🧫 Destylacja produktów naftowych

Petrochemia PN-EN ISO 3405

Przegląd

STATUS (stan na 30.10.2026). PN-EN ISO 3405:2019-05 — wersje polska i angielska, wprowadza EN ISO 3405:2019 i ISO 3405:2019 [IDT]; wersję polską opublikowano 09.10.2020, zastąpiła PN-EN ISO 3405:2012 (wprowadzającą ISO 3405:2011). ISO 3405:2019 to piąte wydanie normy, opublikowane 22.03.2019; ISO potwierdziła je 30.07.2024, a 14.03.2025 zdecydowała o rewizji — projekt szóstego wydania (ISO/FDIS 3405) jest od 28.10.2026 na etapie zatwierdzania (głosowanie FDIS). Do publikacji nowego wydania obowiązuje wydanie 2019.

ZAKRES (rozdz. 1). Laboratoryjne oznaczanie charakterystyki destylacji lekkich i średnich destylatów pochodzenia naftowego oraz produktów podobnych pochodzenia syntetycznego lub biologicznego, o początku wrzenia powyżej 0 °C i końcu destylacji poniżej około 400 °C, aparatem ręcznym albo automatycznym. Lekkie destylaty to zwykle benzyny silnikowe, paliwa silnikowe z etanolem do 85 % (V/V) i benzyny lotnicze; średnie — paliwo do turbinowych silników lotniczych, nafta, olej napędowy, olej napędowy z FAME do 30 % (V/V), olej opałowy i paliwa żeglugowe bez znaczącej ilości frakcji pozostałościowych. Charakterystyka destylacji (lotność) ma duży wpływ na bezpieczeństwo i działanie zwłaszcza paliw i rozpuszczalników: zakres wrzenia informuje o składzie i zachowaniu w czasie przechowywania i użytkowania, szybkość odparowania ma znaczenie dla wielu rozpuszczalników, a wartości graniczne charakterystyki destylacji zawiera większość specyfikacji destylatów naftowych i paliw ciekłych — dla kontroli właściwości użytkowych i ograniczenia tworzenia par, które mogą dawać mieszaniny wybuchowe z powietrzem albo uchodzić do atmosfery jako lotne związki organiczne (VOC). Odpowiadająca norma amerykańska ASTM D86 (5.3) dodaje, że charakterystyka destylacji benzyn silnikowych i lotniczych wpływa na rozruch, nagrzewanie i skłonność do tworzenia korków parowych, a obecność składników wysokowrzących — na ilość stałych osadów ze spalania.

ZASADA I POJĘCIA (rozdz. 3–4 projektu ISO/DIS 3405:2017; definicje jak w wydaniu 2000). Próbkę przypisuje się do jednej z czterech grup według składu i spodziewanej lotności; grupa wyznacza ustawienie aparatu, temperaturę chłodnicy i pozostałe warunki pracy. Porcję 100 ml destyluje się w warunkach właściwych dla grupy, systematycznie notując odczyty termometru i objętości zebranego kondensatu; mierzy się objętość pozostałości w kolbie i zapisuje stratę, a odczyty termometru koryguje się na ciśnienie barometryczne. Początek destylacji (początkowa temperatura wrzenia) to skorygowany odczyt w chwili, gdy pierwsza kropla kondensatu spada z dolnego końca rurki chłodnicy; koniec destylacji (końcowa temperatura wrzenia) — najwyższy skorygowany odczyt w czasie badania; punkt suchy — odczyt w chwili odparowania ostatniej kropli cieczy z najniższego miejsca kolby (do ogólnego użytku służy koniec destylacji, punkt suchy można podawać na przykład dla benzyn specjalnego przeznaczenia stosowanych w przemyśle farb). Procent odzysku to objętość kondensatu w cylindrze w danej chwili w procentach objętości porcji; strata to 100 minus odzysk całkowity (odzysk i pozostałość), a procent odparowania — suma procentu odzysku i procentu straty.

APARATURA I ZMIANY WYDANIA (5.1–5.4 i przedmowa projektu ISO/DIS 3405:2017, z którego powstało wydanie 2019). Kolby destylacyjne o pojemności 125 ml ze szkła żaroodpornego; rurka chłodnicy z bezszwowej rury metalowej odpornej na korozję, o długości (560 ± 5) mm, średnicy zewnętrznej 14 mm i grubości ścianki od 0,8 mm do 0,9 mm, z odcinkiem (393 ± 3) mm w czynniku chłodzącym i średnim nachyleniem 15° ± 1° względem poziomu; w aparatach ręcznych osłona kolby. Aparaty automatyczne mierzą i zapisują temperaturę par i objętość odzysku, a wyprodukowane w 1999 r. i później mają urządzenie, które w razie pożaru wyłącza zasilanie i wtryskuje gaz obojętny do komory kolby. Według przedmowy projektu wydanie 2019 rozszerzyło zakres na produkty syntetyczne i biologiczne, a w szczególności na paliwa silnikowe z etanolem i olej napędowy B30, dostosowało procedurę do ASTM D86, zaktualizowało precyzję dla aparatów automatycznych w grupach 1–3 (zależną od nachylenia krzywej destylacji, z badania międzylaboratoryjnego z 2010 r.) i dla T95 w grupie 4 (zakres od 260 °C do 360 °C) oraz wprowadziło rozwiązanie zastępujące termometry rtęciowe.

JAK PRZEBIEGA BADANIE — WEDŁUG WYDANIA Z 2000 R. (ISO 3405:2000, w Polsce PN-EN ISO 3405:2004; przebiegu według obecnego wydania nie znamy; to wydanie dzieliło próbki na pięć grup, od 0 do 4, obecne — na cztery). Grupy (tablica 1): 0 — benzyna naturalna; 1 — benzyny o prężności par Reida co najmniej 65,5 kPa i końcu destylacji do 250 °C; 2 — benzyny o prężności poniżej 65,5 kPa i końcu destylacji do 250 °C; 3 — szerokofrakcyjne paliwo lotnicze (początek wrzenia do 100 °C, koniec powyżej 250 °C); 4 — nafta i olej napędowy (początek wrzenia powyżej 100 °C, koniec powyżej 250 °C). Próbki grup 1 i 2 pobiera się do pojemników schłodzonych poniżej 10 °C i przechowuje poniżej 10 °C — gdy to niemożliwe, do 20 °C, ale przed otwarciem pojemnika zawsze doprowadza się je poniżej 10 °C. Próbki z widoczną wodą nie nadają się do badania: w grupach 0–2 pobiera się nową próbkę, a gdy to niemożliwe, usuwa wodę bezwodnym siarczanem sodu i odnotowuje osuszenie; w grupach 3–4 wodę usuwa się siarczanem sodu i dekantacją. Kolba, termometr, cylinder i próbka mają na początku 13–18 °C (grupy 1–3), w grupie 4 cylinder i próbka — od 13 °C do temperatury otoczenia (tablica 2). Porcję odmierza się do kreski 100 ml cylindrem, który bez suszenia odbiera potem destylat; przy spodziewanym nierównomiernym wrzeniu dodaje się czyste i suche kamyczki wrzenne. Warunki (tablica 3): łaźnia chłodnicy od 0 °C do 1 °C (grupy 0–1), od 0 °C do 4 °C (grupy 2–3), od 0 °C do 60 °C (grupa 4); czas od włączenia grzania do początku destylacji 5–10 min (grupy 1–3) albo 5–15 min (grupa 4); od początku destylacji do 5 % odzysku 60–100 s (grupy 1–2); od 5 % odzysku do 5 ml pozostałości w kolbie stała średnia szybkość 4–5 ml/min; od 5 ml pozostałości do końca destylacji najwyżej 5 min. Destylację, która nie spełnia tych warunków, powtarza się. Przy braku innych wymagań notuje się (grupy 1–4) początek i koniec destylacji albo punkt suchy oraz odczyty przy 5 %, 15 %, 85 %, 95 % i co 10 % odzysku; objętości z dokładnością 0,5 ml albo 0,1 ml, temperatury 0,5 °C albo 0,1 °C, zależnie od aparatu. W tym wydaniu procedura ręczna była metodą rozjemczą, chyba że uzgodniono inaczej (rozdz. 1); w zakresie wydania 2019 tego zdania nie ma.

OBLICZENIA I WYNIK — WEDŁUG WYDANIA Z 2000 R. (rozdz. 9–12). Odzysk zapisuje się, gdy dwa kolejne odczyty co 2 min są zgodne (aparat ręczny) albo objętość zmienia się najwyżej o 0,1 ml w 2 min (aparat automatyczny); pozostałość — po ostygnięciu kolby, w cylindrze 5 ml z dokładnością 0,1 ml; strata = 100 − (odzysk + pozostałość). Odczyty termometru koryguje się do 101,3 kPa równaniem Sydneya Younga: Tc = 0,000 9 · (101,3 − pk) · (273 + t), gdzie pk — ciśnienie w kPa, t — odczyt w °C; wartość bezwzględną poprawki dodaje się przy ciśnieniu niższym niż 101,3 kPa, a odejmuje przy wyższym. Stratę koryguje się wzorem Lc = 0,5 + (L − 0,5) / [1 + (101,3 − p) / 8,00]. Dla grup 0 i 1 albo przy stracie powyżej 2,0 % (V/V) podaje się zależność temperatury od procentu odparowania, dla grup 2–4 — od procentu odzysku. Precyzja w tym wydaniu zależy w większości punktów od nachylenia krzywej destylacji (zmiany temperatury na 1 % objętości; 12.1, tablice 5–8).

CZEGO TU NIE PODAJEMY. Przebiegu, obliczeń i warunków według wydania 2019 (w projekcie ISO/DIS 3405:2017 osobne procedury dla aparatów ręcznych i automatycznych — rozdz. 9 i 10), w tym granic czterech obecnych grup próbek i wymagań dla czujników zastępujących termometry rtęciowe, ani wartości precyzji wydania 2019 (rozdz. 13 i 14 projektu) — znamy tylko rozdz. 1–4 i 5.1–5.4 projektu ISO/DIS 3405:2017.

Zasada metody

Porcję 100 ml próbki destyluje się w znormalizowanej kolbie w warunkach właściwych dla grupy, do której należy próbka (temperatura chłodnicy, czasy i szybkość destylacji), systematycznie notując odczyty temperatury par w szyjce kolby i objętości kondensatu zebranego w cylindrze.

Po destylacji mierzy się objętość pozostałości i oblicza stratę; odczyty temperatury koryguje się na ciśnienie barometryczne, a dane służą do obliczeń właściwych dla rodzaju próbki i wymagań specyfikacji.

Zastosowania

• Lekkie destylaty — benzyny silnikowe, paliwa silnikowe z etanolem do 85 % (V/V), benzyny lotnicze (rozdz. 1)
• Średnie destylaty — paliwo do turbinowych silników lotniczych, nafta, olej napędowy (także z FAME do 30 % (V/V)), olej opałowy, paliwa żeglugowe bez znaczącej ilości frakcji pozostałościowych (rozdz. 1)
• Benzyny silnikowe — rozporządzenie w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych (wymagania opracowane na podstawie PN-EN 228+A1:2017-06) określa odparowanie do 70 °C (E70), 100 °C (E100) i 150 °C (E150), koniec destylacji najwyżej 210 °C i pozostałość najwyżej 2 % (V/V) (Dz.U. 2024 poz. 1018, zał. 1 i 2, lp. 16–18)
• Olej napędowy — skład frakcyjny według tego rozporządzenia (na podstawie PN-EN 590:2022-08): do 250 °C destyluje mniej niż 65 % (V/V), do 350 °C co najmniej 85 % (V/V), 95 % (V/V) destyluje do 360,0 °C; olej napędowy o polepszonych właściwościach niskotemperaturowych: do 180 °C najwyżej 10,0 % (V/V), do 340 °C co najmniej 95,0 % (V/V) (zał. 3 lp. 18)
• Dane wejściowe do obliczenia indeksu cetanowego według PN-EN ISO 4264 — temperatury odzysku 10 %, 50 % i 90 % (V/V) (ISO 4264:2018, 5.2)
• Benzyny specjalnego przeznaczenia, na przykład stosowane w przemyśle farb — można podawać punkt suchy (3.2)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 3405:2019-05

Tytuł (PL)

Przetwory naftowe i produkty podobne pochodzenia naturalnego i syntetycznego — Oznaczanie składu frakcyjnego metodą destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym

Title (EN)

Petroleum and related products from natural or synthetic sources — Determination of distillation characteristics at atmospheric pressure

Procedura krok po kroku

1. Grupa próbki i pobranie

   Przypisanie próbki do grupy według składu i lotności (obecnie cztery grupy). Wydanie 2000 (rozdz. 6, tablica 1): benzyny w pojemnikach schłodzonych poniżej 10 °C; próbkę z widoczną wodą pobrać ponownie albo osuszyć.

2. Przygotowanie aparatu

   Wydanie 2000 (rozdz. 7, tablica 2): kolba, czujnik i płytka podstawki według grupy; kolba, czujnik, cylinder i próbka w 13–18 °C (grupy 1–3), w grupie 4 cylinder i próbka od 13 °C do temperatury otoczenia; resztki cieczy z rurki chłodnicy usunąć miękką, niestrzępiącą się szmatką na sznurku albo drucie.

3. Odmierzenie porcji

   Porcję odmierzyć do kreski 100 ml cylindrem odbieralnika i przenieść do kolby tak, by ciecz nie wpłynęła do rurki odprowadzającej; ten sam cylinder, bez suszenia, wstawić pod wylot chłodnicy (wydanie 2000, 7.5–7.8).

4. Destylacja

   Wydanie 2000 (9.1–9.5, tablica 3): od włączenia grzania do początku destylacji 5–10 min (grupy 1–3) albo 5–15 min (grupa 4); od 5 % odzysku do 5 ml pozostałości średnio 4–5 ml/min; od 5 ml pozostałości do końca destylacji najwyżej 5 min; destylację niespełniającą tych warunków powtórzyć.

5. Odczyty

   Początek destylacji, temperatury przy wymaganych procentach odzysku, koniec destylacji albo punkt suchy. Wydanie 2000 (9.7.2): przy braku innych wymagań — przy 5 %, 15 %, 85 %, 95 % i co 10 % odzysku.

6. Odzysk, pozostałość, strata

   Wydanie 2000 (9.10–10.1): odzysk, gdy dwa kolejne odczyty co 2 min są zgodne (aparat ręczny) albo objętość zmienia się najwyżej o 0,1 ml w 2 min (automatyczny), pozostałość z ostudzonej kolby w cylindrze 5 ml z dokładnością 0,1 ml, strata = 100 − (odzysk + pozostałość).

7. Korekta i wynik

   Wydanie 2000 (10.2–10.3, rozdz. 11): odczyty skorygować do 101,3 kPa (Tc = 0,000 9 · (101,3 − pk) · (273 + t)), stratę — wzorem (3); w wyniku podać sposób pobrania próbki i procedurę: ręczną albo automatyczną.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Stosowanie normy może wiązać się z materiałami, czynnościami i sprzętem niebezpiecznym — środki bezpieczeństwa ustala użytkownik (ostrzeżenie normy)
• Przyczyną pożaru bywa pęknięcie kolby, zwarcie elektryczne albo spienienie i wyciek próbki przez górny otwór kolby — aparaty automatyczne od 1999 r. mają samoczynne wyłączenie zasilania i wtrysk gazu obojętnego (5.1)
• Szczelnie zamknięty, pełny, zimny pojemnik z próbką może pęknąć przy ogrzaniu (wydanie 2000, przestroga w 6.2.3)
• Bańka termometru rtęciowego może mieć temperaturę o 28 °C wyższą od wskazania — odczytów powyżej 371 °C należy unikać, a termometr, który je wskazał, przed ponownym użyciem sprawdzić w punkcie lodu (wydanie 2000, 5.8.1)
• W aparatach ręcznych osłona kolby chroni operatora w razie uszkodzenia aparatu i kolbę przed przeciągami (5.4)

Najczęstsze pytania