Определение серы

Показаны все из 7

Определение серы в нефти и нефтепродуктах требуется по международным стандартам ASTM D 3246 и 6667. Чрезмерное содержание сернистых веществ существенно снижает качественные характеристики топлива, вызывает коррозию трубопроводов, металлических резервуаров, разрушает элементы топливной системы автомобилей, в частности выводит из строя каталитический нейтрализатор, преобразующий токсичные оксиды углерода и азота в безвредные соединения. Присутствие сульфатов в дизельном топливе негативно сказывается на смазывающих свойствах. Любой серосодержащий нефтепродукт становится токсичнее, приобретает неприятный запах. Из-за увеличения серы в атмосфере загрязняется воздух, идут кислотные дожди, у людей возникают заболевания дыхательных путей.

В Европе установлены стандарты концентрации серных элементов в топливе в мг/кг, на которые ориентируются не только нефтяные компании, но и автопроизводители.

 

Евро-2

(2000-2001)

Евро-3 (2002-2005)

Евро-4 (2005-2009)

Евро-5 (2009-2015)

Евро-6

(с 2015 по наст. вр.)

Бензин

150

50

 

10

 

Дизтопливо

350

 Несмотря на ужесточение топливных требований, в Евро-5 и Евро-6 доля серы осталась неизменной.

Регламентированные методы определения низких содержаний серы в бензинах и дизельных топливах Евро в странах Евросоюза и РФ.

Нефть по серосодержанию делится на несколько групп:

  • несернистая (до 0,2% серы),
  • малосернистая (0,2-1%),
  • сернистая (1-3%),
  • высокосернистая (более 3%).

Нефть, добываемая из российских месторождений, отличается значительным содержанием серных соединений, особенно если говорить о залежах в Татарстане, Башкирии, Тюменской области, Ставропольского края, где концентрация примесей может достигать 2,9%. Из подобного сырья выходит низкокачественный бензин, не способный конкурировать с продукцией из арабских стран и реализующийся по минимальным ценам. Чтобы оставаться на рынке, нефтеперерабатывающие заводы России должны очищать нефть от серных и прочих примесей, делая ее качественной и более дорогой. Вторичные серосодержащие продукты производства тоже можно реализовывать, т.к. на них есть устойчивый спрос.

Наиболее распространенные соединения, включающие серу и присутствующие в углеводородах:

  • сероводород – выделяется при разложении под действием высокой температуры,
  • меркаптаны или тиоспирты – летучие, неприятно пахнут,
  • тиоэфиры или сульфиды – хорошо растворяются,
  • тиофен – нейтральный, устойчивый к воде,
  • тиофан – бесцветный, с сильным запахом, растворяется только в органических растворителях и нефтепродуктах,
  • ди- и полисульфиды – нейтральные, тяжелые, разрушаются при перегонке,
  • би- и полициклические соединения с неизвестной структурой, образующий «серный остаток».

Существует ряд методов нахождения процентной доли сернистых компонентов.

Выбирая конкретный подход, нужно учесть:

  • соответствие международным требованиям ASTM D129-00(2005), D1266-98(2003), D1552-03, D5453-05, D4294-03, D6445- 99(04), D6334- 98(2003), ГОСТам 3877, Р 51859- 2002, 19121, Р ЕН ИСО 20846, Р 51947- 2002, Р 50442-92,
  • характеристики анализируемого продукта,
  • минимальную концентрацию, которую может выявить методика,
  • точность,
  • одно- или многокомпонентный анализ,
  • необходимость предварительной подготовки,
  • затраты на вспомогательные реагенты и оборудование.

Группа

Метод

Область применения

Количество  серы

Пояснение

Основанные на сжигании

Бомбовый

Масла, присадки, смазки

Более 0,1%

Проба помещается в калориметрическую бомбу со сжатым кислородом. В процессе горения появляется SO2, далее при добавлении щелочи сульфиты преобразуются в сульфаты и с помощью хлористого бария вычисляется окончательная доля S.

Метод старый, надежный, с высокой воспроизводимостью результатов, но не работает с легкими углеводородами и маслами.

Ламповый

Нафта, керосин, бензин

От 0,01 до 0,4%

Образец сжигают в лампе с фитилем, выделяемый сернистый газ поглощается раствором Na₂CO₃.

Трудоемкий, требует подготовку, взаимодействует со светлыми топливами и маловязкими маслами.

С горелкой

Газ, олефины, дистилляты

Для первых двух – 1-10 тыс. мг/кг, для дистиллятов – до 300 мг/кг

Подсчет ведется при сжигании пробы в горелке. Среди сопутствующих веществ – ртуть, сжатый водород и кислород.

Оптимален только для сжиженных газов, для других демонстрирует низкую точность.

Горение в кислороде и титрование

Образцы с температурой кипения выше 177градусов

От 0,06%

Образец, находящийся в состоянии жидкости, подвергают воздействию газов, из которых 80% – это кислород, 20% – инертные газы. Образуется диоксид, его отправляют в титровальную ячейку и заполняют электролитом. Далее происходит титрование SO₂ ионами под действием тока.

Применяется только в некоторых лабораториях, из списка официальных методик исключен.

Ультрафиолетовая флуоресценция

Жидкие углеводороды

1-8 тыс. мг/кг

Широко распространен, действует для разных видов топлив, является «сухим», то есть не требует применения жидких вспомогательных растворов.

Основанные на рентгеновском излучении

Волнодисперсионный

Жидкие однофазные топливные образцы

До 5,3%

Проба облучается, анализу подлежит волна, соответствующая сере. Измерителем является специальный кристалл.

Методика способна установить даже очень низкое содержание искомого компонента и одновременно выявить иные вещества, однако анализаторы громоздкие, дорогие и нуждаются в значительном энергообеспечении.

Энергодисперсионный

Топливные продукты, не имеющие в составе свинца

До 5%

Выявляется только один компонент. Вместо кристалла применяется фильтр.

На пробу направляется луч, который, отражаясь, попадает на детектор. Фильтр, расположенный между образцом и детектором, устраняет часть излучения с низкой энергией. С помощью компьютерной программы сигнал преобразуется, выдается результат.

В табице перечислены стандартные методы определения серы, утвержденные ASTM (Американским Обществом по Испытанию Материалов) и их методологические аналоги в других стандартах. Добавлены также методы фирмы UOP (Universal Oil Products), которые в настоящее время широко применяются наряду с национальными стандартами.

Сравнительные характеристики методов