способ определения содержания спирта в автомобильном бензине
| Классы МПК: | G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ |
| Автор(ы): | Азев В.С. (RU), Емельянов В.Е. (RU), Орешенков А.В. (RU), Онойченко С.Н. (RU), Середа А.В. (RU), Антипов И.А. (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Россиской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей ГосНИИ по химмотологии)" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2004-05-21 публикация патента:
20.08.2005 |
Изобретение относится к исследованию углеводородных топлив, в частности к способам обнаружения спиртов в автомобильном бензине, и может быть использовано при проведении квалификационных испытаний и идентификации топлив. В способе определения наличия спирта в автомобильном бензине 5 см3 пробы смешивают с водой в объемном соотношении 2:1, добавляют в смесь 3 см3 0,2 н. раствора бихромата калия и серной кислоты плотностью не менее 1,8 г/см3, взятых в соотношении между собой 2:1, после чего полученную смесь перемешивают и по появлению зеленой или голубой окраски нижнего слоя судят о наличии спирта в автомобильном бензине. Применение изобретения позволит значительно сократить время на определение, исключить необходимость наличия сложного лабораторного оборудования и оперативно принять решение об эксплуатационных свойствах и качестве образца автомобильного бензина. 1 табл.
Формула изобретения
Способ определения содержания спирта в автомобильном бензине, включающий отбор пробы, отличающийся тем, что 5 см3 пробы смешивают с водой в объемном соотношении 2:1, добавляют в смесь 3 см3 0,2н раствора бихромата калия и серной кислоты плотностью не менее 1,8 г/см3, взятых в соотношении между собой 2:1, после чего полученную смесь перемешивают и по появлению зеленой или голубой окраски нижнего слоя судят о наличии спирта в автомобильном бензине.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к исследованию углеводородных топлив, в частности к способам обнаружения спиртов в автомобильном бензине, и может быть использовано при проведении квалификационных испытаний и идентификации топлив.
Перед авторами стояла задача - разработать простой и быстрый способ определения наличия спиртов в автомобильных бензинах, позволяющий оперативно провести определение с помощью доступных и недорогих реактивов.
Одним из перспективных направлений, рассматриваемым во многих странах, в том числе и в России, является использование оксигенатов (спиртов и эфиров), которые характеризуются высоким октановым числом смешения, низкой летучестью, пониженной фотохимической активностью.
Научная литература 70-х и особенно 90-х годов широко отражала успехи, достигнутые в модификации бензинов путем добавок метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). Однако в 1998 году за рубежом появились публикации о вредности и необходимости запрета его использования в составе реформулированных бензинов. В качестве альтернативы МТБЭ предлагается использование этанола [Онойченко С.Н. Разработка и исследование композиций неэтилированных бензинов, содержащих этанол. Автореферат дисс. ... канд.техн. наук. - М.: ВНИИНП, 2000. С.3].
Как показывает зарубежный опыт, производство и применение автобензинов, содержащих октаноповышающие добавки на основе этанола, является перспективным не только в плане сохранения нефтяных ресурсов, но и улучшения экологических свойств моторных топлив. Использование этанола в качестве компонента в составе бензинов позволяет значительно снизить содержание нежелательных ароматических углеводородов и содержание СО в отработавших газах автомобилей [Онойченко С.Н., Емельянов В.Е. Автомобильные бензины, содержащие этанол. Сб. НИИАТ, №30, 2003. С.102.].
Но в то же время опыт использования этанола в составе бензинов, в частности, выявил ряд проблем. К ним относятся: фазовая нестабильность бензиноэтанольных топлив, коррозионная активность к металлическим материалам двигателя (цинк, свинец, магний), агрессивность по отношению к резинотехническим изделиям топливной системы двигателя автомобиля [Онойченко С.Н. Разработка и исследование композиций неэтилированных бензинов, содержащих этанол. Автореферат дисс. ... канд.техн. наук. - М.: ВНИИНП, 2000. С.3].
Метиловый же спирт также имеет высокую детонационную стойкость, удовлетворительную испаряемость, образует мало нагара и менее токсичные продукты сгорания по сравнению с бензином. Высокая теплота испарения метилового спирта позволяет снизить температуру горючей смеси в такте пуска, повысить коэффициент наполнения и увеличить мощность двигателя.
Испытания бензинометанольных смесей продолжаются и пока показали "нецелесообразность" их использования на автотранспорте из-за расслаивания смесей при хранении, повышенной коррозионной активности и ухудшения пусковых свойств в холодное время года [Автомобильные топлива: Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент.: А.С.Сафонов, А.И.Ушаков, И.В.Чечкенев. - СПб.: НПИКЦ, 2002. С.212.].
Таким образом, при производстве и применении смесевых автобензинов возникает необходимость оперативного контроля содержания в них оксигенатов, в частности, спиртов.
Существующие на сегодняшний день способы определения содержания спиртов (газовая и жидкостная хроматография, ИК- и УФ-спектрометрия) являются трудоемкими, требующими дорогоаппаратурного оформления и высокой квалификации сотрудников.
Наиболее близким из известных способов к заявленному по достигаемому эффекту является способ количественного определения алифатических и ароматических спиртов в углеводородах, включающий отбор пробы, обработку ее 1-7 моль/л раствором азотной кислоты в присутствии нитрата алюминия и последующее титрование полученного раствора едким натром в присутствии фенолфталеина (А.С. №645077, G 01 N 31/16, 1977 - прототип).
Недостатками этого способа являются его длительность, большое количество выполняемых операций, а также необходимость в большом количестве лабораторного оборудования (бюретки, воронки, колбы и т.д.), большая трудоемкость и использование агрессивных и труднодоступных реактивов.
Кроме того, титрование является сложным методом количественного анализа, требующим специальных навыков персонала по обращению с оборудованием, что делает данный метод практически невозможным при применении вне лаборатории и в качестве метода, позволяющего оперативно принять решение по возможности применения топлива на технике.
Технический результат - расширение способов контроля оксигенатов, содержащихся в автомобильных бензинах, с одновременным оперативным определением их наличия.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения наличия спирта в автомобильном бензине, включающем отбор пробы, согласно изобретению 5 см3 пробы смешивают с водой в объемном соотношении 2:1, добавляют в смесь 3 см3 0,2н. раствора бихромата калия и серной кислоты плотностью не менее 1,8 г/см3 , взятых в соотношении между собой 2:1, после чего полученную смесь перемешивают и по появлению зеленой или голубой окраски нижнего слоя судят о наличии спирта в автомобильном бензине.
Способ реализуется следующим образом.
Пример 1. Отбирают пробу автомобильного бензина АИ-92Э с массовой концентрацией 5% этилового спирта.
Реализация способа предусматривает следующие этапы:
а) отбор пробы анализируемого бензина по ГОСТ 2517;
б) проведение определения.
0,2н. раствор бихромата калия готовят растворением 9,7 г соли в 100 см 3 дистиллированной воды. Для исключения влияния посторонних примесей и оценки пригодности используемых растворов бихромата калия, серной кислоты и воды проводят контрольный опыт. В пробирку наливают 2,5 см3 воды, 2 см3 0,2н. раствора бихромата калия с 1 см3 серной кислоты плотностью не менее 1,8 см3. Оранжевая окраска смеси после перемешивания свидетельствует о пригодности применяемых реактивов.
Срок годности приготовленного индикатора составляет 3 месяца.
В делительную воронку наливают 5 см3 топлива и 2,5 см3 воды, смесь энергично встряхивают, добавляют в смесь 2 см3 0,2н. раствора бихромата калия и 1 см 3 серной кислоты плотностью не менее 1,8 г/см3 , после чего полученную смесь перемешивают. Окрашивание нижнего слоя в голубой цвет свидетельствует о наличии спирта в автомобильном бензине.
Пример 2. Приготавливают искусственную пробу автомобильного бензина объемом 10 см3 с метил-трет-бутиловым эфиром с массовой концентрацией 11%.
Отбор пробы анализируемого бензина, подготовка индикатора и проведение определения - согласно примеру 1.
Окраска нижнего слоя смеси оранжевая, что свидетельствует об отсутствии спирта в пробе автомобильного бензина.
Физический смысл способа определения содержания спирта в автомобильном бензине заключается в том, что только в присутствии спирта бихромат калия, взаимодействуя с серной кислотой, образует соль, которая и изменяет окраску раствора (водной вытяжки спирта, бихромата калия, серной кислоты):
2K2Cr2O7+8H 2SO4+3C2H5OH3СН 3СООН+2Сr2(SO4)3+2K 2SO4+11Н2O
Заявляемым способом были исследованы искусственно приготовленные образцы автомобильных бензинов с различными оксигенатами. Результаты представлены в таблице 1.
| Таблица 1 Результаты определения содержания спирта в автомобильных бензинах | ||||||||
| № п/п | Образец автомобильного бензина* | Отбор пробы | Добавляемые компоненты | Результат определения | ||||
| вид оксигената | содержание оксигената, мас. % | объем пробы, см3 | вода, см3 | бихромат калия, см3 | серная кислота, см3 | цвет окраски раствора | вывод о наличии оксигената в бензине | |
| 1 | отсутствует | - | 10 | 5 | 2 | 1 | оранжевая | отсутствует |
| 2 | Этиловый спирт | 0,5 | 10 | 5 | 2 | 1 | зеленая | спирт присутствует |
| 3 | Этиловый спирт | 5 | 10 | 5 | 2 | 1 | голубая | спирт присутствует |
| 4 | Этиловый спирт | 2 | 50 | 5 | 2 | 1 | оранжевая | определение неверно |
| 5 | Этиловый спирт | 5 | 10 | 5 | 4 | 1 | оранжевая | определение неверно |
| 6 | Метиловый спирт | 0,5 | 10 | 5 | 2 | 1 | зеленая | спирт присутствует |
| 7 | Метиловый спирт | 5 | 10 | 5 | 2 | 1 | голубая | спирт присутствует |
| 8 | МТБЭ | 5 | 10 | 5 | 2 | 1 | оранжевая | спирт отсутствует |
| 9 | МТБЭ | 15 | 10 | 5 | 2 | 1 | оранжевая | спирт отсутствует |
| * - за основу автомобильного бензина были взяты: бензин прямой перегонки - 30%, бензин каталитического крекинга - 30%, бензин каталитического риформинга - 40%. | ||||||||
Как показали испытания, только совокупность заявляемых существенных признаков изобретения (соотношение пробы и воды, бихромата калия и серной кислоты и их концентрации) позволяют достаточно оперативно (в течение 2-3 минут) определить содержание спирта в автомобильном бензине.
Применение изобретения позволит значительно сократить время на определение, исключить необходимость наличия сложного лабораторного оборудования и оперативно принять решение об эксплуатационных свойствах и качестве образца автомобильного бензина.
Класс G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ
