Titulación termométrica del índice de acidez en petróleo crudo
La titulación termométrica es un método rápido, sencillo y fiable para la medición del índice de acidez en petróleo crudo. Ahora está disponible en la familia Excellence de titulación.
La determinación del índice de acidez, un análisis habitual de la industria petroquímica, se usa para controlar el envejecimiento del petróleo. Contribuye a prevenir averías en la maquinaria y fugas en las tuberías causadas por la acción del petróleo ácido corrosivo. Aunque las titulaciones ácido/base potenciométricas estándares son adecuadas para determinar el índice de acidez, son mediciones laboriosas y complicadas.
El electrodo de pH se debe calibrar y acondicionar con precisión, y el punto final de titulación no siempre se encuentra con facilidad. Una forma de evitar este tipo de dificultades es medir los cambios de temperatura que se producen durante la titulación, Esta titulación termométrica es más rápida y requiere un menor mantenimiento del sensor, pero es tan precisa y fiable como la determinación estándar del índice de acidez según el estándar ASTM D664.
Tabla 1: Mediciones termométricas del índice de acidez con una muestra de aceite y una solución de ácido salicílico con una concentración conocida. El valor de referencia para el aceite se midió potenciométricamente, según el estándar ASTM D664. El valor de referencia del índice de acidez del ácido salicílico se calculó a partir de la solución concentrada. La determinación del título y del blanco se realizó con una solución de ácido benzoico con una concentración conocida.
El método M721 de METTLER TOLEDO es conforme al nuevo estándar ASTM D8045, que describe las mediciones termométricas del índice de acidez.
Principio de la titulación termométrica del índice de acidez
Todas las reacciones químicas están acompañadas de un cambio en la energía. Durante las reacciones endotérmicas, la energía se absorbe y se observa una bajada de la temperatura. En las reacciones exotérmicas sucede lo contrario, ya que en ellas se libera energía. Se puede detectar el punto final de una titulación controlando la temperatura. Los únicos requisitos de semejante titulación termométrica son los siguientes: una reacción química con un gran cambio de energía y un termómetro rápido y preciso.
El cambio de energía de la titulación ácido/base usada para determinar el índice de acidez en petróleos es demasiado reducido como para detectarlo directamente, por lo que se debe añadir paraformaldehído, un indicador termométrico. Una vez que el reactivo KOH en 2 propanol ha neutralizado todo el ácido, el paraformaldehído se descompone por el exceso de KOH en una reacción endotérmica. Por lo tanto, se puede observar una bajada de temperatura al final de la titulación.
La titulación termométrica ya está disponible en los tres tituladores Excellence (T5, T7 y T9) mediante el nuevo Thermotrode™. Este preciso termómetro que se basa en la tecnología NTC tiene una resolución de 10-4 K, una señal muy estable y un tiempo de respuesta inferior a los 0,3 s. Se trata de un sensor que no precisa mantenimiento ni ningún tipo de calibración o acondicionamiento sistemático y que es resistente a la mayoría de los disolventes orgánicos.
En esta aplicación, se mide el índice de acidez de un aceite y se comprueba la precisión de la determinación del índice de acidez termométrica con una solución de ácido salicílico estándar casera.
Título y medición en blanco
Antes de realizar las mediciones de muestra, es necesario medir el título del reactivo y el valor en blanco del disolvente. El título de 0,1 M KOH en 2 propanol se determina con una solución de ácido benzoico con una concentración conocida. Se mide el consumo de un mínimo de tres muestras con tamaños crecientes y se realiza una regresión lineal del consumo comparado con la masa de muestra (consulte la Figura 2). La pendiente de la regresión lineal es directamente proporcional al valor del título.
El blanco depende de las especies presentes en la solución y, por lo tanto, se mide con la propia muestra de aceite exactamente con el mismo método que se usa para la determinación del título. La intersección con el eje Y de la regresión lineal corresponde al valor de blanco, ya que representa el consumo del reactivo si no hay presente muestra alguna. La determinación del título y del blanco están disponibles como plantillas de métodos de Mettler, programadas directamente en todos los tituladores Excellence.
Medición de muestra
Se usó el método M721 para medir las dos muestras distintas, un aceite y una solución de ácido salicílico a una concentración conocida. La muestra se diluyó en una mezcla al 75:25 de xileno y 2 propanol y se añadió entre 0,5 y 0,8 g de paraformaldehído. Tras iniciar el método, el punto final se alcanzó en menos de 2 minutos. Al final de la medición, se lavó el Thermotrode para que estuviera listo para la siguiente muestra. Para automatizar el procedimiento, se usó el cambiador automático de muestras InMotion™ y la función de adición automática de disolvente. Se preparó una suspensión de paraformaldehído directamente en la mezcla de disolvente, que se agitaba de forma continua en una placa de agitación. Una bomba peristáltica dispensaba el volumen correcto de disolvente automáticamente.
Figura 2: Principio de determinación del título y del valor del blanco. Se realiza una regresión lineal en los 4 resultados de la medición. El título es directamente proporcional a la pendiente y la intersección con el eje Y corresponde a valor de blanco.
Figura 3: Curva de titulación de índice de acidez termométrico de una solución de ácido salicílico. Línea azul: curva de titulación Línea roja: segunda derivada de la curva.
Resultados
Los resultados obtenidos de la muestra de aceite muestran una buena reproducibilidad, con una desviación estándar relativa baja (consulte la Tabla 1). El valor del índice de acidez está próximo al que se obtiene con la titulación potenciométrica según ASTM D664; es ligeramente inferior. Ciertos aditivos de aceites terminados o lubricantes reaccionan con facilidad con el paraformaldehído durante la titulación del ácido, reduciendo el consumo en el punto final. Por lo tanto, la titulación termométrica está más indicada para muestras de aceites crudos que no contienen aditivos.
La precisión del método M721 se comprobó con una solución de ácido salicílico con una concentración conocida. Los resultados obtenidos están muy próximos al valor de referencia y la desviación estándar en seis muestras es muy reducida.
Conclusión
La determinación del índice de acidez termométrica es una técnica usada principalmente para realizar análisis en aceites crudos. Se lleva a cabo con el sensor Thermotrode™, que es preciso y no requiere mantenimiento. El cambiador automático de muestras InMotion proporciona una automatización completa, lo que facilita la realización de análisis eficientes del índice de acidez en muestras de aceite. Aunque para medir el blanco y el título se requieren al menos cuatro muestras para la regresión lineal, este análisis es tan fiable como la determinación del índice de acidez potenciométrica ASTM D664 estándar, y mucho más rápido.
Fuente: Dr. N. Monney/Mettler Toledo
El electrodo de pH se debe calibrar y acondicionar con precisión, y el punto final de titulación no siempre se encuentra con facilidad. Una forma de evitar este tipo de dificultades es medir los cambios de temperatura que se producen durante la titulación, Esta titulación termométrica es más rápida y requiere un menor mantenimiento del sensor, pero es tan precisa y fiable como la determinación estándar del índice de acidez según el estándar ASTM D664.
Tabla 1: Mediciones termométricas del índice de acidez con una muestra de aceite y una solución de ácido salicílico con una concentración conocida. El valor de referencia para el aceite se midió potenciométricamente, según el estándar ASTM D664. El valor de referencia del índice de acidez del ácido salicílico se calculó a partir de la solución concentrada. La determinación del título y del blanco se realizó con una solución de ácido benzoico con una concentración conocida.
El método M721 de METTLER TOLEDO es conforme al nuevo estándar ASTM D8045, que describe las mediciones termométricas del índice de acidez.
Principio de la titulación termométrica del índice de acidez
Todas las reacciones químicas están acompañadas de un cambio en la energía. Durante las reacciones endotérmicas, la energía se absorbe y se observa una bajada de la temperatura. En las reacciones exotérmicas sucede lo contrario, ya que en ellas se libera energía. Se puede detectar el punto final de una titulación controlando la temperatura. Los únicos requisitos de semejante titulación termométrica son los siguientes: una reacción química con un gran cambio de energía y un termómetro rápido y preciso.
El cambio de energía de la titulación ácido/base usada para determinar el índice de acidez en petróleos es demasiado reducido como para detectarlo directamente, por lo que se debe añadir paraformaldehído, un indicador termométrico. Una vez que el reactivo KOH en 2 propanol ha neutralizado todo el ácido, el paraformaldehído se descompone por el exceso de KOH en una reacción endotérmica. Por lo tanto, se puede observar una bajada de temperatura al final de la titulación.
La titulación termométrica ya está disponible en los tres tituladores Excellence (T5, T7 y T9) mediante el nuevo Thermotrode™. Este preciso termómetro que se basa en la tecnología NTC tiene una resolución de 10-4 K, una señal muy estable y un tiempo de respuesta inferior a los 0,3 s. Se trata de un sensor que no precisa mantenimiento ni ningún tipo de calibración o acondicionamiento sistemático y que es resistente a la mayoría de los disolventes orgánicos.
En esta aplicación, se mide el índice de acidez de un aceite y se comprueba la precisión de la determinación del índice de acidez termométrica con una solución de ácido salicílico estándar casera.
Título y medición en blanco
Antes de realizar las mediciones de muestra, es necesario medir el título del reactivo y el valor en blanco del disolvente. El título de 0,1 M KOH en 2 propanol se determina con una solución de ácido benzoico con una concentración conocida. Se mide el consumo de un mínimo de tres muestras con tamaños crecientes y se realiza una regresión lineal del consumo comparado con la masa de muestra (consulte la Figura 2). La pendiente de la regresión lineal es directamente proporcional al valor del título.
El blanco depende de las especies presentes en la solución y, por lo tanto, se mide con la propia muestra de aceite exactamente con el mismo método que se usa para la determinación del título. La intersección con el eje Y de la regresión lineal corresponde al valor de blanco, ya que representa el consumo del reactivo si no hay presente muestra alguna. La determinación del título y del blanco están disponibles como plantillas de métodos de Mettler, programadas directamente en todos los tituladores Excellence.
Medición de muestra
Se usó el método M721 para medir las dos muestras distintas, un aceite y una solución de ácido salicílico a una concentración conocida. La muestra se diluyó en una mezcla al 75:25 de xileno y 2 propanol y se añadió entre 0,5 y 0,8 g de paraformaldehído. Tras iniciar el método, el punto final se alcanzó en menos de 2 minutos. Al final de la medición, se lavó el Thermotrode para que estuviera listo para la siguiente muestra. Para automatizar el procedimiento, se usó el cambiador automático de muestras InMotion™ y la función de adición automática de disolvente. Se preparó una suspensión de paraformaldehído directamente en la mezcla de disolvente, que se agitaba de forma continua en una placa de agitación. Una bomba peristáltica dispensaba el volumen correcto de disolvente automáticamente.
Figura 2: Principio de determinación del título y del valor del blanco. Se realiza una regresión lineal en los 4 resultados de la medición. El título es directamente proporcional a la pendiente y la intersección con el eje Y corresponde a valor de blanco.
Figura 3: Curva de titulación de índice de acidez termométrico de una solución de ácido salicílico. Línea azul: curva de titulación Línea roja: segunda derivada de la curva.
Resultados
Los resultados obtenidos de la muestra de aceite muestran una buena reproducibilidad, con una desviación estándar relativa baja (consulte la Tabla 1). El valor del índice de acidez está próximo al que se obtiene con la titulación potenciométrica según ASTM D664; es ligeramente inferior. Ciertos aditivos de aceites terminados o lubricantes reaccionan con facilidad con el paraformaldehído durante la titulación del ácido, reduciendo el consumo en el punto final. Por lo tanto, la titulación termométrica está más indicada para muestras de aceites crudos que no contienen aditivos.
La precisión del método M721 se comprobó con una solución de ácido salicílico con una concentración conocida. Los resultados obtenidos están muy próximos al valor de referencia y la desviación estándar en seis muestras es muy reducida.
Conclusión
La determinación del índice de acidez termométrica es una técnica usada principalmente para realizar análisis en aceites crudos. Se lleva a cabo con el sensor Thermotrode™, que es preciso y no requiere mantenimiento. El cambiador automático de muestras InMotion proporciona una automatización completa, lo que facilita la realización de análisis eficientes del índice de acidez en muestras de aceite. Aunque para medir el blanco y el título se requieren al menos cuatro muestras para la regresión lineal, este análisis es tan fiable como la determinación del índice de acidez potenciométrica ASTM D664 estándar, y mucho más rápido.
Fuente: Dr. N. Monney/Mettler Toledo
