⛽ Schwefelgehalt in Kraftstoffen
Kurz gefasst
Bestimmung des Schwefelgehalts in Automobilkraftstoffen im Bereich 3–500 mg/kg durch UV-Fluoreszenzmethode nach Verbrennung der Probe in sauerstoffreicher Atmosphäre. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 20846:2019; Messbereich: 3–500 mg/kg (Kraftstoffe), 3–45 mg/kg (synthetische Kraftstoffe). Das Verfahren umfasst 10 Schritte (insgesamt rund 1 Std. 19 Min.–1 Std. 51 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Qualitätskontrolle von Diesel (PN-EN 590: max 10 mg/kg Schwefel), Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen (PN-EN 228: max 10 mg/kg), Prüfung von Flugkraftstoff Jet A-1.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 20846:2019
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 10
- Gesamtdauer der Schritte: 1 Std. 19 Min.–1 Std. 51 Min.
- Messbereich: 3–500 mg/kg (Kraftstoffe), 3–45 mg/kg (synthetische Kraftstoffe)
- Bestimmungsgrenze: ~1 mg/kg (geräteabhängig)
- Wiederholbarkeit (10 mg/kg): ±1,5 mg/kg
Übersicht
Schwefel in Kraftstoffen ist einer der am strengsten kontrollierten Parameter aufgrund seiner negativen Umweltauswirkungen (SO₂-Emissionen, saurer Regen) und Haltbarkeit von Abgasreinigungssystemen (Vergiftung von Dreiwegekatalysator und Dieselpartikelfilter DPF). EU-Anforderungen begrenzen den Schwefelgehalt in Benzin und Diesel auf maximal 10 mg/kg (10 ppm) — sogenannte schwefelfreie Kraftstoffe.
Die Ultraviolett (UV)-Fluoreszenzmethode beinhaltet die Verbrennung der Kraftstoffprobe in einem Hochtemperaturofen (1000–1100°C) in sauerstoffreicher Atmosphäre, wodurch alle Schwefelverbindungen zu Schwefeldioxid (SO₂) umgewandelt werden. SO₂-Gas wird dann durch UV-Strahlung angeregt und emittiert charakteristische Fluoreszenz, deren Intensität proportional zur SO₂-Konzentration und damit zum Schwefelgehalt in der Probe ist.
Die Methode wird angewendet auf Ottokraftstoffe (einschließlich solcher mit bis zu 10% Ethanol), Dieselöle (einschließlich mit bis zu 30% FAME-Zusatz) und synthetische Kraftstoffe (HVO, GTL). Der Messbereich umfasst 3 bis 500 mg/kg Schwefel. Potenzielle Interferenzen sind Halogene (über 3500 mg/kg) und Stickstoff aus Cetanverbesserern.
Das Prüfergebnis ist in jedem Kraftstoffqualitätszertifikat gemäß PN-EN 590 (Diesel) und PN-EN 228 (Benzin) erforderlich. Es ist auch entscheidend für Schiffskraftstoffe (IMO 2020 Schwefelrichtlinie) und Flugkraftstoffe. Kraftstofflabore führen diese Bestimmung routinemäßig bei jeder Kraftstoffcharge durch.
Prinzip der Methode
Kraftstoffprobe wird (direkt oder nach Verdünnung) in Verbrennungsofen bei 1000–1100°C im Argon/Sauerstoffstrom eingebracht. In der Probe vorhandene Schwefelverbindungen werden zu SO₂ oxidiert. Verbrennungsgase werden getrocknet und zur UV-Detektionskammer geleitet. UV-Strahlung mit Wellenlänge ca. 220 nm regt SO₂-Moleküle an, die Fluoreszenz im Bereich 300–400 nm emittieren. Die Fluoreszenzintensität ist proportional zur SO₂-Konzentration (Beer-Lambert-Gesetz). Das Signal wird von einem Photomultiplier aufgezeichnet und basierend auf einer aus zertifizierten Standards erstellten Kalibrierkurve in Schwefelgehalt umgerechnet.
Anwendungen
- Qualitätskontrolle von Diesel (PN-EN 590: max 10 mg/kg Schwefel)
- Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen (PN-EN 228: max 10 mg/kg)
- Prüfung von Flugkraftstoff Jet A-1
- Kontrolle von Schiffskraftstoffen (IMO 2020: max 0,50% m/m)
- Prüfung von Biokraftstoffen — FAME, HVO, GTL
- Überwachung von Entschwefelungsprozessen in Raffinerien (HDS)
- Kontrolle petrochemischer Rohstoffe
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 3–500 mg/kg (Kraftstoffe), 3–45 mg/kg (synthetische Kraftstoffe) |
| Bestimmungsgrenze | ~1 mg/kg (geräteabhängig) |
| Wiederholbarkeit (10 mg/kg) | ±1,5 mg/kg |
| Vergleichbarkeit (10 mg/kg) | ±3,4 mg/kg |
| Verbrennungstemperatur | 1000–1100°C |
| Probenvolumen | 5–20 µL (Direktinjektion) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 20846:2019
- Titel (PL)
- Przetwory naftowe — Oznaczanie zawartości siarki w paliwach samochodowych — Metoda fluorescencji w nadfiolecie
- Title (EN)
- Petroleum products — Determination of sulfur content of automotive fuels — Ultraviolet fluorescence method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Analysatorinbetriebnahme
Analysator einschalten, Gasflaschenventile öffnen (Ar, O₂). Ofen auf Betriebstemperatur 1050°C aufheizen. UV-Detektor-Basislinie stabilisieren.
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Kalibrierung
Kalibrierkurve aus mindestens 3–5 Standards erstellen (z.B. 0, 5, 10, 50, 100 mg/kg S). Korrelationskoeffizient R² ≥ 0,999.
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Probenvorbereitung
Kraftstoffprobe gründlich mischen. Für Proben mit hohem S-Gehalt — mit Isooctan verdünnen. Probenmasse aufzeichnen.
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Blindwertmessung
Blindwertmessung durchführen (reines Isooctan oder sauberes Schiffchen) zur Bestimmung von Hintergrund und potentieller Verunreinigung.
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Probeneinführung
Mit Mikrospritze 5–20 µL Probe aufnehmen und auf Keramikschiffchen oder direkt in Ofen injizieren (je nach Gerät).
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Verbrennung und Detektion
Probe wird bei 1050°C in O₂/Ar-Atmosphäre verbrannt. SO₂ zur UV-Kammer transportiert, Fluoreszenzsignal aufgezeichnet. Analysenzeit pro Probe ca. 3–5 min.
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Ergebnisablesung
Software berechnet automatisch Schwefelgehalt basierend auf Kalibrierkurve und Probenmasse. Ergebnis in mg/kg.
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Wiederholung und QC
Mindestens 2 Bestimmungen durchführen. Alle 10 Proben Kontrollprobe (CRM) messen. CRM-Ergebnis muss innerhalb zertifizierter Unsicherheitsgrenzen liegen.
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Blindwertverifizierung
Nach Probenserie Blindwert durchführen — auf Speichereffekt (Carry-over) von Proben mit hohem Schwefelgehalt prüfen.
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Gerätabschaltung
Nach Arbeitsende: Ofen abkühlen, Gasflaschen schließen, Gaspfad reinigen. Gasverbrauch und Schiffchen aufzeichnen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| UV-Fluoreszenz-Schwefelanalysator | Analytik Jena multi EA 5100, Mitsubishi TS-100V | 120 000–250 000 PLN |
| Kompaktanalysator | Analytik Jena compEAct, HORIBA SLFA-60 | 80 000–150 000 PLN |
| Autosampler | Automatischer Probenaufgeber 50–100 Positionen | 30 000–60 000 PLN |
| Keramik/Quarzschiffchen | Verbrennungsschiffchen, Einweg oder wiederverwendbar | 5–20 PLN/Stk. (Keramik) |
| Gasflaschen (Ar, O₂) | Argon 5.0 (50 L), Sauerstoff 5.0 (50 L) mit Druckreglern | 500–1 200 PLN/Flasche |
| Mikrospritze | Hamilton 10–50 µL zur Dosierung flüssiger Proben | 400–1 200 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Schwefelstandards in Basisöl | — | Zertifizierte CRM-Standards: 5, 10, 20, 50, 100, 500 mg/kg S in isoparaffinischem Öl, z.B. AccuStandard, Conostan |
| Isooctan (Lösungsmittel/Verdünnungsmittel) | 540-84-1 | Reinheit ≥99,5%, ultra-niedriger Schwefelgehalt (<0,5 mg/kg), zur Probenverdünnung |
| Toluol (schwefelarm) | 108-88-3 | Spektroskopische Reinheit, S-Gehalt <1 mg/kg, zur Reinigung und Verdünnung |
| Dibenzothiophen (Einzelverbindungsstandard) | 132-65-0 | Reinheit ≥99%, zur Herstellung von Arbeitsstandardlösungen |
| Argon 5.0 | 7440-37-1 | Trägergas, Reinheit ≥99,999% |
| Sauerstoff 5.0 | 7782-44-7 | Verbrennungsgas, Reinheit ≥99,999% |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Kraftstoffe — brennbar und flüchtig, Arbeit in gut belüftetem Bereich
- Verbrennungsofen 1050°C — Verbrennungsgefahr, heiße Elemente nicht berühren
- Gasflaschen unter Druck — gegen Umkippen sichern, Dichtheit prüfen
- Isooctan — brennbar und reizend, Arbeit im Abzug
- Schutzbrille, Nitrilhandschuhe, Laborkittel obligatorisch
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 20846:2019 — „Petroleum products — Determination of sulfur content of automotive fuels — Ultraviolet fluorescence method“.
Wie funktioniert diese Methode?
Kraftstoffprobe wird (direkt oder nach Verdünnung) in Verbrennungsofen bei 1000–1100°C im Argon/Sauerstoffstrom eingebracht. In der Probe vorhandene Schwefelverbindungen werden zu SO₂ oxidiert.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Messbereich: 3–500 mg/kg (Kraftstoffe), 3–45 mg/kg (synthetische Kraftstoffe); Bestimmungsgrenze: ~1 mg/kg (geräteabhängig); Wiederholbarkeit (10 mg/kg): ±1,5 mg/kg; Vergleichbarkeit (10 mg/kg): ±3,4 mg/kg.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 1 Std. 19 Min.–1 Std. 51 Min. Das Verfahren umfasst 10 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
UV-Fluoreszenz-Schwefelanalysator, Kompaktanalysator, Autosampler, Keramik/Quarzschiffchen, Gasflaschen (Ar, O₂), Mikrospritze. Richtpreis für das Kerngerät (UV-Fluoreszenz-Schwefelanalysator): 120 000–250 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Qualitätskontrolle von Diesel (PN-EN 590: max 10 mg/kg Schwefel); Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen (PN-EN 228: max 10 mg/kg); Prüfung von Flugkraftstoff Jet A-1; Kontrolle von Schiffskraftstoffen (IMO 2020: max 0,50% m/m); Prüfung von Biokraftstoffen — FAME, HVO, GTL; Überwachung von Entschwefelungsprozessen in Raffinerien (HDS); Kontrolle petrochemischer Rohstoffe.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Kraftstoffe — brennbar und flüchtig, Arbeit in gut belüftetem Bereich; Verbrennungsofen 1050°C — Verbrennungsgefahr, heiße Elemente nicht berühren; Gasflaschen unter Druck — gegen Umkippen sichern, Dichtheit prüfen; Isooctan — brennbar und reizend, Arbeit im Abzug; Schutzbrille, Nitrilhandschuhe, Laborkittel obligatorisch.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN ISO 20846.