噴氣燃料總酸值滴定溶劑替代研究

郝敬團(tuán) 陳 騰 孫世安 馬 軍 徐天宇

(1.空軍勤務(wù)學(xué)院 航空軍需與燃料系,江蘇 徐州 221000; 2.空軍雙遼場(chǎng)站,吉林 四平 136400)

噴氣燃料總酸值是評(píng)定噴氣燃料腐蝕性的重要理化指標(biāo)[1],以每克油樣消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)表示,單位為mg·g-1,噴氣燃料技術(shù)要求總酸值不大于0.015 mg·g-1[2]。在噴氣燃料總酸值測(cè)定過(guò)程中需要添加相應(yīng)的稀釋溶劑[3]。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中噴氣燃料總酸值測(cè)定試驗(yàn)使用甲苯與異丙醇作稀釋溶劑,甲苯與異丙醇屬于三類致癌物質(zhì),不僅有一定的毒性,還可以用來(lái)制造毒品與炸藥[4],屬于嚴(yán)格管控試劑,采購(gòu)困難,導(dǎo)致一些單位噴氣燃料入庫(kù)化驗(yàn)與儲(chǔ)存化驗(yàn)工作不能正常開(kāi)展,為破解難題,作者擬對(duì)噴氣燃料總酸值滴定溶劑進(jìn)行替代研究。

1 實(shí)驗(yàn)原理

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

依據(jù)噴氣燃料總酸值試驗(yàn)方法GB/T 12574—1990測(cè)定3號(hào)噴氣燃料總酸值[5]。

1.2 試劑及油樣

試劑:氫氧化鉀(KOH)、甲苯、異丙醇、環(huán)己烷、無(wú)水乙醇、對(duì)萘酚苯甲醇、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鋇等。試驗(yàn)油樣為上海高橋石油化工有限公司與福建聯(lián)合石油化工有限公司生產(chǎn)的3號(hào)噴氣燃料。

混合滴定溶劑按照體積比配制,溶劑1按照V甲苯∶V異丙醇∶V水為100∶99∶1配制,溶劑2按照V環(huán)己烷∶V異丙醇∶V水為100∶99∶1配制,溶劑3按照V異丙醇∶V水為99∶1配制,溶劑4按照V無(wú)水乙醇∶V水為99∶1配制。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 不同溶劑對(duì)比研究

分別準(zhǔn)確稱量100 g上海高橋石油化工有限公司生產(chǎn)的噴氣燃料,溶解在100 mL的不同滴定溶劑中,同時(shí)加入10 g·L-1的對(duì)-萘酚苯甲醇指示劑0.1 mL,然后通入高純N2將其覆蓋,N2流量控制在700 mL·min-1,通氣3 min,用0.011 91 mol·L-1的KOH-異丙醇標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至顏色突變且15 s顏色不褪色為止,并做空白實(shí)驗(yàn),消除滴定溶劑所消耗KOH對(duì)測(cè)定酸值結(jié)果的影響。總酸值計(jì)算公式如下:

總酸值=CKOH×(V-V空白)×56.1/m油樣

測(cè)得總酸值結(jié)果如圖1所示。

圖1 4種溶劑測(cè)定油樣總酸值

從圖1可知,4種混合滴定溶劑測(cè)試噴氣燃料總酸值平均值的排序?yàn)?溶劑3>溶劑1>溶劑4>溶劑2,溶劑4與溶劑1測(cè)試數(shù)據(jù)非常接近,高度吻合,乙醇與水配制的混合溶劑可作為候選的替代溶劑。

在滴定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)含有甲苯、環(huán)己烷的溶劑滴定終點(diǎn)由琥珀色突變?yōu)榘稻G色,這與標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12574—1990滴定終點(diǎn)呈亮綠色不相符;含有-OH的異丙醇或乙醇滴定終點(diǎn)由琥珀色突變?yōu)榱辆G色。究其原因,這與指示劑的結(jié)構(gòu)有關(guān),對(duì)-萘酚苯甲醇有1個(gè)醇羥基、2個(gè)萘環(huán)、1個(gè)苯環(huán),且在每個(gè)萘環(huán)上各有1個(gè)酚羥基。

2.2 不同溶劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性

溶劑4滴定終點(diǎn)突變?yōu)榱辆G色,容易掌控,實(shí)測(cè)差值最小,準(zhǔn)確度較高,試驗(yàn)重復(fù)性較好。

2.3 不同批次油樣對(duì)比試驗(yàn)

選擇溶劑4與溶劑1做對(duì)比試驗(yàn),油樣來(lái)自福建聯(lián)合石油化工有限公司生產(chǎn)的4個(gè)批次產(chǎn)品,油樣A生產(chǎn)時(shí)間為2019年5月,油樣B生產(chǎn)時(shí)間為2019年12月,油樣C生產(chǎn)時(shí)間為2020年8月,油樣D生產(chǎn)時(shí)間為2021年7月。每次試驗(yàn)分別準(zhǔn)確稱量100 g的噴氣燃料,測(cè)得4個(gè)不同生產(chǎn)批次的油樣總酸值結(jié)果如表1所示。

表1 采用溶劑1與溶劑4測(cè)得不同批次油樣總酸值

由表1可知,不同生產(chǎn)批次的油樣,由于原料、生產(chǎn)工藝、儲(chǔ)存時(shí)間不同,所含酸性物質(zhì)的量不同。采用溶劑1與溶劑4做對(duì)比試驗(yàn),測(cè)試4批不同油樣的總酸值,溶劑4與溶劑1測(cè)試數(shù)值非常接近,這是因?yàn)槿軇?和溶劑4對(duì)酸性物質(zhì)的抽提能力基本一致。

2.4 不同批次油樣測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性

對(duì)于不同批次的油樣,采用溶劑1與溶劑4測(cè)得的總酸值平均值數(shù)據(jù)相差僅為0.000 2 mg·g-1,遠(yuǎn)低于其重復(fù)性要求,可見(jiàn)不同批次的油樣,采用溶劑1與溶劑4測(cè)得總酸值準(zhǔn)確可靠,重復(fù)性較好,數(shù)據(jù)高度吻合。無(wú)水乙醇滴定終點(diǎn)顏色由琥珀色突變?yōu)榱辆G色,具有終點(diǎn)易掌控的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

(1)甲苯+異丙醇+水配制滴定溶劑及環(huán)己烷+異丙醇+水配制滴定溶劑,滴定終點(diǎn)時(shí)對(duì)-萘酚苯甲醇由琥珀色突變?yōu)榘稻G色,與對(duì)-萘酚苯的結(jié)構(gòu)有著直接的關(guān)系,存在終點(diǎn)滯后、不易掌控、實(shí)測(cè)差值相對(duì)較大的缺點(diǎn)。而異丙醇+水配制滴定溶劑與乙醇+水配制滴定溶劑滴定終點(diǎn)時(shí)對(duì)-萘酚苯甲醇由琥珀色突變?yōu)榱辆G色,具有終點(diǎn)易掌控、實(shí)測(cè)差值相對(duì)較小的優(yōu)點(diǎn)。

(2)乙醇+水配制的滴定溶劑不僅具有測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重復(fù)性好、終點(diǎn)顏色突變明顯容易掌控的優(yōu)點(diǎn),而且試劑具有成本低廉、無(wú)毒、不受管控、采購(gòu)方便的特點(diǎn),乙醇+水配制的滴定溶劑可以用于噴氣燃料總酸值的測(cè)定。