ASTM D86

ASTM D86 — это стандартный метод испытаний, разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM International), который описывает процедуру определения фракционного состава нефтепродуктов методом атмосферной перегонки. Данный метод позволяет установить температурные пределы выкипания жидких углеводородов, что является ключевой характеристикой для оценки качества, безопасности и эксплуатационных свойств топлив, масел и растворителей.

История

Метод ASTM D86 был впервые опубликован в 1920-х годах как один из первых стандартизированных подходов к анализу нефтепродуктов. С развитием нефтеперерабатывающей промышленности и автомобилестроения возникла необходимость в едином, воспроизводимом способе оценки испаряемости топлива. Стандарт многократно пересматривался и уточнялся, последняя актуальная редакция — ASTM D86-23 (2023 год). В России и странах постсоветского пространства аналогом является ГОСТ 2177 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава».

Сущность метода

Метод ASTM D86 основан на перегонке 100 мл образца нефтепродукта в стандартной лабораторной колбе при атмосферном давлении (около 760 мм рт. ст.). Образец нагревают с контролируемой скоростью, а пары конденсируются в холодильнике и собираются в мерный цилиндр. В процессе регистрируют температуру в момент появления первой капли конденсата (начальная температура кипения, НТК) и далее — при каждом наборе 10 % объёма отгона (10 %, 20 %, … 90 %), а также конечную температуру кипения (КТК), когда достигается максимальная температура перегонки или образец полностью испаряется.

Основные параметры

• Начальная температура кипения (НТК) — температура, при которой первая капля конденсата падает в мерный цилиндр.
• Температура выкипания определённых объёмных процентов — например, T10, T50, T90 — температура, при которой собирается 10 %, 50 % или 90 % объёма образца.
• Конечная температура кипения (КТК) — максимальная температура, зафиксированная в конце перегонки, обычно после испарения 95–98 % образца.
• Остаток и потери — объём жидкости, оставшейся в колбе после перегонки, и разница между начальным объёмом и суммой собранного дистиллята.

Оборудование

Для проведения испытания по ASTM D86 требуется стандартный набор:

• Перегонная колба — стеклянная колба определённой формы (обычно на 125 мл или 200 мл) с боковым отводом.
• Холодильник — водяной или воздушный, обеспечивающий конденсацию паров.
• Мерный цилиндр — градуированный на 100 мл, для сбора дистиллята.
• Нагреватель — электрический или газовый, с возможностью точного регулирования скорости нагрева.
• Термометры — ртутные или электронные, с диапазоном от –20 °C до +400 °C, в зависимости от типа образца.
• Барометр — для измерения атмосферного давления, так как температура кипения зависит от давления.

Классификация образцов

ASTM D86 применяется для широкого спектра нефтепродуктов, которые условно делятся на группы:

• Группа 0 — сжиженные нефтяные газы (пропан, бутан) — метод не применяется, используется ASTM D1835.
• Группа 1 — бензины, растворители, керосины — низкокипящие фракции (НТК до 250 °C).
• Группа 2 — дизельные топлива, лёгкие масла — средние фракции (НТК до 300 °C).
• Группа 3 — тяжёлые топлива, смазочные масла — высококипящие фракции (НТК до 400 °C).
• Группа 4 — битумы, гудроны — не перегоняются при атмосферном давлении, требуют вакуумной перегонки (ASTM D1160).

Применение

Результаты испытаний по ASTM D86 используются в следующих областях:

• Контроль качества топлив — для бензинов, дизельного топлива, авиационного керосина. Например, температура выкипания 10 % (T10) влияет на пусковые свойства двигателя, а T90 — на склонность к образованию нагара.
• Разработка рецептур — нефтеперерабатывающие заводы используют данные для оптимизации смешения компонентов.
• Сертификация и соответствие стандартам — многие национальные и международные спецификации (EN 228, ГОСТ Р 51105, ASTM D975) устанавливают требования к фракционному составу, определённому по ASTM D86.
• Научные исследования — изучение испаряемости, летучести и термической стабильности углеводородов.

Ограничения и погрешности

Метод ASTM D86 имеет ряд ограничений:

• Зависимость от атмосферного давления — результаты корректируются по барометрическому давлению (поправка Сиднея Янга или таблицы ASTM).
• Неприменимость для высоковязких и термонестабильных образцов — при перегонке может происходить разложение (крекинг) компонентов, искажающее результаты.
• Ограниченная точность — воспроизводимость метода составляет ±2–5 °C в зависимости от фракции и типа образца.
• Субъективность — определение НТК и КТК зависит от оператора, особенно при ручном управлении.

Связь с другими методами

ASTM D86 является одним из нескольких стандартов для определения фракционного состава. В зависимости от типа образца и требуемой точности применяются:

• ASTM D1160 — перегонка при пониженном давлении (вакуумная) для тяжёлых нефтепродуктов.
• ASTM D2887 — симуляция перегонки методом газовой хроматографии (GC-SimDist), позволяющая получить кривую разгонки без физической перегонки.
• ASTM D86 — наиболее простой и дешёвый метод, широко используемый в лабораториях качества.

Значение в промышленности

ASTM D86 остаётся одним из самых распространённых методов анализа нефтепродуктов благодаря своей простоте, низкой стоимости и многолетней истории применения. Он является обязательным для контроля качества бензинов и дизельного топлива во многих странах, включая Россию (аналог ГОСТ 2177). Данные фракционного состава позволяют прогнозировать поведение топлива в двигателе, оценивать его испаряемость, склонность к образованию паровых пробок и конденсацию в топливной системе.

Источники

• ASTM D86-23 «Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products and Liquid Fuels at Atmospheric Pressure», ASTM International, 2023.
• ГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава», Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации.
• Speight J. G. «Handbook of Petroleum Product Analysis», 2nd ed., Wiley, 2015.
• «Petroleum Refining: Technology and Economics» by James H. Gary, Glenn E. Handwerk, 5th ed., CRC Press, 2007.