе с массовой долей висмута 5000 млн^-1 в количестве 10 % от навески нафты. Полученный образец заправляют в кювету и выполняют измерение на рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре. Получают результат измерения как массовую долю органического хлора в нафте.

ГОСТ Р 52247-2004 регламентирует применение данного способа определения содержания органического хлора только для фракции нефти и не предполагает его использование для химических реагентов. Недостатком данного метода также является невозможность его применения для определения содержания органического хлора в реагентах на водной основе и реагентах на основе соляной кислоты.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание способа определения содержания органического хлора в химических реагентах, применяемых в нефтедобыче, с возможностью анализа различных групп реагентов, включая реагенты на органической основе, водной основе, в том числе реагенты, содержащие неустойчивые хлорсодержащие четвертичные аммонийные соли, реагенты на основе соляной кислоты, а также реагенты в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии, получение точных и достоверных результатов анализа при низких материальных и временных затратах.

Технические задачи решаются способом определения содержания органического хлора в химических реагентах, применяемых в нефтедобыче, включающим введение в подготовленный анализируемый образец внутреннего стандарта - раствор висмута в неполярном растворителе с массовой долей висмута 5000 млн^-1 в количестве 10 % от навески образца, выполнение измерений на рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре.

Новым является то, что используют химические реагенты на органической основе, на водной основе, на основе соляной кислоты и в твердом агрегатном состоянии, если химический реагент представляет собой состав на водной основе или состав на основе соляной кислоты, то предварительно выполняют экстракцию органических соединений хлора, содержащихся в реагенте, экстрагентом, получают экстракт, принимаемый за анализируемый образец, если химический реагент находится в твердом агрегатном состоянии, то его предварительно растворяют в воде с последующей экстракцией водного раствора и получением экстракта или в органическом растворителе с получением раствора, которые принимают за анализируемый образец, после введения в анализируемый образец химического реагента внутреннего стандарта - раствор висмута в неполярном растворителе с массовой долей висмута 5000 млн^-1 в количестве 10 % от навески анализируемого образца химического реагента выполняют измерение на рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре и определяют содержание органического хлора.

Новым является также то, что экстракцию химического реагента на водной основе или на основе соляной кислоты выполняют смешением экстрагента с химическим реагентом в соотношении 1:1, а в качестве экстрагента применяют изооктан или гексан.

Новым является также то, что экстракт, полученный после экстракции органических соединений хлора, содержащихся в химическом реагенте на основе соляной кислоты, дополнительно подвергают отмывке дистиллированной водой.

Новым является также то, что в качестве органического растворителя при растворении химического реагента в твердом агрегатном состоянии используют изооктан или гексан.

Способ определения содержания органического хлора в химических реагентах, применяемых в нефтедобыче, осуществляют следующим образом.

Используют химические реагенты на органической основе, на водной основе, в том числе реагенты, содержащие неустойчивые хлорсодержащие четвертичные аммонийные соли, реагенты на основе соляной кислоты и в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии. Если химический реагент представляет собой состав на водной основе или состав на основе соляной кислоты, то предварительно выполняют экстракцию органических соединений хлора, содержащихся в реагенте, экстрагентом. Экстракцию химического реагента на водной основе или на основе соляной кислоты выполняют смешением экстрагента с химическим реагентом в соотношении 1:1. В качестве экстрагента применяют изооктан или гексан. Получают экстракт, который принимают за анализируемый образец. Экстракт, полученный после экстракции органических соединений хлора, содержащихся в химическом реагенте на основе соляной кислоты, дополнительно подвергают отмывке дистиллированной водой.

Если анализируемый химический реагент находится в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии, то его предварительно растворяют в воде или органическом растворителе. При растворении химического реагента в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии в воде выполняют экстракцию водного раствора и получают экстракт, принимаемый за анализируемый образец. При растворении химического реагента в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии в органическом растворителе в качестве органического растворителя используют изооктан или гексан. Получают раствор химического реагента в изооктане или гексане, который принимают за анализируемый образец.

Затем в анализируемый образец, полученный после экстракции химического реагента на водной основе или реагента на основе соляной кислоты, или водного раствора реагента в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии, или в химический реагент на органической основе или в органический раствор реагента в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии вводят внутренний стандарт - раствор висмута в неполярном растворителе с массовой долей висмута 5000 млн^-1 в количестве 10 % от навески анализируемого образца или химического реагента (для реагентов на органической основе). После этого выполняют измерения на рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре и определяют количественное содержание органического хлора в химическом реагенте.

Примеры конкретного выполнения предлагаемого способа.

Пример 1.

В стеклянный стаканчик для взвешивания вместимостью 25 см³ с помощью пипетки Пастера отобрали навеску реагента - деэмульгатора, представляющего собой состав на органической основе, массой 5±0,01 г. В стаканчик с реагентом - деэмульгатором добавили 0,5±0,01 г стандартного образца висмута из расчета 10 % на навеску реагента. Смесь тщательно перемешали чистой стеклянной палочкой и заполнили кювету для съемки на спектрометре. Измерили массовую долю органического хлора на спектрометре Спектроскан в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Результат испытаний составил 0 млн^-1.

Пример 2.

В стакан вместимостью 150 см³ взвесили 30±0,01 г реагента-ингибитора коррозии, представляющего собой состав на водной основе. В стаканчик с реагентом-ингибитором коррозии добавили 30 г экстрагента – изооктан. Смесь перенесли в стеклянную делительную воронку вместимостью 100 см³ и интенсивно перемешали (встряхивали) вручную в течение 1 минуты. По окончании перемешивания содержимое воронки отстаивали не менее 10 минут, после чего нижний водный слой слили, отделили около 3 см³ экстракта («подрез»). Оставшийся экстракт пропустили через фильтр и тщательно перемешали. Взяли навеску экстракта массой 5±0,01 г, в неё добавили 0,5±0,01 г стандартного образца висмута из расчета 10 % на навеску экстракта. Смесь тщательно перемешали чистой стеклянной палочкой и заполнили кювету для съемки на спектрометре. Измерили массовую долю органического хлора на спектрометре Спектроскан в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Результат испытаний составил 1,3 млн^-1, т.е. массовая доля органического хлора в реагенте-ингибитор коррозии составляет 1,3 млн^-1.

Пример 3.

В стакан вместимостью 150 см³ взвесили 30±0,01 г реагента на основе соляной кислоты. Туда же добавили 30 г экстрагента – гексан. Смесь перенесли в стеклянную делительную воронку вместимостью 100 см³ и интенсивно перемешали (встряхивали) вручную в течение 1 минуты. По окончании перемешивания содержимое воронки отстаивали не менее 10 минут, после чего нижний водный слой слили. В делительную воронку добавили 30 г дистиллированной воды и интенсивно перемешали вручную в течение 0,5 минут. По окончании перемешивания содержимое воронки отстаивали не менее 10 минут, после чего нижний водный слой слили. Процедуру промывки экстракта дистиллированной водой повторили еще два раза. После отделения дистиллированной воды третьей промывки слили 3 см³ экстракта («подрез»). Оставшийся экстракт пропустили через фильтр и тщательно перемешали. Взяли навеску экстракта массой 5±0,01 г, в неё добавили 0,5±0,01 г стандартного образца висмута из расчета 10 % на навеску экстракта. Смесь тщательно перемешали чистой стеклянной палочкой и заполнили кювету для съемки на спектрометре. Измерили массовую долю органического хлора на спектрометре Спектроскан в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Результат испытаний составил 3 млн^-1, т.е. массовая доля органического хлора в реагенте на основе соляной кислоты составляет 3 млн^-1.

Пример 4.

В стакан вместимостью 150 см³ взвесили 15±0,01 г реагента в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии. В стаканчик с реагентом добавили 15 г растворителя – вода. Перемешали содержимое стакана в течение 15 мин на лабораторном встряхивателе. В стаканчик с водным раствором реагента добавили 30 г экстрагента – изооктан. Смесь перенесли в стеклянную делительную воронку вместимостью 100 см³ и интенсивно перемешали (встряхивали) вручную в течение 1 минуты. По окончании перемешивания содержимое воронки отстаивали не менее 10 минут, после чего нижний водный слой слили, отделили около 3 см³ экстракта («подрез»). Оставшийся экстракт пропустили через фильтр и тщательно перемешали. Взяли навеску экстракта массой 5±0,01 г, в неё добавили 0,5±0,01 г стандартного образца висмута из расчета 10 % на навеску экстракта. Смесь тщательно перемешали чистой стеклянной палочкой и заполнили кювету для съемки на спектрометре. Измерили массовую долю органического хлора на спектрометре Спектроскан в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Результат испытаний составил 0 млн^-1, т.е. массовая доля органического хлора реагенте в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии составляет 0 млн^-1.

Предлагаемый способ позволяет определять содержание органического хлора в химических реагентах различных групп, применяемых в нефтедобыче, включая реагенты на органической основе, водной основе, в том числе реагенты, содержащие неустойчивые хлорсодержащие четвертичные аммонийные соли, реагенты на основе соляной кислоты, а также реагенты в твердом (порошкообразном) агрегатном состоянии. Предлагаемый способ позволяет получить точные и достоверные результаты при низких материальных затратах и за короткое время.