Определение содержания серы в моторном топливе

Проба на медную пластинку. Определения проводят для того, чтобы предотвра­тить применение топлива, которое может оказать разрушающее дей­ствие на металл в карбюрационной и топливоподающей системе двига­теля внутреннего сгорания. Испытания производят при температуре 50°С, так как она соответствует условиям применения топлива.

Пробирку диаметром 15 и длиной 150 мм заливают испытуе­мым продуктом до высоты 60 мм. Щипцами опускают в нее медную пластинку длиной 40, шириной 10 и тол­щиной 2 мм. Пластинку изготовляют из электролитической меди, очищенной шлифовальной шкуркой. Новые пластин­ки промывают 96%-ным раствором спирта, а затем серным эфиром и подсушивают фильтровальной бумагой. Пробирку зак­рывают плотно пригнанной корковой пробкой и устанавливают в штативе, ко­торый помещают в водяную баню при температуре 50±2°. Через 3 ч пластинку вынимают из пробирки и промывают в фарфоровой чашке ацетоном или спиртово-бензольной смесью. Если пластинка пок­рылась налетом любого цвета или пятна­ми, продукт считается не выдержавшим испытания. Каждый образец испытывают не менее двух раз.

Для определения содержания серы в светлых нефтепродуктах наиболее рас­пространен ламповый метод.

Выполнение определения содержания серы ламповым методом. Сущность лампового метода заключается в полном сжигании испытуе­мого продукта, улавливании продуктов горения и определении в них образовавшегося оксида серы (IV). SO₂ улавливают раство­ром карбоната натрия:

SO₂ + Na₂CO₃ ® Na₂SО₃ + СО₂ ↑

Избыток карбоната натрия оттитровывают соляной кислотой. По количеству вступившего в реакцию карбоната натрия вычисляют содержание серы.

Данный метод определения содержания серы является одним из самых точных, так как при этом методе достигается фиксация всей серы, применяется сравнительно большая навеска испытуемого про­дукта, что значительно уменьшает погрешность при проведении испытания.

Рис. 12. Схема прибора для определения серы ламповым методом

Схема прибора для количественного определения содержания серы ламповым методом приведена на рис. 12. Прибор состоит из лампочки, лампового стекла 2, адсорберов 3 (поглотителей продуктов сгорания) и брызгоуловителя 4. Лампочкой служит плоскодонная колба из тонко­го стекла, закрытая корковой пробкой с отверстием для стеклянной трубки, через которую пропущен фитиль 5 из хлопчатобумажных нитей. При определении используются: 1) соляная кислота, 0, 05 н. раствор; 2) карбонат натрия, 0, 3%-ный раствор; 3) бензин бессернистый (содержание серы не более 0, 005%); 4) эфир петролейный.

Перед сборкой прибора тщательно промывают все его части ди­стиллированной водой, а фитиль и лампочки — петролейным эфиром. Фитиль и лампочки после промывки тщательно высушивают. Большие сосуды адсорбера заполняют на ⅔ высоты стеклянными палочками или бусами, которые предварительно промывают дистиллированной водой и высушивают. В адсорберы при помощи бюретки заливают по 10 мл раствора карбоната натрия и по 10 мл дистиллированной воды.

В лампочку приливают 4—5 мл испытуемого малосернистого низко­кипящего продукта или 1, 5—3 мл сернистого и высококипящего про­дукта и закрывают пробкой с фитилем. Нижний конец фитиля уклады­вают по окружности дна лампочки. После того как фитиль пропитается испытуемым продуктом, наружный конец его срезают заподлицо с верх­ним краем фитильной трубки, лампочку зажигают, устанавливают вы­соту пламени, равную 5—6 мм, затем пламя гасят, лампочку прикры­вают специальным стеклянным колпачком для предотвращения потерь от испарения и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0, 004 г.

Таким же образом заполняют испытуемым продуктом вторую лампочку, в третью же наливают этиловый спирт. Затем колбу Бунзена соединяют при помощи вакуумной трубки с водоструйным насо­сом, и в горло колбы через резиновую трубку вставляют отросток трех­отводного стеклянного паука. Конец паука соединяют при помощи вакуумной трубки с брызгоуловителями, последние с адсорберами, установленными на деревянных подставках, а адсорберы — с лампо­выми стеклами. На резиновые трубки между колбой Бунзена и насо­сом и между брызгоуловителями и пауком надевают винтовые зажимы.

После этого пускают в ход вакуум-насос, зажигают лампочку пламе­нем, не содержащим соединений серы (применение спичек запрещается), и регулируют длину фитиля, высоту пламени и скорость просасывания воздуха с таким расчетом, чтобы сгорание продукта было полным и чтобы вся двуокись серы успевала поглощаться раствором карбоната натрия. Испытание считается законченным, когда сгорит весь испытуе­мый продукт. После сжигания продукта в лампочку наливают 1—2 мл бессернистого бензина и сжигают полностью. Затем лампочки гасят, накрывают их колпачками и через 3—5 мин выключают насос. Прибор разбирают, брызгоуловители, ламповые стекла и верхние части ад­сорберов тщательно промывают струёй дистиллированной воды из промывалки, промывные воды собирают в соответствующий адсорбер.

К раствору в адсорбере приливают 1—2 капли метилового оран­жевого и титруют непрореагировавший карбонат натрия 0, 05 н. раст­вором НС1. Вначале титруют раствор из адсорбера контрольного опыта, а затем из адсорберов после сжигания анализируемого продукта. Содержание серы x_S в анализируемом нефтепродукте (в весовых про­центах) вычисляют по формуле

, (24)

где v₁ — количество 0, 05 н. раствора соляной кислоты, затраченное на титрование контрольного опыта, мл; v₂ — количество 0, 05 н. раст­вора соляной кислоты, затраченное на титрование раствора в адсор­берах после сжигания анализируемого продукта, мл; K — поправоч­ный коэффициент к 0, 05 н. раствору соляной кислоты; 0, 0008 — коли­чество серы, соответствующее 1 мл точно 0, 05 н. раствора соляной кислоты, г; g — навеска анализируемого нефтепродукта, г.

Определение минеральных кислот и щелочей в жид­ких нефтепродуктах.

Выполнение определения. В чистую делительную воронку емкостью 250—300 мл наливают 50 мл дистиллированной воды, нагретой до 70—80°С, и 50 мл нефтепродукта, взятого из тщательно размешанной в течение 3 мин исходной пробы. Содержимое воронки энергично взбалтывают 5 мин, после чего смеси дают расслоиться. После расслоения часть нижнего водного слоя спускают в две про­бирки. В одну из них приливают две капли 0, 02%-ного водного раст­вора метилового оранжевого, а в другую — три капли 1%-ного спир­тового раствора фенолфталеина. В присутствии кислоты раствор в первой пробирке приобретает розовую окраску, в присутствии ще­лочи раствор во второй пробирке окрашивается в малиновый цвет. Если при смешении нефтепродукта с водой образуется стойкая эмуль­сия, то испытания повторяют, но не с чистой водой, а со спиртово-водной смесью (1: 1), предварительно нагретой до 50°С. При определении кислотного числа используют реактивы: 1) спирт этиловый, 95% раствор; 2) эфир серный; 3) КОН, 0, 05 н. спиртовой раствор; 4) фенолфталеин. Выполнение определения. В тарированной конической колбе взвешивают около 1, 5 г вещества (нефти) с точностью до 0, 0002 г. Навеску растворяют в 25 мл свеженейтрализованного этанола и добавляют несколько капель фенолфталеина. Раствор титруют 0, 05 н спиртовым раствором КОН до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение нескольких минут. Кислотное число (КЧ) находят по формуле

, (29)

где g – навеска, г; V – объем раствора КОН, пошедшего на титрование, мл; Т_КОН – титр раствора КОН, мг/мл. Если нет полного растворения, то можно использовать для растворения смесь этанола с эфиром (1: 1). При анализе темных нефтепродуктов удобно проводить потенциометрическое титрование.

Содержание механиче­ских примесей в нефтепродуктах определяют весовым методом.

Выполнение определения. Гладкий бумажный беззольный фильтр марки «красная полоса» диаметром 10—11 мм помещают в бюкс с крышкой и высушивают до постоянной массы в термостате при температуре 105—110°С. Фильтр взвешивают вместе с бюксом с точностью до 0, 0002 г. Пробу испытуе­мого нефтепродукта тщательно перемешивают в течение 5 мин. Затем 100 г пробы взвешивают в высоком стакане с носиком на технических весах с точностью до 0, 1 г и разбавляют двух-, четырехкратным количеством растворителя (бензин или бензол). Смесь нефти или нефтепродукта с раст­ворителем тщательно перемешивают и фильтруют через подготовленный фильтр, вложенный в стеклянную воронку. Сгустки нефтепродук­та или твердые примеси, приставшие к стенкам колбы, снимают стеклянной палочкой с резиновым наконечником, с которого затем чистым растворителем смывают эти частицы на фильтр. Стакан и фильтр промывают растворителем до тех пор, пока растворитель не будет совер­шенно прозрачным и бесцветным. Затем фильтр снимают с воронки, помещают в тот же бюкс и сушат в термостате при температуре 105— 110°С до постоянной массы. Процентное содержание механических при­месей х рассчитывают по формуле

, (30)

где а— масса механических примесей, г; g — масса анализируемого продукта, г.

Определение йодного числа. Спиртовой раствор йода прибавляют в избытке, который затем оттитровывают раствором тиосульфата натрия. Используют реактивы: 1) спирто-эфирная смесь (1: 1 по объему); 2) иод, 0, 2 н. раствор в спирте; 3) тиосульфат натрия, 0, 1 н. раствор; 4) индикатор крахмал.

Навеску вещества около 0, 1—0, 2 г, взятую с точностью до 0, 0002 г, помещают в сухую коническую колбу емкостью 500 мл с при­тертой стеклянной пробкой или хорошо подогнанной резиновой. В колбу вносят 10 мл спирто-эфирной смеси и слегка перемешивают до полного растворения вещества. После растворения вещества добавляют 20 мл 0, 2 н. спиртового раствора иода, перемешивают и быстро вливают 250 мл дистиллированной воды, колбу плотно закры­вают пробкой и, придерживая ее рукой, энергично встряхивают, и сразу же титруют избыточный йод 0, 1 н. раствором тиосульфата натрия. Первые 10—15 мл раствора тиосульфата натрия титруют быстро, а затем с обычной для тиосульфата скоростью. Под конец титрования прибавляют 2—3 мл 1%-ного раствора крахмала и титруют при энергичном встряхивании до полного исчезновения синей окраски. Параллельно ставят контрольный опыт с теми же реактивами и в тех же условиях, что и основной опыт, но без анализируемого вещества. 3атем вычисляют йодное число:

ИЧ = , (31)

где v₁ — количество 0, 1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо­дованное на титрование контрольного опыта, мл; v₂ — количество 0, 1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование основного опыта, мл; Т_Na2S2O3/I2— титр тиосульфата натрия по йоду, г; g— навеска ис­следуемого вещества, г.

Пример. Навеска вещества 0, 1000 г. На титрование контрольной пробы из­расходовано 49, 8 мл 0, 1 н. раствора тиосульфата натрия, на титрование навески — 39, 8 мл. Коэффициент поправки к 0, 1 н. раствору Na₂S₂O₃ равен 1. Вы­числить йодное число.

ИЧ = г

Бромное число. Используются реактивы: 1) бром, 0, 1 н. раствор; 2) тиосульфат натрия, 0, 1 н. раствор; 3) йодистый калий, 10%-ный раствор (свежеприготовленный); 4) крахмал. Выполнение определения. Навеску исследуемого вещества около 0, 1—0, 2 г, взятую с точностью до 0, 0002 г, помещают в коническую колбу с притертой пробкой, приливают пипеткой 25 мл 0, 1 н. раствора брома, плотно закрывают пробкой и оставляют в тем­ном месте на 30 мин. Затем добавляют 10 мл 10%-ного раствора йоди­стого калия, перемешивают и титруют выделившийся йод 0, 1 н. раство­ром тиосульфата натрия. Перед окончанием титрования добавляют раствор крахмала и титруют до исчезновения синей окраски раствора. Парал­лельно ставят контрольный опыт. Бромное число (БЧ) вычисляют по формуле

БЧ = , (32)

где v₁ — количество 0, 1 н. раствора тиосульфата натрия, израсхо­дованное на титрование контрольного опыта, мл; v₂ — количество 0, 1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование основного опыта, мл; Т_Na2S2O3/Br2— титр тиосульфата натрия по брому, г; g— навеска ис­следуемого вещества, г.