Сернистые соединения присутствующие в бензинах допустимое содержание серы: Сернистые соединения в топливе
| Сернистые соединения в топливе |
Сернистые соединения в топливе В нефтях содержатся различные количества соединений двухвалентной серы, составляющие в пересчете на элементарную серу 0,5—5 вес. %. При переработке нефти часть сернистых соединений переходит в дистилляты в виде примеси. Менее стабильные сернистые соединения в условиях переработки нефти разрушаются с образованием новых сернистых соединений (вторичного происхождения), в том числе сероводорода, который удаляется с газообразными продуктами и при щелочной промывке углеводородных фракций. Некоторые сернистые соединения под влиянием повышенных температур, давлений, катализатора могут восстанавливаться до элементарной серы, определенные количества которой при перегонке нефти переходят в дистиллят, растворяясь в нем. Даже в сравнительно небольших количествах сернистые соединения сильно ухудшают эксплуатационные качества товарных нефтепродуктов. Одна из основных задач широко распространенного процесса гидроочистки дистиллятных топлив—разрушение всех сернистых соединений до легко отделяемого сероводорода. Однако в последнее время все чаще обсуждается вопрос о целесообразности удаления из топливных смесей всех сернистых соединений независимо от их химического строения, не разрушая эти соединения. По химическому строению сернистые соединения нефтепродуктов еще более многообразны, чем углеводороды топлив. Среди них присутствуют крайне коррозионноактивные соединения, снижающие стабильность топлив и являющиеся источником образования смол и осадков. Однако имеются весьма стабильные сернистые соединения, некоррозионноактивные, оказывающие антиокислительный эффект на углеводороды топлива. Поверхностная активность некоторых сернистых соединений способствует защите трущихся металлических пар от износа. В целом сернистые соединения нефтепродуктов являются источником нового химического сырья, изучение и использование которого практически еще не начато. Содержание и состав сернистых соединений в топливе зависят от содержания и состава их в нефти и от методов ее переработки. В табл. 6 приводятся данные о содержании серы в некоторых нефтях и в получаемых из них керосиновых дистиллятах прямой перегонки. Как это видно из табл. 6, в дистиллятах может оказаться различное количество сернистых соединений при одинаковом содержании серы в перерабатываемой нефти. Это обусловлено различным составом сернистых соединений и неодинаковой их стабильностью. В табл. 7 приведены пределы содержания серы в среднедистиллятных товарных фракциях, полученных из приволжских нефтей; эти фракции характеризуются более высоким содержанием серы, чем фракции, полученные, например, из азербайджанских нефтей. В газойле каталитического крекинга остается серы 60—66% от ее содержания в сырье, что составляет 0,7—1,1 вес. %, Содержание сернистых соединений в нефтепродуктах, полученных прямой перегонкой малосернистых азербайджанских нефтей, невелико: в керосинах 0,026—0,126%; в дизельных топливах 0,043—0,190%. В табл. 8 приведен состав сернистых соединений дизельных топлив, содержащих от 0,21 до 1,25 вес % серы. Для товарных реактивных топлив допускается содержание общей серы (в зависимости от нефтяного сырья) 0.1—0,25вес. % (ГОСТ 10227—62; 9145—59),а для дизельных топлив 0,2—1,0 вес. % (ГОСТ 305—62; 4749—49; 1667—51). Сопоставляя эти требования с данными, приведенными в табл. 6, видно, что для получения стандартных по содержанию серы товарных реактивных и дизельных топлив могут быть использованы лишь отборные нефти. В случае переработки нефтей с повышенным содержанием серы приходится -прибегать к компаундированию дистиллятов или их облагораживанию при помощи вторичных процессов, например гидроочистки. Основная масса сернистых соединений среднедистиллятных нефтяных фракций приходится на долю сульфидов (40— 85 вес. %) и гомологов тиофенов (до 70 вес. %), относимых иногда к группе остаточных сернистых соединений из-за трудностей их аналитического определения. В известных условиях, особенно при повышенных температурах, сероводород и элементарная сера могут образовываться в качестве вторичных продуктов разрушения более сложных сернистых соединений топлив. Они являются наиболее коррозионноактивными соединениями. Медь и ее сплавы в присутствии сероводорода и элементарной серы разрушаются с большой скоростью. Ни сероводород, ни элементарная сера не должны присутствовать в товарных топливах. К коррозиониоактивным и малостабильным соединениям относятся меркаптаны. Эти соединения кислого характера, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу БН. Их содержание в топливах строго ограничивается стандартами. Замечено, что с увеличением температуры выкипания нефтепродуктов и температурной напряженности процесса их получения в составе сернистых соединений возрастает доля гомологов тиофена. Во фракции 300—400°С туймазинской нефти, предназначенной для получения трансформаторного масла, обнаружены не только производные тиофенов, но и бензотиофенов. Бензотиофены и дибензотиофены найдены в газойлевой фракции нефтей Среднего Востока и Венесуэлы. Бензотиофен идентифицирован из прямогонной фракции 200—250° С одной из нефтей США. Во фракциях каталитического крекинга, кипящих при температуре выше 180°С, 72% органических примесей составляли сернистые соединения, на 95% состоявшие из гомологов тиофена: моно- и дибензотиофенов. Из прямогонной фракции 150—325°С арланской нефти часть сернистых соединений извлекали сульфированием крепкой серной кислотой, а затем восстанавливали в процессе гидролитического расщепления их сульфопроизводных. Среди выделенных таким образом сернистых соединений установлено присутствие алкилтиофенов, алкилбензотиофена (тионафтен) с весьма короткими боковыми цепями, состоящими преимущественно из метильных групп. Меркаптаны и дисульфиды обычно составляют не более 10% от общего содержания сернистых соединений, тем не менее их отрицательная роль весьма велика. Содержание серы в керосиновых прямогонных фракциях типичных нефтей Татарии 1,2—2,3% (отложения карбона) и 0,32 0,71% (отложения девона). Во фракциях нефти Ромашкинского месторождения (отложения девона) содержание сероорганических соединений следующее (в вес. %): Из этих сернистых соединений хроматографически выделены ароматические сульфиды и тиофаны. Соотношение между ними в керосино-соляровых фракциях нефтей отложений девона составляет 6: 1, а отложений карбона 1:1. Значительное количество гомологов тиофанов обнаружено среди сернистых соединений керосиновых фракций нефтей месторождений Средней Азии. Фракция 150—325 °С арланской нефти содержит 1,7% серы, из которой около 70%) приходится на долю сульфидов. В керосинах прямой перегонки иранских нефтей (фракция 180—200°С) 60—100% сернистых соединений приходится на долю моноциклических сульфидов, 3— 40%—на долю гомологов тиофена, 2—18%—на долю дисульфидов. Сульфиды составляют значительную часть сернистых соединений нефтепродуктов. Ниже приведены данные о доле сульфидной серы в продуктах переработки ромашкинской (миннибаевской) и отбензиненной туймазинской девонской нефти. Во фракциях ромашкинской нефти доля сульфидной серы составляет (в вес. %): Во фракциях туймазинской девонской нефти на долю сульфидной серы приходится (в вес. %): Сульфиды имеют различное химическое строение, однако в целом оно соответствует типам структур углеводородов, в смеси с которыми находятся сульфиды. Особенно много общего наблюдается в строении углеводородных радикалов (характер колец, алкильных боковых и алкановых цепей). Из среднедистиллятных нефтяных фракций выделены и идентифицированы тиоалканы, одно-, двух-, трех- и четырехзамещенные тиоцикланы (пяти- и шестичленные). Сульфиды нефтепродуктов представляют собой богатый, еще не использованный источник химического сырья. Извлечение сульфидов из топливных фракций привело бы к значительному улучшению эксплуатационных свойств этих фракций; кроме того, появилась бы возможность квалифицированно использовать высокосернистые дистилляты, не прибегая к их гидроочистке. Для селективного извлечения сульфидов из среднедистиллятных топлив предложен метод экстракции сульфидов 86— 91%-ным водным раствором серной кислоты. Значительная часть ди- и полисульфидов представляет собой продукты превращения таких, например, сернистых соединений, как меркаптаны. Во фракциях прямой перегонки дисуль- фиды составляют от 1/3 до 1/20 части сульфидов. Во фракциях каталитического крекинга дисульфидов очень мало или совсем нет, поскольку они разлагаются в процессе переработки как менее устойчивые сернистые соединения. Так же как и у всех сернистых соединений, углеводородные радикалы дисульфидов близки по строению к углеводородам, в среде которых они находятся. Многообразием химического строения сернистых соединений нефтепродуктов, особенно среднедистиллятных фракций, объясняется их различная термическая и химическая стабильность. В целом по своей стабильности сернистые соединения значительно уступают углеводородам, в растворе которых они находятся. |
Нефтехимия – Области применения аналитических приборов
Определение серы в нефти и нефтепродуктах
Энергодисперсионный анализатор серы в нефтепродуктах АСЭ-2 и Волнодисперсионный анализатор серы в нефтепродуктах АСВ-2
Важной аналитической задачей, связанной, в первую очередь, с экологией и охраной окружающей среды, является контроль содержания серы в нефти и нефтепродуктах. Широкое применение различных видов топлива на основе нефти (бензин, керосин, мазут и т.д.) на автомобильном, судовом и авиационном транспорте, для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях приводит к загрязнению атмосферы продуктами горения, в первую очередь сернистым газом, что ведет к кислотным дождям, нарушающим плодородие почвы, и непосредственно угрожает здоровью людей.
В связи с этим существующие стандарты всех стран жестко регламентируют содержание серы в нефти и топливе на ее основе.
Если ранее содержание серы в топливе на уровне 100 – 150 мг/кг (0.01 – 0.015 %) считалось вполне приемлемым, то вновь разрабатываемые стандарты ведущих стран предусматривают снижение ПДК серы в бензине и дизельном топливе до 30 – 10 мг/кг и менее.
Рентгенофлуоресцентный метод анализа является арбитражным при определении массовой доли серы в нефти и различных нефтепродуктах, в частности позволят выполнять анализ дизельного топлива, керосина и автомобильного топлива всех классов.
При определении массовой доли общей серы в нефти, мазуте, автомобильном бензине (класс К2), дизельном топливе (класс К2 и К3), а также реактивном и судовом топливах, авиационном бензине арбитражным является метод по ГОСТ Р 51947-2002 (ASTM D 4294) «Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии», устанавливающий диапазон количественного измерения массовой доли серы 150 мг/кг – 50*103мг/кг.
Наряду с Российским ГОСТ Р 51947-2002 является актуальным ГОСТ Р ЕН ИСО 20847-2010, устанавливающий метод определения содержания серы в диапазоне от 30 до 500 мг/кг в автомобильных бензинах классов К2, К3, К4, в том числе содержащих до 2,7% масс. кислорода, и в дизельных топливах, в том числе содержащих до 5% об. метиловых эфиров жирных кислот (FAME), с помощью рентгенофлуоресцентной спектрометрии с дисперсией по энергии. Согласно техническому регламенту таможенного союза 013/2011 от 18.11.11 г. и в соответствии СТБ 2141-2010 ГОСТ Р ЕН ИСО 20847-2010 может быть применен при определении массовой доли серы в дизельном топливе классов К2, К3, К4.
При определении массовой доли серы в автомобильном бензине классов К3, К4, К5, дизельном топливе классов К4 и К5 арбитражным является метод, устанавливаемый по ГОСТ Р 52660-2006 (EN ISO 20884:2004) «Топлива автомобильные. Метод определения содержания серы рентгенофлуоресцентной спектроскопией с дисперсией по длине волны» и его изменение №1 от 01.07.15 диапазон количественного измерения массовой доли серы 5мг/кг – 500мг/кг. Дополнительно к указанному методу контроля при анализе сырой нефти, дизельного и реактивного топлива, керосина, базового смазочного масла и метанольных топлив М-85 и М-100 может быть применен метод по ГОСТ Р 53203-2008 (ASTM D 2622), устанавливающий диапазон количественного измерения массовой доли серы примерно от 3мг/кг до 53*103мг/кг.
ГОСТ Р ЕН ИСО 14596-2008 распространяется на жидкие нефтепродукты, присадки к нефтепродуктам, полутвердые и твердые нефтепродукты, которые разжижаются при умеренном нагревании или растворяются в органических растворителях с незначительным или точно известным содержанием серы, и устанавливает метод определения содержания серы в диапазоне от 0,001% масс, до 2,50% масс. Этот стандарт в частности может быть применен при анализе топлива реактивных двигателей согласно техническому регламенту таможенного союза 013/2011 от 18.11.11 г.
Указанные в настоящем разделе стандартные методы позволяют выполнять измерение массовой доли серы без подготовки пробы, т.е. образец нефтепродукта, залитый в специальную кювету, анализируется прямо, как есть.
Таким образом, потенциальный Заказчик сможет подобрать в линейке рентгенофлуоресцентных анализаторов серы НПП «Буревестник» подходящий прибор, способный легитимно решать аналитическую задачу – измерение массовой доли серы в нефтепродуктах в соответствии с существующими в России и за рубежом нормативными документами.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Одной из важных аналитических задач нефтехимии является контроль содержания серы в нефти и нефтепродуктах. Это связано, в первую очередь, с экологией и охраной окружающей среды. Широкое применение различных видов топлива на основе нефти, годовая добыча которой составляет в настоящее время более 4 миллиардов тон, (бензин, керосин, мазут и т.д.) на автомобильном, судовом и авиационном транспорте, для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях приводит к загрязнению атмосферы сернистым газом. Это ведет к кислотным дождям, нарушающим плодородие почвы, и непосредственно угрожает здоровью людей.
По содержанию серы стандартом нефть разделяется на 4 класса, характеристики которых приведены в таблице.
| Класс нефти | Наименование | Массовая доля серы, % |
|---|---|---|
| 1 | Малосернистая | до 0,60 включ. |
| 2 | Сернистая | от 0,61 до 1,80 |
| 3 | Высокосернистая | от 1,81 до 3,50 |
| 4 | Особо высокосернистая | выше 3,51 |
Учитывая, что содержание серы в лучших сортах нефти составляет 0. 5%, в нефти сорта Urals – около 1.3%, а в нефти Татарстана доходит до 2 – 4%, на нефтеперегонных и крекинг заводах необходимо проводить и контролировать процесс удаления серы. Дальнейшее удаление серы выполняется при производстве конкретных видов топлива. Особенно важно удаление серы в автомобильном топливе (бензине и дизельном топливе), сера, содержащаяся в котором, ведет к коррозии двигателей, снижая срок службы машин, и отравляет воздух городов.
В связи с этим существующие стандарты всех стран жестко регламентируют содержание серы в нефти и топливе на ее основе.
Рентгенофлуоресцентный метод является арбитражным при определении массовой доли серы в нефти и различных нефтепродуктах, в частности позволят выполнять анализ дизельного топлива, керосина и автомобильного топлива всех классов. Метод является экспрессным и не требует какой-либо подготовки проб к анализу.
Существующие стандарты предусматривают использование как энергодисперсионного, так и волнодисперсионного РФА. В стандартах, использующих энергодисперсионный РФА, предусмотрено использование детекторов с разрешением £ 0.8 кэВ на линии Mn Ka (т.е. пропорциональных счетчиков и ППД), однако какие-либо данные о применении ППД для определения серы в нефтепродуктах отсутствуют. Можно ожидать, что использование ППД позволит еще больше снизить предел обнаружения.
Тенденция такова, что с каждым годом требования к пределу определения серы постоянно возрастают: от 150 мг/кг в 2002 г., до 30 мг/кг в 2010 г. и от 10 мг/кг в 2002 г., до 5 мг/кг в 2012 г.
Под пределом определения подразумевается концентрация, равная погрешности межлабораторной воспроизводимости при P=0.95 (при в 1.3 – 2 раза меньшей повторяемости).
При определении массовой доли серы в автомобильном бензине классов К3, К4, К5, дизельном топливе классов К4 и К5 арбитражным является метод, установленный ГОСТ ISO 20884-2012.
Определение хлористых солей в нефти
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Требования к содержанию хлористых солей определены в стандарте [ГОСТ 21534-76]. Нефть подразделяется на три группы, каждой из которых определен предел по содержанию хлористых солей. Для первой, второй и третьей групп эти значения составляют 100, 300 и 900 мг/дм3 соответственно. Для выполнения РФА хлористые соли сначала извлекаются из нефти водой. Вытяжка помещается в кювету спектрометра и анализируется. Ввиду наложения линии Rh Ka на аналитическую линию хлора для снижения предела обнаружения хлора следует использовать рентгеновскую трубку с палладиевым или серебряным анодом.
Определение хлора и брома в нефти и жидких нефтепродуктах.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Волнодисперсионный РФА используется для определения малых содержаний Cl и Br, химически связных с углеводородами нефти. Диапазоны контролируемых содержаний этих элементов – от 0.0005 до 0.1 % для Cl и от 0.001 до 0.1% для Br. Эти же содержания могут быть измерены энергодисперсионным прибором.
Определение металлов в нефти и нефтепродуктах.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Микроэлементный состав нефти – важная характеристика этого вида сырья. Во-первых, он несет в себе геолого-геохимическую информацию, указывая, в частности, на возраст нефти, пути и направления ее миграции и скопления. Различия в содержаниях микроэлементов (МЭ) в нефти можно использовать для идентификации нефтяных пластов и рекомендаций по использованию скважин. Во-вторых, в ближайшем будущем ввиду наблюдающейся тенденции обеднения рудных месторождений нефть может стать сырьем для получения ванадия, никеля и ряда других металлов. В-третьих, МЭ, содержащиеся в нефти, в первую очередь V, могут оказывать значительное влияние на технологические процессы переработки нефти, вызывая отравление катализаторов. Применение нефтепродуктов, содержащих металлы, в качестве топлива приводит к выбросу в атмосферу их соединений, обладающих токсическим действием. Использование в качестве смазочных масел вызывает коррозию активных элементов двигателей. Вышеперечисленных обстоятельств показывает необходимость изучения микроэлементного состава нефти в интересах целого ряда отраслей народного хозяйства.
Содержания наиболее распространенных элементов в нефтях – V и Ni сильно варьируют от долей г/т до 6 кг/т для V и до 350 г/т для Ni. Средние содержания этих элементов в нефтях России – порядка десятков г/т.
Определение этих элементов выполняется методом РФА с волновой дисперсией. Ориентировочный расчет показывает, что прибор БРА-135 позволит определять ванадий и никель в нефтях и топливе с требуемой точностью и пределом обнаружения порядка нескольких г/т.
РФА как с волнодисперсионный, так и энергодисперсионный, используется для контроля содержания до 29 химических элементов в катализаторах жидкостного крекинга [ASTM D7085-04(2010)e1. Стандартное руководство по определению химических элементов в катализаторах каталитического крекинга с помощью рентгенофлуоресцентной спектрометрии]. При необходимости, в число определяемых элементов могут быть введены дополнительные элементы. Требуется анализ как свежих катализаторов, так и работающих и уже отработанных на обнаружения продуктов износа. Независимо от типа РФА, стандарт предусматривает анализ как прессованных, так и сплавленных с боратным плавнем образцов.
Контроль состава керамических катализаторов дожигания
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Для контроля состава керамических катализаторов дожигания, используемых для снижения токсичности автомобильного выхлопа, так же целесообразно использовать энергодисперсионный РФА. В состав таких катализаторов входит керамика на основе окислов нескольких элементов (Al, Si, Ti, Ca, Mn) с содержанием от 1 – 3 до десятков % каждого и 0.05 – 0.15 % платинового металла (обычно Pt или Pd). Анализируется как исходная керамика, так и отработанные катализаторы, используемые для регенерации благородных металлов.
Определение Pb, Mn и Fe в автомобильном бензине.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Согласно постановлению Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. N 118 об утверждении технического регламента “О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту” не допускается наличие этих металлов в автомобильном бензине. Определение малых содержаний свинца (от 0.0026 г/дм3) выполняется методом волнодисперсионного РФА с использованием внутреннего стандарта (Bi) или, если в спектрометре установлена трубка с вольфрамовым анодом, методом стандарта-фона (по отношению интенсивности линии Pb La1 к интенсивности некогерентно рассеянной линии W La). В настоящее время содержания всех этих элементов обычно контролируются более чувствительным, но менее удобным и более трудоемким атомно-абсорбционным анализом. Очевидно, экспресс контроль автомобильных бензинов на все эти элементы можно осуществить также с помощью БРА-135.
Определение Al, Si, Ca, Fe, V, Ni в судовом топливе.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
Зола, образовавшаяся после сжигания топлива, содержит твердые частицы окислов элементов (Al, Si, Ca, Fe, V, Ni), которые могут привести к повреждению деталей судового дизеля (головок поршней, выхлопных клапанов, поверхности лопастей турбокомпрессора наддува, перегородок поверхности трубок перегревателя и подогревателя бойлеров). Контроль массовой доли содержания этих элементов в судовом топливе предусмотрен техническими условиями [ГОСТ Р 54299-2010. Топлива судовые. Технические условия]. Этот контроль может быть осуществлен на спектрометре БРА-135. V и Ni, содержащиеся в судовом топливе в растворе в виде органических соединений, могут быть определены непосредственно в пробе, помещенной в кювету прибора. Для определения соединений остальных элементов, присутствующих в мелкодисперсном виде, требуется предварительное фильтрование навески пробы через мембрану ВЛАДИПОР с диаметром пор на уровне долей микрона. Для улучшения фильтрации навеска пробы разбавляется углеводородным растворителем. Фильтр высушивается и анализируется.
Анализ присадок к смазочным маслам.
Универсальный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр БРА-135F
В состав присадок могут входить Zn, P, Ca, S, Mg, Ba, Sr, Mo. Эти элементы находятся в смазках в сравнительно высоких концентрациях, что позволяет их определять рентгенофлуоресцентным методом без пробоподготовки. Контроль элементного состава в неиспользованных смазочных маслах может производиться, как на стадии изготовления смазки для контроля соблюдения рецептуры, так и на приемных испытаниях.
Определение минерального состава вмещающих горных пород
Многофункциональные рентгеновские дифрактометры ДРОН-7, ДРОН-7М и ДРОН-8
Дифрактометры ДРОН-7, ДРОН-7М и ДРОН-8 применяются для контроля фазового состава и структурного состояния сырья и продуктов органического и неорганического синтеза в технологическом процессе. Широкое применение дифрактометры нашли в катализе и электрохимической промышленности.
Полное руководство по содержанию серы в топливе Petro Online
Сера – это природный компонент сырой нефти и один из наиболее важных параметров, используемых для измерения ценности, пригодности и экологических характеристик нефтепродуктов. Все виды бензина и дизельного топлива, если их не удалить, содержат серу, концентрация которой зависит от характеристик продукта.
Ниже мы рассмотрим все, что вам нужно знать о сере в топливе, от ее химических свойств до экологических проблем, связанных с химическим элементом.
Что такое сера?Сера является одним из 118 известных химических элементов и представлена атомным символом S. Согласно исследованиям, проведенным Национальной лабораторией линейных ускорителей Джефферсона, она имеет атомный номер 16 и является 10-м наиболее распространенным элементом в мире. Вот еще несколько ключевых фактов о сере:
- Фаза при комнатной температуре: Твердая
- Атомный вес: 32,065
- Плотность: 2,067 грамма на кубический сантиметр
- Температура кипения: 444,6 градуса Цельсия
- Температура плавления: 115,21 градуса Цельсия
Этот химический элемент настолько распространен, что даже неоднократно упоминается в Библии, включая следующий отрывок из Псалма 11:6: «На нечестивых прольются дождем горящие угли и горящая сера; жгучий ветер будет их уделом».
Острый аромат и минеральная природа серы в сочетании с ее давней связью с вулканами и пузырящимися горячими источниками объясняет, почему религиозные тексты объединяют ее с такими понятиями, как огонь, сера и гнев.
Сладкая и кислая сырая нефтьТеперь, когда мы знаем больше о сере и ее месте в периодической таблице, давайте углубимся в то, как химический элемент влияет на сырую нефть. Термины «сладкий» и «кислый» используются для описания концентрации серы в сырой нефти и нефтепродуктах. В сладкой нефти низкий уровень серы, в то время как в кислой сырой нефти ее уровень от умеренного до высокого.
Нью-Йоркская товарная биржа классифицирует нефть, содержащую менее 0,5% серы, как сладкую, а продукты с более высокими концентрациями — как кислую. Большинство нефтяных и газовых резервуаров содержат от 1 до 5% серы, а это означает, что нефть должна пройти процессы очистки для удаления химического элемента и быть классифицированной как малосернистая.
Другие ключевые параметры, используемые для классификации сырой нефти, включают плотность и ОКЧ. Плотность относится к тому, насколько быстро или медленно течет жидкая нефть при комнатной температуре. Для описания этой характеристики используются термины «легкий» и «тяжелый». Легкая нефть имеет низкую плотность и свободно течет, а тяжелая вязкая и малоподвижная.
Плотность в градусах API, которая измеряет, насколько легкая или тяжелая нефть по сравнению с водой, является еще одним показателем, используемым для определения плотности сырой нефти.
TAN указывает общее кислотное число, которое устанавливается путем измерения количества гидроксида калия, необходимого для нейтрализации кислот. Большинство нефтепереработчиков предпочитают масло с низким значением TAN, так как оно сводит к минимуму риск коррозии.
Где эталоны нефти находятся на шкале серы При изучении важности серы, плотности и общего кислотного числа стоит вернуться к WTI, Brent и ОПЕК, трем наиболее широко признанным эталонным нефтям.
Как следует из названия, WTI производится в США. Обычно считается сладким и легким, с содержанием серы 0,24% и плотностью в градусах API 39,6.
- Брент
Нефть марки Brent добывается в Северном море и также считается высококачественным легким и сладким продуктом. С содержанием серы 0,37% он немного менее сладкий, чем WTI. Brent имеет плотность API 38,3.
- ОПЕК
Нефть, производимая ОПЕК (Организацией стран-экспортеров нефти), как правило, тяжелее и кислее, чем WTI и Brent.
Для сравнения, тяжелая и богатая серой нефть, добываемая из канадских битуминозных песков в Альберте, содержит огромные 20% серы. Другие месторождения Ближнего Востока добывают нефть с содержанием серы до 40%.
Сера и процесс рафинирования Нефтепереработчиков особенно волнует концентрация серы, поскольку она определяет, подходит ли продукт для оборудования. Высокосернистая нефть с высокой концентрацией серы, как правило, труднее и дороже производить, что требует специального оборудования и дополнительных этапов очистки.
Анализ нефти играет ключевую роль в характеристике сырой нефти и дает нефтепереработчикам полную информацию о том, сколько серы и других химических элементов она содержит. Они позволяют нефтепереработчикам принимать обоснованные решения, которые максимизируют эффективность, увеличивают прибыль и защищают дорогостоящее оборудование и машины.
Почему важны концентрации серыИтак, почему нефтеперерабатывающие заводы и правительства так обеспокоены концентрациями серы? Читайте дальше, чтобы узнать, почему концентрация серы имеет значение:
Сырая нефть с высоким содержанием серы, как правило, непопулярна среди нефтепереработчиков, поскольку накопление соединений может деактивировать катализаторы, используемые в процессе производства. Высокий уровень серы также может ускорить коррозию нефтеперерабатывающего оборудования, а также повредить трубопроводы и резервуары для хранения. Сульфидационная коррозия обычно возникает при температуре выше 260 градусов Цельсия. Естественно, повышение эффективности и минимизация повреждений оборудования коррелируют с увеличением прибыли.
Несмотря на то, что сера является природным химическим соединением, она может иметь серьезные экологические последствия. Когда масло сжигается, сера вступает в реакцию с кислородом, создавая выбросы, известные как диоксид серы, который классифицируется Агентством по охране окружающей среды как загрязнитель.
Этот ядовитый газ может затем сливаться с воздухом и водой, образуя серную кислоту, ключевой компонент кислотных дождей. Этот тип осадков, богатых серой, может ускорить вырубку лесов, закислить водные пути, нанести ущерб сельскохозяйственным культурам, загрязнить источники питьевой воды и убить водную флору и фауну.
Диоксид серы также классифицируется как косвенный парниковый газ, поскольку он может образовывать аэрозоли в паре с элементарным углеродом. Сера также может поставить под угрозу эффективность систем контроля выбросов, делая высокосернистые виды топлива опасными для качества воздуха.
Помимо отрицательного воздействия на окружающую среду, диоксид серы может повредить дыхательную систему человека, вызвать раздражение дыхательных путей и нарушить функцию легких. Помимо отягчающих состояний, таких как бронхит и астма, он может раздражать глаза и кожу.
Ограничения содержания серы в Великобритании и во всем миреУчитывая различные риски, связанные с серой, правительства во всем мире приняли меры по регулированию этого химического соединения. В январе 2011 года Европейская директива о качестве топлива постановила, что вся внедорожная мобильная техника должна работать на топливе, содержащем менее 10 миллиграммов серы на килограмм. В 2010 году обновления британского стандарта BS 2869 для «красного дизельного топлива», используемого для питания внедорожников, таких как бульдозеры и краны, также снизили пределы содержания серы до 10 миллиграммов на килограмм.
Морской сектор — еще одна отрасль, предпринимающая большие шаги по сокращению выбросов серы. В январе 2020 года Международная морская организация (ИМО) запретила использование топлива с концентрацией серы 0,5% и выше. Это стало значительным снижением по сравнению с предыдущими ограничениями в 3,5%.
Основной целью является снижение загрязнения воздуха и минимизация воздействия отрасли на окружающую среду. Крупные нефтяные компании, такие как Royal Dutch Shell и BP, быстро подчинились и запустили новую линейку топлива с низким содержанием серы, отвечающую строгим требованиям IMO.
Что происходит с запасами серы?Большинство нефтеперерабатывающих заводов полагаются на установки для извлечения серы, чтобы извлечь химическое соединение из сырой нефти и предотвратить выброс следов в атмосферу. Итак, что происходит с запасами элементарной серы, которые накапливаются на нефте- и газоперерабатывающих заводах?
Большой процент используется для производства серной кислоты, ценного продукта, используемого для производства всего: от удобрений, инсектицидов и промышленных химикатов до текстиля, бумаги, стекла и косметики. Серная кислота также востребована очистными сооружениями, а также металлургической, горнодобывающей, целлюлозно-бумажной и кожевенной промышленностью.
Помимо обычных применений, ученые изучают устойчивые и экологически безопасные способы использования серы. Ожидается, что в ближайшие годы на рынке возникнут проблемы с избыточным предложением серы. В недавней статье, опубликованной в журнале Waste Management, ставится цель «понимать нынешний избыточное предложение серы не как проблему, а как возможность для разработки более устойчивых технологий».
В другой статье, озаглавленной «Альтернативное и потенциальное использование побочных продуктов серы, добываемых на нефтяных и газовых месторождениях», авторы исследуют альтернативные области применения, такие как строительство дорог, лекарственные препараты, переработка отходов, производство водорода и производство кукурузы.
Сера и солнечная энергия Хранение солнечной энергии — интересное приложение, представленное авторами, которые ссылаются на недавний проект, впервые запущенный Технологическим институтом Карлсруэ (KIT) в Германии. Инженеры использовали замкнутый цикл сера-серная кислота для хранения солнечной энергии в промышленных масштабах и создания возобновляемого источника энергии, который является одновременно экологически чистым и устойчивым.
«Этот метод осуществляется с помощью солнечного поглотителя, интегрированного с термохимической системой накопления солнечной энергии на основе элементарной серы и серной кислоты», — говорится в отчете. «Сфокусированный солнечный свет солнечной электростанции снабжает технологическое тепло энергией и температурой, необходимыми для замыкания серного цикла, превращая серную кислоту обратно в диоксид серы в присутствии соответствующих катализаторов».
Хотите узнать больше о том, как передовые технологии используются для обнаружения и количественного определения соединений серы в нефтепродуктах, таких как СПГ? Автор Эшли Меллор от имени Scion Instruments исследует роль хроматографии в «Анализе соединений серы в различных сжиженных нефтяных газах».
Информация о сере | Pipe Ranger
- О CGT
- Products
- Tools & Services
- Operating Данные
- Reference/Library
Much Сера, содержащаяся в газе, поставляемом PG&E, состоит из соединений, которые естественным образом присутствуют в газе, но PG&E также добавляет соединения серы для придания запаха газу. Газ одорируется в качестве меры безопасности, чтобы потребители могли обнаружить утечки.
Распространенными соединениями серы, которые могут быть обнаружены в газе, являются тетрагидротиофен (ТГТ), трет-бутилмеркаптан (ТБМ), диметилсульфид (ДМС) и сероводород (h3S). Более полный список типичных соединений серы, которые могут быть обнаружены в газе PG&E, приведен в конце этой страницы. Эти соединения безвредны при низких концентрациях, но могут вызвать жалобы клиентов из-за чрезмерного запаха газа или, в случае сероводорода, стать опасными при очень высоких концентрациях.
Компания PG&E постоянно контролирует газовый поток на наличие определенных соединений серы в нескольких точках своей системы в рамках своей программы, чтобы обеспечить надлежащую одоризацию газа и содержание серы в установленных пределах. Оборудование для мониторинга хорошо работает по назначению, но не дает исчерпывающих данных обо всех возможных соединениях серы, поступающих в систему газоснабжения.
В дополнение к оборудованию для непрерывного мониторинга компания PG&E запустила программу по сбору и анализу проб из репрезентативных частей системы, чтобы получить оценку общего содержания серы, содержащейся в подаваемом газе PG&E, выраженную в частях на миллион по объему или в гранах на 100 Стандарт Кубический фут.
Газовое правило 21 компании PG&E, раздел C, содержит спецификации по качеству газа, поступающего в систему, и эти спецификации включают ограничения для соединений серы, а также для других компонентов, содержащихся в природном газе. Газовое Правило 21 можно найти в веб-тарифной книге PGE.com, а ограничения по сере приведены ниже.
Правило 21, Раздел C
Раздел C Правила 21 по газу содержит спецификации качества газа, поставляемого в трубопроводную систему PG&E из газовых скважин Калифорнии, и в целом регулирует качество газа, поступающего из соединительных трубопроводов. Однако спецификации качества газа, содержащиеся в соглашении о присоединении, могут иметь приоритет над спецификациями Правила 21 C для газа.
- Общая сера: Газ должен содержать не более одного грана (17 частей на миллион) общей серы на сто стандартных кубических футов.
- Меркаптановая сера: Газ должен содержать не более 0,5 грана (8 частей на миллион) меркаптановой серы на сто стандартных кубических футов.
- Сероводород: газ должен содержать не более 0,25 грана (4 ppm) сероводорода на сто стандартных кубических футов.
Трубопроводный газ
Многие требования к отчетности по качеству воздуха могут быть выполнены путем подтверждения того, что в процессе используется «природный газ трубопроводного качества». Критерии Агентства по охране окружающей среды для качества природного газа из трубопровода из [40CFR72.2] следующие:
«Трубопроводный природный газ означает природную жидкую смесь углеводородов (например, метана, этана или пропана), добываемую в геологических формациях под поверхностью Земли, которая поддерживает газообразное состояние при стандартной атмосферной температуре и давлении в обычных условиях и которая поставляется поставщиком по трубопроводу.Природный газ по трубопроводу содержит 0,5 гран или менее общей серы на 100 стандартных кубических футов.Кроме того, природный газ по трубопроводу должен либо состоять из метана не менее чем на 70 процентов по объему, либо иметь высшую теплотворную способность между 950 и 1100 британских тепловых единиц на стандартный кубический фут».
Одним из критериев является общее содержание серы менее 0,5 г/100 стандартных кубических футов, что меньше, чем указано в тарифе PG&E. Чтобы помочь клиентам понять качество газа PG&E в соответствии с их требованиями к отчетности , общее содержание серы, измеренное в газовом потоке как общее содержание серы, выражается в гранах на 100 стандартных кубических футов (г/100 стандартных кубических футов). Газоснабжение PG&E обычно квалифицируется как «природный газ трубопроводного качества», как показано в приведенной ниже таблице результатов обследования газовой системы.
Результаты исследования содержания серы в газовой системе
Компания PG&E имеет программу периодического обследования репрезентативных участков системы для определения концентрации соединений, содержащих серу, в газовом потоке. Испытания PG&E на содержание серы с использованием ASTM D 5504 «Стандартный метод испытаний для определения соединений серы в природном газе и газообразном топливе с помощью газовой хроматографии и хемилюминесценции».
Добавить комментарий