通過中紅外光譜燃料油分析儀測定不同比例裂化汽油的辛烷值
2020-12-21
簡介：
研究表明利用中紅外光譜燃料油分析儀測定汽油辛烷值對比標準辛烷值機來說是一種高效、經濟的方法。而且其他如密度、蒸氣壓、流程等重要參數也可一并獲取，為了提高準確度，我們假定樣品為實驗室數據的汽油組分。一般汽油主要包含碳氫化合物、少量的含氧衍生物以及助劑。由流體催化裂化裝置(FCC)生產的裂化汽油樣品含有各種碳氫化合物，如芳烴、石腦油、烯烴和烯烴，以及少量的高沸點碳氫化合物成分。芳烴和支鏈烯烴的辛烷值高(RON和MON)，而烯烴和環烷烴的辛烷值處于中等，烯烴在發動機工作條件下易于聚合。
樣品調整
從催化裂化中試裝置(TU- Wien)獲得的裂解汽油是經過條件處理的主要產品，已通過基本單元操作的過濾、脫水和蒸餾，且沸點范圍<215℃。為了測定輕汽油(沸點< 113°C)和重汽油(113 - 215°C)的辛烷值，需要進一步蒸餾。
圖1:調整樣品進行測量
如圖1所示，組分隨其可見顏色而變化。值得注意的是，透明的輕餾分，其中包含整個汽油產品中的苯。每個組分有特定碳氫化合物組成，根據PIONA分析(ASTM)，輕餾分可分為C4至C9烴類-光譜，而重餾分則包含C6至C11烴類。由于模糊分離，輕、重汽油餾分在C6 ~ C9烴類范圍內存在重疊區。每個餾分的含碳量范圍影響一個標準分布，因此裂解汽油產品也有一個標準分布。
測試
如圖2所示，利用中紅外光譜燃料油分析儀提供了一個全自動測量汽油中重要的成分濃度。大量國家特定的校準樣品被存儲在內存芯片中。該分析工具可以在沒有PC連接的情況下工作，因此是快速質量檢查的理想解決方案。
圖2，中紅外光譜燃料油分析儀
通過中紅外光譜燃料油分析儀的泵送模塊，從每個組分中自動引入一個確定的樣品體積。樣品輸入控制系統，保證進樣精確。預熱10分鐘后，用正己烷進行基本校準，測量工具就可以使用了。僅需要7ml的小樣本量即可對紅外光譜進行精確檢測。測定采用快速傅里葉變換(FFT)算法將光譜曲線轉換成濃度組合，計算辛烷值(RON和MON)。
結果
將不同的植物油(甘油三酯)與標準減壓汽油(VGO)混合，以指出含氧化合物對催化裂化裂化汽油餾分辛烷值的影響。汽油餾分的辛烷值(ON)取決于催化裂化原料的生物油/VGO(減壓汽油)比，如圖3所示。每個ON-系列的趨勢可以用線性回歸來近似。按照20%質量變化增加生物油，輕組分汽油的辛烷值不斷降低。而重餾分的辛烷值特征則相反，重質汽油餾分比輕質汽油餾分具有更高的RON和MON水平。在此基礎上，用菜籽油代替原油產品VGO(減壓汽油)測定辛烷值的大偏差可以測定。棕櫚油和大豆油的偏差在計數序列中被排在后面。
菜籽油 大豆油 棕櫚油
圖三：不同比例輕組分和重組分汽油的辛烷值
為便于控制，對裂解汽油的辛烷值與施韋夏特石化分公司OMV SGS測試發動機的辛烷值進行了比較。可比較的系列辛烷值在RON和max處出現了大約2個數字的偏差，在MON出現1個數字的偏差。隨著原料中植物油比例的增加，裂解汽油餾分RON值有明顯增大的趨勢。MON值僅在菜籽油系列試驗中有所增加，而在其他植物油系列試驗中，MON值的變化可以忽略不計。
菜籽油 大豆油 棕櫚油
圖4：中紅外光譜燃料油分析儀和辛烷值機的辛烷值書數對比
結論
中紅外光譜燃料油分析儀的辛烷值與參考標準測試引擎測試的在可接受的偏差范圍內。甚至在增加生物油系列的辛烷值變化趨勢上也具有足夠的準確性。因此，該分析儀器適用于不同原料的FCC汽油與植物油含量的辛烷值的快速質量檢測。
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