通过中红外光谱燃料油分析仪测定不同比例裂化汽油的辛烷值
2020-12-21
简介：
研究表明利用中红外光谱燃料油分析仪测定汽油辛烷值对比标准辛烷值机来说是一种高效、经济的方法。而且其他如密度、蒸气压、流程等重要参数也可一并获取，为了提高准确度，我们假定样品为实验室数据的汽油组分。一般汽油主要包含碳氢化合物、少量的含氧衍生物以及助剂。由流体催化裂化装置(FCC)生产的裂化汽油样品含有各种碳氢化合物，如芳烃、石脑油、烯烃和烯烃，以及少量的高沸点碳氢化合物成分。芳烃和支链烯烃的辛烷值高(RON和MON)，而烯烃和环烷烃的辛烷值处于中等，烯烃在发动机工作条件下易于聚合。
样品调整
从催化裂化中试装置(TU- Wien)获得的裂解汽油是经过条件处理的主要产品，已通过基本单元操作的过滤、脱水和蒸馏，且沸点范围<215℃。为了测定轻汽油(沸点< 113°C)和重汽油(113 - 215°C)的辛烷值，需要进一步蒸馏。
图1:调整样品进行测量
如图1所示，组分随其可见颜色而变化。值得注意的是，透明的轻馏分，其中包含整个汽油产品中的苯。每个组分有特定碳氢化合物组成，根据PIONA分析(ASTM)，轻馏分可分为C4至C9烃类-光谱，而重馏分则包含C6至C11烃类。由于模糊分离，轻、重汽油馏分在C6 ~ C9烃类范围内存在重叠区。每个馏分的含碳量范围影响一个标准分布，因此裂解汽油产品也有一个标准分布。
测试
如图2所示，利用中红外光谱燃料油分析仪提供了一个全自动测量汽油中重要的成分浓度。大量国家特定的校准样品被存储在内存芯片中。该分析工具可以在没有PC连接的情况下工作，因此是快速质量检查的理想解决方案。
图2，中红外光谱燃料油分析仪
通过中红外光谱燃料油分析仪的泵送模块，从每个组分中自动引入一个确定的样品体积。样品输入控制系统，保证进样精确。预热10分钟后，用正己烷进行基本校准，测量工具就可以使用了。仅需要7ml的小样本量即可对红外光谱进行精确检测。测定采用快速傅里叶变换(FFT)算法将光谱曲线转换成浓度组合，计算辛烷值(RON和MON)。
结果
将不同的植物油(甘油三酯)与标准减压汽油(VGO)混合，以指出含氧化合物对催化裂化裂化汽油馏分辛烷值的影响。汽油馏分的辛烷值(ON)取决于催化裂化原料的生物油/VGO(减压汽油)比，如图3所示。每个ON-系列的趋势可以用线性回归来近似。按照20%质量变化增加生物油，轻组分汽油的辛烷值不断降低。而重馏分的辛烷值特征则相反，重质汽油馏分比轻质汽油馏分具有更高的RON和MON水平。在此基础上，用菜籽油代替原油产品VGO(减压汽油)测定辛烷值的大偏差可以测定。棕榈油和大豆油的偏差在计数序列中被排在后面。
菜籽油 大豆油 棕榈油
图三：不同比例轻组分和重组分汽油的辛烷值
为便于控制，对裂解汽油的辛烷值与施韦夏特石化分公司OMV SGS测试发动机的辛烷值进行了比较。可比较的系列辛烷值在RON和max处出现了大约2个数字的偏差，在MON出现1个数字的偏差。随着原料中植物油比例的增加，裂解汽油馏分RON值有明显增大的趋势。MON值仅在菜籽油系列试验中有所增加，而在其他植物油系列试验中，MON值的变化可以忽略不计。
菜籽油 大豆油 棕榈油
图4：中红外光谱燃料油分析仪和辛烷值机的辛烷值书数对比
结论
中红外光谱燃料油分析仪的辛烷值与参考标准测试引擎测试的在可接受的偏差范围内。甚至在增加生物油系列的辛烷值变化趋势上也具有足够的准确性。因此，该分析仪器适用于不同原料的FCC汽油与植物油含量的辛烷值的快速质量检测。
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