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(biāo)準(zhǔn)辛烷值機(jī)來說是一種高效、經(jīng)濟(jì)的方法。而且其他如密度、蒸氣壓、流程等重要參數(shù)也可一并獲取，為了提高準(zhǔn)確度，我們假定樣品為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的汽油組分。一般汽油主要包含碳?xì)浠衔铩⑸倭康暮跹苌镆约爸鷦Ｓ闪黧w催化裂化裝置(FCC)生產(chǎn)的裂化汽油樣品含有各種碳?xì)浠衔铮绶紵N、石腦油、烯烴和烯烴，以及少量的高沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锍煞帧７紵N和支鏈烯烴的辛烷值高(RON和MON)，而烯烴和環(huán)烷烴的辛烷值處于中等，烯烴在發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件下易于聚合。
樣品調(diào)整
從催化裂化中試裝置(TU- Wien)獲得的裂解汽油是經(jīng)過條件處理的主要產(chǎn)品，已通過基本單元操作的過濾、脫水和蒸餾，且沸點(diǎn)范圍<215℃。為了測定輕汽油(沸點(diǎn)< 113°C)和重汽油(113 - 215°C)的辛烷值，需要進(jìn)一步蒸餾。
圖1:調(diào)整樣品進(jìn)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(gè)汽油產(chǎn)品中的苯。每個(gè)組分有特定碳?xì)浠衔锝M成，根據(jù)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(nèi)存在重疊區(qū)。每個(gè)餾分的含碳量范圍影響一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分布，因此裂解汽油產(chǎn)品也有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)全自動(dòng)測量汽油中重要的成分濃度。大量國家特定的校準(zhǔn)樣品被存儲(chǔ)在內(nèi)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(zhì)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(gè)組分中自動(dòng)引入一個(gè)確定的樣品體積。樣品輸入控制系統(tǒng)，保證進(jìn)樣精確。預(yù)熱10分鐘后，用正己烷進(jìn)行基本校準(zhǔn)，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(jìn)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(zhuǎn)換成濃度組合，計(jì)算辛烷值(RON和MON)。
結(jié)果
將不同的植物油(甘油三酯)與標(biāo)準(zhǔn)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(gè)ON-系列的趨勢可以用線性回歸來近似。按照20%質(zhì)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(zhì)汽油餾分比輕質(zhì)汽油餾分具有更高的RON和MON水平。在此基礎(chǔ)上，用菜籽油代替原油產(chǎn)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(jì)數(shù)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(fā)動(dòng)機(jī)的辛烷值進(jìn)行了比較。可比較的系列辛烷值在RON和max處出現(xiàn)了大約2個(gè)數(shù)字的偏差，在MON出現(xiàn)1個(gè)數(shù)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(yàn)中有所增加，而在其他植物油系列試驗(yàn)中，MON值的變化可以忽略不計(jì)。
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(jī)的辛烷值書數(shù)對比
結(jié)論
中紅外光譜燃料油分析儀的辛烷值與參考標(biāo)準(zhǔn)測試引擎測試的在可接受的偏差范圍內(nèi)。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(zhǔn)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(zhì)量檢測。
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