噴氣燃料總酸值滴定溶劑替代研究

郝敬團 陳 騰 孫世安 馬 軍 徐天宇

(1.空軍勤務學院 航空軍需與燃料系,江蘇 徐州 221000; 2.空軍雙遼場站,吉林 四平 136400)

噴氣燃料總酸值是評定噴氣燃料腐蝕性的重要理化指標[1],以每克油樣消耗氫氧化鉀的毫克數表示,單位為mg·g-1,噴氣燃料技術要求總酸值不大于0.015 mg·g-1[2]。在噴氣燃料總酸值測定過程中需要添加相應的稀釋溶劑[3]。現行標準中噴氣燃料總酸值測定試驗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,不僅有一定的毒性,還可以用來制造毒品與炸藥[4],屬于嚴格管控試劑,采購困難,導致一些單位噴氣燃料入庫化驗與儲存化驗工作不能正常開展,為破解難題,作者擬對噴氣燃料總酸值滴定溶劑進行替代研究。

1 實驗原理

1.1 實驗方法

依據噴氣燃料總酸值試驗方法GB/T 12574—1990測定3號噴氣燃料總酸值[5]。

1.2 試劑及油樣

試劑:氫氧化鉀(KOH)、甲苯、異丙醇、環己烷、無水乙醇、對萘酚苯甲醇、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鋇等。試驗油樣為上海高橋石油化工有限公司與福建聯合石油化工有限公司生產的3號噴氣燃料。

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無水乙醇∶V水為99∶1配制。

2 實驗研究

2.1 不同溶劑對比研究

分別準確稱量100 g上海高橋石油化工有限公司生產的噴氣燃料,溶解在100 mL的不同滴定溶劑中,同時加入10 g·L-1的對-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-異丙醇標準滴定溶液滴定至顏色突變且15 s顏色不褪色為止,并做空白實驗,消除滴定溶劑所消耗KOH對測定酸值結果的影響。總酸值計算公式如下:

總酸值=CKOH×(V-V空白)×56.1/m油樣

測得總酸值結果如圖1所示。

圖1 4種溶劑測定油樣總酸值

從圖1可知,4種混合滴定溶劑測試噴氣燃料總酸值平均值的排序為:溶劑3>溶劑1>溶劑4>溶劑2,溶劑4與溶劑1測試數據非常接近,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。

在滴定過程中發現含有甲苯、環己烷的溶劑滴定終點由琥珀色突變為暗綠色,這與標準GB/T 12574—1990滴定終點呈亮綠色不相符;含有-OH的異丙醇或乙醇滴定終點由琥珀色突變為亮綠色。究其原因,這與指示劑的結構有關,對-萘酚苯甲醇有1個醇羥基、2個萘環、1個苯環,且在每個萘環上各有1個酚羥基。

2.2 不同溶劑試驗數據重復性

溶劑4滴定終點突變為亮綠色,容易掌控,實測差值最小,準確度較高,試驗重復性較好。

2.3 不同批次油樣對比試驗

選擇溶劑4與溶劑1做對比試驗,油樣來自福建聯合石油化工有限公司生產的4個批次產品,油樣A生產時間為2019年5月,油樣B生產時間為2019年12月,油樣C生產時間為2020年8月,油樣D生產時間為2021年7月。每次試驗分別準確稱量100 g的噴氣燃料,測得4個不同生產批次的油樣總酸值結果如表1所示。

表1 采用溶劑1與溶劑4測得不同批次油樣總酸值

由表1可知,不同生產批次的油樣,由于原料、生產工藝、儲存時間不同,所含酸性物質的量不同。采用溶劑1與溶劑4做對比試驗,測試4批不同油樣的總酸值,溶劑4與溶劑1測試數值非常接近,這是因為溶劑1和溶劑4對酸性物質的抽提能力基本一致。

2.4 不同批次油樣測試數據重復性

對于不同批次的油樣,采用溶劑1與溶劑4測得的總酸值平均值數據相差僅為0.000 2 mg·g-1,遠低于其重復性要求,可見不同批次的油樣,采用溶劑1與溶劑4測得總酸值準確可靠,重復性較好,數據高度吻合。無水乙醇滴定終點顏色由琥珀色突變為亮綠色,具有終點易掌控的優點。

3 結論

(1)甲苯+異丙醇+水配制滴定溶劑及環己烷+異丙醇+水配制滴定溶劑,滴定終點時對-萘酚苯甲醇由琥珀色突變為暗綠色,與對-萘酚苯的結構有著直接的關系,存在終點滯后、不易掌控、實測差值相對較大的缺點。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時對-萘酚苯甲醇由琥珀色突變為亮綠色,具有終點易掌控、實測差值相對較小的優點。

(2)乙醇+水配制的滴定溶劑不僅具有測試結果準確可靠、重復性好、終點顏色突變明顯容易掌控的優點,而且試劑具有成本低廉、無毒、不受管控、采購方便的特點,乙醇+水配制的滴定溶劑可以用于噴氣燃料總酸值的測定。