Поделиться статьей
Кислотное число (КЧ) и щелочное число (ЩЧ) – критические параметры контроля качества нефтепродуктов, они часто прописываются в спецификациях. Зачастую оба параметра можно определить методами потенциометрического или фотометрического титрования в соответствии со стандартами, такими как ASTM D664 (Стандартный метод определения кислотного числа нефтепродуктов с помощью потенциометрического титрования), ASTM D2896 (Стандартный метод определения щелочного числа нефтепродуктов с помощью потенциометрического анализа хлорной кислоты) или ASTM D974 (Стандартный метод определения кислотного и щелочного числа с помощью индикаторного титрования). Но существует быстрая и надежная альтернатива – термометрическое титрование.
Для чего определяют кислотное и щелочное числа?
Кислотное число — показатель количества кислот в нефтепродуктах. Слабые кислоты в сырой нефти (например, нафтеновая кислота), могут быть связаны с коррозией нефтеперерабатывающего оборудования. Для нефтепродуктов старение может привести к накоплению кислот, что увеличивает риск коррозии труб и резервуаров.
Чтобы предотвратить накопление кислоты в продуктах нефтепереработки, например, в смазочных маслах, добавляют основные добавки. Они нейтрализуют слабые кислоты и могут предотвратить коррозию. Количество подобных добавок можно охарактеризовать с помощью щелочного числа.
Что такое термометрическое титрование?
Термометрическое титрование (ТЭТ) основано на принципе изменения энтальпии. Каждая химическая реакция связана с изменением энтальпии, что, в свою очередь, вызывает изменение температуры. Это изменение температуры во время титрования можно измерить с помощью высокочувствительного термодатчик (Рис. 1), чтобы определить конечную точку титрования.
Если вы хотите узнать больше об основных принципах термометрического титрования, нажмите по ссылке ниже.
TЭT: лучший выбор для определения КЧ и ЩЧ
Если вы проводили потенциометрическое титрование кислотного и щелочного чисел, вы, вероятно, знаете, что не все образцы растворимы в смеси растворителей. Даже если они растворимы, для достижения хорошей воспроизводимости необходимо несколько этапов очистки (включая кондиционирование электрода после каждого титрования).
Хотя фотометрическое титрование представляет собой альтернативный метод индикации неокрашенных образцов, проблема растворимости остается. Термометрическое титрование в соответствии с ASTM D8045 обеспечивает идеальное решение всех этих проблем.
- Раствор ксилол: IPA (3:1) обеспечивает лучшую растворимость многих образцов, особенно сырой нефти
- На индикацию конечной точки не влияют цветные образцы
- Термодатчик Thermoprobe не требует кондиционирования или дополнительных этапов очистки — только промывка растворителем
- Thermoprobe не требует технического обслуживания – дозаправка электролитом не требуется, просто храните его в сухом месте
Еще больше преимуществ по сравнению с потенциометрическим титрованием в соответствии с ASTM D664 или ASTM D2896.
- Меньший расход растворителя: 30 мл вместо 60 мл или 120 мл экономит бюджет на дополнительные расходы и сокращает количество отходов
- Более быстрое титрование: вдвое меньше времени потенциометрического титрования, экономия около 2 минут на анализ
- Надежный датчик: термодатчик не требует технического обслуживания и кондиционирования, что еще больше сокращает время анализа
Для сравнения определения КЧ в соответствии с ASTM D8045 (термометрическое титрование) и ASTM D664 (потенциометрическое титрование) см. Таблицу 1 ниже. Обсуждения стандарта ASTM для термометрических определений ЩЧ до сих пор продолжаются в соответствующем комитете.
Поскольку вы титруете быстрее, используете меньше растворителя и не должны выполнять сложное техническое обслуживание термодатчика, вы можете сэкономить немало средств с термометрическим титрованием.
Еще не убедительно? Один из наших клиентов, Томас Фишер из Oel Check GmbH, Германия, рассказывает о своем положительном опыте термометрического титрования с оборудованием Metrohm ниже.
Как выполнить анализ
Во время определения КЧ или ЩЧ титруются очень слабые кислоты или основания (соответственно), что приводит к небольшим изменениям энтальпии. Используя каталитический индикатор конечной точки, эти слабые кислоты и основания также можно определить с помощью ТЭТ.
Что такое катализированная индикация конечной точки?
Индикация конечной точки становится затруднительной для титрования с небольшими изменениями энтальпии, например, слабыми кислотами или основаниями. В этих ситуациях используется каталитический индикатор конечной точки. Он подвергается сильной экзотермической или эндотермической реакции во время титрования. Как и в случае с индикатором, который меняет цвет после титрования всего аналита, каталитический индикатор конечной точки начинает реагировать с титрантом только после того, как весь аналит израсходован. Таким образом, становится возможным указание конечной точки.
Кислотное число
Соответствующее количество образца (в зависимости от ожидаемого КЧ) помещают в ячейку для титрования, затем добавляют 30 мл смеси растворителей (изопропанол: ксилол 1:3) и 0,5 г параформальдегида. После растворения образца раствор титруют спиртовым раствором КОН до единственной экзотермической конечной точки.
Здесь параформальдегид работает как каталитический индикатор конечной точки. Как только появляется избыток доступного KOH, он деполимеризуется в сильно эндотермической реакции, что приводит к экзотермической конечной точке.
Для получения более подробной информации скачайте нашу методику ниже по ссылке.
Acid number in raw oils and petroleum products through TET in accordance with ASTM D8045
Основное число
Соответствующее количество образца (в зависимости от ожидаемого ЩЧ) взвешивают непосредственно в ячейку для титрования, затем добавляют 1 мл изобутилвинилового эфира и 40 мл толуола. После растворения образца раствор титруют HClO4 в ледяной уксусной кислоте до одной конечной эндотермической точки.
В этой ситуации изобутилвиниловый эфир служит каталитическим индикатором конечной точки. Когда присутствует избыток HClO4, он полимеризуется в сильно экзотермической реакции, что приводит к эндотермической конечной точке.
Для получения более подробной информации об этом приложении скачайте методику по ссылке ниже.
Determination of the total base number in petroleum products
Заключение
Термометрическое титрование обеспечивает быстрое и надежное решение для определения кислотного и щелочного чисел по сравнению с потенциометрическим или фотометрическим титрованием. Метод решает проблему растворимости образца за счет использования более подходящих растворителей. Кроме того, требуется меньше растворителя и сокращается время анализа. Все это приводит к значительному снижению затрат на анализ, что делает его жизнеспособной альтернативой для определения кислотного и щелочного чисел.
Your knowledge take-aways
Избегайте коррозии: новый метод определения TAN в сырой нефти и нефтепродуктах
Many refiners look at discounted opportunity crudes as a means to improve their margin spread. The varieties of these cheap crude oils on the market are growing in number, but they have hidden risks for the purchaser caused by factors such as high naphthenic acid and sulfur content. Sulfur compounds and naphthenic acids are among the substances that contribute to the corrosive nature of crude oils and petroleum products. This is why the risk of corrosion is increased when processing crude oils with high naphthenic acid and sulfur content. The refiner must balance the cost benefit versus the risk and the cost of corrosion control when processing these crudes. A reliable acid number determination is a crucial part of corrosion control. Guest authors Bert Thakkar, Bryce McGarvey, and Colette McGarvey of Imperial Oil and Larry Tucker and Lori Carey of Metrohm USA were involved in the development of the new ASTM Method D8045 for acid number determination. Here, they report on the method and how it came to be.
