Quito - Ecuador
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 146:98
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE HIDROCARBUROS MEDIANTE EL INDICADOR DE ADSORCIÓN FLUORESCENTE (FIA) A TEMPERATURAS ELEVADAS.
Primera Edición
HYDROCARBON TYPES BY FLUORESCENT INDICATOR ADSORPTION (FIA) AT ELEVATED TEMPERATURES.
First Edition
DESCRIPTORES: Derivados del petróleo, petróleos y tecnologías afines, combustibles, ensayos, determinación del tipo de hidrocarburos, método del indicador de adsorción fluorescente (FIA).
QU 04.04-313 CDU: 629.139.5 CIIU: 3530 ICS: 75.160.20
Norma Técnica Ecuatoriana
Opcional
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE HIDROCARBUROS MEDIANTE EL INDICADOR DE ADSORCIÓN FLUORESCENTE (FIA)
A TEMPERATURAS ELEVADAS.
NTE INEN 2 146:99
1998-08
1. OBJETO
1.1 Esta norma establece el método para determinar el contenido de aromáticos, olefinas e hidrocarburos saturados en combustibles destilados.
2. ALCANCE
2.1 Esta norma se aplica a los combustibles destilados de baja viscosidad y temperaturas de ebullición en el rango de 150°C a 400°C.
2.2 Esta norma se aplica a los hidrocarburos aromáticos que contienen diolefinas, azufre, oxígeno o nitrógeno, cuando éstos están presentes en la muestra que se está analizando.
3. DEFINICIONES
3.1 Sílica gel. Producto que se obtiene por deshidratación de un hidrosol de sílice de elevada pureza; el resultado es un producto de gran capacidad de adsorción de la humedad. Se colorea con sal de cobalto como indicador de su saturación y se regenera mediante calefacción moderada.
4. MÉTODO DE ENSAYO 4.1 Resumen
4.1.1 Tomar 0,75 cm3 de la muestra e introducirla en un lecho finamente dividido de silica gel activado, envasado en una pequeña columna de adsorción que tiene una larga extensión de capilaridad, mantenida a una temperatura controlada dentro de 1°C en el rango de 65 a 70°C. Añadir alcohol isopropílico al lecho del gel para desorber la muestra en la parte baja de la columna. Separar mediante adsorción-desorción, los hidrocarburos de acuerdo a sus afinidades de adsorción en bandas de aromáticos, olefinas, parafinas y naftenos saturados.
Depositar una pequeña cantidad de compuestos fluorescentes al silica gel, (la mezcla se refiere a un indicador fluorescente de gel seco), que se añade a la columna de adsorción durante el envase. Esos compuestos son separados por tipo y mediante radiación ultravioleta para definir los límites de los hidrocarburos.
4.2 Equipos
4.2.1 Columna de adsorción de vidrio. Está compuesta de tres secciones: cargador, separador y analizador, ver figura 1. Utilizar tubería de calibre 1,60 a 1,65 mm en la sección del analizador, de manera tal que permita que el mercurio atraviese una longitud de 100 mm de largo y que ya en el tubo no varíe mas de 0,3 mm en su longitud cuando sea trasladado de una parte de la capilaridad a otra.
4.2.2 Balanza. De tres brazos o su equivalente
4.2.3 Plato de evaporación de figura estándar de 230 mm de diámetro externo y 1400 cm3 de capacidad.
(Continúa) ____________________________________________________________________________________
DESCRIPTORES. Derivados del petróleo, petróleos y tecnologías afines, combustibles, ensayos, determinación del tipo de hidrocarburos, método del indicador de adsorción fluorescente (FIA).
4.2.4 Agujas de acero inoxidable, calibre 18 y 15 cm de longitud.
4.2.5 Bomba para circular agua precalentada a través del baño de agua.
4.2.6 Jeringuilla de 1cm3 de capacidad, con divisiones cada 0,01 cm3.
4.2.7 Tubería capilar de acero inoxidable, de 100 cm a 120 cm de longitud calibre 18. Soldar un extremo a un tubo de 2,54 cm de longitud, 0,635 cm de diámetro exterior y 0,159 cm de diámetro interior; conectar este lado a un tapón de agua con tubería de caucho reforzada con metal; utilizar el otro extremo del tubo de la capilaridad para facilitar la limpieza de las columnas de adsorción.
4.2.9 Fuente de rayos ultravioleta.
4.2.10 Vibrador
4.2.11 Baño de agua con temperatura de control para 70°C.
4.2.12 Baño de agua para columnas de adsorción, tal como se indica en la figura 2, construida de vidrio con las dimensiones requeridas para sostener al tubo de adsorción.
(Continúa)
FIGURA 1. Columna de Adsorción
(Continúa)
FIGURA 2. Chaqueta de agua para columna de Adsorción
(Continúa)
4.3 Reactivos 4.3.1 Acetona
4.3.2 Aire comprimido. Conectar un regulador de presión al alimentador de aire para proveer externamente presiones en el rango de O Pa a 103,420 Pa (0 psi a 15 psi). Aplicar el aire del regulador a la parte superior de la columna de adsorción a través de una longitud de 3,048 m de caucho flexible fijado a la sección fuerte de una esfera de vidrio de 28/12.
4.3.3 Indicador fluorescente de gel coloreado.
4.3.4 Lana de vidrio.
4.3.5 Alcohol isopropílico de 99% de pureza.
4.3.6 Lápices, marcadores de vidrio de dos colores.
4.3.7 Silica gel tratada de 150 µm a 75 µm. Ajustar su contenido de agua a 2,5% m/m, de la manera siguiente:
4.3.7.1 Pesar un disco para evaporación lo más cercano a 0,5 g.
4.3.7.2 Depositar aproximadamente 900 g de silica gel, tal como se lo recibe en el disco y colocar en un horno a 175°C por 4 h.
4.3.7.3 Remover del horno e inmediatamente pesar el disco y su contenido (mientras está caliente).
4.3.7.4 Determinar el peso de silica gel seco en el disco y luego calcular el peso de agua requerido para obtener un contenido de 2,5% de humedad, de la manera siguiente:
G = 2,5 K / 97,5 En donde :
G = peso de agua a ser añadido, g
k = peso del gel seco, g
4.3.7.5 Colocar el silica gel y determinar la masa de agua deionizada en un contenedor el cual puede estar sellado. Cerrar el contenedor y distribuir el agua en todo el gel por períodos de balanceo durante dos días. Almacenar el gel tratado en un contenedor herméticamente cerrado para precautelar el contenido de agua desde el cambio.
4.4 Procedimiento
4.4.1 Colocar un pequeño tapón de lana de vidrio en la parte baja (final) de una columna de adsorción limpia y seca.
4.4.2 Suspender la columna libremente desde una grapa floja de sujeción y verter de 6 a 6,5 cm3 de silica gel tratada en la sección del cargador. Hacer vibrar la columna, empezar desde el fondo y proceder a rellenar hacia la sección del separador. Continuar vibrando la columna hasta que el silica gel no se sedimente mas. El nivel del gel en la columna en este punto debe estar aproximadamente a la mitad de la sección del separador.
4.4.3 Añadir una capa de 3 a 5 mm de silica gel tinturado indicador fluorescente. Continuar la adición de la silica gel tratada y fijarla con vibración hasta que la gel empacada esté compacta y se extienda aproximadamente 2,54 cm (1 pulg) en la sección del cargador.
(Continúa)
4.4.4 Empezar la circulación del agua precalentada a través de la chaqueta de agua, controlar la temperatura durante el análisis dentro de 1°C, en el rango de 65 a 70°C.
4.4.5 Extraer 0,75 ± 0,02 cm3 de la muestra en una jeringuilla e insertar la aguja en el silica gel en la sección del cargador en el punto del nivel con el tope de la sección del separador e inyectar la muestra.
Añadir suficiente alcohol isopropílico para humedecer el silica gel sobre la muestra.
4.4.6 Colocar la columna en la chaqueta de agua caliente y dejar dos minutos para que el aire absorbido en el gel sobre la muestra sea desplazado por el alcohol y para que el tubo alcance la temperatura de equilibrio.
4.4.7 Llenar la sección del cargador con alcohol isopropílico y conectar la fuente de aire comprimido a la parte superior de la columna de adsorción. Aplicar una presión de aire de 20,684 Pa a 48,263 Pa (3 psi a 7 psi) a la parte superior de la columna. La cantidad de presión requerida debe ser suficiente para hacer que la muestra avance dentro de la sección analizadora en un tiempo entre 80 y 120 minutos.
4.4.8 Si no es posible observar exactamente los límites de los hidrocarburos separados a través de la chaqueta del agua, por lo que la columna debe ser retirada para marcarla. Encender la luz ultravioleta.
Cuando la franja del alcohol aromático de color rojo ha avanzado aproximadamente 200 mm en el interior de la sección del analizador, retirar la columna de adsorción desde la chaqueta caliente sin desconectar la línea de presión de aire desde la parte superior de la columna. Marcar inmediatamente de color rojo y en sucesión rápida el límite del alcohol en la parte superior de la columna. Marcar el fondo de la banda aromática fluorescente de color azul; el fondo de la banda de olefinas está indicado mediante el punto de color de mayor intensidad de fluorescencia amarilla y el fondo de la banda del hidrocarburo saturado no fluorescente.
4.4.9 Devolver la columna de adsorción a la chaqueta de agua hasta que la banda total del hidrocarburo haya descendido otros 50 a 100 mm. Inmediatamente realizar un segundo set de marcas de bandas con un color de contraste, esta vez iniciar desde el fondo.
4.4.10 Luego de que el segundo set de marcas se haya realizado, apagar la presión de aire y colocar la columna de adsorción en una mesa del laboratorio. Medir y anotar la longitud total de la banda del hidrocarburo, así como la longitud individual de cada zona para cada grupo de marcas.
4.4.11 Los saturados son los materiales no fluorescentes y constituyen la banda más baja de la columna.
4.4.12 La banda de olefinas se extiende desde la marca al punto fluorescente amarillo de mayor intensidad al inicio de la fluorescencia azul. Una parte de las olefinas no puede ser fluorescente.
4.4.13 La banda de aromáticos se extiende desde la marca al inicio de la fluorescencia azul al límite de la marca roja del marcador de alcohol.
4.4.14 Limpiar la columna de adsorción de envase después de cada corrida, de la manera siguiente:
4.4.14.1 Remover la lana de vidrio desde el final de la parte inferior de la columna.
4.4.14.2 Conectar el tubo capilar de acero a un grifo de agua caliente y derramar el silica gel desde el extremo inferior de la columna con una ligera cantidad de vapor de agua, tan lejos como lo permita el tubo.
4.4.14.3 Luego invertir la columna sobre un sumidero, ver nota 1, y lavar el gel remanente desde la sección alta.
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NOTA 1.- Transferir el silica gel a un recipiente oscuro y almacenar este en un cuarto oscuro. La diferencia de los límites de las bandas de aromáticos y olefinas es altamente dependiente de la edad y de la forma de almacenamiento. No se debe utilizar gel con más de seis meses de almacenamiento.
El sílica gel se recogerá y eventualmente desperdicios del tapón se hundirán, a menos que se tomen algunas medidas para prevenir esta situación. Cuando se enjuague este, de los tubos de adsorción deben recogerse los lavados en un recipiente colocado en el desagüe. Más gel se asentará en el recipiente, mientras el agua fluirá y pasará bajo el drenaje.
4.4.14.4 Enjuagar completamente la columna con acetona y secar esta con un ligero chorro de aire seco comprimido.
4.5 Cálculo
4.5.1 Promediar la longitud correspondiente de cada par de bandas individuales y de la banda total.
4.5.2 Calcular el porcentaje de volumen líquido (VL) de cada tipo de hidrocarburo lo mas cercano al 0,1%, de la manera siguiente:
% Vol aromáticos = 100 A/L
% Vol olefinas = 100 O/L
% Vol saturados = 100 S/L En donde :
A = longitud promedio de la banda de aromáticos, mm
L = longitud promedio de la banda total de hidrocarburos, mm.
O = longitud promedio de la banda de olefinas, mm.
S = longitud promedio de la banda de saturados (parafinas mas naftenos), mm.
4.6 Precisión
4.6.1 Basado en siete determinaciones para cada tres muestras de olefinas libres, la desviación estándar estimada indicada en el cuadro siguiente fue calculado para aromáticos. Los resultados duplicados no deberían diferir por mas que la diferencia disponible, 95% de probabilidad indicada abajo:
Rango de ebullición de la muestra
°C(°F)
% Volumen de aromáticos
VL
% VL (Estimado)
% VL (Diferencia
estimada) 225,2 - 329,2 (437 - 624)
177 - 385 (350 - 725) 224 - 344 (435 - 650)
20 40 56
0,43 0,70 0,59
1,49 2,41 2,03
(Continúa)
ANEXO A
PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR UNA MEZCLA DE SILICA GEL TINTURADA DE INDICADOR FLUORESCENTE.
A.1 Equipo
A.1.1 Balanza analítica
A.1.2 Vaso de boca ancha de forma pequeña y de 150 cm3 de capacidad.
A.1.3 Botella de boca pequeña redonda con rosca, color ámbar.
A.1.4 Columna de vidrio con capacidad para recibir 250 cm3 de silica gel. Ver figura A.1 A.1.5 Cilindros aforados de 10 y 500 cm3 de capacidad.
A.1.6 Trampa de hielo seco.
A.1.7 Frascos de vacío para trampas de hielo seco.
A.1.8 Frascos de fondo plano, cuello vial, de 250 cm3 de capacidad.
A.1.9 Bomba de vacío A.1.10 Baño de agua.
A.2 Reactivos
A.2.1 Acetona seca de 99% de pureza.
A.2.2 Di-isobutil, 95% de pureza (mínimo)
A.2.3 Di-isopropilbenceno, 95% de pureza (mínimo) A.2.4 Hielo seco
A.2.5 Éter etileno, 95 % de pureza (mínimo) A.2.6 Lana de vidrio
A.2.7 Isopentano, 99% de pureza (mínimo) A.2.8 Cilindro de referencia
A.2.9 Comparador de aceite (31 colores superconcentrados).
A.2.10 Rojo petrol AB4 A.2.11 Propileno
A.2.12 Silica gel, de 150 µm a 75 µm.
A.3 Procedimiento A.3.1 Marcador de Olefinas
(Continúa)
A.3.1.1 Envasar la columna con silica gel tratada y hacer vibrar para asegurar un envasamiento uniforme.
A.3.1.2 Colocar aproximadamente 1,5 g de aceite color superconcentrado en el silica gel en la parte superior de la columna. Agregar 300 cm3 de isopentano a la sección del cargador y aplicar de 6,844 Pa a 13,788 Pa (1 a 2 psi) de presión de aire para forzar para abajo al isopentano a través de la columna. Ver nota A.1
A.3.1.3 Luego de que el isopentano ha ingresado completamente por el lecho del silica gel, añadir 150 cm3 del tetramero de propileno al cargador y aplicar nuevamente de 6,844 Pa a 13,788 Pa (1 a 2 psi) de presión de aire.
A.3.1.4 El tetramero de propileno desorberá al material de color café intenso, el que aparecerá como una banda distinta en la columna. Recolectar todo este material coloreado en un frasco de 250 cm3 (cerca de 10 cm3).
A.3.1.5 Conectar una línea de vacío al frasco a la presión mas baja disponible utilizando la bomba de vacío; luego, calentar el frasco en un baño de agua caliente. Colocar una trampa de hielo seco-acetona en la línea de vacío para impedir que los vapores condensables alcancen la bomba. Continuar calentando hasta que el tetramero sea evaporado y permanezca solamente una pequeña cantidad de residuos sólidos.
A.3.1.6 Enfriar el frasco y añadir a este aproximadamente 50 cm3 de isopentano para elaborar una solución. Añadir 100 cm3 de silica gel tratada y sacudir completamente, o hacer girar varias veces la mezcla a fin de obtener una pasta homogénea. Colocar un pequeño taco de lana de vidrio en el cuello del frasco para evitar pérdidas de gel debidas a salpicaduras durante la evaporación, reconectar el frasco a la bomba de vacío y lentamente reducir la presión, tanto como sea posible. Cuando el gel esté fluyendo libremente y no tenga trozos, la evaporación será completa. Transferir el gel a una botella oscura y almacenar este en un lugar oscuro.
A.3.2 Marcador de aromáticos
A.3.2.1 Envasar la columna con silica gel tratada y remover completamente para asegurar un envasamiento uniforme.
A.3.2.2 Colocar aproximadamente 8g (10 cm3) del contenido del cilindro de Lobitos a un vaso de precipitación de 150 cm3 y a éste añadir 25 cm3 de isopentano y aproximadamente 25 cm3 de silica gel.
Sacudir la mezcla completamente y transferir esta en la parte superior del silica gel en la columna. Añadir 300 cm3 de isopentano a la sección del cargador y aplicar de 6,894 Pa a 13,788 Pa (1 psi a 2 psi) de presión de aire.
A.3.2.3 Luego de que el isopentano ha ingresado completamente por el lecho del silica gel, añadir 125 cm3 de disobutileno a la sección del cargador. Aplicar presión de aire y luego de que el disobutileno ha ingresado completamente en el lecho del silica gel, añadir 125 cm3 de disopropilenobenzeno a la sección del cargador. Aplicar nuevamente presión de aire y con el recurso de la luz ultravioleta encontrar un material de fluorescencia azul, el cual es desplazado de la columna por el disopropilbenzeno.
A.3.2.4 En un cilindro graduado, de 10 cm3 de capacidad, recolectar los 10 primeros cm3 de material de fluorescencia azul a eludir. Transferir el material anterior a un frasco de 250 cm3 junto con un enjuague de isopentano, al cilindro. Conectar el frasco a la bomba de vacío y calentar en un baño de agua caliente hasta que el solvente se evapore y solamente permanezca el residuo semisólido. Enfriar el frasco y adicionar aproximadamente 50 cm3 de isopentano, diluir. Añadir 50 cm3 de silica gel y mezclar completamente mediante agitación para formar un residuo homogéneo. Retirar el isopentano tal como se describe en el marcador de olefinas; almacenar el gel en un lugar oscuro.
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NOTA A.1. El isopentano remueve el material desorbable desde el color aceite.
(Continúa)
A.3.3 Marcador de alcohol
A.3.3.1 Colocar 34 cm3 de Rojo de Petrol AB4 en un frasco de 50 cm3, añadir 50 cm3 de éter etílico y agitar a fin de obtener una solución homogénea. Adicionar 100 cm3 de sílice gel tratada a la solución y agitar para formar un residuo homogéneo. Retirar el éter etílico por calentamiento y al vacío tal como se describe en el marcador de olefinas; guardar el gel en una botella oscura.
A.3.4 Preparación del gel tinturado indicador fluorescente
A.3.4.1 Mezclar completamente los siguientes componentes : 2 cm3 del marcador de alcohol, 6 cm3 del marcador aromático, 1 cm3 del marcador de olefinas y 10 cm3 de silica gel tratada. Envasar en un recipiente oscuro y guardar este en un sitio oscuro.
(Continúa)
FIGURA A.1 Columna de Adsorción para preparación
(Continúa)
APÉNDICE Z
Z.1. DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 147:97 Productos derivados del petróleo. Aceite Agrícola.
Requisitos.
Z.2 BASES DE ESTUDIO
Norma UOP: 501:71 Hydrocarbon types by fluorescent indicator adsorption (FIA) at elevated temperatures.
Universal Oil Products. Desplaines. Illinois, USA, 1971.
Norma Americana ASTM D 1319:93 Standard test method for hydrocarbon types in liquid petroleum products by fluorescent indicator adsorption. American Society for Testing and Materials. Philadelphia, Pennsylvania, USA, 1993.
Documento:
NTE INEN 2 146
TÍTULO: DETERMINACIÓN DEL TIPO DE
HIDROCARBUROS MEDIANTE EL INDICADOR DE ABSORCIÓN FLUORESCENTE (FIA) A TEMPERATURAS ELEVADAS.
Código:
QU 04.04-313
ORIGINAL:
Fecha de iniciación del estudio:
1996-02-21
REVISIÓN:
Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo Oficialización por Acuerdo No. de publicado en el Registro Oficial No. de Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: de a Subcomité Técnico: DERIVADOS DEL PETRÓLEO
Fecha de iniciación: 1997-03-05 Fecha de aprobación: 1997-03-05 Integrantes del Subcomité Técnico:
NOMBRES:
Ing. Jorge Medina (Presidente) Dr. Manuel Rodríguez
Ing. Ivan Acevedo Ing. Hugo Avila D Ing. Alvaro Uribe Ing. Erick Turner B.
Ingl Olga González Ing. Víctor H. Paredes Ing. Richard Almeida Ing. Héctor Calle Ing. Johnny Aizprua Ing. Alberto Hernández Ing. Enrique Quintana Ing. Ricardo Acero
Ing. Fernando Hidalgo (Secretario Técnico)
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
ESCUELA DE ING. QUÍMICA U.C.
PETROINDUSTRIAL (R.L.L) DIRECCIÓN NACIONAL DE HIDROCARBUROS
REYBAN PAC MOBIL OIL
HOLANDA ECUADOR
FACULTAD DE ING. QUÍMICA - UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL CONADE
FACULTAD DE ING. QUÍMICA (ESC.
POLITÉCNICA NACIONAL) UBESA
LAN ECUADOR - EBNSA CIBA GEIBY (NOVARTIS) PETROINDUSTRIAL (MATRIZ) PETROCOMERCIAL (MATRIZ) INEN
Otros trámites:
CARÁCTER: Se recomienda su aprobación como: OPCIONAL Aprobación por Consejo Directivo en sesión de
1998-06-18 como: Opcional
Oficializada como: OPCIONAL
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