Аналіз сучасних методів визначення сірки в вуглеводневих паливах

Abstract

Стратегія розвитку нафтопереробної і нафтохімічної промисловості передбачає підвищення якості нафтопродуктів з доведенням його до світових стандартів. Одним з елементів, який є природним компонентом в вуглеводневих паливах і негативно впливає на якість нафтопродуктів, є сірка. Сполуки сірки надають нафтопродуктам неприємний запах, викликають корозію обладнання. Під час горіння нафтопродуктів виділяються оксиди сірки, що забруднюють атмосферу. Для збереження чи підвищення якості навколишнього повітря встановлено граничні значення для концентрації діоксиду сірки, двоокису азоту та оксидів азоту, твердих частинок та свинцю, а також граничний поріг для концентрації діоксиду сірки та оксид азоту у навколишньому повітрі. В статті проведено огляд основних методів визначення сірки в вуглеводневих паливах, запропонована класифікація, в основу якої покладено чотири класифікаційні ознаки: по типу підготовки зразка, по інформативному параметру, по типу детектування та по методам вимірювання. Розглянуто детально найпоширеніші методи. До них відносяться газова хроматографія, технологія свинцево-реактивного паперу, діодно-матрична спектрометрія, ультрафіолетова (УФ) спектрометрія, абсорбційний спектрометр на основі налаштовуваного діодного лазера (TDLAS), рентгеноспектральний аналіз, спектрометрія внутрірезонаторного спаду сигналу в часі (CRDS), титриметричний аналіз (титрування) та кондук­тометрія. Проведено порівняння методів за динамічним діапазоном аналітичного обладнання, пороговою чутливістю, повторюваністю та швидкістю аналізу. На основі цих даних визначено, що на сьогодні перспективними методами аналізу сірки є спектральні методи, які вирізняються високою точністю, чутливістю до вмісту дуже низьких концентрацій сірки, відтворюваністю результатів, можливістю одночасного визначення великого числа елементів в одному зразку. На сьогодні широкому використанню спектральних методів перешкоджає суттєва вартість та складність аналітичного обладнання та невеликий спектр існуючих приладів, але спектральні методи потрібно розвивати і на їх основі створювати нове обладнання.

Strategy of development of oil refining and petrochemical industry involves improving the quality of petroleum products and bringing it to the world standards. One of the elements, which is a natural component of hydrocarbon fuels and negatively affects the quality of petroleum products, is sulphur. Sulfur compounds give oil an unpleasant odor and lead to corrosion of the equipment. Combustion of petroleum products produces sulfur oxides which pollute the atmosphere. The methods for the measurement of H2S, COS and other organic sulphur are very broad. The analytical method used is first dependent on the range and composition of the gas. Second the analytical technology available at the time of choice plays a role in the selection. Over the last decades new analytical techniques are developed and have become available for the measurement of the sulphur containing components. The article gives an overview of the main methods for identifying sulfur in hydrocarbon fuels; introduces classification based on four criteria: by the type of sample preparation, by the informative parameter, by the type of detection, and by measurement. The most common methods are reviewed in detail. These include gas chromatography, lead acetate tape technology, diode array spectroscopy, ultraviolet (UV) spectrometry, tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS), x-ray spectroscopy, сavity ring-down spectroscopy (CRDS), titrimetric analysis (titration) and conductometry. Comparison of methods for dynamic range of analytical equipment, threshold sensitivity, repeatability and speed of analysis is conducted. Based on this data, it was determined that currently promising methods of sulfur analysis are spectral methods, which are characterized by high accuracy, sensitivity to content of very low sulphur concentrations, reproducibility of results, and ability to simultaneously determine a large number of elements in one sample. Among the obstacles for the widespread use of spectral methods nowadays are substantial cost and complexity of analytical equipment, as well as limited range of existing devices, however, spectral methods require further development and new equipment based on it.

Стратегия развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности предусматривает повышение качества нефтепродуктов с доведением его до мировых стандартов. Одним из элементов, который является естественным компонентом в углеводородных топливах и негативно влияет на качество нефтепродуктов, является сера. Соединения серы придают нефтепродуктам неприятный запах, вызывают коррозию оборудования. При сгорании нефтепродуктов выделяются оксиды серы, загрязняющие атмосферу. Для сохранения или повышения качества окружающего воздуха установлены предельные значения концентрации диоксида серы, двуокиси азота и окислов азота, твердых частиц и свинца, а также предельный порог для концентрации диоксида серы и оксид азота в окружающем воздухе. В статье проведен обзор основных методов определения серы в углеводородных топливах, предложена классификация, в основу которой положены четыре классификационных признака: по типу подготовки образца, по информативному параметру, по типу детектирования и по методам измерения. Рассмотрены подробно наиболее распространенные методы. К ним относятся газовая хроматография, технология свинцово-реактивной бумаги, диодно-матричная спектрометрия, ультрафиолетовая (УФ) спектрометрия, абсорбционный спектрометр на основе настраиваемого диодного лазера (TDLAS), рентгеноспектральный анализ, спектрометрия внутрирезонаторного убывания сигнала во времени (CRDS), титрометрический анализ (титрование) и кондуктометрия. Проведено сравнение методов по динамическим диапазонам аналитического оборудования, пороговой чувствительности, повторяемости и скорости анализа. На основе этих данных определено, что на сегодня перспективными методами анализа серы являются спектральные методы, отличающиеся высокой точностью, чувствительностью к содержимому очень низких концентраций серы, воспроизводимостью результатов, возможностью одновременного определения большого числа элементов в одном образце. В настоящее время широкому использованию спектральных методов препятствует существенная стоимость и сложность аналитического оборудования и не очень большой спектр существующих приборов, но спектральные методы нужно развивать и на их основе создавать новое оборудование.