Автоматизовані титратори від Mettler Toledo: безкомпромісна точність для аналізу нафтопродуктів
У нафтовидобувній та нафтопереробній галузях промисловості одним із найважливіших завдань є визначення показників якості нафти й нафтопродуктів за стандартними методами. Найчастіше до таких показників належать кислотне та лужне число, вміст органічних хлоридів, хлористих солей, сірководню й меркаптанової сірки, вміст вологи тощо. Провідний виробник лабораторного обладнання Mettler Toledo (Швейцарія) пропонує готові рішення для визначення показників якості нафти й нафтопродуктів згідно з національними та міжнародними стандартами (ДСТУ, ГОСТ, ASTM, UOP, IP та DIN).
Автоматичні титратори Mettler Toledo дають змогу збільшити продуктивність лабораторії під час аналізу нафтопродуктів відповідно до чинних норм. Далі детальніше розглянемо, які саме показники можливо визначити.
Кислотне й лужне числа нафтопродуктів (TAN / TBN) є найважливішими показниками якості для паливно-мастильних матеріалів і продуктів нафтоперероблення. Титратор автоматично визначає точки еквівалентності. Якщо ж такі не знайдено, прилад визначає кінцеві точки, що відповідають значенням потенціалу в стандартних буферних розчинах, чим забезпечує неперевершену точність і швидкість аналізу. Спеціальний електрод для визначення кислотних та лужних чисел зі збільшеною поверхнею мембрани й рухомою діафрагмою допомагає швидко і точно проводити титрування в неводному середовищі.
Аналіз проводиться відповідно до ДСТУ ISO 6618, ДСТУ 5094, ДСТУ ISO 3771, ДСТУ 7688, ГОСТ 11362, ASTM D664, ASTM D974, ASTM D4 D3242, IP177 тощо.
Сірководень і меркаптани в нафтопродуктах
Сірка та її сполуки часто присутні в нафті. Основна частина сірки в нафті представлена у вигляді її органічних сполук: меркаптанів, сульфідів, дисульфідів, циклічних сульфідів. У малих кількостях у нафті трапляються вільна сірка та сірководень.
Сполуки сірки в нафті зазвичай негативно впливають на обладнання для її транспортування й перероблення, а також знижують якість кінцевих продуктів. Наприклад, високосірчистий бензин спричиняє відкладення у двигунах внутрішнього згоряння та підвищує зношування їхніх частин і механізмів. Тому точне визначення кількості сірки та її сполук у нафті й нафтопродуктах є одним із найважливіших завдань лабораторного контролю.
ГОСТ 17323, UOP 163 і ASTM D3237 регламентують аналіз вмісту меркаптанової та сірководневої сірки в дизельному й реактивному паливі, бензинах та інших рідких нафтопродуктах методом потенціометричного титрування. Ці стандарти можуть бути реалізовані за допомогою автоматичних титраторів Mettler Toledo.
У всіх зазначених вище методах як титрант або його основа використовується розчин азотнокислого срібла AgNO3 0,01н. За розчинник беруться спирто-толуольна суміш і ацетат натрію (у разі роботи за ГОСТ 17323) або 2-пропанол (відповідно до ASTM D 3227 і UOP 163). Залежно від розчинника в титрант можуть вводити добавку аміаку, отримуючи тим самим комплекс азотнокислого аміакату срібла [Ag(NH3)4]NO3, стабільного в лужному середовищі, як, наприклад, у разі роботи за ГОСТ 17323. А за методом UOP 163 замість ацетату натрію для створення лужного середовища використовують гідроксид амонію.
У всіх випадках обсяг титранта, що пішов на титрування, визначають потенціометрично за показаннями сульфідсрібного електрода. Титратор автоматично обробляє отриману криву титрування й розраховує потрібну величину відповідно до формули, зазначеної стандартом. Для роботи з ASTM D3227, UOP 163 і ГОСТ 17323 (метод Б) можна використовувати комбінований електрод DMi148-SC зі скляним елементом порівняння або електродну пару Ag850-DG300. Для роботи за ГОСТ 17323 (метод А) рекомендується використовувати комбінований електрод DM405-SC або електродну пару Ag850-DX200.
Вміст сірки є також важливим показником якості для рідкого палива та зріджених газів. Відповідно до ГОСТ 22985 для визначення вмісту сірководню й меркаптанової сірки проводиться поглинання сірковмісних компонентів газу розчинами вуглекислого натрію та гідроксиду натрію і подальше потенціометричне титрування сульфіду й меркаптидів натрію азотнокислим аміакатом срібла. Контроль над процесом титрування здійснюють за допомогою електродної пари з вимірювального сульфід-срібного електрода і хлор-срібного електрода порівняння.
Окрім методів, визначених стандартами вище, з використанням титраторів також можна визначати вміст сірководнів і меркаптанової сірки відповідно до стандартів ДСТУ ISO 6326, ДСТУ ГОСТ 22985, ГОСТ 22387.2, ASTM D3227, ISO301.
Хлорорганічні сполуки в нафті
Поява у складі нафти летких хлорорганічних вуглеводнів спричиняє отруєння каталізаторів і корозію технологічного обладнання під час подальшого перероблення на нафтопереробних заводах. Для забезпечення необхідної якості нафти потрібно кількісно визначати вміст органічних хлоридів. Одним із найбільш зручних і точних методів аналізу є потенціометричне титрування за ASTM D4929 (метод А). Методика аналізу передбачає аналіз органічних хлоридів у лігроїні, фракції, що википає з нафти за температури до 204 °С.
Лігроїнову фракцію промивають лугом до видалення сірководню. Потім промивають водою до видалення неорганічних сполук хлору. Промиту лігроїнову фракцію відновлюють дифенілом натрію в диметиловому ефірі етиленгліколю, який перетворює органічно пов’язані галогени в неорганічні галоїди. Далі проводять екстракцію, отриману водну фазу упарюють і проводять потенціометричне титрування розчином нітрату срібла. В індикації використовують електродну пару зі срібного-хлорсрібного та скляного електрода або комбінований електрод. Автоматичний титратор визначає точку закінчення титрування й автоматично розраховує кількість органічних хлоридів у нафті.
Вміст води
Вода супроводжує нафту на всіх етапах, починаючи з видобутку і транспортування та закінчуючи її переробленням. Вода в нафті й нафтопродуктах може бути у вигляді суспензії, і тоді вона легко відшаровується, або у вигляді стійкої емульсії, захисні плівки якої утворюються солями нафтових кислот, і тоді вдаються до особливих способів зневоднення. Кількість води в нафті є основною поправкою щодо маси нетто нафти. Також це один з основних показників якості, поряд із кількістю механічних домішок, хлорвмісних і сірковмісних сполук. Вміст води в нафті вкрай небажаний.
У процесі перероблення сильно насиченої водою нафти виникає небезпека руйнування обладнання й апаратури внаслідок утворення підвищених тисків і високої швидкості корозії. А наявність води в автомобільних, авіаційних та інших паливах, мастильних матеріалах є абсолютно неприпустимою, оскільки може призвести до трагічних наслідків. Це, однак, не означає, що нафтопродукти абсолютно вільні від вологи через технологічні труднощі зневоднення. У зв’язку з цим контроль над кількістю води є одним із найважливіших завдань на підприємствах нафтової галузі. Вміст води в мастилі посилює його схильність до окислення, прискорює процес корозії металевих деталей, що контактують із мастилом. Отже, вода негативно впливає як на процес перероблення нафти, так і на експлуатаційні властивості нафтопродуктів, і кількість її повинна строго нормуватися. Метод Карла Фішера є одним із найбільш зручних і надійних методів визначення води в нафті, нафтопродуктах та інших органічних рідинах. На автоматичних титраторах Mettler Toledo цей метод доведений до досконалості, тож дає змогу виконувати аналіз легко, надійно й точно натисканням лише однієї клавіші.
Mettler Toledo пропонує автоматичні титратори серії V (V30S, V20S, V10S) для виконання класичного волюмометричного титрування методом Фішера відповідно до вимог ASTM D4377, ASTM D1364, ASTM E203, ISO 10336. Ці прилади здатні визначити воду в діапазоні від 0,01 до 100 %.
Для роботи з продуктами нафтоперероблення або зі зрідженими вуглеводнями Mettler Toledo може запропонувати кулонометричні титратори серії С (C10S, C20S, C30S) в модифікації генерувального електрода з діафрагмою і без діафрагми. Ці прилади працюють зі зразками, вміст води у яких перебуває в межах від 1 ppm до 5 %.
В основі кулонометричного способу титрування за методом Карла Фішера лежить генерація йоду в осередку титрування з йодистого калію шляхом анодного окислення. Вміст води в аналізованій пробі прямо пропорційний кількості електрики, що пройшла через комірку до зупинки аналізу. Кулонометричний титратор постійно інформує про перебіг поточних операцій. Усі необхідні операції (наприклад, визначення зразка або дрейфу) запускаються натисканням однієї клавіші. Завдяки сенсорному дисплею та інтуїтивно зрозумілому інтерфейсу розрахувати оптимальний розмір зразка з урахуванням очікуваного вмісту води дуже легко. Для стабільного отримання відтворюваних результатів потрібно регулярно проводити заміну розчинника, із чим допомагають система Solvent Control та модуль Solvent Manager. Системи автоматично контролюють і проводять заміну розчинника. Зазвичай для стандартної роботи кулонометричні титратори комплектуються звичайним (без діафрагми) генерувальним електродом. У випадках, коли необхідна максимально висока точність під час аналізу зразків зі вмістом води меншим, ніж 50 ppm, застосовують електроди з діафрагмою.
Визначення вмісту води кулонометричним методом Карла Фішера здійснюється відповідно до ДСТУ ISO 12937, ДСТУ ISO 10101, ASTM D4928, ASTM D6304, ASTM D1123, ASTM 1064, IP 386.
Бромні числа та індекси
Продукти первинного перероблення, що містять незначну кількість ненасичених вуглеводнів, окислюються значно важче, ніж продукти крекінгу і світлі нафтопродукти, що містять ненасичені вуглеводні. У процесі окислення бензину та особливо крекінг-бензинів, що містять ненасичені сполуки, накопичуються перекиси й органічні кислоти, які викликають корозію металів. Причому чим більше й глибше відбувається процес окислення, тим сильніша корозія. Це призводить до підвищеного зношування частин і механізмів двигунів внутрішнього згоряння та інших агрегатів. Бромні числа й бромні індекси є мірою концентрації ненасичених сполук у паливах, тому це важливий показник якості. Титратори Mettler Toledo дають змогу повністю автоматизувати титрування за ДСТУ ГОСТ 33550, ДСТУ 4402, ASTM D2710, ASTM D1159 і UOP304.
Аналіз пластових вод
Доукомплектація титраторів Mettler Toledo іон-селективними електродами дозволяє проводити шестикомпонентний аналіз пластових та закачуваних вод із визначенням вмісту солей сірчаної кислоти, натрію, кальцію, магнію, солей вугільної кислоти, хлору в перерахунку на відповідні іони.
Mettler Toledo: оптимальні рішення для титрування будь-якої складності
Серед розмаїття титраторів Mettler Toledo Ви завжди зможете обрати саме той, який задовільнить усі Ваші потреби.
Моделі серії Compact дають змогу проводити окремо потенціометричне титрування (G10S, G20S), волюмометричне титрування за Карлом Фішером (V10S, V20S, V30S) і кулонометричне титрування за Карлом Фішером (C10S, C20S, C30S).
Титратори серії Excellence T5, T7 і Т9 здатні виконати як звичайне потенціометричне титрування, так і титрування за кулонометричним або волюмометричним методом Карла Фішера.
Робота на титраторах Mettler Toledo дає змогу отримувати точні результати за максимальної відповідності вимогам стандартів, простоти керування й автоматизації процесів. Переваги автоматизації процесу титрування беззаперечні – це об’єктивність, точність, зручність і продуктивність.
Вбудовані функції розрахунку й статистичного опрацювання результатів, ергономічний дизайн і просте управління, довідкова інформація та підказки – усе це робить виконання складних методик аналізу нафтопродуктів доступним будь-якому хіміку-оператору, а також допомагає досягти високої прецизійності.
Титратор автоматично розпізнає підключені бюретки й електроди. Це виключає помилки, спрощує та прискорює роботу. Ви можете передати масу або об’єм аналізованого зразка на титратор трьома різними способами: ввести вручну за допомогою сенсорного терміналу, передати автоматично з ваг, підключених до титратора через кабель, або зчитувати інформацію з радіочастотної мітки, наклеєної на титраційну ємність за допомогою спеціального вбудованого в корпус титратора сканера SmartSample.
Управління титратором, збереження первинних даних та звітів про аналізи також може здійснюватися з ПК за допомогою зручного програмного забезпечення LabX, що дає змогу експортувати дані в інформаційну мережу підприємства або лабораторну інформаційну систему (LIMS). Робота титратора під керуванням ПЗ LabX повністю відповідає вимогам ДСТУ EN ISO / IEC 17025:2019.
Для найвибагливіших користувачів Mettler Toledo пропонує рішення з повної автоматизації процесу титрування за допомогою систем автоматичного подавання зразків, промивання, кондиціювання, паралельного титрування.
Фахівці ТОВ «Хімлаборреактив» допоможуть підібрати необхідне обладнання, нададуть усі потрібні консультації, повну методичну підтримку, а також налаштують обладнання за місцем встановлення.
Наталя Лебедєва,
провідний спеціаліст відділу загальнолабораторного обладнання ХЛР
