16.3. Определение содержания кислорода

До недавнего времени не существовало метода прямого определения кислорода в ТГИ, поэтому содержание кислорода обычно устанавливали расчётом. В настоящее время кислород можно определять экспериментально по прямому стандартному методу (ГОСТ 2408.3-95 «Топливо твёрдое.

В основе стандартного метода прямого определения кислорода лежит представление о том, что при термическом разложении кислородсодержащих органических веществ в потоке инертного газа (аргона, азота) кислород количественно выделяется в виде СО₂, СО и Н₂О. Эти оксидные соединения восстанавливаются над раскаленной гранулированной чистой или платинированной (с нанесенной платиной) сажей до СО и Н₂, превращая таким образом весь кислород топлива в оксид углерода.

Температура восстановления на чистой саже составляет от 1100 до 1170°С, а на платинированной – от 900 до 1020°С.

Образующийся оксид углерода окисляют количественно над нагретым оксидом меди до СО₂. Содержание кислорода в топливе определяют гравиметрически по увеличению массы поглотительной системы за счёт диоксида углерода или титрованием.

Для прямого определения кислорода полумикро- и макрометодом используют аналитическую пробу топлива с крупностью зерен менее 0,2 мм (200 мкм) в воздушно-сухом или сухом состоянии. Масса навески при определении кислорода полумикрометодом составляет 20-50 мг, макрометодом – 200-500 мг.

Методика определения кислорода макрометодом

Установка для определения кислорода состоит из системы очистки аргона, реакционной трубки, заполненной на 1/3 гранулированной сажей с нанесенной на неё платиной и нагреваемой электропечью до (1000±20)°С, трубки с СuО, нагреваемой до 300°С, и системы U-образных трубок с аскаритом для поглощения СО₂.

В системе устанавливают скорость потока аргона 40-60 см³/мин; в течение анализа скорость потока аргона сохраняют неизменной. Навеску топлива массой 0,2-0,5 г в зависимости от массовой доли кислорода, взятую из тщательно перемешанной сухой или воздушно-сухой аналитической пробы, помещают во взвешенную лодочку. Топливо равномерно распределяют по дну лодочки. До начала анализа лодочка с навеской хранится в пробирке.

Открывают входное отверстие реакционной трубки, вносят в неё лодочку с навеской и магнитный толкатель. После чего закрывают трубку. При помощи магнитного толкателя и магнита перемещают лодочку с навеской в реакционной трубке по следующей схеме: 2-5 мин выдерживают лодочку у входа в печь, в течение 10 мин передвигают её в раскаленную часть печи и выдерживают в этом положении 15 мин. Отсоединяют поглотительные сосуды, закрывают боковые отводы резиновыми трубками со вставленными в них оплавленными стеклянными палочками и взвешивают их.

Ежедневно через все стадии анализа, но без навески топлива проводят холостые опыты для внесения поправки в результат испытания. Масса привеса поглотительных трубок с аскаритом допускается не более 5 мг. Холостые опыты повторяют до тех пор, пока разность привеса поглотительных трубок при параллельных определениях будет не более 0,6 мг.

При анализе этим методом определяется весь кислород топлива – из вла­ги, органической и минеральной массы. Поэтому при подсчёте результата анализа необходимо внести поправки на содержание кислорода в карбонатах (8/11 (CO₂)^a).

Массовую долю кислорода в аналитической пробе топлива (О^a) в процентах вычисляют по формуле:

O^a = 0,3636∙(m₁ – m₂)/m∙100 – 8/11∙(CO₂)^a, (16.5)

где m – масса навески воздушно-сухого топлива, г;

m₁ – суммарное увеличение массы поглотительных сосудов для диоксида углерода при проведении определения, г;

m₂ – суммарное увеличение массы поглотительных сосудов для диоксида углерода при проведении холостого опыта, г;

0,3636 – коэффициент пересчёта массы диоксида углерода на кислород;

(CO₂)^a – массовая доля диоксида углерода из карбонатов в аналитической пробе топлива, %.

Результаты, предпочтительно среднее арифметическое результатов двух определений, округляют до 0,1%. Пересчёт результатов определения массовой доли кислорода на другие состояния топлива производят по формулам, приве­денным в табл. 13.1.

Расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 16.3.

Таблица 16.3 – Максимально допустимые расхождения между результатами определения кислорода