In den letzten Jahren wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Umweltauswirkungen von Kraftstoffen durch Verbesserungen der Kraftstoffqualität zu verringern. Dazu müssen die Motoren effizienter werden und der Oktangehalt des Kraftstoffs erhöht werden, damit Motoren mit höherer Verdichtung eingesetzt werden können. Die Bestimmung der wichtigsten Qualitätsparameter von Benzin, nämlich Research-Oktanzahl (ROZ, ASTM D2699-19), Motor-Oktanzahl (MON, ASTM D2700-19), Klopffestigkeitsindex (AKI), Aromatengehalt (ASTM D5769-15) und Dichte, erfordert herkömmlich mehrere verschiedene Analysemethoden, die aufwändig sind und geschultes Personal erfordern. Dieser Anwendungsbericht zeigt, dass der XDS RapidLiquid Analyzer, der im sichtbaren und nahen Infrarot-Spektralbereich (Vis- NIR) arbeitet, eine kostengünstige und schnelle Lösung für die Multiparameteranalyse von Benzin bietet.
Benzinproben wurden mit dem XDS RapidLiquid Analyzer (RLA) im Transmissionsmodus über den gesamten Wellenlängenbereich (400-2500 nm) gemessen. Mit dem eingebauten temperaturgesteuerten Probenhalter wurde eine reproduzierbare Spektrenerfassung erreicht. Der Einfachheit halber wurden Einwegfläschchen mit einer Schichtdicke von 8 mm verwendet, was ein Reinigungsverfahren überflüssig machte. Das Metrohm-Softwarepaket Vision Air Complete wurde für die Datenerfassung und die Entwicklung von Vorhersagemodellen verwendet.
Ausrüstung | Metrohm-Nummer |
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XDS RapidLiquid-Analysator | 2.921.1410 |
Einwegfläschchen, 8 mm Durchmesser, Getriebe | 6.7402.000 |
Vision Air 2.0 Complete | 6.6072.208 |
Die erhaltenen Vis-NIR-Spektren (Abbildung 2) wurden zur Erstellung von Vorhersagemodellen für die Bestimmung mehrerer wichtiger Kraftstoffparameter verwendet. Die Qualität der Vorhersagemodelle wurde anhand von Korrelationsdiagrammen bewertet, die eine Korrelation zwischen der Vis-NIR-Vorhersage und den Werten der Primärmethode anzeigen. Die jeweiligen Leistungszahlen (FOM) zeigen die erwartete Genauigkeit einer Vorhersage während der Routineanalyse.
Ergebnis ROZ-Wert
Leistungsmerkmale | Wert |
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R2 | 0.989 |
Standardfehler der Kalibrierung | 0.26 |
Standardfehler der Kreuzvalidierung | 0.29 |
Ergebnis MON-Wert
Leistungsmerkmale | Wert |
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R2 | 0.889 |
Standardfehler der Kalibrierung | 0.50 |
Standardfehler der Kreuzvalidierung | 0.53 |
Ergebnis Aromatengehalt
Leistungsmerkmale | Wert |
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R2 | 0.974 |
Standardfehler der Kalibrierung | 0,97 Vol.-% |
Standardfehler der Kreuzvalidierung | 1,07 Vol.-% |
Ergebnisdichte
Leistungsmerkmale | Wert |
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R2 | 0.973 |
Standardfehler der Kalibrierung | 0,0021 kg/L |
Standardfehler der Kreuzvalidierung | 0,0023 kg/L |
Ergebnis AKI-Wert
Leistungsmerkmale | Wert |
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R2 | 0.945 |
Standardfehler der Kalibrierung | 0.45 |
Standardfehler der Kreuzvalidierung | 0.46 |
Diese Application Note zeigt die Durchführbarkeit der NIR-Spektroskopie für die Analyse von RON, MON, AKI, Aromatengehalt und Dichte. Im Vergleich zu nasschemischen Methoden (Tabelle 7) ist die Zeit bis zum Ergebnis ein großer Vorteil der NIR-Spektroskopie, da eine einzige Messung innerhalb einer Minute durchgeführt werden kann.
Parameter | Methode | Zeit zum Ergebnis |
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RON | CFR-Motortest | ∼30 Minuten pro Probe |
MO | CFR-Motortest | ∼30 Minuten pro Probe |
AKI | CFR-Motortest | ∼30 Minuten pro Probe |
Aromatengehalt | Gaschromatographie | ∼45 Minuten pro Probe |
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