اندازه گیری دقیق گوگرد در فرآورده های نفتی و پتروشیمی

میزان گوگرد یکی از شاخص های مهم در ارزیابی کیفیت سوخت ها و فرآورده های نفتی است. این عنصر می تواند بر میزان انتشار اکسیدهای گوگرد هنگام احتراق، عملکرد برخی فرایندهای پالایشگاهی و عمر مفید کاتالیست ها تأثیر بگذارد. به همین دلیل، اندازه گیری و کنترل غلظت گوگرد در مراحل تولید، پالایش، ذخیره سازی و عرضه محصولات نفتی اهمیت بالایی دارد.

سولفور آنالایزر (Sulfur Analyzer)  دستگاهی آزمایشگاهی برای تعیین غلظت گوگرد در نمونه های مختلف است. این تجهیزات با استفاده از روش های تحلیلی متفاوت، مقدار گوگرد موجود در نمونه را اندازه گیری می کنند و نتایج را معمولاً به صورت ppm  یا درصد وزنی گزارش می دهند. انتخاب فناوری مناسب به نوع نمونه، محدوده غلظت مورد انتظار، حد تشخیص موردنیاز و استاندارد آزمون بستگی دارد.

در حوزه تجهیزات آزمایشگاهی نفت و پتروشیمی، دو برند KOEHLER  و HORIBA  راهکارهایی برای آنالیز گوگرد ارائه می کنند. برای نمونه، دستگاه EDX3500  شرکت KOEHLER  برای اندازه گیری گوگرد کل در فرآورده های نفتی تک فاز با روش فلورسانس پرتو ایکس طراحی شده است. HORIBA نیز مدل هایی مانند SLFA-60  و سری SLFA-6000  را برای اندازه گیری گوگرد در روغن ها و محصولات نفتی عرضه می کند.

این دستگاه ها در کنترل کیفیت محصولات، ارزیابی انطباق با مشخصات فنی و بررسی میزان گوگرد سوخت ها کاربرد دارند. با این حال، انتخاب مدل باید بر اساس مشخصات واقعی نمونه و روش آزمون موردنظر صورت گیرد؛ زیرا همه سولفور آنالایزرها از فناوری یکسانی استفاده نمی کنند و دامنه کاربرد آن ها نیز متفاوت است.

فناوری های اندازه گیری گوگرد در سولفور آنالایزر

سولفور آنالایزرها از چند فناوری برای تعیین میزان گوگرد استفاده می کنند. دو گروه مهم در تجهیزات مرتبط با فرآورده های نفتی، روش فلورسانس پرتو ایکس و روش های مبتنی بر احتراق هستند.

۱.  فلورسانس پرتو ایکس (XRF)

در روش فلورسانس پرتو ایکس، نمونه در معرض تابش پرتو ایکس قرار می گیرد. اتم های موجود در نمونه در پاسخ به این تابش، پرتوهای فلورسانس با انرژی مشخص منتشر می کنند. دستگاه با اندازه گیری و تحلیل این پرتوها، اطلاعات لازم برای تعیین غلظت گوگرد را استخراج می کند.

در مدل های انرژی پاشنده یا EDXRF، انرژی پرتوهای فلورسانس برای شناسایی و اندازه گیری عنصر موردنظر تحلیل می شود. این روش برای آنالیز گوگرد در بسیاری از فرآورده های نفتی مناسب است و در مدل های مربوطه امکان آماده سازی نسبتاً ساده نمونه و انجام اندازه گیری بدون مرحله احتراق را فراهم می کند.

دستگاه های KOEHLER EDX3500  و HORIBA SLFA-60  نمونه هایی از تجهیزات مبتنی بر این فناوری هستند. طبق اطلاعات سازندگان، این دستگاه ها برای اندازه گیری گوگرد در نمونه های نفتی طراحی شده اند و از استانداردهایی مانند ASTM D4294  پشتیبانی می کنند.

مزایای روش XRF، بسته به مدل، می تواند شامل آماده سازی ساده نمونه، سرعت مناسب آنالیز، کاهش نیاز به مواد مصرفی مرتبط با احتراق و امکان استفاده در آزمایشگاه های کنترل کیفیت باشد. با این حال، عملکرد دستگاه به کالیبراسیون، ماتریس نمونه، محدوده غلظت و شرایط اندازه گیری وابسته است.

۲.  آنالیز گوگرد با احتراق و آشکارسازی

در برخی روش ها، نمونه در شرایط کنترل شده سوزانده می شود و ترکیبات گوگردی حاصل از احتراق با استفاده از سامانه آشکارسازی مناسب اندازه گیری می شوند. یکی از روش های شناخته شده در این گروه، احتراق همراه با فلورسانس فرابنفش (UV Fluorescence) است.

این روش در برخی آنالایزرهای گوگرد برای تعیین غلظت گوگرد کل در نمونه های مایع و سوخت ها به کار می رود. انتخاب آن به نوع نمونه، محدوده اندازه گیری و استاندارد موردنیاز بستگی دارد.

HORIBA  در سبد محصولات آنالیز گوگرد خود، علاوه بر دستگاه های XRF، تجهیزات مبتنی بر آنالیز احتراقی را نیز معرفی کرده است. برای مثال، سری XPLORER  برای اندازه گیری گوگرد و در برخی مدل ها عناصر دیگری مانند نیتروژن یا هالوژن طراحی شده است.

بنابراین، هنگام خرید سولفور آنالایزر باید مشخص شود که نیاز آزمایشگاه به اندازه گیری گوگرد با روش XRF محدود است یا به فناوری احتراقی با حد تشخیص و دامنه کاربرد متفاوت نیاز دارد.

مقایسه سولفور آنالایزرهای KOEHLER  و HORIBA

هر دو برند راهکارهایی برای اندازه گیری گوگرد در محصولات نفتی ارائه می کنند؛ اما انتخاب دستگاه مناسب به مدل، فناوری اندازه گیری و شرایط آزمون بستگی دارد. جدول زیر چند نمونه از تجهیزات این دو برند را مقایسه می کند.

منابع مشخصات: صفحات رسمی KOEHLER  و HORIBA .  محدوده اندازه گیری، استانداردها و امکانات به مدل مشخص وابسته اند؛ برای EDX3500  باید پیکربندی و مشخصات فنی سفارش بررسی شود.

سولفور آنالایزر KOEHLER

شرکت KOEHLER  در حوزه تجهیزات آزمون فرآورده های نفتی، دستگاه EDX3500 را برای اندازه گیری گوگرد کل در محصولات نفتی تک فاز معرفی کرده است. این دستگاه با فناوری فلورسانس پرتو ایکس انرژی پاشنده کار می کند و برای کاربردهایی مانند بررسی گوگرد موجود در گازوئیل، سوخت جت، نفت سفید، نفت خام، نفتا، روغن های پایه و روغن های هیدرولیک طراحی شده است.

از امکانات اعلام شده برای EDX3500 می توان به نرم افزار کنترل طیف سنج، تحلیل داده ها، قالب های آماده برای کاربردهای مختلف و ابزار راهنمای ایجاد روش آزمون اشاره کرد. این امکانات به اپراتور کمک می کنند تنظیمات آزمون را مدیریت کرده و نتایج اندازه گیری را تحلیل کند.

این مدل می تواند گزینه ای برای آزمایشگاه هایی باشد که علاوه بر اندازه گیری گوگرد، به انعطاف پذیری در تعریف روش های تحلیلی و بررسی چند نوع فرآورده نفتی نیاز دارند. با این حال، پیش از انتخاب دستگاه باید محدوده غلظت گوگرد، نوع ماتریس نمونه و الزامات استاندارد مورد استفاده بررسی شود.

سولفور آنالایزر HORIBA

HORIBA  مجموعه ای متنوع از آنالایزرهای گوگرد ارائه می کند که برای کاربردهای متفاوت از اندازه گیری روتین گوگرد در روغن تا آنالیزهای عنصری با فناوری احتراق طراحی شده اند.

HORIBA SLFA-60  یک سولفور آنالایزر قابل حمل مبتنی بر XRF  است که برای اندازه گیری گوگرد در نمونه هایی مانند نفت خام، نفت سنگین، نفتا و گازوئیل استفاده می شود. این دستگاه دارای نمایشگر داخلی، صفحه کنترل، چاپگر داخلی و خروجی داده است. سازنده برای آن محدوده اندازه گیری ۰ تا ۹٫۹۹۹۹ درصد وزنی و حد تشخیص ۲۰ ppm  یا کمتر را اعلام کرده است. مقدار تکرارپذیری اعلام شده نیز در شرایط مشخص، برای نمونه حاوی ۱ درصد گوگرد، ۱۵ ppm  یا کمتر است.

در مقابل، سری HORIBA SLFA-6000  شامل مدل های SLFA-6100  و SLFA-6800  است. محدوده اندازه گیری اعلام شده این سری از ۵ ppm  تا ۹٫۹۹۹۹ درصد وزنی است. مدل SLFA-6800  از صفحه گردان برای اندازه گیری خودکار حداکثر هشت نمونه با شرایط از پیش تعیین شده پشتیبانی می کند؛ قابلیتی که برای آزمایشگاه های دارای حجم نمونه بیشتر اهمیت دارد.

در نتیجه، انتخاب بین مدل های مختلف HORIBA باید بر اساس ظرفیت کاری، میزان تحرک موردنیاز، تعداد نمونه ها و حد تشخیص مناسب انجام شود.

کاربرد سولفور آنالایزر در صنایع نفت و پتروشیمی

اندازه گیری گوگرد در زنجیره تولید و کنترل کیفیت محصولات نفتی از چند جهت اهمیت دارد. غلظت این عنصر می تواند یکی از شاخص های انطباق محصول با مشخصات فنی و الزامات زیست محیطی باشد.

• پالایشگاه ها: بررسی میزان گوگرد نفت خام و فرآورده های حاصل از پالایش برای ارزیابی کیفیت محصولات و کنترل فرایند.
• آزمایشگاه های سوخت: اندازه گیری گوگرد بنزین، گازوئیل، نفت سفید و سوخت های دیگر برای بررسی انطباق با مشخصات تعیین شده.
• صنایع تولید روانکار: ارزیابی میزان گوگرد در روغن های پایه و محصولات مرتبط، متناسب با روش آزمون.
• پتروشیمی ها: کنترل کیفیت خوراک ها و محصولات نفتی که اندازه گیری گوگرد در مشخصات فنی آن ها تعریف شده است.
• آزمایشگاه های دریایی: اندازه گیری گوگرد سوخت های دریایی برای بررسی انطباق با الزامات مربوطه.
• مراکز آزمون مستقل: ارائه نتایج تحلیلی برای ارزیابی کیفیت، مقایسه نمونه ها و مستندسازی آزمون ها.

اندازه گیری دقیق گوگرد در سوخت ها از نظر زیست محیطی نیز اهمیت دارد؛ زیرا سوزاندن سوخت های گوگرددار می تواند به انتشار اکسیدهای گوگرد منجر شود. با این حال، نتایج دستگاه باید در چارچوب استاندارد آزمون و الزامات قانونی مربوط به همان نوع سوخت تفسیر شوند.

استانداردهای مهم در آزمون گوگرد

هنگام انتخاب سولفور آنالایزر، بررسی استانداردهای قابل پشتیبانی از اهمیت زیادی برخوردار است. دو استاندارد پرکاربرد در آنالیز گوگرد محصولات نفتی عبارت اند از:

• ASTM D4294 :  روش تعیین گوگرد در نفت و فرآورده های نفتی با طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس انرژی پاشنده.
• ISO 8754 : روش تعیین گوگرد در فرآورده های نفتی با استفاده از فلورسانس پرتو ایکس انرژی پاشنده.

این استانداردها به تعیین روش اندازه گیری و شرایط ارزیابی نتایج کمک می کنند. دستگاه هایی مانند KOEHLER EDX3500  و HORIBA SLFA-60  در مشخصات رسمی خود به انطباق با ASTM D4294  اشاره دارند؛ با این حال، برای انتخاب نهایی باید نسخه استاندارد موردنیاز آزمایشگاه و مشخصات مدل بررسی شود.

نکته مهم آن است که قابلیت اجرای یک روش استاندارد با تأیید خودکار نتایج تمام نمونه ها یکسان نیست. آماده سازی صحیح نمونه، کالیبراسیون، استفاده از مواد مرجع مناسب و رعایت دستورالعمل دستگاه نیز بر اعتبار نتایج اثر می گذارند.

نکات مهم در انتخاب و خرید سولفور آنالایزر

برای انتخاب دستگاه مناسب، ابتدا باید نیازهای واقعی آزمایشگاه مشخص شوند. مهم ترین معیارها عبارت اند از:

1. نوع نمونه: مشخص کنید دستگاه برای نفت خام، سوخت های سبک، روغن های سنگین، روانکارها یا مواد دیگری استفاده خواهد شد.
2. محدوده اندازه گیری: حداقل و حداکثر غلظت گوگرد مورد انتظار را با محدوده کاری دستگاه مقایسه کنید.
3. حد تشخیص و تکرارپذیری: برای نمونه های کم گوگرد، حد تشخیص و عملکرد دستگاه در غلظت های پایین اهمیت بیشتری دارد.
4. استاندارد آزمون: مدل انتخابی باید با روش استاندارد موردنیاز آزمایشگاه سازگار باشد.
5. ظرفیت کاری: در صورت بررسی تعداد زیادی نمونه، مدل های دارای صفحه گردان یا قابلیت پردازش خودکار می توانند مناسب تر باشند.
6. نرم افزار و ثبت داده ها: امکانات ذخیره نتایج، شناسایی نمونه، خروجی داده و چاپ گزارش را بررسی کنید.
7. ایمنی و خدمات فنی: در دستگاه های XRF، امکانات حفاظتی در برابر پرتو ایکس، آموزش اپراتور و دسترسی به خدمات فنی اهمیت دارند.

در روش XRF، آماده سازی نمونه معمولاً شامل قراردادن مقدار مناسبی از نمونه در سلول مخصوص است؛ اما حجم نمونه و نوع سلول باید طبق دستورالعمل همان دستگاه انتخاب شود. برای نمونه، HORIBA SLFA-60 به حدود ۴ تا ۱۰ میلی لیتر نمونه نیاز دارد. این مقدار را نباید به تمام مدل های سولفور آنالایزر تعمیم داد.

سولفور آنالایزر KOEHLER  و HORIBA  در لاله تجهیز آزما

سولفور آنالایزرهای KOEHLER  و HORIBA  برای آزمایشگاه هایی مناسب اند که به اندازه گیری میزان گوگرد در فرآورده های نفتی و کنترل کیفیت محصولات نیاز دارند. تفاوت در فناوری، محدوده اندازه گیری، ظرفیت کاری و امکانات نرم افزاری باعث می شود انتخاب مدل مناسب به بررسی دقیق نیاز آزمایشگاه وابسته باشد.

در لاله تجهیز آزما، برای انتخاب سولفور آنالایزر باید نوع نمونه، حد تشخیص موردنیاز، استاندارد آزمون و حجم کاری آزمایشگاه مشخص شود. مدل هایی مانند KOEHLER EDX3500  و HORIBA SLFA-60  یا SLFA-6000  می توانند بر اساس نیازهای متفاوت بررسی شوند؛ اما انتخاب نهایی باید با تطبیق مشخصات فنی دستگاه و روش آزمون موردنظر انجام گیرد.

استفاده از سولفور آنالایزر متناسب با کاربرد، در کنار کالیبراسیون مناسب و اجرای صحیح روش آزمون، به افزایش اطمینان از نتایج و بهبود فرایند کنترل کیفیت در صنایع نفت و پتروشیمی کمک می کند.