석유 제품의 산가 측정
석유 제품은 석유 또는 그 구성 요소에서 직접 생산되는 다양한 상품을 총칭하며, 주로 연료, 화학 원료, 윤활유, 파라핀 왁스, 아스팔트 등 6가지 범주를 포함합니다. 이 중 휘발유, 경유, 항공 등유와 같은 연료는 정제유 제품의 대부분을 차지하며, 원유의 약 85%가 결국 운송 및 산업용으로 다양한 연료로 전환됩니다. 또한 석유는 플라스틱, 화학 섬유, 고무와 같은 화학 제품의 기본 원료를 제공하며, 원유 1배럴의 약 15%는 경질 화학유 및 에틸렌과 같은 고부가가치 제품 생산에 사용됩니다.
석유 제품은 본질적으로 다양한 탄화수소의 혼합물이며, 주로 유기 화합물로 구성되어 화학 분류상 유기 화합물 범주에 속합니다. 혼합물이지만 모든 성분이 탄소 원소를 포함하고 있어 유기물의 정의를 충족하므로, 시험 및 산업 환경에서는 일반적으로 유기 화합물로 분류됩니다.
실험 목적
1. 금속 부식 위험 평가: 산가가 높을수록 오일 내 산성 물질(유기산, 나프텐산 등) 함량이 높다는 것을 의미합니다. 수분이 존재할 경우 이러한 산성 성분은 금속 장비를 심각하게 부식시키고 정제 장치, 엔진 또는 윤활 시스템의 수명에 영향을 미칩니다. 산가를 측정함으로써 오일이 저장, 운송 및 작동 장비에 부식 손상을 일으킬 것인지 미리 판단할 수 있습니다.
2. 오일 제품의 정제 정도 및 품질 판단: 새 오일의 산가는 정제 정도를 반영할 수 있습니다. 정제가 철저할수록 산성 불순물이 적고 산가가 낮습니다. 따라서 산가는 공장 검사에서 오일 제품의 순도를 측정하는 중요한 지표 중 하나입니다.
3. 사용 중 오일 제품의 산화 열화 모니터링: 윤활유, 변압기유 등은 장기간 작동 중 산화로 인해 산성 생성물을 생성하여 산가가 증가합니다. 산가가 특정 한계(예: > +0.01 mgKOH/g 변화)를 초과하면 오일이 열화되기 시작했음을 나타내며, 슬러지 생성 또는 절연 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 적시 교체가 필요합니다.
4. 고산가 원유의 처리 및 활용 안내: 산가가 0.5 mgKOH/g 이상인 원유를 "산성 원유"라고 하며, 정제 장비 부식을 유발하기 쉽고 처리가 어렵습니다. 산가의 정확한 측정은 탈산 공정 최적화, 혼합 비율 조정, 적절한 부식 억제 조치 선택에 도움이 됩니다.
5. 연료 및 윤활유의 서비스 성능 보장: 고산가 경유는 노즐 코킹 및 피스톤 마모를 유발할 수 있습니다. 윤활유의 산가 증가는 윤활 기능 저하를 의미합니다. 정기적인 테스트를 통해 오일 제품이 안전 범위 내에서 작동하고 기계적 고장을 방지할 수 있습니다.
실험 시료 및 기기
실험 시료: 석유 제품
실험 기기: SH108C 전위차 적정기 TAN/TBN 테스터 (ASTM D664 준수)
실험 절차
1. 전극 보정: 전위차 적정기의 전원을 켜고 30분 동안 예열합니다. pH = 7.00, 4.00, 10.00 완충 용액으로 순차적으로 전극을 보정하여 전위 측정 오차가 ±2 mV 이하가 되도록 합니다.
2. 시료 측정
칭량: 예상 산가에 따라 시료를 0.001g까지 정확하게 칭량하여 250mL 비커에 담습니다.
용해: 100mL의 적정 용매를 첨가하고 자석 교반기를 작동시켜 시료를 완전히 용해합니다(층 분리가 발생하는 경우 톨루엔 비율을 적절히 높일 수 있습니다).
적정 조작: 비커 바닥에 닿지 않도록 전극 끝을 용액에 담급니다.
매개변수 설정: 적정 속도를 0.5mL/min으로 설정하고, 종말점 식별 모드를 "전위 점프"(점프 범위 ≥ 50mV)로 설정합니다.
적정: 표준 수산화칼륨 이소프로판올 용액으로 적정하고, 적정 부피(V₁)와 종말점 전위를 기록합니다.
공정 시험: 동일한 조건에서 100mL의 적정 용매만 사용하여 공정 적정을 수행하고, 공정 부피(V₀)를 기록합니다.
3. 반복 시험: 동일한 시료에 대해 최소 두 번의 병렬 측정을 수행합니다. 두 결과 간의 차이는 정밀도 요구 사항을 충족해야 합니다(새 오일의 반복성 ≤ 0.044(X+1), 여기서 X는 두 결과의 평균).
실험 결과
측정된 윤활유의 산가는 0.084 mgKOH/g으로 공장 표준을 충족합니다. 이는 오일의 정제 깊이가 충분하고 산성 불순물 함량이 낮으며 장비에 대한 부식 위험이 낮음을 나타냅니다. 반복 측정의 상대 편차는 ≤ 2.1%로 ASTM D664-24의 반복성 요구 사항(RSD ≤ 2%)을 충족하여 실험 데이터가 정확하고 신뢰할 수 있음을 증명합니다.