喷气燃料总酸值滴定溶剂替代研究

郝敬团 陈 腾 孙世安 马 军 徐天宇

(1.空军勤务学院 航空军需与燃料系,江苏 徐州 221000; 2.空军双辽场站,吉林 四平 136400)

喷气燃料总酸值是评定喷气燃料腐蚀性的重要理化指标[1],以每克油样消耗氢氧化钾的毫克数表示,单位为mg·g-1,喷气燃料技术要求总酸值不大于0.015 mg·g-1[2]。在喷气燃料总酸值测定过程中需要添加相应的稀释溶剂[3]。现行标准中喷气燃料总酸值测定试验使用甲苯与异丙醇作稀释溶剂,甲苯与异丙醇属于三类致癌物质,不仅有一定的毒性,还可以用来制造毒品与炸药[4],属于严格管控试剂,采购困难,导致一些单位喷气燃料入库化验与储存化验工作不能正常开展,为破解难题,作者拟对喷气燃料总酸值滴定溶剂进行替代研究。

1 实验原理

1.1 实验方法

依据喷气燃料总酸值试验方法GB/T 12574—1990测定3号喷气燃料总酸值[5]。

1.2 试剂及油样

试剂:氢氧化钾(KOH)、甲苯、异丙醇、环己烷、无水乙醇、对萘酚苯甲醇、邻苯二甲酸氢钾、氢氧化钡等。试验油样为上海高桥石油化工有限公司与福建联合石油化工有限公司生产的3号喷气燃料。

混合滴定溶剂按照体积比配制,溶剂1按照V甲苯∶V异丙醇∶V水为100∶99∶1配制,溶剂2按照V环己烷∶V异丙醇∶V水为100∶99∶1配制,溶剂3按照V异丙醇∶V水为99∶1配制,溶剂4按照V无水乙醇∶V水为99∶1配制。

2 实验研究

2.1 不同溶剂对比研究

分别准确称量100 g上海高桥石油化工有限公司生产的喷气燃料,溶解在100 mL的不同滴定溶剂中,同时加入10 g·L-1的对-萘酚苯甲醇指示剂0.1 mL,然后通入高纯N2将其覆盖,N2流量控制在700 mL·min-1,通气3 min,用0.011 91 mol·L-1的KOH-异丙醇标准滴定溶液滴定至颜色突变且15 s颜色不褪色为止,并做空白实验,消除滴定溶剂所消耗KOH对测定酸值结果的影响。总酸值计算公式如下:

总酸值=CKOH×(V-V空白)×56.1/m油样

测得总酸值结果如图1所示。

图1 4种溶剂测定油样总酸值

从图1可知,4种混合滴定溶剂测试喷气燃料总酸值平均值的排序为:溶剂3>溶剂1>溶剂4>溶剂2,溶剂4与溶剂1测试数据非常接近,高度吻合,乙醇与水配制的混合溶剂可作为候选的替代溶剂。

在滴定过程中发现含有甲苯、环己烷的溶剂滴定终点由琥珀色突变为暗绿色,这与标准GB/T 12574—1990滴定终点呈亮绿色不相符;含有-OH的异丙醇或乙醇滴定终点由琥珀色突变为亮绿色。究其原因,这与指示剂的结构有关,对-萘酚苯甲醇有1个醇羟基、2个萘环、1个苯环,且在每个萘环上各有1个酚羟基。

2.2 不同溶剂试验数据重复性

溶剂4滴定终点突变为亮绿色,容易掌控,实测差值最小,准确度较高,试验重复性较好。

2.3 不同批次油样对比试验

选择溶剂4与溶剂1做对比试验,油样来自福建联合石油化工有限公司生产的4个批次产品,油样A生产时间为2019年5月,油样B生产时间为2019年12月,油样C生产时间为2020年8月,油样D生产时间为2021年7月。每次试验分别准确称量100 g的喷气燃料,测得4个不同生产批次的油样总酸值结果如表1所示。

表1 采用溶剂1与溶剂4测得不同批次油样总酸值

由表1可知,不同生产批次的油样,由于原料、生产工艺、储存时间不同,所含酸性物质的量不同。采用溶剂1与溶剂4做对比试验,测试4批不同油样的总酸值,溶剂4与溶剂1测试数值非常接近,这是因为溶剂1和溶剂4对酸性物质的抽提能力基本一致。

2.4 不同批次油样测试数据重复性

对于不同批次的油样,采用溶剂1与溶剂4测得的总酸值平均值数据相差仅为0.000 2 mg·g-1,远低于其重复性要求,可见不同批次的油样,采用溶剂1与溶剂4测得总酸值准确可靠,重复性较好,数据高度吻合。无水乙醇滴定终点颜色由琥珀色突变为亮绿色,具有终点易掌控的优点。

3 结论

(1)甲苯+异丙醇+水配制滴定溶剂及环己烷+异丙醇+水配制滴定溶剂,滴定终点时对-萘酚苯甲醇由琥珀色突变为暗绿色,与对-萘酚苯的结构有着直接的关系,存在终点滞后、不易掌控、实测差值相对较大的缺点。而异丙醇+水配制滴定溶剂与乙醇+水配制滴定溶剂滴定终点时对-萘酚苯甲醇由琥珀色突变为亮绿色,具有终点易掌控、实测差值相对较小的优点。

(2)乙醇+水配制的滴定溶剂不仅具有测试结果准确可靠、重复性好、终点颜色突变明显容易掌控的优点,而且试剂具有成本低廉、无毒、不受管控、采购方便的特点,乙醇+水配制的滴定溶剂可以用于喷气燃料总酸值的测定。