АКОВ часто путают с аппаратом для разгонки нефти — но это не про фракционный состав. Расшифровка проста: Аппарат для Количественного Определения Воды. Цифра в маркировке — объём градуированного приёмника-ловушки в миллилитрах: 2, 5, 10. Метод, на котором работает прибор, старше нефтехимической отрасли в её нынешнем виде — его описали Дин и Старк ещё в 1920-м. И до сих пор это основной способ измерить воду в сырой нефти, мазуте, битуме, отработанных маслах и нефтешламах.
Статья — для инженеров лабораторий нефтебаз, битумных производств, компаний по регенерации масла, а также для нового менеджера-снабженца, которому нужно понять: какой АКОВ заказать, чем отличаются исполнения и что ещё идёт в комплекте.
Зачем в нефтепродукте измерять воду
Вода в нефти — это не только «паспорт качества» для приёмки партии. От её содержания зависят расчёты в товарно-коммерческих операциях (нефть принимают по «сухой» массе), коррозионная активность на оборудовании НПЗ, стабильность эмульсий в буровых растворах, выход продукта при первичной переработке. В энергетике — влияет на теплотворную способность мазута и на пробой трансформаторного масла. В пищевой промышленности аналогичный метод применяется к жирам и эфирным маслам, но там объёмы и точности другие.
Нормативная база:
- ГОСТ 2477-2014 — «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды» (действующий, заменил ГОСТ 2477-65)
- ASTM D 95 — международный эквивалент
- ISO 9029 — для сырой нефти
- DIN 51 777, DIN 51 432 — европейские отраслевые
Все эти документы описывают один и тот же физический приём: азеотропную отгонку с несмешивающимся с водой растворителем. Различия — в допусках и регламенте обработки результатов.
Как работает метод Дина-Старка
Пробу нефтепродукта смешивают с растворителем, который не образует с водой раствор, но образует с ней азеотроп — смесь, кипящую при более низкой температуре, чем чистые компоненты. При нагревании пары воды и пары растворителя уносятся вверх, попадают в обратный холодильник, конденсируются и стекают в приёмник-ловушку. Вода тяжелее толуола и ксилола — она оседает в нижней, градуированной части ловушки. Растворитель переливается через верхний отвод обратно в колбу и участвует в цикле снова.
Анализ ведут до тех пор, пока уровень воды в приёмнике не перестанет расти — обычно 30–60 минут. Точность прочтения зависит от цены деления ловушки, которая задаётся объёмом приёмника: чем он меньше, тем мельче шкала.
Три обязательных компонента аппарата:
- Колба плоскодонная или круглодонная на 500 или 1000 мл со шлифом (по ГОСТ 25336-82) — в неё загружают пробу и растворитель
- Приёмник-ловушка с градуировкой (собственно АКОВ) — отбирает и измеряет воду
- Обратный холодильник шариковый или спиральный — возвращает растворитель в колбу
Весь ассортимент стеклянных аппаратов для определения воды — в каталоге Стимула. Российское производство по ГОСТ 25336-82, боросиликатное стекло, полный комплект документов для аккредитованных лабораторий.
Чем отличаются АКОВ-2, АКОВ-5 и АКОВ-10
Маркировка — не по размеру аппарата целиком, а только по объёму приёмника-ловушки:
| Модель | Объём приёмника | Цена деления | Для каких проб |
|---|---|---|---|
| АКОВ-2 | 2 мл | 0,05 мл | Бензины, керосины, масла с низкой обводнённостью (<0,5 %) |
| АКОВ-5 | 5 мл | 0,1 мл | Дизель, мазут, средние масла (0,5–2 %) |
| АКОВ-10 | 10 мл | 0,2 мл | Сырая нефть, битум, эмульсии, отработанные масла (2–10 %) |
Ошибка выбора в одну сторону. Если взять АКОВ-10 для бензина с 0,1 % воды — на шкале окажется капля размером в одно-два деления, и ответ будет «полвода плюс/минус полтолуола». Если взять АКОВ-2 для сырой нефти — приёмник переполнится за первые 5 минут, и анализ придётся прерывать, пересчитывать навеску и начинать заново.
Правило подбора: прикидываете ожидаемое содержание воды (хотя бы по ТУ на продукт или по истории предыдущих партий), подбираете приёмник так, чтобы полученный объём воды пришёлся на 60–80 % его шкалы. Тогда погрешность измерения минимальна.
Приёмник-ловушка продаётся отдельно. Если в лаборатории уже есть колба и холодильник нужных объёмов, а приёмник разбили или нужна сменная цена деления — можно заказать только приёмник-ловушку АКОВ-10.
Какой растворитель выбирать
ГОСТ 2477-2014 допускает несколько растворителей — выбор зависит от плотности нефтепродукта, температуры его кипения и наличия лёгких фракций.
Толуол (Ткип 110,6 °C) — универсальный. Подходит для большинства масел, дизтоплива, сырой нефти средней плотности. Азеотроп с водой кипит при 85 °C — достаточно мягкий режим, чтобы не было пиролиза. Оптимальное соотношение: 100 мл пробы на 100 мл толуола.
Ксилол или смесь о-, м-, п-ксилолов (Ткип 138–144 °C) — для тяжёлых нефтепродуктов, битумов, гудронов. Даёт более высокую температуру отгонки, лучше уносит воду из вязких матриц. Но при работе с битумом ксилол часто дают в двойном объёме — проба сильно разбавляется для снижения вязкости.
Изооктан, petroleum spirit 100–140, ligroin — для случаев, когда толуол влияет на характеристики пробы (например, при последующем хроматографическом анализе той же пробы на содержание углеводородов — чтобы пик толуола не маскировал целевые компоненты).
Бензин-растворитель БР-1 и бензин «Калоша» — в полевых лабораториях при отсутствии толуола. Но повторяемость результатов ниже регламентной, ГОСТ допускает это только «по согласованию сторон».
Какой бы растворитель ни использовался, перед анализом его проверяют на содержание воды контрольной отгонкой пустой навески — в ловушке не должно появиться видимых капель.
Что учесть при работе с АКОВ
Охлаждение холодильника. Вода подаётся снизу-вверх, температура на выходе не выше 30 °C. Если в холодильнике не конденсируется всё, пары растворителя уходят в вытяжку, а в приёмнике недобор — результат занижен.
Равномерность кипения. В колбу кладут кипятильные капилляры или керамические «зёрнышки» — иначе происходит толчковое кипение, толуол выплёскивается в приёмник вместе с пробой, а лента воды дробится на эмульсию, которую невозможно прочитать по шкале.
Остановка анализа. Если проба сильно пенит (бывает с отработанными маслами, содержащими ПАВ) — снижают нагрев до тихого кипения, увеличивают соотношение растворитель/проба, делают паузу каждые 15 минут для стабилизации уровня в ловушке.
Прозрачность раздела фаз. Между водой и толуолом должна быть чёткая граница. Если видите «молоко» (эмульсия вода-толуол) — анализ продолжают до её разрушения, иногда добавляют каплю концентрированной серной кислоты. Считывание по границе — если через 10 минут после прекращения нагрева она не разделилась, анализ повторяют с другим растворителем или с меньшей навеской.
Температура в момент отсчёта. Шкала ловушки градуирована при 20 °C. Если отсчёт берётся «горячим» — вода занижена на 3–5 % от объёма из-за температурного расширения. ГОСТ 2477-2014 требует выдержки 15–20 минут после прекращения нагрева перед снятием показаний.
ГОСТ 2477-2014 и поверка
Для нефтебаз, аккредитованных лабораторий и любых организаций, работающих по 255-ФЗ «О техническом регулировании» в части нефти — анализ обязателен по действующему ГОСТ 2477-2014. Документ проверяется Росстандартом и Роспотребнадзором при плановых проверках, внесён в перечень ПНД Ф, ASTM и отраслевых методик.
АКОВ — НЕ средство измерения в прямом смысле (поверка не обязательна), потому что мерительный элемент — градуированная шкала на приёмнике. Но для аккредитованных лабораторий по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 требуется паспорт на изделие с указанием цены деления, методики градуировки и сертификации стекла по ГОСТ 25336-82. Все эти документы — в комплекте при поставке российского производства.
Частые вопросы
Можно ли применять АКОВ для определения воды в сжиженных газах? Нет. Для пропан-бутана и сжиженных нефтяных газов действует отдельный ГОСТ 14203-69, там другой метод (реакция с гидридом кальция или кулонометрическое титрование по Карлу Фишеру).
Чем АКОВ отличается от аппарата Карла Фишера? Карл Фишер — кулонометрический, чувствительность до 10 ppm, требует реагента и электрода. АКОВ — объёмный, чувствительность 0,05 % (для АКОВ-2), работает без электроники и реагентов, кроме растворителя. Карл Фишер — для топлив и смазок с малым содержанием воды, АКОВ — для сырой нефти и тяжёлых остатков, где Карл Фишер не справляется с загрязнением электрода.
Подходит ли АКОВ для пищевых продуктов? Аналогичные аппараты применяются для определения воды в эфирных маслах, жирах и воске — по ГОСТ 5481-89, ГОСТ 28888-90. Прибор тот же, растворитель тот же (толуол). Но для молочных продуктов и сыпучих пищевых сред применяются иные методы — сушильный шкаф, Карл Фишер.
Какой объём пробы брать? Зависит от ожидаемого содержания воды. Стандартно — 100 мл жидкой пробы на 100 мл толуола. Для сырой нефти с 10 % воды — 50 мл на 100 мл растворителя (чтобы не переполнять АКОВ-10). Для трансформаторного масла с 0,01 % — 200 мл на 100 мл растворителя (чтобы получить измеримый уровень на АКОВ-2).
Сколько длится один анализ? Полный цикл — от загрузки до отчёта — 60–90 минут: 10 минут на сборку, 30–60 минут отгонки, 15–20 минут остывания и отсчёта.
Как часто поверять приёмник-ловушку? Поверка не регламентирована, но внутрилабораторный контроль градуировки — ежегодно, заливкой известного объёма дистиллированной воды (пипеткой Мора 1 или 2 класса). Отклонение от номинала более 2 % — повод для замены.
Российское производство и документы
Полный ассортимент аппаратов АКОВ-2, АКОВ-5, АКОВ-10, приёмников-ловушек, колб и холодильников для сборки комплекта — в каталоге Стимула. Продукция клинских заводов, боросиликатное стекло, соответствие ГОСТ 25336-82. С 2004 года работаем по безналичному расчёту с юрлицами и ИП, счёт на юрлицо, полный комплект документов для аккредитованных лабораторий. Доставка по всей России — для Урала, Сибири и ДВ из Екатеринбурга логистика короче московской.
