Сера в дизельном топливе

Сера в дизельном топливе - один из нежелательных элементов в его составе. Допустимое количество серосодержащих примесей строго ограничено, поскольку их присутствие негативно влияет на экологическую обстановку и снижает ресурс оборудования.

Нормы, регламентирующие содержание серы в дизельном топливе

Дизтопливо изготавливают путем переработки нефтяного сырья, в составе которого всегда содержатся серосодержащие компоненты в количестве от 0,6 до 6 %, попадающие в ДТ. Существуют нормы, регулирующие содержание серы в дизельном топливе. В России для каждого типа топлива разработаны ГОСТы. Например, в ГОСТ 32511-2013, который был введен в качестве национального стандарта 1 января 2015 года, выделяют три экологических класса по допустимому содержанию серы в ДТ: К3, К4, К5. Эта классификация частично совпадает с нормами, прописанными в европейском стандарте ЕВРО-5.

Допустимые пределы концентраций серы для различных видов дизтоплива

Европейский стандарт ЕВРО-5 был принят на территории РФ 1 января 2016 года. Документ определяет нормы содержания вредных веществ в выхлопных газах, по которым можно судить о качестве топлива и его экологической безопасности. Горючее, изготовленное по европейским стандартам, имеет лучшие характеристики, например, при его эксплуатации снижается дымность отработанных газов и уровень выбросов продуктов сгорания.

Классификация дизтоплива осуществляется по двум основным параметрам: содержание сернистых соединений и температура фильтруемости.

Дизтопливо может маркироваться следующим образом: ДТ-Е-К5, или ДТ-З-К5. Расшифровываются данные условные обозначения следующим образом:

• «ДТ» – дизельное топливо;

Следующая литера обозначает климатические условия, также эта характеристика содержит данные о температуре фильтруемости:

• «Л» - летнее ДТ. В данном виде не определяется температура фильтруемости.

• «Е» - межсезонное, температура фильтруемости -15°С;

• «З» - зимнее, с температурой фильтруемости -20°С;

• «А» - арктическое, с температурой фильтруемости -38°С.

Следующее цифробуквенное обозначение говорит, о том, какое содержание серы присуще данному типу горючего:

• К2 – содержится не более 500 мг/кг;

• К3 – не более 350 мг/кг;

• К4 – не больше 50 мг/кг;

• К5 – не более 10 мг/кг.

Чем грозит превышение допустимых норм содержания серы в дизельном топливе

Соединения серы, присутствующие в горючем, вступают в реакцию с водяными парами, образуя кислоты. Последствием подобного взаимодействия будет сильный коррозирующий эффект и множественное нагарообразование при сгорании топлива. Поэтому, превышение серы в дизельном топливе оказывает негативное влияние на его эксплуатационные характеристики.

Основными последствиями повышенного содержания серы будут:

• Сильная коррозия поршневой системы двигателя, снижение срока службы;

• Нагарообразование и появление отложений на контактирующих с продуктами сгорания участках;

• Общее снижение эффективности топливной и выхлопной систем;

• Загрязнение окружающей среды.

Так как полное удаление серосодержащих соединений нерентабельно, некоторый процент серы всегда остается в ДТ, кроме того, снижение концентрации серосодержащих компонентов до 0,035% и ниже приводит к уменьшению смазывающей способности топлива.

Определение массовой доли серы в дизельном топливе

Массовая доля серы в дизельном топливе - важная характеристика горючего. Все стандартизированные методы определения количества серы можно разделить на несколько типов:

• методы, основанные на процессе окисления серы;

• методы, в основе которых лежит восстановление серы до сероводорода (H₂S);

• спектральные методики анализа, в том числе с применением УФ-флуоресцентного, рентгеновского излучений и атомно-эмиссионные методы.

Рассмотрим метод ультрафиолетовой флуоресценции, который позволяет установить, сколько серы содержится в ДТ. Эта методика описана в нескольких российских нормативных документах: ГОСТ ISO 20846-2012, ГОСТ Р 56342-2015, ГОСТ 34237-2017.

Рис. 1. Анализатор NSX-2100H, производства Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd, с детектором SD-210 для анализа серы в дизельном топливе

Анализ серосодержащих примесей включает стадию пиролитического сжигания образца с последующим детектированием ультрафиолетового флуоресцентного излучения, интенсивность которого соответствует содержанию серы в пробе.

Преимуществами данного способа можно считать:

1. Минимальное влияние присадок и соотношения С-Н на результаты измерений;

2. Доступность сертифицированных СО для построения калибровочных кривых;

3. Возможность определения низкого содержания серы в пределах от 0,02 до 10000 ppm (1 ppm = 1 мг/кг);

4. Множество типов устройств для ввода, позволяющих анализировать образцы в различном агрегатном состоянии.

Очистка дизельного топлива от серы

Задача уменьшения количества серы в дизтопливе является основной при его производстве. Очистка дизельного топлива от серы производится с помощью физико-химических и химических методов. Физико-химические методы удаления серы представляют собой очистку, при которой ДТ обрабатывают специальными сорбционными реагентами. Они впитывают серосодержащие компоненты, очищая ДТ от нежелательных примесей.

Химический метод основан на процессе гидроочистки. Устранение серы происходит вследствие химической реакции с водородом в условиях высокого давления и высокотемпературного нагрева. В результате гидроочистки серосодержащие примеси преобразуются в водорастворимый сернистый газ. Промывка обработанного сырья водой приводит к значительному снижению количества серы в конечном продукте.