Emissioni inquinanti dei carburanti: come determinarli

I campioni di raffineria sono miscele di vari idrocarburi prodotti durante la distillazione ed il cracking del petrolio greggio; prodotti quali GPL, benzine, nafte, diesel e altre frazioni sono caratterizzati da un punto di ebollizione che va dai 50 a 390 °C ed in generale vengono usati come carburanti, combustibili per energia e materie prime per l’industria chimica (Immagine 1).

Tutta questa classe di composti contiene tracce di cloro, zolfo e azoto sia per proprietà naturali del petrolio, che provenienti da additivi aggiunti durante produzione e raffinazione.

I composti inquinanti del carburante

Se il raffinato diventa carburante, durante la fase di combustione dello stesso (es. nelle automobili) si formano composti inquinanti a base proprio di Azoto, Zolfo e Cloro che, sotto forma di emissioni, sono pericolosi sia per la salute umana che per l’ambiente e le parti meccaniche del motore. Il contenuto di composti a base di questi elementi (N, S, Cl) dovrebbe essere mantenuto il più basso possibile per una questione ambientale, per l’impatto che possono avere sulla salute e anche per l’effetto che hanno sulle prestazioni dei prodotti. Un contenuto troppo elevato, può influenzare notevolmente l’attività di alcune parti del motore come il catalizzatore, con conseguente avvelenamento e danneggiamento.

Nelle raffinerie petrolifere è previsto il controllo di questi elementi e il rispetto di limiti di legge specifici per ogni prodotto. Per quanto riguarda il controllo dell’Azoto totale i principali metodi analitici applicati sono ASTM D4629 e D5762.

Controllo degli inquinanti (ASTM D4629 e D5762)

L’analizzatore multi EA 5100 di Analytik Jena è perfetto per la determinazione del contenuto di azoto, zolfo e cloro in un ampio intervallo di concentrazione grazie alla combinazione di queste caratteristiche:

• combustione in quarzo ad alta temperatura senza catalizzatori
• disidratazione del combusto con dryer ad elevate performance
• detector HiPerSens per rilevazioni di tracce per ogni elemento

Tutti questi aspetti permettono di quantificare gli elementi più significativi a concentrazioni molto variabili, come ad esempio per l’Azoto nel range da 10 μg/L fino a 10.000 mg/L sullo stesso analizzatore.

Determinazione dell’azoto con multi EA5100

Questo lavoro è dedicato alla determinazione del contenuto di Azoto in diversi tipi di campioni di raffineria: diesel, benzina, platformer, jet fuel. La diversa volatilità e densità di questi prodotti è gestibile direttamente con multi EA 5100 senza alcuna fase preparativa per i campioni: l’operatore ha infatti facoltà di regolare finemente le velocità di prelievo/iniezione con siringa di ogni prodotto in combustione, potendo inoltre selezionare giornalmente se operare con combustione verticale (più veloce) od orizzontale (più versatile). Tutto questo grazie al brevetto Double Furnace di Analytik Jena.

multi EA5100 è dotato di rilevatore a chemiluminescenza CLD HiPerSens e di introduzione del campione automatizzata tramite il campionatore multi-matrix MMS 5100 con rack per liquidi. La combustione avviene direttamente nel tubo di combustione in assetto verticale, senza utilizzo di catalizzatori, ad una temperatura di 1050°C, in due fasi, pirolisi ed ossidazione, la prima in flusso di gas inerte Argon e la seconda in atmosfera ricca di ossigeno. Con questo sistema è garantita un’evaporazione ed ossidazione uniforme del campione senza formazione di incombusti o ceneri. Nella Tabella 1 si illustrano le condizioni di lavoro dell’analizzatore.

Grazie a queste caratteristiche è possibile raggiungere un limite di rilevabilità di 10 μg/L di N.

I campioni esaminati erano sia provenienti da CQ di raffineria che dal controllo di processo. I risultati sono riportati in Tabella 3 e prodotti in triplicato tramite un volume iniettato di 40 μL. Grazie all’ottima stabilità del sistema, tre repliche sono sufficienti per ottenere un’accuratezza RSD inferiore al 3%, con una conseguente ottimizzazione dei tempi analitici e quindi del numero di campioni eseguibili in un giorno.

L’analizzatore elementare multi EA 5100 di Analytik Jena è ideale per la determinazione di contenuti di azoto, anche se molto variabili, nei diversi campioni analizzati in raffineria (diesel, benzina, cherosene, nafta). Grazie al rilevatore con tecnologia HiPerSens è possibile lavorare sia in sensibilità che alta concentrazione, permettendo massima flessibilità all’operatore. Attraverso una costruzione plug & play dello strumento è possibile aggiungere i detector per la determinazione di Zolfo, Coloro e Carbonio in un secondo momento con pochi semplici step. Multi EA 5100 è la soluzione sensibile e flessibile per il tuo laboratorio di controllo sui prodotti liquidi petrolchimici.