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Petrochemische Analytik - Metrohm

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<strong>Petrochemische</strong> <strong>Analytik</strong><br />

Qualitätssicherung von Mineralölprodukten


02<br />

<strong>Metrohm</strong>...<br />

• ist der Weltmarktführer im Bereich Titration<br />

• ist das einzige Unternehmen, das mit Titration, Voltammetrie und Ionenchromatographie<br />

alle wichtigen Methoden der Ionenanalytik aus einer Hand anbietet<br />

• ist ein Schweizer Unternehmen und produziert ausschliesslich in der Schweiz<br />

• gewährt 3 Jahre Garantie auf Geräte und 10 Jahre auf chemische Suppressoren für die<br />

Ionenchromatographie<br />

• unterstützt Sie bei Fragen mit einzigartigem Applikations­Know­how<br />

• stellt Ihnen kostenlos über 1300 Applikationen zur Verfügung<br />

• unterstützt Sie weltweit mit zuverlässigem Vor­Ort­Service<br />

• ist nicht an der Börse notiert, sondern im Besitz einer gemeinnützigen Stiftung<br />

• gibt einer nachhaltigen, den Interessen von Kunden und Mitarbeitern verpflichteten<br />

Unternehmensführung Vorrang vor einer Maximierung der Rendite


<strong>Metrohm</strong> – massgeschneiderte <strong>Analytik</strong> für<br />

die petrochemische Industrie<br />

Eine Branche mit hohen Anforderungen<br />

Vom Erdöl bis zu den unzähligen Produkten, die aus diesem<br />

Rohstoff hergestellt werden, ist es ein weiter Weg.<br />

Die industrielle Verarbeitung stellt dabei hohe Anforderungen.<br />

Als führender Hersteller von Geräten für die chemische<br />

<strong>Analytik</strong> wissen wir um diese Herausforderungen. Wir<br />

bie ten Ihnen modernste Geräte und Systeme, mit denen<br />

Sie die Qualität verschiedenster Mineralölprodukte mit<br />

der geforderten Genauigkeit überwachen und optimieren<br />

können – im Labor sowie in der atline und online<br />

Prozessumgebung.<br />

Auf unser Know-how können Sie zählen<br />

<strong>Metrohm</strong> bietet Ihnen nicht nur modernste Geräte, sondern<br />

komplette Lösungen für ganz konkrete Aufgaben.<br />

Ihre Ansprechpartner bei uns sind erfahrene Spezialisten,<br />

die massgeschneiderte Applikationen für Sie entwickeln<br />

und Sie mit erstklassigen Serviceleistungen unterstützen.<br />

Entdecken Sie auf den folgenden Seiten, welche Lösungen<br />

<strong>Metrohm</strong> der petrochemischen Industrie und ganz speziell<br />

Ihnen zur Gewährleistung der Qualität und Sicherheit<br />

Ihrer Produkte bietet. Fordern Sie uns!<br />

03


04<br />

Analyse von Mineralölprodukten<br />

Rohöl und seine Entstehung<br />

Nach heutigem Wissen entstanden unsere Erdölreserven<br />

während der Jura­ und Kreidezeit (vor 200 bis 65 Mio.<br />

Jahren) aus in Meeren le ben den tierischen und pflanzlichen<br />

Kleinstlebewesen. Wäh rend ein Teil der abgestorbenen<br />

orga nischen Reste direkt mineralisiert wurde, d.h.<br />

ver weste, sank der andere Teil auf den Meeresgrund ab.<br />

Dort wurde das Material von weiteren Meeresablagerungen<br />

überdeckt und bildete mit feinstem Gesteinsmaterial<br />

einen Faulschlamm, der sich unter den gegebenen biogeochemischen<br />

Be din gungen – erhöhter Druck und Salzgehalt<br />

– langsam in Rohöl umwandelte. Auf Grund der<br />

geringeren Dichte migrierte das Rohöl durch feine Risse<br />

in den Gesteins schichten nach oben, bis es sich unter<br />

un durchlässigen Deckgestei nen anreicherte und so die<br />

heutigen Lager stätten bildete. Teilweise kam es auch zur<br />

Bildung von ober irdischen Öl vorkommen, die es bereits<br />

unseren Vorfahren ermöglichten, Rohöl als Heiz­ und Be ­<br />

leuch tungsmittel, Bau material oder Schmiermittel zu nutzen.<br />

«Schmierstoff» der Welt kon junktur<br />

Heutzutage wird das aus mindestens 500 verschiedenen<br />

Komponenten bestehende Rohöl durch Destillation und<br />

anschliessende Raffination zu Flüssiggas, Benzin, Dieselund<br />

Heizöl, Schmierstoffen sowie einer Fülle weiterer<br />

Produkte verarbeitet. Als «Schmierstoff» der Welt konjunk<br />

tur ist Rohöl allgegenwärtig. Es deckt annähernd 40 %<br />

unseres Ener giebedarfs und dient in der chemischen In ­<br />

dus trie zur Her stellung von Kunststoffen, Textilien und<br />

Farbstoffen, Kosmetika, Dünge­ und Waschmitteln, Baumaterialien<br />

so wie Phar mazeutika.<br />

Die Bedeutung der Mineralölprodukte und ­derivate<br />

spie gelt sich in einer grossen Anzahl von Normen und<br />

Stan dards wider. Als bedeutendster Hersteller von Ana ­<br />

lysen geräten für die Ionenanalytik bietet <strong>Metrohm</strong> ein<br />

lang jähriges Applikations­Know­how im Bereich der<br />

Qua l i tätssicherung von Mineralölprodukten.


Ausgewählte Normen aus dem Bereich der<br />

Mineralölanalytik<br />

Die folgenden ausgewählten Normen beschreiben zahlreiche<br />

internationale Prüf­ und Anforderungsvorschriften<br />

für Mineralölprodukte. <strong>Metrohm</strong>­Geräte erfüllen sämt­<br />

liche in den jeweiligen Normen festgelegten Mindestanfor<br />

derungen und Grenzwerte.<br />

Parameter Norm Matrix Methode Seite<br />

ASTM D 4739<br />

Mineralölerzeugnisse<br />

Basenzahl Schmierstoffe<br />

Potentiometrische Titration<br />

ASTM D 2896 Mineralölerzeugnisse Potentiometrische Titration<br />

Gesamtbasenzahl DIN ISO 3771 Mineralölerzeugnisse Potentiometrische Titration<br />

Stickstoffhaltige Basen UOP269 Mineralöldestillate Potentiometrische Titration<br />

Säure­ und Basenzahl ASTM D 974 Mineralölerzeugnisse Colorimetrische Titration 6<br />

ASTM D 664 Mineralölerzeugnisse Potentiometrische Titration<br />

Säurezahl<br />

DIN EN 12634<br />

Mineralölerzeugnisse<br />

Schmierstoffe<br />

Potentiometrische Titration<br />

Säurezahl und Naphthensäuren UOP565 Mineralölerzeugnisse<br />

Mineralöldestillate<br />

Potentiometrische Titration<br />

ASTM D 3227 Kraftstoff, Kerosin Potentiometrische Titration<br />

Mercaptanschwefel<br />

ISO 3012<br />

Leichtflüchtige Destillate<br />

Mitteldestillate, Kerosin<br />

Potentiometrische Titration<br />

H2S ASTM D 2420 Flüssiggas (LPG c H2S, Mercaptanschwefel<br />

Alkalinität, H2S, Mercaptane<br />

UOP163<br />

UOP209<br />

)<br />

Mineralölerzeugnisse<br />

Gebrauchte alkalische<br />

Erdölprodukte<br />

Potentiometrische Titration<br />

Potentiometrische Titration<br />

Potentiometrische Titration<br />

8<br />

H2S, Mercaptanschwefel,<br />

UOP212 Gasförmige Kohlenwasserstoffe Carbonylsulfid Flüssiggas (LPG)<br />

Potentiometrische Titration<br />

ASTM D 94 Mineralölerzeugnisse Potentiometrische Titration<br />

Verseifungszahl<br />

DIN 51559<br />

Mineralöl<br />

Isolieröl<br />

Colorimetrische Titration<br />

9<br />

ASTM D 1159<br />

Mineralöldestillate<br />

Aliphatische Olefine<br />

Potentiometrische Titration<br />

Bromzahl<br />

ASTM D 5776<br />

Aromatische<br />

ISO 3839<br />

Kohlenwasserstoffe<br />

Potentiometrische Titration<br />

10<br />

Mineralöldestillate<br />

Olefine<br />

Potentiometrische Titration<br />

Bromzahl und Bromindex UOP304 Kohlenwasserstoffe Potentiometrische Titration<br />

Bromindex ASTM D 2710 Mineralölkohlenwasserstoffe Potentiometrische Titration<br />

Hydroxylzahl<br />

ASTM E 1899<br />

Aliphatische und zyklische<br />

Potentiometrische Titration<br />

Kohlenwasserstoffe<br />

DIN 53240<br />

Harze, Lackrohstoffe, primäre<br />

Alkohole, Glykole, Fette<br />

Potentiometrische Titration<br />

10<br />

Organischer, anorganischer<br />

und Gesamtchlorgehalt<br />

UOP588 Kohlenwasserstoffe Potentiometrische Titration<br />

11<br />

Organischer Chlorgehalt ASTM D 4929 Rohöl Potentiometrische Titration<br />

Salzgehalt ASTM D 6470 Rohöl Potentiometrische Titration 11<br />

DIN 51777­1/2 a Mineralölkohlenwasserstoffe Coulometrische KFT b<br />

Lösungsmittel Volumetrische KFT<br />

ASTM D 4377 Rohöl Volumetrische KFT<br />

ASTM D 4928 Rohöl<br />

Rohöl<br />

Coulometrische KFT<br />

ASTM E 1064 Organische Lösungsmittel<br />

Schmieröl<br />

Coulometrische KFT<br />

Wassergehalt ASTM D 6304 Mineralölprodukte Additive Coulometrische KFT 12<br />

ASTM D 1364 Leichtflüchtige Lösungsmittel Volumetrische KFT<br />

ASTM D 890 Terpentin Azeotrope Destillation, KFT<br />

ASTM E 203 Allgemein Volumetrische KFT<br />

ISO 10336 Rohöl Volumetrische KFT<br />

ISO 10337 Rohöl Coulometrische KFT<br />

ISO 12937 Mineralölerzeugnisse Coulometrische KFT<br />

ISO 6296 Mineralölerzeugnisse Volumetrische KFT<br />

EN 14112 Fettsäuremethylester (B100) Oxidationsstabilität<br />

Oxidationsstabilität<br />

EN 15751<br />

Fettsäuremethylester und<br />

Oxidationsstabilität<br />

14<br />

Dieselkraftstoffmischungen<br />

Anorganisches Chlorid und Sulfat<br />

DIN EN 15492,<br />

ASTM D 7319,<br />

ASTM D 7328<br />

Ethanol als Mischkomponente<br />

in Ottokraftstoff<br />

Ionenchromatographie 16<br />

Freier und Gesamtglycerolgehalt c ASTM D 7951 Biodieselmischungen Ionenchromatographie 16<br />

Schwefel, Schwermetalle – Benzin, Ethanol Voltammetrie 22<br />

pH­Wert, Leitfähigkeit und<br />

Parameter, die sich mit Titration<br />

und Voltammetrie bestimmen lassen<br />

Prozessabhängige<br />

Vorgaben<br />

Mineralölerzeugnisse Prozessanalytik 24<br />

a in Überarbeitung, b Karl­Fischer­Titration, c Testmethoden für den Bereich Biokraft stoffe finden sich in der Broschüre «Bio kraftstoffanalytik»<br />

05


06<br />

Bestimmung der Säure- und Basenzahl<br />

Potentiometrische Titration mit der Solvotrode<br />

easyClean<br />

Mit der Basenzahl werden basisch reagierende Be standteile<br />

in Mineralölprodukten als Summenparameter be ­<br />

stimmt. Es sind dies vor allem primäre organische und<br />

an organische Aminoverbindungen. Daneben werden<br />

aber auch Salze schwacher Säuren, basische Salze von<br />

Polycarbonsäuren, einige Schwermetallsalze und Detergenzien<br />

erfasst. Die Basen zahl gibt an, wie viel basische<br />

Be standteile, ausgedrückt als mg KOH, in 1 g Probe enthalten<br />

sind. Ihre Bestim mung dient dazu, Produkt ver änderungen<br />

während des Gebrauchs festzustellen.<br />

Mit der Säurezahl werden sauer reagierende Bestandteile<br />

in Mineralölprodukten als Summenparameter bestimmt.<br />

Es sind Verbindungen (Säuren, Salze) mit pK s ­Werten


Vorschrift Kenngrösse Titrant Lösungsmittel Elektrode<br />

(Referenzelektrolyt)<br />

ASTM D 4739 Basenzahl HCl in Isopropanol<br />

Chloroform, Toluol,<br />

Isopropanol, Wasser<br />

Solvotrode easyClean<br />

(LiCl in EtOH)<br />

ASTM D 2896<br />

Basenzahlen<br />

>300 mg KOH/g<br />

Perchlorsäure in<br />

Eisessig<br />

Eisessig, Xylol<br />

Solvotrode easyClean<br />

(TEABr a in Ethylenglykol)<br />

DIN ISO 3771 Gesamtbasenzahl<br />

Perchlorsäure in<br />

Eisessig<br />

Toluol, Eisessig, Aceton<br />

Solvotrode easyClean<br />

(TEABr in Ethylenglykol)<br />

ASTM D 664 Säurezahl<br />

Toluol, Isopropanol,<br />

KOH in Isopropanol Wasser (Schmierstoffe),<br />

Isopropanol (Biodiesel)<br />

Solvotrode easyClean<br />

(LiCl in EtOH)<br />

DIN EN 12634 Säurezahl KOH in TMAH b Dimethylsulfoxid,<br />

Isopropanol, Toluol<br />

Solvotrode easyClean<br />

(LiCl in EtOH)<br />

UOP565<br />

Säurezahl und<br />

Naphthensäuren<br />

Toluol, Isopropanol,<br />

KOH in Isopropanol<br />

Wasser<br />

Solvotrode easyClean<br />

(LiCl in EtOH)<br />

ASTM D 974<br />

ASTM D 974<br />

Säurezahl<br />

Basenzahl<br />

KOH in Isopropanol Toluol, Isopropanol, Wasser<br />

KOH in Isopropanol Toluol, Isopropanol, Wasser<br />

Optrode<br />

Optrode<br />

a Tetraethylammoniumbromid<br />

b Tetramethylammoniumhydroxid<br />

855 Robotic Titrosampler (mit 772 Pump Unit) für die TAN/TBN­Bestimmung<br />

07


08<br />

Schwefel und Schwefelverbindungen durch<br />

potentiometrische Titration mit der Ag Titrode<br />

In Mineralölprodukten enthaltene Schwefelverbindungen<br />

riechen nicht nur unangenehm, sie sind auch umweltschädigend<br />

und fördern die Korrosion. Für die Bestimmung<br />

von Schwefelwasserstoff und Mercaptanen in flüssigen<br />

Kohlenwasserstoffen (Benzin, Kerosin, Naphtha und ähnlichen<br />

Destillaten) wird die Probe mit Silbernitratlösung<br />

titriert, wobei Silbersulfid (Ag2S) und Silbermercaptide entstehen.<br />

Man erhält zwei ausgeprägte Potentialsprünge.<br />

Der erste Endpunkt entspricht dem Schwefelwasserstoff<br />

(H2S), der zweite den Mercaptanen. Die Indikation der<br />

Titration er folgt mit der Ag Titrode, Version mit Ag2S­Über zug. Da so wohl H2S als auch Mercaptane durch Luft sau ­<br />

erstoff oxidiert werden und die entstehenden Oxidationsprodukte<br />

nicht titrimetrisch bestimmt werden können,<br />

muss unter Stickstoffatmosphäre gearbeitet werden.<br />

Auch gasförmige Schwefelverbindungen lassen sich mit<br />

diesem Verfahren bestimmen. Hierzu wer den diese in al ­<br />

ka lischer Lösung absorbiert. Die ersten zwei Absorp tionsgefässe<br />

enthalten KOH oder NaOH (für H 2 S und Mercaptane),<br />

das dritte ethanolisches Monoethanolamin (für<br />

Carbonylsulfid).<br />

Die Resultate werden in mg/kg (ppm) Schwefelwasserstoff<br />

und/oder Mercaptanschwefel angegeben.<br />

Ag­Titrode


Thermometrische Titration – schnell, robust und<br />

zuverlässig<br />

Bestimmungsmethoden, die eine pH­Elektrode mit Glas ­<br />

membran verwenden, werden von der Tatsache beeinträchtigt,<br />

dass in einer wasserfreien Umgebung mit sehr<br />

geringer Leitfähigkeit gearbeitet wird. Unter diesen Be ­<br />

dingungen trocknet die Glasmembran rasch aus oder es<br />

kommt zu Verschmutzungen des Sensors. Dies erfordert<br />

eine aufwändige Sensorpflege.<br />

Auch die Bestimmung der Gesamtbasenzahl (TAN) beruht<br />

auf eine nichtwässrigen Titration von schwach basischen<br />

Substanzen mittels starken Säuren, welche mit geeigneten<br />

Lösungsmitteln verdünnt werden. In der Regel wird<br />

als Titrant Perchlorsäure in Eisessig als Titrant verwendet.<br />

Potentiometrische Sensoren mit Glasmembran zur Be ­<br />

stimmung der Gesamtsäurezahl (TBN) stellen den Anwender<br />

vor ähnliche Herausforderungen.<br />

Als geeignete Alternative, welche die oben genannten<br />

Schwierigkeiten vermeidet, empfiehlt sich die thermometrische<br />

Titration. Die thermometrische Titration beruht<br />

auf dem Prinzip, das jede chemische Reaktion mit einer<br />

Änderung der Reaktionsenthalpie (∆H) verbunden ist.<br />

Dies führt entweder zu einer Erhöhung (exotherme Reaktion)<br />

oder zu einer Reduzierung (endotherme Reaktion)<br />

der Temperatur in der Probenlösung. Beider thermometrischen<br />

Titration wird diese Temperaturänderung mit<br />

einem sehr empfindlichen Temperatursensor gemessen.<br />

Bei der TAN­ und TBN­Bestimmung werden zusätzlich<br />

spe zielle chemische Indikatoren verwendet, welche die<br />

Messung verstärken. Die thermometrische Titration kann<br />

vollständig automatisiert werden wobei sich die Dauer<br />

der Messung im Vergleich zur potentiometrischen Me ­<br />

thode etwa um den Faktor 3 verkürzt. Zudem braucht es<br />

weniger Lösungsmittel und eine besondere Pflege des<br />

Sensors ist nicht erforderlich.<br />

Eine katalytisch verstärkte thermometrische Titration:<br />

Sobald der Endpunkt erreicht ist, beschleunigen die überschüs ­<br />

sigen Hydroxidionen die endothermische Hydrolyse des hinzu ­<br />

gegebenen Paraformaldehyds, was sich in einem Abfall der<br />

Temperatur bemerkbar macht.<br />

09


10<br />

Verseifungszahl<br />

Mit der Verseifungszahl (VZ) wird in erster Linie der Anteil<br />

an Fettsäureestern in der Probe bestimmt. Durch Kochen<br />

mit KOH werden die Fettsäureester gespalten, es entstehen<br />

die Salze der Fettsäuren und der entsprechende<br />

Al ko hol, z.B. Glycerin. Die Methode ist nicht spezifisch,<br />

da saure Probeninhaltsstoffe zusätzlich KOH verbrauchen<br />

und somit die Verseifungszahl erhöhen. Als Titrant wird<br />

c(HCl) = 0.5 mol/L in Isopropanol verwendet. Die VZ gibt<br />

an, wie viel mg KOH von 1 g Probe unter den Ver suchs ­<br />

bedingungen verbraucht werden.<br />

Bromzahl und Bromindex<br />

Mit der Bromzahl (BZ) bzw. dem Bromindex (BI) wird der<br />

Anteil an ungesättigten Verbindungen (meist C­C­Doppel<br />

bindungen) in Mineral öl pro dukten bestimmt. Dabei<br />

wird die Doppel bin dung durch Bromaddition aufgespalten.<br />

Die BZ gibt an, wie viel g Brom (Br2 ) von 100 g Pro be<br />

gebunden werden.<br />

Die Methode wird für die fol genden Pro dukte ver wen det:<br />

• Destillate mit einem Siedepunkt unter 327 °C (620 °F)<br />

und einem Volumenanteil von mindestens 90 % an<br />

Ver bin dungen, die leichter als 2­Methyl propan sind<br />

(darunter fallen Kraftstoffe mit und ohne Bleizusätze,<br />

Kerosine und Gasöle).<br />

• Kommerzielle Olefine (Mischungen aliphatischer Mo noolefine)<br />

mit einer Bromzahl von 95...165.<br />

• Propene (Trimere und Tetramere), Butentrimere,<br />

Mi schun gen von Heptenen, Octenen und Nonenen.<br />

Der BI gibt an, wie viel mg Brom (Br 2 ) von 100 g Probe<br />

ge bunden werden. Die Methode wird für «olefinfreie»<br />

Kohlen wasserstoffe mit einem Siedepunkt unter 288 °C<br />

(550 °F) und einem Bro mindex von 100...1000 verwendet.<br />

Für Pro<br />

dukte mit einem Bromindex von >1000 sollte<br />

die Bromzahl angegeben werden.<br />

Methode Proben Titrant Lösungsmittel Elektrode<br />

Bromzahl<br />

[g Br2 /100 g]<br />

Kraftstoffe, Kerosine, Gasöle,<br />

Propen, Butene, Heptene,<br />

Octene, Nonene<br />

c(Bromid­/<br />

Bromatlösung) =<br />

0.08333 mol/L<br />

Eisessig,<br />

Trichlorethan,<br />

Methanol<br />

Doppel­<br />

Pt­Elektrode<br />

Bromindex<br />

[mg Br2 /100 g]<br />

Olefinfreie Kohlenwasserstoffe<br />

c(Bromid­/<br />

Bromatlösung) =<br />

0.00333 mol/L<br />

Eisessig,<br />

Trichlorethan,<br />

Methanol<br />

Doppel­<br />

Pt­Elektrode


Hydroxylzahl<br />

Die Hydroxylzahl (OHZ) gibt an, wie viel mg KOH den<br />

Hydroxylgruppen in 1 g Probe entsprechen. Die am häufigsten<br />

be schriebene Methode zur Bestimmung der Hy ­<br />

dro xylzahl ist die Umsetzung mit Essigsäureanhydrid in<br />

Pyridin mit nach folgender Titration der freigesetzten Es ­<br />

sig säure. Als nachteilig erweisen sich das einstündige<br />

Kochen unter Rück fluss, die fehlende Automatisierbarkeit<br />

und vor allem die Verwendung des gesundheitsschäd­<br />

lichen Pyridins.<br />

Eine Alternative bietet die wesentlich einfachere und au ­<br />

tomatisierbare Methode nach ASTM E 1899. Primäre und<br />

sekundäre Hydro xylgruppen werden mit Toluol­4­sul fonyl­isocyanat<br />

(TSI) zu einem sauren Carbamat umgesetzt,<br />

das dann mit der starken Base Te tra butyla mmo niumhydroxid<br />

(TBAOH) in nichtwässrigem Medium titriert<br />

wird. Die Methode ist vor allem für neutrale Raffinate<br />

geeignet. Säurehaltige Produkte können zu hohe Werte<br />

vortäuschen. Ebenso können Pro duk te, die Basen enthalten,<br />

auf Grund der Neutralisation der ge bildeten Carbamate<br />

zu niedrige Werte ergeben.<br />

Im Vergleich zu der früher verwendeten Methode mit<br />

1­stündigem Kochen unter Rückfluss spart die automatisierte<br />

Methode nicht nur Zeit, sonder ist auch bequemer<br />

und reproduzierbarer, weil gewährleistet ist, dass jede<br />

Probe stets exakt gleich bearbeitet wird.<br />

Chlorid und organisch gebundenes Chlor<br />

In Mineralölprodukten vorhandenes, organisch gebundenes<br />

Chlor zersetzt sich bei hohen Temperaturen und bildet<br />

Salz säure. Diese wirkt stark korrosiv und schädigt<br />

zum Beispiel die Destillationskolonnen.<br />

Vor der Be stim mung wird die Probe gemäss ASTM D<br />

4929 durch Destil la tion und anschliessendes Waschen<br />

von Schwefelver bindungen und anorganischen Chloriden<br />

befreit. Das or ganisch ge bundene Chlor wird mit metallischem<br />

Na trium in Toluol zu NaCl umgesetzt. Nach Ex ­<br />

trak tion in die wässrige Phase wird das NaCl mit Silbernitratlösung<br />

po tentiometrisch titriert.<br />

11


12<br />

Wasserbestimmung nach Karl Fischer<br />

Wasser ist in praktisch allen Mineralölprodukten als Verunreinigung<br />

enthalten. Es reduziert das Schmiervermögen,<br />

begünstigt den mikrobiellen Ölabbau, führt zur Schlammbildung<br />

im Tank und fördert die Korrosion von Eisen­ und<br />

Nichteisenmetallen. Während Wasser bei höheren Tempe<br />

raturen verdampft und zur partiellen Entfettung beiträgt,<br />

führen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zur<br />

Bildung von Eiskristallen und zu einer raschen Abnahme<br />

der Schmierfähigkeit. Darüber hinaus werden die in der<br />

Hochspannungstechnik eingesetzten Isolier­ und Transfor<br />

matorenöle durch die Präsenz von Wasser elektrisch<br />

leitend und somit unbrauchbar.<br />

In Anbetracht dessen ist die Kenntnis des Wassergehaltes<br />

in Mineralölprodukten von grösster Wichtigkeit. Die Karl­<br />

Fischer­Titration zählt dank ihrer sehr guten Reprodu zierbarkeit<br />

und Genauigkeit sowie der einfachen Handhabung<br />

zu den wichtigsten Wasserbestimmungs verfahren und ist<br />

daher Bestandteil zahlreicher internationaler Normen.<br />

Die Bestimmung kann mittels volumetrischer oder coulometrischer<br />

Karl­Fischer­Titration erfolgen. Auf Grund des<br />

niedrigen Wassergehaltes in Mineralölprodukten kommt<br />

hauptsächlich die KF­Coulometrie zur Anwendung.<br />

Aliphatische und aromatische Mineralölbestandteile<br />

Die Wasserbestimmung in diesen Produkten ist einfach.<br />

Sie enthalten zumeist wenig Wasser, so dass die coulometrische<br />

Karl­Fischer­Titration zum Einsatz kommt. Soll<br />

volumetrisch titriert werden, sind Reagenzien mit niedrigem<br />

Titer zu verwenden. Bei langkettigen Kohlen was serstoffen<br />

empfiehlt sich zur Verbesserung der Löslichkeit<br />

der Zusatz eines Lösungs vermittlers (Propanol, Decanol<br />

oder Chloroform). Für den seltenen Fall, dass Störungen<br />

durch Dop pel bin dun gen auftreten, empfiehlt sich die<br />

Ver wendung von Einkom pon enten­Reagenzien.<br />

KF Evaporator<br />

Hydraulik-, Isolier-, Transformatoren- und<br />

Turbinenöle<br />

In diesen Ölen wird der Wassergehalt praktisch immer<br />

coulometrisch mit Hilfe einer Diaphragma­Zelle bestimmt.<br />

Auf Grund der schlechten Löslichkeit in Methanol muss<br />

mit Lösungsvermittlern (Chloroform oder Trichlorethylen)<br />

ge ar bei tet werden. Da diese Produkte sehr geringe Wasser<br />

gehalte aufweisen, ist es sehr wichtig, dass ein tiefer<br />

und konstan ter Driftwert erzielt wird.<br />

Motorenöle, Schmieröle und Schmierfette<br />

Die in diesen Ölproben häufig vorhandenen Additive<br />

kön nen mit KF­Reagenzien Nebenreaktionen eingehen<br />

und somit ei nen falschen Wassergehalt vortäuschen.<br />

Kommt ein KF­Tro ckenofen zum Einsatz, überführt ein<br />

tro ckener Träger gasstrom das ausgetriebene Wasser in<br />

die Titrierzelle. Da die Probe selbst nicht mit dem KF­ Reagenz<br />

in Kontakt kommt, können störende Neben reaktio<br />

nen und Matrixeffekte ausgeschlossen werden. Die<br />

richtige Ausheiztemperatur liegt unterhalb der Zer setzungs<br />

temperatur der Probe und wird in Vor ver suchen<br />

be stimmt.<br />

Terpentin und seine Destillationsprodukte<br />

Das in diesen Produkten enthaltene Wasser wird durch<br />

azeotrope Destillation mit Toluol oder Xylol mittels eines<br />

trockenen Trägergasstroms in die Titrierzelle überführt<br />

und anschliessend titriert.<br />

860 KF Thermoprep mit 851 Titrando


Mineralöl (Rohöl, Schweröl)<br />

In diesen Produkten ist das Wasser nicht homogen verteilt,<br />

weshalb die Mineralölproben vor der Analyse zu<br />

ho mogenisieren sind, zum Beispiel mit dem Polytron PT<br />

1300D. Des Weiteren enthalten Roh­ und Schweröle Teere,<br />

welche Elektroden und Titrierzelle stark verschmutzen.<br />

Dem begegnet man mit regelmässigem Reagenz austausch<br />

und Reini gen der Titrierzelle. Um sicherzustellen,<br />

dass sich die Probe vollständig löst, werden dem Me thanol<br />

Lösungs ver mittler zugesetzt:<br />

• Rohöl allgemein 10 mL Methanol +<br />

10 mL Chloroform + 10 mL Toluol<br />

• Schweröl 10 mL Methanol +<br />

10 mL Chloroform + 20 mL Toluol<br />

Kraftstoffe<br />

Diese Gruppe enthält Mercaptane, welche durch Iod oxidiert<br />

werden und dadurch einen zu hohen Wassergehalt<br />

vor täuschen. Die Zugabe von N­Ethylmaleinimid wirkt<br />

die ser Störung entgegen, indem sich die SH­Gruppen der<br />

Mercaptane an die Doppelbindung des N­Ethylmaleinimids<br />

anlagern.<br />

Eine weitere Möglichkeit ist die separate Bestimmung des<br />

Mercaptan­Anteils durch potentiometrische Titration mit<br />

Silbernitrat. Das um diesen Beitrag verminderte Ergebnis<br />

der Wasserbestimmung ergibt den tatsächlichen Wassergehalt<br />

der Probe (1 ppm Mercaptan­Schwefel entpricht<br />

ca. 0.5 ppm Wasser). In der Regel wird der Wassergehalt<br />

in Kraftstoffen mittels coulometrischer Titration bestimmt.<br />

Bei volumetrischen Titrationen müssen dem Methanol<br />

Lö<br />

sungsvermittler zugesetzt werden.<br />

Umsetzung eines Mercaptans mit N­Ethylmaleinimid<br />

Mobile Wasserbestimmung mit dem 899 Coulo meter<br />

Es gibt viele Situationen, in denen der Wassergehalt einer<br />

Probe bestimmt werden muss, das nächste Labor jedoch<br />

nicht vor Ort ist und auf das Ergebnis nicht gewartet<br />

werden kann. In solchen Fällen ist oftmals nicht einmal<br />

ein Netzanschluss für die Stromversorgung vorhanden.<br />

Für dieses Szenario wurde das neue 899 Coulometer ge ­<br />

baut. Es kann mit einer optionalen Power Box betrieben<br />

werden, die mit wiederaufladbaren Akkus bestückt ist<br />

und mobile Messungen an nahezu jedem erdenklichen<br />

Ort ermöglicht.<br />

899 Coulometer mit<br />

optionaler Power Box<br />

13


14<br />

Oxidationsstabilität<br />

Bei der Lagerung unter Luftzutritt altern Mineralöle. Da ­<br />

bei laufen im Mineralöl Oxidationsreaktionen ab, de ren<br />

Reaktionsprodukte zu Problemen im Verbren nungs motor<br />

führen. Insbesondere polymere, schwerlösliche Ver bindun<br />

gen führen in den Einspritzsystemen zu Abla ge rungen<br />

und Verstopfungen. Das Alterungsverhalten (Oxidationsstabilität)<br />

ist daher eine sehr wichtige Eigen schaft<br />

der Mineralölprodukte.<br />

Zur Bestimmung der Oxidationsstabilität mit der Rancimatmethode<br />

wird die zu untersuchende Probe bei er ­<br />

höh ter Tem peratur mit Luft durchströmt und so künstlich<br />

gealtert. Bei diesem Prozess werden längerkettige organische<br />

Mole küle durch Sauerstoff oxidiert, wobei sich ne­<br />

ben unlöslichen polymeren Verbindungen leichtflüchtige<br />

organische Substanzen bilden. Letztere werden durch<br />

den Luftstrom ausgetrieben, in Wasser aufgefangen und<br />

dort mittels Leit fähig keitsmessung detektiert. Die Zeit bis<br />

zur Bildung dieser Abbauprodukte wird als Induktionszeit<br />

oder Oil Stability Index (OSI) bezeichnet und charakterisiert<br />

die Widerstandsfähigkeit der Probe gegenüber oxidativen<br />

Alterungsprozessen, also die Oxidationsstabilität.<br />

873 Biodiesel Rancimat<br />

Der 873 Biodiesel Rancimat ermöglicht die einfache und<br />

zuverlässige Bestimmung der Oxidationsstabilität von Mi ­<br />

ne ral ölprodukten und Biodiesel in bis zu acht Proben. Das<br />

Gerät wird vom PC gesteuert; die PC­Software zeichnet<br />

die Messkurven auf, wertet sie automatisch aus und be ­<br />

rechnet das Re sul tat.


Wichtige Applikationen<br />

Biodiesel und Biodieselgemische (Blends)<br />

Biodiesel (FAME, Fettsäuremethylester) wird meist aus<br />

Öl saaten durch Umesterung mit Methanol gewonnen<br />

und in zunehmendem Umfang mineralischem Diesel als<br />

Misch kom ponente zugesetzt. Pflanzliche Öle und Methyles<br />

ter von Fettsäuren haben eine relativ geringe Lager stabilität,<br />

da sie langsam vom Luftsauerstoff oxidiert wer den.<br />

Dabei entstehen wie bei der Oxidation von Mine ral ölen<br />

polymere Ver bindungen, die Schäden im Motor ver ursachen.<br />

Aus die sem Grund ist die Oxidationsstabilität ein<br />

wichtiges Quali tätskriterium für Biodiesel und Pflan zenöle<br />

und muss bei der Herstellung regelmässig gemäss EN<br />

14112 kontrolliert werden. Die entsprechende Me tho de<br />

für Biodiesel gemische ist in EN 15751 beschrieben. Der<br />

Zu satz geeigneter Antioxi dan tien verlangsamt den Oxida<br />

tionsprozess. Der 873 Bio diesel Rancimat er laubt auch<br />

die Bestimmung der Wirk sam keit von Anti oxidantien.<br />

Schwefelfreier Dieselkraftstoff<br />

Aus Umweltschutzgründen und auf Grund technischer<br />

An forderungen der Kraftfahrzeughersteller kommt heute<br />

zu neh mend so genannter schwefelfreier Dieselkraftstoff<br />

(Ultra­low­sulfur­Diesel) auf den Markt. Dieser mineralische<br />

Diesel kraft stoff mit einem Schwefelgehalt von max.<br />

10 ppm (EU) bzw. 15 ppm (USA) wird wesentlich leichter<br />

oxidiert als die früher verwendeten Dieselkraftstoffe mit<br />

höherem Schwefelgehalt. Damit ist auch die Oxidationsstabilität<br />

zu einem wichtigen Para meter bei der Kraftstoff<br />

her stellung geworden. Der 873 Biodiesel Rancimat<br />

erlaubt die einfache Bestimmung der Oxi da tionsstabilität.<br />

Biologisch leicht abbaubare Schmieröle<br />

Aus natürlichen Fetten und Ölen können auch biologisch<br />

leicht abbaubare Schmierstoffe hergestellt werden. Wie<br />

die Aus gangsmaterialien sind auch diese Produkte oxidationsempfindlich.<br />

Leichtes Heizöl<br />

Neben anderen Methoden kommt die Rancimatmethode<br />

auch bei der Bestimmung der Oxidationsstabilität von leichtem<br />

Heizöl zum Einsatz. Zur Beschleunigung der Reaktion<br />

wird der Heizölprobe metallisches Kupfer als Katalysator<br />

zugesetzt.<br />

15


16<br />

Ionenchromatographische Analysen<br />

Die Qualitätssicherung von Mineralölprodukten umfasst<br />

zahlreiche ionenchromatographische Applikationen, in<br />

de nen anorganische und niedermolekulare organische<br />

Ionen in Treibstoffen, Schmierölen, Gaswäschelösungen<br />

und dem in der Rohölförderung anfallenden, so genannten<br />

«Pro duced Water» bestimmt werden.<br />

Anionen und Kationen in «Produced Water»<br />

«Produced Water» gelangt während der Öl­ und Gasför<br />

derung in grossen Mengen an die Oberfläche. Neben<br />

Öl tropfen und gelösten organischen Kom po nenten enthält<br />

«Produced Water» grössere Men gen an anorganischen<br />

Kationen wie Calcium, Magnesium, Barium und<br />

Strontium sowie Anionen wie Carbonat, Bromid und Sulfat.<br />

Die entsprechenden Salze können zu Ablagerungen<br />

(scaling) und schliesslich zum Verstopfen der Leitungen<br />

führen. Aus diesem Grund ist die Bestimmung der an orga<br />

nischen Kom ponenten von essenzieller Be deu tung,<br />

nicht zuletzt auch für die korrekte Dosierung von Ablagerungs<br />

inhi bi to ren.


Robuste Analysengeräte<br />

Da die Bestimmungen nicht nur an Land, sondern auch<br />

auf hoher See erfolgen, sind robuste Analysengeräte mit<br />

langen Serviceintervallen erforderlich. Dem trägt der 881<br />

Compact IC pro in Kombination mit dem 858 Pro fes­<br />

sio nal Sample Processor Rechnung. Optional kann das<br />

Sys tem mit der von <strong>Metrohm</strong> patentierten Inline­Dialyse<br />

aus<br />

gestattet werden. Die intelligente Chromatographie­<br />

Software MagIC Net TM übernimmt dabei die Geräte steuerung,<br />

das Datenmanagement und die Systemüber wachung<br />

und kann, wenn nötig, für fachfremdes Personal<br />

auch zur «One­Button­IC» konfiguriert werden.<br />

Anionen in «Produced Water»; Säule: Metrosep A Supp 4 ­ 250/<br />

4.0 (6.1006.430); Eluent: 1.8 mmol/L Na 2 CO 3 , 1.7 mmol/L<br />

NaHCO 3 , 1.0 mL/min; Probenvolumen: 20 μL; Probe 1:20 ver­<br />

dünnt<br />

Kationen in «Produced Water»; Säule: Nucleosil 5SA ­ 125/4.0<br />

(6.1007.000); Eluent: 4.0 mmol/L Weinsäure, 3.0 mmol/L Ethylendiamin,<br />

0.5 mmol/L Dipicolinsäure, 5 % Aceton, 1.5 mL/min;<br />

Probenvolumen: 20 μL; Probe 1:10 verdünnt<br />

881 Compact IC pro in Kombination mit 858 Professional Sample Processor,<br />

optional mit Inline­Dialyse ausstattbar<br />

17


18<br />

Anionen in Benzin-Ethanol-Gemischen<br />

Die Nutzung erneuerbarer Energien und die damit verbundene<br />

Re duk tion der Treib hausgase ist eines der vorrangig<br />

sten Ziele unserer mo der nen Industrie ge sell schaft.<br />

Als Hoffnungsträger gilt das aus nach wachsenden Rohstoffen<br />

und Abfall hergestellte Ethanol, das herkömmlichem<br />

Ottokraftstoff in jedem be liebigen Ver hältnis beigemischt<br />

werden kann. Verun reini gun gen in Form von<br />

anorganischen Salzen be ein trächtigen je doch die Mo torenleistung,<br />

weshalb verschiedene internationale Normen<br />

insbesondere den Chlorid­ und Sulfatgehalt in Benzin­<br />

Ethanol­Gemischen reglementieren.<br />

Weitere IC-Applikationen für die Petrolchemie<br />

• Halogene und Schwefel in verflüssigtem Erdgas<br />

(Liquefied Natural Gas «LNG») und Flüssiggas<br />

(Liquefied Petroleum Gas «LPG»)<br />

• Halogene, Schwefel und organische Säuren in Rohöl,<br />

Benzin, Kerosin, Heizöl oder Kohle (ASTM D 7359)<br />

• Schwefelverbindungen in Amin­Absorbern (Heat<br />

Stable Salts «HSS»)<br />

• Amine in verschiedenen Matrices von Raffinerien<br />

und <strong>Petrochemische</strong>n Werken<br />

• Anionen, Kationen und Amine in Prozess­ und<br />

Abwasser proben sowie in Absorptionslösungen<br />

• Alkali­, Erdalkali­ und Übergangsmetalle sowie<br />

Anionen in Kühlflüssigkeiten wie beispielsweise<br />

Mono ethylenglycol «MEG» (ASTM E 2469)<br />

• Anionen in Bohrölemulsionen<br />

• Anionen und Kationen in Biokraftstoffen und Kraftstoffgemischen


Einfache Matrixeliminierung<br />

Die zu bestimmenden Anionen werden mit Hilfe der<br />

Met rohm Inline­Matrix elimi nierung von der störenden<br />

Kraft stoffmatrix befreit. Dazu wird der Kraftstoff direkt<br />

auf eine hochkapazitive Anreicherungssäule aufgegeben.<br />

Wäh rend die Anionen auf der Säule zurückgehalten wer­<br />

Schematische Darstellung der <strong>Metrohm</strong> Inline­Matrixeliminierung<br />

Anionen­System mit <strong>Metrohm</strong> Inline­Matrixeliminierung<br />

den, wird die Kraftstoffmatrix mittels einer Spül lösung<br />

von der Anreicherungssäule entfernt. Anschlies send er ­<br />

folgt die Elution der Anio nen auf die analytische Säule.<br />

Diese Me thode erlaubt die zusätzliche Be stimmung von<br />

Acetat und Formiat.<br />

Anionen in einem Benzin­Ethanol­Gemisch E85 (85 % Ethanol,<br />

15 % Ottokraftstoff); Säule: Metrosep A Supp 7 ­ 250 /4.0<br />

(6.1006.630); Eluent: 3.6 mmol/L Na 2 CO 3 , 7.5 % Aceton,<br />

0.8 mL/min; Säulentemperatur: 45 °C; Probenvolumen: 10 μL;<br />

Matrixeliminierung: Transferlösung 7.5 % Aceton, Probenan­<br />

reicherung mit Metrosep A PCC 1 HC/4.0 (6.1006.310)<br />

19


20<br />

Combustion Ion Chromatography<br />

Die Verbrennung von schwefelhaltigen Kraftstoffen führt<br />

zur Emission von schädlichen Schwefeloxidemissionen in<br />

die Atmosphäre. Zudem beeinträchtigen hohe Schwefelkonzentrationen<br />

die Lagerstabilität und die Zündeigenschaften<br />

von Kraftstoffen. Schliesslich muss die Konzentration<br />

von Halogenen im Raffinerieprozess überwacht<br />

werden, um Korrosion vorzubeugen. All dies erfordert<br />

ei ne schnelle und zuverlässige Methode, um den Halogen­<br />

und Schwefelgehalt zu messen.<br />

Die Combustion IC ermöglicht die Bestimmung von Schwefel­<br />

und Halogengehalten in brennbaren Fest stof fen so ­<br />

wie flüssigen Medien, indem die Methode Verbren nungsaufschluss<br />

(Pyrolyse) mit anschliessender Ionen chro matographie<br />

verbindet. Die Methode lässt sich vollständig<br />

automatisieren und zeichnet sich durch hohen Pro bendurchsatz,<br />

einen grossen Messbereich sowie hervorragende<br />

Präzision und Richtigkeit aus.<br />

Schwefel­ und Halogenverbindungen werden im Verbrennungsaufschluss (Pyrolyse) in Schwefeldioxid beziehungsweise in Halogenwasserstoff<br />

und elementare Halogene umgewandelt. Diese gasförmigen Verbrennungsprodukte werden in eine oxidierende Absorp­<br />

tionslösung geleitet und mittels der nachfolgenden Ionenchromatographie als Sulfat und Halogenid nachgewiesen.


Leitfähigkeit [µS/cm]<br />

340<br />

320<br />

280<br />

240<br />

200<br />

160<br />

120<br />

80<br />

40<br />

a) Rohölprobe nach Entsalzung<br />

Chlorid;<br />

1.1 mg/kg<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />

Zeit [min]<br />

Chlorid<br />

Sulfat<br />

0<br />

0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />

Zeit [min]<br />

18<br />

Bestimmung des Schwefel­ und Chlorgehalts mittels Combustion IC einer a) Rohölprobe nach Entsalzung und b) Biodieselmischung<br />

B5. Säule: Metrosep A Supp 5 ­ 150/4.0; Eluent: 3.2 mmol/L Na 2 CO 3 , 1.0 mmol/L NaHCO 3 , 0.7 mL/min; Säulentemperatur: 30 °C;<br />

Probenvolumen:100 μL,<br />

21


22<br />

Voltammetrie<br />

Die voltammetrische Spurenanalytik dient der Bestimmung<br />

von elektrochemisch aktiven Substanzen. Dies können<br />

anorganische oder organische Ionen, aber auch neutrale<br />

organische Verbindungen sein. Die Voltammetrie wird<br />

häu fig zur Er gän zung und Validierung spektroskopischer<br />

Methoden eingesetzt und zeichnet sich durch geringen<br />

apparativen Aufwand, vergleichsweise geringe Inves titions­<br />

und Be triebskosten, kurze Analysenzeiten sowie<br />

hohe Ge nauig keit und Empfindlichkeit aus. Darüber hinaus<br />

kann die Voltammetrie – im Gegensatz zu den spektros<br />

kopischen Methoden – zwischen verschiedenen Oxida<br />

tions stufen von Metallionen oder zwischen freien und<br />

gebundenen Metallionen unterscheiden. Dies bezeichnet<br />

man als Spe zia tionsanalytik.<br />

Breiter Anwendungsbereich<br />

Voltammetrische Messungen können sowohl in wässrigen<br />

Lösungen als auch in organischen Lösungsmitteln<br />

durchgeführt werden. Schwermetallbestimmungen erfolgen<br />

üblicherweise in wässrigen Lösungen nach Aufschluss<br />

der Probe.<br />

Die Voltammetrie eignet sich insbesondere für Labors, in<br />

denen bei mittlerem Probendurchsatz nur einige wenige<br />

Parameter überwacht werden müssen. Sie wird häufig<br />

für spezielle Applikationen eingesetzt, die mit anderen<br />

Tech ni ken nicht oder nur mit grossem Aufwand durchführ<br />

bar sind.<br />

797 VA Computrace<br />

Der 797 VA Computrace ist ein moderner voltammetrischer<br />

Messstand, der voltammetrische und polarographische<br />

Bestimmungen ermöglicht. Durch Erweiterung des<br />

Geräts mit Dosinos und einem Probenwechsler lassen<br />

sich die Analysen einfach automatisieren.


Interessante Anwendungsbeispiele<br />

Elementarer Schwefel in Benzin<br />

Der Gesamtschwefelgehalt in Mineralölprodukten ist in<br />

der Regel gesetzlich festgelegt und wird deshalb routinemässig<br />

überwacht. Daneben ist in manchen Fällen von<br />

Interesse, in welcher chemischen Form Schwefel vorliegt.<br />

Mit Hilfe der Voltammetrie kann der Anteil an elementarem<br />

Schwefel direkt und einfach bestimmt werden. Dies<br />

erlaubt Rückschlüsse auf den Einfluss des Ben zins auf<br />

Korrosionsvorgänge zu ziehen, zum Beispiel be treffend<br />

Sensoren im Kraft stofftank.<br />

Kupfer in Ethanol<br />

Ethanol wird in zunehmendem Umfang als Misch komponente<br />

für Benzin eingesetzt. Verunreinigungen können<br />

Prob leme im Motor verursachen. Beispielsweise katalysieren<br />

Spuren von Kupfer die Oxidation von Kohlen was serstoffen.<br />

Als Folge können sich polymere Ver bindungen<br />

bilden, die zu Ab la gerungen und Verstopfungen im Kraftstoffsystem<br />

führen. Mit Hilfe der Voltammetrie kann Kupfer<br />

ohne Proben vor bereitung in reinem Ethanol oder<br />

Ethanol­Benzin­Mi schun gen (E85, 85 % Ethanol + 15 %<br />

Benzin) im Be reich von 2 μg/kg bis 500 μg/kg bestimmt<br />

werden.<br />

Schwermetalle in petrochemischen Produkten<br />

Die Bestimmung von Schwermetallen in petrochemischen<br />

Produkten mittels Voltammetrie erfolgt in der Re ­<br />

gel nach Aufschluss. Typischerweise werden die Proben<br />

mit einem Mikrowellenaufschluss mineralisiert oder verbrannt.<br />

Alternativ können die Metallionen auch nach<br />

Ex t ra k tion mittels einer Mineralsäure bestimmt werden.<br />

Voltammetrische Bestimmung von Kupfer<br />

23


24<br />

Prozessoptimierung mit Atline- und Online-Analysensystemen<br />

von <strong>Metrohm</strong> Applikon<br />

Atline­ und Online­Analysensysteme von <strong>Metrohm</strong> Appli kon<br />

werden in den unterschiedlichsten Branchen für die Prozesskontrolle<br />

eingesetzt. Verlässliche Analysen ergeb nisse<br />

werden direkt im Prozess mit modernsten Me t hoden der<br />

Ionenanalytik ermittelt: Messung von pH, Leitfähigkeit<br />

und Redoxpotential, Titrationen, Karl­Fischer­Titration,<br />

Pho tometrie, Messung mit Ionensensiti ven Elek troden<br />

(Dy na mische Standardadition) und Voltam metrie.<br />

<strong>Metrohm</strong> Applikon ist Spezialist für die Online­ und Atline­<br />

<strong>Analytik</strong> und verfügt auf diesem Gebiet über 35 Jahre<br />

Er fahrung. Wir bieten ein breites Programm von Prozess­<br />

Offline-Laboranalyse<br />

• Manuelle Probenahme im Betrieb<br />

• Transport der Probe ins Labor<br />

• Registrierung und Analyse im Labor<br />

Atline-Analyse<br />

• Manuelle Probenahme im Betrieb<br />

• Automatische Analyse direkt am Prozess<br />

• Bestimmung eines oder mehrerer Parameter<br />

• Mehrere Messstellen<br />

• Niedrige bis mittlere Analysenfrequenz<br />

• Schnelle Analysenergebnisse vor Ort<br />

Online-Analyse<br />

• Probenahme über bypass­Leitung<br />

• Automatisierte Probenvorbereitung<br />

• Vollautomatische Analyse<br />

• Schnellste Antwortzeit und hohe Analysenfrequenz<br />

• Ergebnisse als Input für die Regelung<br />

analysatoren und Proben vorbereitungssysteme für verschiedenste<br />

Applikationen in unterschiedlichsten Bran chen.<br />

<strong>Metrohm</strong> Applikon ist ein Unternehmen der <strong>Metrohm</strong>­<br />

Gruppe und unterstützt Sie weltweit in 35 Ländern mit<br />

ei genen Niederlassungen. Unsere Spezialisten beraten<br />

Sie bei der Planung, projektieren Ihr massgeschneidertes<br />

Ana lysesystem, setzen es in Betrieb und unterstützen Sie<br />

im Routinebetrieb mit professionellen Wartungs­ und Service<br />

leistungen.<br />

<strong>Metrohm</strong> Applikon ist Ihr zuverlässiger und kompetenter<br />

Partner für eine langfristige Zusammenarbeit.


ADI 2045PL – Atline-<strong>Analytik</strong> direkt am Produktionsprozess<br />

Der ADI 2045PL ist das Analysensystem für Routineanalytik<br />

im Betrieb direkt am Prozess. Die Probe wird vom<br />

Anlagenpersonal manuell genommen und dem ADI<br />

2045PL zugeführt. Die Analyse – eines oder mehrerer<br />

Pa rameter – wird vom Anlagenfahrer oder einem PLS ge ­<br />

Bestimmung der Säure- und Basenzahl<br />

Der Bestimmung der Säure­ und Basenzahl kommt im<br />

Rahmen der Qualitätskontrolle von Mineralölprodukten<br />

eine wesentliche Bedeutung zu. Die Säurezahl erfasst<br />

sauer reagierende Bestandteile als Summenparameter<br />

und ermöglicht Rückschlüsse auf die Korrosion von An lagen­<br />

oder Motorenkomponenten. Mineralölprodukte mit<br />

hohen Basenzahlen bieten über einen längeren Zeitraum<br />

Schutz vor dem korrosiven Einfluss der entstehenden<br />

Säuren. Durch die Bestimmung der Summen parameter<br />

lassen sich auch Produktveränderungen während des<br />

Gebrauchs schnell und direkt erfassen.<br />

Die Bestimmung der Säure­ und Basenzahl erfolgt im ProcessLab<br />

automatisch mittels einer potentiometrischen<br />

Ti t ration in nichtwässrigen Lösungsmitteln. Dank der<br />

Nä he zum Prozess liegen die entsprechenden Analysenwer<br />

te be reits innerhalb weniger Minuten vor.<br />

startet und erfolgt vollautomatisch. So können verschiedene<br />

Proben von unterschiedlichen Prozessstufen oder<br />

­anlagen einfach, schnell und direkt im Betrieb analysiert<br />

werden. Die Bedienung am ProcessLab Manager ist übersichtlich<br />

und einfach gestaltet.<br />

Herstellung von Standardgemischen mit<br />

definierter Oktanzahl<br />

Die Oktanzahl ist ein Mass für die Klopffestigkeit von<br />

Be nzin. Zur Bestimmung der Oktanzahl wird die Klopf­<br />

fes tig keit einer Benzinprobe im Vergleich zu Standard gemischen<br />

mit definierter Oktanzahl ermittelt. Die Standardgemische,<br />

bestehend aus n­Heptan, Isooctan (2,2,4­Tri­<br />

m ethylpentan) und Toluol, müssen mit höchster Präzision<br />

und Richtigkeit hergestellt werden. Hierfür bietet sich<br />

Pro cessLab mit sei nen vielfältigen Möglichkeiten im Be ­<br />

reich des Liquid Hand ling an. Das automatische Her stellen<br />

von Ver dün nun gen und Verdünnungsreihen sowie<br />

das Zu dosieren von weiteren Additiven ist ohne weiteres<br />

möglich. Die Herstellung der Testgemische ist exakt do ­<br />

ku mentiert und der Re port kann als Zertifikat dienen.<br />

Gleichermassen lassen sich Standardgemische für die Be ­<br />

stimmung der Cetanzahl für Dieselkraftstoffe herstellen.<br />

www.metrohm­applikon.com<br />

25


26<br />

Online-Prozessanalytik<br />

In der (petro)chemischen Industrie ist eine fortlaufende<br />

Kontrolle des Produktionsprozesses, der Produktqualität<br />

und der Zusammensetzung der Abwasserströme von<br />

grösster Bedeutung. Mit den Online­Prozessanalysatoren<br />

von Applikon Analytical ist dies 24 Stunden am Tag und<br />

7 Tage die Woche möglich. Die Analysatoren werden<br />

direkt vor Ort, so nah wie möglich beim Prozess eingesetzt<br />

und arbeiten ohne jeglichen Bedienereingriff. Ihre<br />

Funktionsweise basiert auf nasschemischen Analysen verfahren<br />

wie Titration, Kolorimetrie oder Messungen mit<br />

ionenselektiven Elektroden. <strong>Metrohm</strong> Applikon­Analy satoren<br />

stehen sowohl für die Bestimmungen von Einzelparametern<br />

im Probenstrom als auch für die Bestimmung<br />

von mehreren Parametern in komplexen Mehrfach­Pro ­<br />

benströmen zur Verfügung.<br />

In der Online­Analyse sind Probennahme und ­vorbereitung<br />

mindestens ebenso wichtig wie der Analysator<br />

selbst. <strong>Metrohm</strong> Applikon verfügt in diesem Bereich über<br />

eine grosse Fachkompetenz und bietet auf die jeweilige<br />

Applikation zugeschnittene Probennahmesysteme an,<br />

zum Beispiel für die Entnahme von Proben aus Druck gefässen,<br />

das Filtrieren und Entgasen.<br />

Aber: Was nützt die beste Prozessanalyse ohne leistungsfähige<br />

Schnittstellen für den Datentransfer? Alle Analy satoren<br />

sind mit digitalen sowie analogen Datenausgängen<br />

ausgestattet. Ergebnisse können beispielsweise via analoge<br />

4...20­mA­Signale übertragen und Alarme per digitale<br />

Ausgänge ausgelöst werden. Umgekehrt lassen sich di gitale<br />

Eingänge für Remote­Start/Stop­Befehle nutzen.<br />

Online­Analysator ADI 2045TI<br />

Für die meisten Prozessumgebungen ist das IP66­NEMA4­<br />

Gehäuse der Analysatoren ausreichend. In der petrochemischen<br />

Industrie erfordern einige Anwendungen jedoch<br />

den Einsatz explosionsgeschützter Systeme. Für diese<br />

Fälle ist der Analysator ADI 2040 in einer explosionsgeschützten<br />

Version aus Edelstahl für die explosionsgefährdeten<br />

Zonen I und II nach den europäischen Explosionsschutzrichtlinien<br />

(ATEX) erhältlich.


Viele gängige petrochemische Laborverfahren lassen<br />

sich, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen, leicht mit<br />

Hilfe der Online­Analysatoren realisieren:<br />

Wassergehalt<br />

Ein sehr wichtiger Faktor in der Qualitätskontrolle der<br />

petro chemischen Industrie ist die Bestimmung des Wasser<br />

gehalts der Produkte. Ein zu hoher Wassergehalt be ­<br />

einträchtigt die Produktqualität. Wie im Labor ist die<br />

Karl­Fischer­Titration, speziell die Coulometrie, die Me ­<br />

thode der Wahl zur Online­Bestimmung des Wasser gehalts<br />

in Erdölprodukten.<br />

Küvette für photometrische Bestimmungen<br />

Salz in Rohöl<br />

Eine zu hohe Chloridkonzentration im Rohöl fördert die<br />

Korrosion in Raffinerieanlagen und vermindert die Wirksamkeit<br />

der eingesetzten Katalysatoren. Trotz des Einsat ­<br />

zes bewährter Entsalzungsanlagen ist eine Über wa chung<br />

der Salzkonzentration zwecks Prozess­ und Kosten kontrolle<br />

unumgänglich. Der speziell mit Hoch leistungs­Proben<br />

auf gabeventilen ausgestattete Analysator ADI 2040<br />

be stimmt den Salzgehalt mittels Leit fähig keits mes sung<br />

oder Titration. Zwischen den einzelnen Messun gen er ­<br />

folgt je weils eine Reinigung des Mess gefässes und eine<br />

Blind wert bestimmung. Die Analysatoren befinden sich<br />

dabei in explosionsgeschützten Gehäusen.<br />

Bestimmung von Schwefelwasserstoff und<br />

Mercaptanen<br />

Schwefelwasserstoff und Mercaptane fördern die Kor rosion<br />

und gefährden die Umwelt. Ihre Bestimmung in Öl ­<br />

produkten erfolgt durch Titration mit Silbernitratlösung<br />

unter Verwendung einer Silberelektrode mit Ag 2S­Über zug.<br />

Probennahmesystem für die Wasserbestimmung<br />

in Kohlenwasserstoffen<br />

4-tert-Butylcatechol (TBC) in Styrol<br />

Styrol polymerisiert schon bei Raumtemperatur und muss<br />

daher für Transport­ und Lagerzwecke mit 10...15 mg/L<br />

4­tert­Butylcatechol (TBC) stabilisiert werden. Die inhibierende<br />

Wirkung des TBCs stellt sich erst in Anwesenheit<br />

von Sauerstoff durch entstehende TBC­Oxidationsprodukte<br />

ein. Dies bedeutet, dass die TBC­Konzentration im<br />

Styrol stetig abnimmt. Der ADI 2040 stellt durch kontinuierliche<br />

TBC­Bestimmungen mittels Kolorimetrie sicher,<br />

dass die kritische TBC­Konzentration im Styrol nicht un ­<br />

ter schritten wird.<br />

www.metrohm­applikon.com<br />

27


28<br />

Service, auf den Sie sich verlassen können:<br />

<strong>Metrohm</strong> Quality Service<br />

Für sichere Messergebnisse – ein Geräteleben lang<br />

Die chemische <strong>Analytik</strong> begleitet die Petro­Industrie von<br />

der Erdölförderung über die Aufbereitung in der Raffinerie<br />

bis zur Qualitätskontrolle der Endprodukte. Wer im<br />

che mischen Labor Verantwortung für die Korrektheit der<br />

Analysenergebnisse trägt, darf keine Kompromisse eingehen.<br />

Hier gilt: Fachmännisch installierte und in Betrieb<br />

genommene Systeme, die regelmässig gewartet werden,<br />

garantieren grösstmögliche Sicherheit.<br />

Mit dem Leistungsangebot des <strong>Metrohm</strong> Quality Service<br />

sind Sie von Anfang an auf der sicheren Seite. Von der<br />

Installation über die Inbetriebnahme bis zur regelmässigen<br />

Wartung und – im Fall der Fälle – raschen Reparatur<br />

stellen wir sicher, dass sich die Laborverantwortlichen<br />

während des gesamten Gerätelebens zu hundert Prozent<br />

auf ihre Messergebnisse verlassen können.<br />

<strong>Metrohm</strong> Compliance Service<br />

Verlassen Sie sich auf den <strong>Metrohm</strong> Compliance Service,<br />

wenn es um die professionelle Erstqualifizierung Ihrer<br />

Analysengeräte geht. Mit Hilfe der Initial Qualification/<br />

Operational Qualification (IQ/OQ) sparen Sie Zeit und<br />

Kosten, indem wir das System gemäss Ihren Anforderungen<br />

konfigurieren und für eine schnelle und professionelle<br />

In betriebnahme sorgen.<br />

Ferner gewährleisten An wen der einweisungen und ­schulungen<br />

eine sichere und fehlerfreie Bedienung. Der<br />

<strong>Metrohm</strong> Compliance Service beinhaltet eine vollständige<br />

Dokumentation und garantiert die Konformität mit<br />

den gängigen Anfor derungen im Qualitätsmanagement,<br />

wie beispielsweise GLP/GMP und ISO.


<strong>Metrohm</strong> Quality Service<br />

Der weltweite <strong>Metrohm</strong> Quality Service, insbesondere<br />

die planmässige und vorbeugende Wartung, verlängert<br />

die störungsfreie Lebens­ und Betriebsdauer Ihrer Ana­<br />

ly sensysteme. Qualifizierte Servicetechniker mit Ausbildungs<br />

nachweis führen die Wartungsarbeiten durch. Sie<br />

Der <strong>Metrohm</strong> Quality Service auf einen Blick<br />

können zwischen verschiedenen Servicevertragstypen<br />

auswählen. Ein Voll servicevertrag beispielsweise bietet<br />

Ihnen optimale Sicher heit für ein sorgenfreies Arbeiten<br />

bei voller Kos ten kontrolle und vollständig konformer<br />

Nach weis do ku men tation.<br />

<strong>Metrohm</strong> Quality Service<br />

Die <strong>Metrohm</strong> Wartungsverträge (Care Contracts)<br />

Kundennutzen<br />

beinhalten je nach Typ Wartung, Gerätezertifizierung, Kostensicherheit und ­Ersparnisse, schnelle Reaktions­<br />

Vor­Ort­Reparatur, Ersatzteile und Verbrauchsmaterial zeiten und rasche Problembehebung. Geringe Ausfallkostenlos<br />

oder zum reduzierten Preis sowie garantierte<br />

Reaktionszeiten.<br />

Applikationssupport in Form von Application Bulletins,<br />

zeiten und ideale Vorbereitung auf Audits<br />

Application Notes, Monographien, Validierungsbroschüren,<br />

technischen Postern und Fachartikeln<br />

Persönliche Beratung durch unsere Spezialisten per<br />

E­Mail oder Telefon<br />

Schnelle und professionelle Lösung aller anfallenden<br />

Anwendungsfragen und komplexer <strong>Analytik</strong>probleme<br />

Schulungen<br />

Kompetente Anwender tragen wesentlich zur Ergebnissicherheit<br />

bei<br />

Genaue Messergebnisse<br />

Kalibrierung mit Zertifikat, z.B. von Dosier­ und Wechsel­<br />

Nachweisdokumentation zur Einhaltung von<br />

einheiten<br />

Vorschriften und für problemlose Audits<br />

Fernwartung Schnelle Lösung von Softwarefragen<br />

Back­up­Unterstützung Hohe Datensicherheit<br />

Notfalldienste, z.B. Expressreparatur vor Ort<br />

Kurze Reaktionszeit und damit schnelle Problemlösung<br />

Minimierung von Stillstandszeiten<br />

Weltweit verfügbare, von <strong>Metrohm</strong> in der Schweiz<br />

Nachhaltiger Reparaturerfolg, kurze Lieferzeiten<br />

produzierte Ersatzteile mit zehnjähriger Ersatzteilgarantie<br />

Minimierung von Stillstandszeiten<br />

nach Produktionsende<br />

Dezentrale weltweit verfügbare Reparaturwerkstätten<br />

und eine Zentralwerkstatt beim Hersteller<br />

Schnelle Wiederverfügbarkeit der Geräte<br />

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Bestellinformationen<br />

Titration<br />

2.848.3010 Oil Titrino plus<br />

2.905.3010 Oil Titrando<br />

2.855.2010 Robotic TAN/TBN Analyzer<br />

2.864.1130 Robotic Balance Sample Processor TAN/TBN<br />

6.0229.010 Solvotrode easyClean, 1­m­Kabel<br />

6.0229.020 Solvotrode easyClean, 2­m­Kabel<br />

6.0430.100S Ag­Titrode mit Ag 2 S Überzug<br />

6.1115.000 Optrode<br />

6.6040.00X Applikationssammlung «Oil PAC»<br />

Wasserbestimmung nach Karl Fischer<br />

Coulometrische KF-Titration<br />

2.831.0010 831 KF Coulometer inklusive Generatorelektrode mit Diaphragma und 728 Stirrer (Magnetrührer)<br />

2.831.0110* 831 KF Coulometer inklusive Generatorelektrode ohne Diaphragma<br />

2.756.0010 756 KF Coulometer mit eingebautem Drucker inklusive Generatorelektrode mit Diaphragma<br />

und 728 Stirrer (Magnetrührer)<br />

2.756.0110* 756 KF Coulometer mit eingebautem Drucker inklusive Generatorelektrode ohne Diaphragma<br />

2.851.0010 851 Titrando inklusive Generatorelektrode mit Diaphragma und 801 Magnetrührer<br />

2.851.0110* 851 Titrando inklusive Generatorelektrode ohne Diaphragma<br />

2.852.0050 852 Titrando inklusive Generatorelektrode mit Diaphragma und 801 Magnetrührer<br />

2.852.0150* 852 Titrando inklusive Generatorelektrode ohne Diaphragma<br />

2.899.0010 899 Coulometer mit eingebautem Rührer inklusive Generatorelektrode mit Diaphragma<br />

2.899.0110 899 Coulometer mit eingebautem Rührer inklusive Generatorelektrode ohne Diaphragma<br />

* Der Magnetrührer muss extra bestellt werden.<br />

Volumetrische KF-Titration<br />

2.870.0010 870 KF Titrino plus<br />

2.890.0110 890 Titrando mit Touch Control<br />

2.901.0010 901 Titrando inklusive Titrierzelle und Indikatorelektrode<br />

2.915.0110 915 Ti­Touch mit eingebautem Rührer<br />

2.916.3010 Oil Ti­Touch<br />

KF Ofen<br />

2.860.0010 860 KF Thermoprep<br />

2.874.0010 874 Oven Sample Processor<br />

2.885.0010 885 Compact Oven Sample Changer<br />

2.136.0200 KF Evaporator<br />

Voltammetrie<br />

2.797.0010 797 VA Computrace für die manuelle Bedienung<br />

MVA­2 VA­Computrace­System mit automatischer Standardaddition. Bestehend aus 797 VA Computrace<br />

mit zwei 800 Dosinos.<br />

MVA­3 Voll automatisiertes VA­Computrace­System. Bestehend aus 797 VA Computrace mit<br />

863 Compact VA Autosampler und zwei 800 Dosinos zur automatischen Zugabe von<br />

Hilfslösungen. Ermöglicht die automatische Bearbeitung von bis zu 18 Proben. Dieses System<br />

ist die optimale Lösung für die automatische Analyse kleiner Probenserien.


Oxidationsstabilität<br />

2.873.0014 873 Biodiesel Rancimat (230 V) inklusive Software und Zubehör<br />

2.873.0015 873 Biodiesel Rancimat (115 V) inklusive Software und Zubehör<br />

Ionenchromatographie<br />

Anionen und Kationen in «Produced Water»<br />

2.881.0030 881 Compact IC pro – Anion – MCS<br />

2.881.0010 881 Compact IC pro – Cation<br />

2.850.9010 2 x 850 Conductivity IC Detector<br />

2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump<br />

6.2041.440 Sample Rack 148 x 11 mL<br />

6.1006.430 Metrosep A Supp 4 ­ 250/4.0<br />

6.1007.000 Nucleosil 5SA<br />

6.6059.242 MagIC Net TM 2.0 Professional<br />

Optionen<br />

6.5330.000 Ausrüstung für Dialyse<br />

2.858.0030 858 Professional Sample Processor – Pump – Injector<br />

2.800.0010 800 Dosino<br />

6.3032.120 Dosiereinheit 2 mL<br />

6.2841.100 Waschstation zu IC Sample Processor<br />

Anionen in Benzin-Ethanol-Mischungen<br />

2.850.2150 850 Professional IC Anion – MCS – Prep 2<br />

2.850.8010 850 Conductivity IC Detector<br />

2.858.0010 858 Professional Sample Processor<br />

6.2041.390 Sample Rack 16 x 120 mL<br />

6.1006.630 Metrosep A Supp 7 ­ 250/4.0<br />

6.1006.310 Metrosep A PCC 1 HC<br />

6.1014.200 Metrosep I Trap Säule<br />

6.6059.242 MagIC Net TM 2.4 Professional<br />

Optionen<br />

2.800.0010 800 Dosino<br />

6.3032.210 Dosiereinheit 10 mL<br />

6.2841.100 Waschstation zu IC Sample Processor<br />

Combustion IC<br />

2.881.3030 <strong>Metrohm</strong> Combustion IC<br />

6.1006.520 Metrosep A Supp 5 ­ 150/4.0<br />

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Änderungen vorbehalten<br />

Gestaltung Ecknauer+Schoch ASW, gedruckt in der Schweiz bei <strong>Metrohm</strong> AG, CH­9100 Herisau<br />

8.000.5080DE – 2012­07<br />

petro.metrohm.com

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