柴油酸度测量方法的不确定度评定

2020-06-08王家兴张雁玲王少军张会成凌凤香

辽宁化工 2020年5期

王家兴，张雁玲，王少军，张会成，凌凤香

柴油酸度测量方法的不确定度评定

王家兴，张雁玲，王少军，张会成，凌凤香

（中国石油化工股份有限大连石油化工研究院，辽宁大连 116045）

为了降低柴油酸度测量方法的不确定度评定难度，提出了基于主要影响因素的不确度计算方法，忽略对不确定度贡献极小的因素，给出了柴油酸度的测量扩展不确度。通过对酸度不确定度来源研究，预先确定主要来源，进行有针对性的分量评定计算。使得柴油酸度测量方法的不确定度评定得以简化。

柴油；酸度；不确定度

柴油的酸度可反映柴油中酸性物质含量。将中和100 mL油品中酸性物质所消耗氢氧化钾的质量称作酸度（单位为mg/100 mL）。酸度测量常见于汽油、煤油、柴油等轻质油分析检测。通常，油品中含有的酸性物质越多，其酸度越大，从而腐蚀性越强，油品中含有的酸性物质主要为环烷酸、脂肪酸，酚类和硫醇也常见于油品中。另外，油品储存和使用时氧化形成酸性物质，一旦油品含水与酸性物质共同作用会使其腐蚀性更强。使用酸度较大的柴油会腐蚀其燃料供给系统，还会增加柴油发动机中积碳量，导致活塞磨损加快及喷嘴腐蚀结焦。由此可见，准确地测量柴油酸度对于柴油的生产、使用和储运具有重要意义[1]。酸度测量中，不可避免地存在不确定度，这是由于试验仪器制作水平、人员和环境条件等所决定。通过分析影响酸度试验结果的因素，对这些因素进行分类，根据不确定度的评定程序加以量化这些因素对于酸度试验结果的影响程度，从而提高酸度测量的准确性，对酸度结果的可靠性进行评估。

姚佳梅[2]对柴油酸度测定方法进行了不确定度评定，将摩尔质量的不确定度以及邻苯二甲酸氢钾的纯度和氢氧化钾-乙醇的滴定体积不确定度都计算在内。但以上因素不是酸度测量不确定度的主要部分，与不确定度主要部分相比，完全可以忽略不计。试验采用氢氧化钾-乙醇的标准物质为石油化工科学院生产，其标准浓度 0.050 01 mol/L，经标定发现，其浓度在有效期内认为保持不变。因而，在使用标准物质氢氧化钾-乙醇时，可简化文献2中的评定程序，降低柴油酸度不确定度评定的难度，同时又可以为酸度测量的评定程序提供新的参考。相比之下，提高试验人员的测试水平，增加试验次数，尽可能稳定的试验温度条件都可以降低酸度测量的不确定度。

1 酸度实验

1.1 实验器材与试剂

量筒: 50 mL，容量允差0.5 mL；单标线移液管: 20 mL, A级, 容量允差0.03 mL；2 mL微量滴定管容量允差0.01 mL，A级；滴定管: 50 mL, A级，容量允差0.05 mL。邻苯二甲酸氢钾:标准物质，纯度100.01%；KOH: 分析纯；KOH-乙醇溶液标准溶液，浓度0.050 01 mol/L。碱性蓝6B指示剂；电热板或水浴: 以功率600 W加热；球形回流冷凝管；锥形烧瓶250 mL。

1.2 实验过程

取95%乙醇50 mL注入干净的锥形瓶中, 装上回流冷凝管，将乙醇以600 W加热至沸腾，持续5 min, 加入碱性蓝6B后, 用0.050 01 mol/L的KOH-乙醇做空白试验滴定95%乙醇至终点。加入20 mL柴油样品, 加热煮沸回流5 min, 加入碱性蓝6B指示剂后, 用0.050 01 mol/L的KOH-乙醇标准溶液滴定柴油样品至终点。

2 酸度不确定度计算

2.1 柴油酸度的数学模型

式中:—待测样品酸度, mg KOH/100 mL;

KOH—滴定样品时所消耗的KOH-乙醇标准溶液的体积, mL；

KOH— KOH的摩尔质量, g/mol；

—柴油样品体积, mL。

2.2 柴油酸度不确定度来源

对酸度实验中的影响因素加以分析，得到柴油酸度不确定度主要来源为：重复性测量引入的不确定度；KOH摩尔质量引入的不确定度;微量滴定管滴定柴油样品时，滴定体积引入的不确定度；量取20 mL柴油样品时，试样体积引入的不确定度。酸度不确定度来源分布，见图1。

图1 酸度不确定度来源分布

2.3 柴油酸度不确定度分量评定

2.3.1 酸度重复性测量的不确定度评定

按照上述测定步骤进行10次酸度测量（取样量均为20.0 mL），结果分别为3.08、3.11、3.16、3.20、3.14、3.21、3.16、3.15、3.18、3.22 mg KOH/100 mL，测量结果见表1。

表1 酸度测量结果

由贝赛尔公式计算得到酸度不确定度的A类不确定度[3], 即重复性测量的不确定度为rep（A）=0.042。

2.3.2 酸度重复性测量的不确定度评定

酸度测量中需要计算体积引入的不确定度，包括滴定管的体积计量，量筒的体积计量，体积计量器具本身的校准不确定度，即B类评定[4]。

根据校准不确定度的计算方法和玻璃体积膨胀公式，得到不确度分量的计算表，如表2所示。

2.3.2 体积不确度评定

试样体积、滴定试样的氢氧化钾-乙醇体积滴定的不确定度评定见表3。

表2 酸度不确定分量的计算表

表3 体积不确定度评定

2.3.4 柴油酸度不确定度分量值

各不确定度分量值见表4。

表4 柴油酸度不确定度分量值

由表4可以看出:在所有不确定度分量中, 对合成标准不确定度贡献最大的是试验的精密度和容量器具的精度所带来的不确定度。

2.4 柴油酸度的合成标准不确定度

计算得到（）= 0.108 mg KOH/100 mL。

2.5 柴油酸度的扩展不确定度

按95%置信水平，值取2，则柴油酸度的扩展不确定度为=（）= 0.22 mg KOH/100 mL。

通过分析和计算，在柴油酸度不确定度主要来源中，柴油样品的滴定体积相对标准不确定度影响最大，量筒体积膨胀引入的相对标准不确定度影响次之，柴油酸度重复性测量的影响最小。

3 结束语

建立了柴油酸度的不确定度数学模型，给出了简化的酸度不确定度评定步骤，通过对影响酸度测量的因素分析，得到酸度不确定度的主要来源为滴定柴油试样时体积的不确定度；酸度重复性测量；体积膨胀引起的不确定度。经过上述评定，柴油酸度测量方法的扩展不确定度为0.22 mg KOH/100 mL。

［1］沈本贤. 化工类油气储运工程专业实验［M］.上海：华东理工大学出版社 , 2014.

［2］姚佳梅. 柴油酸度测定方法的不确定度评定[J]. 分析试验室，2010，29（5）：277-280.

［3］国家质量监督检验检疫总局. 测量不确定度评定及表示: JJF 1059.1-2012 [S]. 2012-12-03.

［4］叶德培. 测量不确定度理解评定与应用[M]. 北京：中国质检出版社, 2013: 32-54.

Uncertainty Evaluation of Acidity Measurement Method for Diesel Oil

,,,,

（Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Dalian 116045, China）

In order to reduce the difficulty of uncertainty evaluation of the diesel acidity measurement method, an uncertainty calculation method based on the main influencing factors was proposed. The method can ignore the factors with little contribution to the uncertainty, and give the extended uncertainty of diesel acidity measurement. Through the research on the sources of acidity uncertainty, the main sources can be determined in advance, and targeted component evaluation and calculation can be carried out. The uncertainty evaluation of the diesel acidity measurement method is simplified.

Diesel oil; Acidity; Uncertainty

沈阳工业大学科研成果介绍

全自动乳浊液/悬浊液泥水处理设备

适用范围：

石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站乳浊液废水；机械工业化学机械研磨液、切削液乳化废水及光饰行业废液。参照标准：辽宁省污水综合排放标准（DB 21/1627—2008）机械工业含油废水排放规定（JS 7740 —95）。

技术优势：

出水水质稳定，污泥含水率低；体积紧凑，功能齐备；自动化程度高，操作控制简单；废液经过净化处理后可以回收92%-97%水量并循环使用。

专利情况：

一种光饰机废液处理与中水循环利用一体化设备（201410016332.9）；一种铁件光饰机废液的循环再生工艺（201410016314.0）；一种光饰机废液处理与中水循环利用一体化设备（20142 0025080.1）

联系人：梁吉艳

电话：024-25497158，E-mail：liangjiyan2005@126.com

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