Стандарты АСТМ и ГОСТ используемые при определении кислотных и щелочных чисел нефтепродуктов

Кислотное число (КЧ) и щелочное число (ЩЧ) являются важными параметрами для оценки качества нефтепродуктов и смазочных материалов. Они определяют количество кислотных и щелочных компонентов в образце и выражаются в миллиграммах гидроксида калия на грамм образца (мг KOH/г). Эти параметры позволяют оценить эксплуатационные характеристики масел и выявить потенциальные риски, такие как коррозия оборудования или потеря защитных свойств масел.

Зачем определяют кислотное и щелочное число?

- Кислотное число (КЧ): Показатель количества кислых соединений в нефтепродуктах, таких как нафтеновые кислоты, которые могут вызывать коррозию оборудования. Например, в смазочных материалах старение масла приводит к накоплению кислот, что увеличивает риск коррозии металлических поверхностей, труб и резервуаров. Определение КЧ помогает своевременно выявить опасные уровни кислотности и принять меры по защите оборудования.

- Щелочное число (ЩЧ): Характеризует количество щелочных компонентов, таких как защитные присадки, которые нейтрализуют кислые загрязнители и продукты сгорания, образующиеся в процессе эксплуатации. В моторных маслах ЩЧ уменьшается со временем из-за нейтрализации кислотных примесей, и мониторинг этого показателя позволяет корректировать интервалы замены масла и добавление защитных присадок.

Основные методы определения кислотного и щелочного числа

Методы определения КЧ и ЩЧ описаны в различных национальных и международных стандартах, таких как ГОСТ, ASTM каждый из которых регламентирует свои требования к составу титрантов, растворителей и процедурам оценки. Стандарты ГОСТ 11362-96, ГОСТ 5985-22, ASTM D 664, ASTM D 974, ГОСТ 32328—2013 описывают методы определения кислотного числа для нефтепродуктов и смазочных материалов, используя титрование в неводных средах, таких как смеси изопропанола, толуола и этилового спирта.

Для щелочного числа используются такие стандарты, как ГОСТ 11362-96, ASTM D 4739, ASTM D 2896, ASTM D 974, ГОСТ 30050-93, которые регулируют различные подходы к измерению содержания щелочных компонентов.

Каждый из стандартов имеет свои особенности в зависимости от типа применяемого титранта, состава растворителя и метода оценки результата.

ASTM D 4739 – это стандартный метод испытаний, предназначенный для определения щелочного числа (Total Base Number, TBN) и числа сильных оснований (Strong Base Number, SBN) в нефтепродуктах, таких как свежие и отработанные смазочные масла. Этот метод позволяет оценить количество щелочных компонентов, которые нейтрализуют кислотные примеси, образующиеся в процессе эксплуатации оборудования, и помогает оценить состояние смазочных материалов.

Особенности метода ASTM D 4739 (Аналог ГОСТ 11362-96)

1. Основание метода: Стандарт основан на потенциометрическом титровании с использованием соляной кислоты (HCl) в изопропаноле. Метод позволяет раздельно измерять содержание слабых и сильных оснований, что важно для оценки различных типов присадок и продуктов их разложения в маслах.

2. Смесь растворителей: В качестве растворителя используется смесь изопропанола, толуола, хлороформа и воды в соотношении 10:10:10:0,3. Это сочетание обеспечивает эффективное растворение анализируемого образца и улучшает точность титрования.

3. Назначение: Метод применяется для измерения щелочного числа (TBN), которое показывает способность масла нейтрализовать кислые продукты, образующиеся в процессе эксплуатации, а также сильных оснований (SBN), что важно для контроля качества смазочных материалов.

4. Применение: ASTM D 4739 используется для анализа смазочных масел, контактировавших с механизмами, включая моторные, гидравлические и трансмиссионные масла. Стандарт применим к маслам как в свежем, так и в отработанном состоянии.

ASTM D 2896 – это стандартный метод испытаний, используемый для определения щелочного числа (Total Base Number, TBN) в нефтепродуктах и смазочных материалах. Этот метод позволяет оценить содержание щелочных компонентов в маслах, которые нейтрализуют кислые загрязнители и продукты сгорания, обеспечивая защиту оборудования и продление срока службы смазочных материалов.

Особенности метода ASTM D 2896 (Аналог ГОСТ 30050-93)

1. Основание метода: Метод основан на потенциометрическом титровании с использованием хлорной кислоты (HClO₄) в среде уксусной кислоты. Титрование проводится непосредственно до достижения эквивалентной точки, что обеспечивает высокую точность и надежность определения.

2. Смесь растворителей: В качестве растворителя используется смесь ледяной уксусной кислоты и хлорбензола в соотношении 1:2. Эта комбинация растворителей помогает стабилизировать систему титрования и улучшить растворимость образца, что особенно важно для нефтепродуктов с высоким содержанием присадок.

3. Назначение: Стандарт ASTM D 2896 предназначен для определения общего щелочного числа (TBN), которое отражает способность масла нейтрализовать кислые компоненты и тем самым защищать металлические части оборудования от коррозии.

4. Применение: Метод применяется к широкому спектру смазочных материалов, включая моторные, трансмиссионные и турбинные масла, а также другие продукты нефтепереработки. Он особенно полезен для масел, используемых в высокотемпературных и тяжело нагруженных условиях, где требуется оценка эффективности щелочных присадок.

Основное различие между стандартами ASTM D 2896 и ASTM D 4739

Главное различие между стандартами ASTM D 2896 и ASTM D 4739 заключается в методе титрования, используемых титрантах и составах растворителей, что влияет на результаты определения щелочного числа (TBN) смазочных материалов.

1. Титрант и растворители: В ASTM D 2896 в качестве титранта используется хлорная кислота (HClO₄) в сочетании с более полярным растворителем — смесью ледяной уксусной кислоты и хлорбензола. В ASTM D 4739, напротив, применяется соляная кислота (HCl) в изопропаноле с добавлением толуола, хлороформа и воды. Разница в полярности растворителей и характере кислот приводит к различным реакциям с компонентами масла.

2. Влияние на результаты титрования: Из-за более агрессивной среды и полярности растворителя, ASTM D 2896 может давать завышенные значения щелочного числа, особенно при анализе использованных масел. Это связано с гидролизом накопившихся в процессе эксплуатации солей слабых кислот и основных солей многокислотных оснований, что увеличивает измеряемое значение TBN.

3. Специфика реакций компонентов: В ASTM D 4739 титрант в первую очередь реагирует с щелочными компонентами, содержащими свободный гидроксил, что обеспечивает более точное определение реальной нейтрализующей способности масла. Это делает ASTM D 4739 предпочтительным для анализа отработанных масел, поскольку он дает более адекватное представление о состоянии щелочных присадок в масле.

Таким образом, ASTM D 2896 подходит для определения максимального потенциала нейтрализации масла, но может переоценивать TBN в отработанных образцах. В то время как ASTM D 4739 обеспечивает более точные данные о реальном состоянии масла и его способности нейтрализовать кислотные загрязнители в процессе эксплуатации.

Для титрования по ASTM D 2896 иASTM D 4739 можно использовать автоматический титратор Титровойс Автоматик.

ASTM D 664 и ГОСТ 32327-2022: Определение кислотного числа нефтепродуктов и смазочных материалов

Определение кислотного числа (Total Acid Number, TAN, КЧ) является важным показателем качества нефтепродуктов и смазочных материалов, так как позволяет оценить содержание кислотных соединений, которые могут вызывать коррозию и ухудшение свойств материалов. Стандарты ASTM D 664 и его русскоязычный аналог ГОСТ 32327-2022 описывают методы потенциометрического титрования для определения кислотного числа в различных нефтепродуктах, смазочных материалах и биодизельном топливе. Метод подходит для кислот с константой диссоциации в воде более 10⁻⁹. Прецизионность метода определена для диапазона кислотных чисел от 0,1 до 150 мг КОН/г. Метод позволяет проводить анализа сильно окрашенных и непрозрачных образцов, что затруднительно для индикаторного титрования.

Для проведения потенциометрического титрования по методам А и В, описанным в ГОСТ 32327-2022, используются разные подходы в зависимости от типа анализируемого образца.

Метод А применяется для нефтепродуктов и смазочных материалов. В этом методе образец растворяют в смеси изопропанола и толуола с добавлением 0,5% воды. Титрование проводится спиртовым раствором гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/л. В процессе титрования определяются кислотное число (КЧ) сильных кислот и общее кислотное число на основе щелочи, израсходованной до pH 4 и pH 10 соответственно. Дозирование титранта осуществляется динамически, с объемами порций от 0,05 до 0,5 мл, регулируемыми для обеспечения стабилизации потенциала на уровне 5–15 мВ за 10 секунд. Конечная точка титрования определяется по четко выраженному перегибу на кривой титрования, который соответствует максимуму первой производной, обычно вблизи pH 10. При отсутствии явных точек перегиба титрование завершают при достижении pH 10.

Метод В разработан специально для биодизельного топлива и его смесей. В этом методе используется сухой изопропанол в качестве растворителя, а в качестве титранта применяется спиртовой раствор гидроксида калия с концентрацией 0,01 моль/л. Конечная точка титрования определяется по явно фиксируемому перегибу на потенциометрической кривой, который автоматически фиксируется титратором. В этом методе также предусмотрено динамическое дозирование титранта до последней явно выраженной точки перегиба, что позволяет ускорить процесс анализа.

Для титрования по ASTM D 664 и ГОСТ 32327-2022 можно использовать автоматический титратор Титровойс Автоматик.

Основные особенности ГОСТ 11362-96. (Аналог ASTM D 4739)

1. Назначение и область применения: Стандарт устанавливает метод определения общего кислотного числа, кислотного числа сильных кислот, кислотности, общего щелочного числа и щелочного числа сильных оснований в нефтепродуктах и смазочных материалах. Метод применим для определения кислот с константой диссоциации больше 10⁻⁹. Слабые кислоты с константой диссоциации менее 10⁻⁹ не мешают определению. Метод потенциометрического титрования используется для оценки относительных изменений масел в процессе окисления. Он не подходит для определения абсолютных кислотных или щелочных чисел, которые можно было бы использовать для оценки поведения масла в условиях эксплуатации.

2. Ограничения метода:

- Стандарт не устанавливает зависимость между кислотным числом и коррозионной агрессивностью масла.

- Титрование не применяют для оценки коррозионного поведения масел в эксплуатационных условиях, так как органические кислоты обладают различными коррозионными свойствами.

3. Процедура проведения измерений:

- Пробы растворяют в определенном растворителе, а затем титруют, используя потенциометрическое оборудование.

- График титрования строится вручную или автоматически, и конечные точки определяются по четким точкам перегиба кривой титрования.

- При отсутствии четких точек перегиба используются показания буферных растворов.

Для титрования по ГОСТ 11362-96 можно использовать автоматический титратор Титровойс Автоматик.

Основные особенности ГОСТ 5985—2022.

1. Область применения: Метод применяется для анализа светлых нефтепродуктов: автомобильных и авиационных бензинов, лигроинов, керосинов, дизельного топлива, топлива для реактивных двигателей, а также турбинных, трансформаторных, трансмиссионных, гидравлических и специальных масел и углеводородных пластичных смазок.

Метод не применим для темных и окрашенных нефтепродуктов, а также для случаев, когда значения кислотности менее 0,1200 мг КОН/100 см³ и кислотного числа менее 0,06 мг КОН/г.

2. Определяемые параметры:

Кислотность — количество щелочи, необходимое для нейтрализации кислых соединений в 100 см³ образца, выраженное в миллиграммах гидроокиси калия (мг КОН/100 см³).

Кислотное число — количество щелочи, необходимое для нейтрализации кислых соединений в 1 г образца, выраженное в миллиграммах гидроокиси калия (мг КОН/г).

3. Сущность метода:

Извлечение кислых соединений из нефтепродукта осуществляется кипящим спиртом.

Полученный раствор титруется спиртовым раствором гидроокиси калия до конечной точки с использованием цветного индикатора.

Для светлых нефтепродуктов определяется кислотность (мг КОН/100 см³), а для масел и смазок — кислотное число (мг КОН/г).

Основное различие между стандартами ГОСТ 5985—2022 и ГОСТ 11362-96.

ГОСТ 5985—2022: Использует индикаторное титрование с применением цветного индикатора для определения конечной точки титрования. Если реализовать этот метод на автоматическом титраторе, потребуется фотометрический датчик, регистрирующий изменение окраски.

ГОСТ 11362-96: Применяется потенциометрическое титрование, которое использует измерение изменения потенциала раствора при достижении конечной точки титрования. Этот метод не требует цветных индикаторов и является более точным и независимым от субъективного восприятия изменения окраски.

Тип определяемых образцов:

ГОСТ 5985—2022: Ограничен анализом светлых нефтепродуктов и не подходит для темных или окрашенных материалов.

ГОСТ 11362-96: Может применяться как для светлых, так и для темных нефтепродуктов, поскольку потенциометрическое определение не зависит от цвета образца.

Чувствительность метода:

ГОСТ 5985—2022: Не применяется для анализов с кислотностью ниже 0,1200 мг КОН/100 см³ и кислотным числом ниже 0,06 мг КОН/г, что ограничивает его использование для продуктов с низкой кислотностью.

ГОСТ 11362-96: Позволяет измерять более низкие значения кислотности и кислотного числа благодаря более высокой чувствительности потенциометрического метода.

ASTM D 974 и его аналог ГОСТ 32328—2013

ASTM D 974 — это стандартный метод, используемый для определения кислотного и щелочного числа в нефтепродуктах и смазочных материалах с помощью индикаторного титрования. Русскоязычным аналогом этого стандарта является ГОСТ 32328—2013, который также описывает методику определения кислотных компонентов в новых и отработанных нефтепродуктах и смазочных материалах, растворимых или слабо растворимых в смесях толуола и изопропилового спирта.

Область применения ASTM D 974 и ГОСТ 32328—2013

1. ASTM D 974 и ГОСТ 32328—2013 предназначены для определения кислотного и щелочного числа в различных нефтепродуктах, включая:

- Смазочные масла (новые и отработанные).

- Авиационные и автомобильные топлива.

- Турбинные, гидравлические и трансформаторные масла.

Этот метод используют для кислот с константой диссоциации более 10⁻⁹. Очень слабые кислоты и соли, имеющие константы диссоциации или гидролиза менее 10⁻⁹, не влияют на определение. Оба метода могут быть использованы для выявления изменений кислотного числа, происходящих в масле при окислении, но не предназначены для прогнозирования эксплуатационных характеристик масла.

Метод основан на титровании образца раствором гидроокиси калия или хлорной кислоты с индикатором, изменяющим цвет при достижении конечной точки титрования. Конечная точка фиксируется визуально, что делает метод простым и быстрым, но подверженным субъективным ошибкам. Титрование проводится стандартизованным 0,01 М раствором гидроксида калия в изопропиловом спирте до появления стабильного зеленого цвета индикатора п-нафтолбензеина. Этот метод используется при недостатке образца и является предпочтительным для контроля окисления масла.

Преимущества и особенности ГОСТ 32328—2013:

1. Использование меньшего количества образца: ГОСТ 32328—2013 требует меньше образца по сравнению с ASTM D 974 и ASTM D 664, что особенно полезно для контроля окисления в лабораторных условиях.

2. Высокая чувствительность и точность: Благодаря использованию разбавленных образцов и стабильного изменения цвета в конечной точке титрования, метод менее подвержен ошибкам определения конечной точки, особенно в случае сильно окрашенных или непрозрачных масел.

Проведем у Вас тренинг: Экспертное Титрование

Профессиональный тренинг для пользователей, желающих улучшить свои навыки в работе с автоматическими титраторами. Узнать подробнее