Cikk megosztása
A benzin, a dízel és a repülőgép-üzemanyag közötti különbségek
A benzin kőolajból és más kőolaj alapú folyadékokból előállított üzemanyag, amelynek szénatomszáma általában 4 és 12 között van, és 120 °C-ig terjedő forráspontú. A benzint elsősorban járművek üzemanyagaként használják. A kőolaj-finomítók és keverőüzemek motorbenzint állítanak elő benzin- (vagy benzinkutak) eladásra. A kőolaj-finomítók által előállított benzin nagy része az befejezetlen benzin. Ezt a befejezetlen terméket más folyadékokkal kell keverni az olyan paraméterek szabályozásához, mint az oktánszám és az illékonyság, hogy a benzin megfeleljen a szikragyújtású motorokban való használatra alkalmas üzemanyagra vonatkozó alapvető követelményeknek.
A dízel üzemanyagot kőolaj-finomítókban finomítják kőolajból. A „dízel” a kőolaj általános kifejezése desztillált fűtőolaj olyan gépjárművekben való használatra értékesítik, amelyek a kompressziós gyújtású motor, amelyet a német mérnök talált fel Rudolf Diesel (1858-1913). Eredeti tervét 1892-ben szabadalmaztatta. Az egyik üzemanyag, amelyet Rudolf Diesel eredetileg a motorjához használt, a növényi magolaj volt, ez az ötlet végül hozzájárult a biodízel gyártási folyamat a mai napról. 2006 előtt a legtöbb dízel üzemanyag nagy mennyiségben tartalmazott kén. A dízel üzemanyag elégetése során keletkező kénkibocsátás olyan légszennyezéshez vezet, amely igen káros az emberi egészségre. Ezért az USA A Környezetvédelmi Ügynökség előírást adott ki a dízel üzemanyag kéntartalmának 15 mg/l-re történő csökkentésére. A dízel üzemanyag 8 és 21 közötti szénatomszámú komponenseket tartalmaz (bár főleg 16 és 20 között van), és ez az a frakció, amely 200 °C és 350 °C között forr.
A repülőgép-üzemanyagok (vagy repülőgép-üzemanyagok) az egyik alapvető termék, amelyet a hajtómű használ repülőgép. A repülőgép-üzemanyag finomított kőolajtermékekből áll, amelyek szénatomszáma 10 és 16 között van (bár ezek 6 és 16 között is lehetnek), forráspontja pedig 150 °C és 275 °C között van. Az ilyen típusú üzemanyagot szigorúan szabályozzák a nemzeti és nemzetközi szervek. A repülőgép-üzemanyagnak két fő típusa van: Jet A és Jet B. A fő különbség a kettő között a fagyáspont. A Jet B-t általában katonai műveletekre és zord időjárású helyekre használják. A Jet A-t főként kereskedelmi repülőgépek üzemanyagára használják.
Közeli infravörös spektroszkópia – egy ASTM-kompatibilis eszköz a benzin, a dízel és a repülőgép-üzemanyag minőségének felmérésére
A közeli infravörös spektroszkópia (NIRS) több mint 30 éve bevált módszer a gyors és megbízható minőségellenőrzésre a petrolkémiai iparban. Sok vállalat azonban továbbra sem veszi következetesen a NIRS bevezetését minőségbiztosítási/minőség-ellenőrzési laboratóriumaiban. Ennek oka lehet az alkalmazási lehetőségekkel kapcsolatos korlátozott tapasztalat, vagy az új módszerek bevezetésével kapcsolatos általános tétovázás.
A NIRS használatának számos előnye van a többi hagyományos analitikai technológiához képest. Egyrészt a NIRS képes több paraméter mérésére mindössze 30 másodperc alatt, mindenféle minta-előkészítés nélkül! A NIRS által alkalmazott non-invazív fény-anyag kölcsönhatás, amelyet a minta fizikai és kémiai tulajdonságai is befolyásolnak, kiváló módszerré teszi mindkét tulajdonságtípus meghatározására.
A bejegyzés hátralévő részében a benzinhez, dízelhez és repülőgép-üzemanyaghoz elérhető kulcsrakész megoldásokat ismertetjük, amelyeket a NIRS végrehajtási irányelvei szerint fejlesztettek ki. ASTM E1655 (módszerfejlesztés), ASTM D6122 (módszer validálása), és ASTM D8340 (eredményérvényesítés). Ezt követően egy beszélgetés a befektetés megtérüléséről (ROI), ha a NIRS-t a CFR Engine alternatívájaként használják.
Olvassa el korábbi blogbejegyzéseinket, ha többet szeretne megtudni a NIRS-ről, mint másodlagos technikáról.
A NIRS felgyorsítja és leegyszerűsíti az üzemanyag-minőség-ellenőrzést
Kiváló minőségű üzemanyagok (pl. benzin, gázolaj és repülőgép-üzemanyag) nélkül mindennapi életünk sokkal másképp nézne ki. A gyártási folyamat végén, valamint az értékesítési lánc különböző lépéseiben meg kell határozni a termék minőségét. Jellemzően kulcsfontosságú minőségi paraméterek, mint pl RON/MON (kutatási és motoroktánszámok), cetánindex, és lobbanáspont laboratóriumban kémiai és fizikai módszerekkel határozzák meg. Ezek a módszerek nemcsak magas üzemeltetési költségekkel járnak, hanem meglehetősen időigényesek is.
NIRS viszont nem igényel sem vegyszert, sem minta-előkészítést. Ezt a technikát még nem technikusok is használhatják (nem szükséges kémiai végzettség), és kevesebb mint egy perc alatt eredményt ad. Ezenkívül több kémiai és fizikai paraméter is meghatározható egyidejűleg. Ennek a technológiának a kombinált előnyei a NIRS-t ideális megoldássá teszik számos napi QA/QC méréshez vagy ad-hoc at-line elemzéshez.
A Metrohm a NIRS DS2500 Petro Analyzert kínálja az üzemanyagok minőség-ellenőrzéséhez és rutinelemzéséhez, és megfelel az ASTM D6122 szabványnak. Ez a pornak, nedvességnek és vibrációnak ellenálló műszer nem csak laboratóriumi használatra alkalmas, hanem közvetlen gyártási környezetben is. Tudj meg többet honlapunkon.
Kulcsrakész megoldások: elérhető előkalibrálások benzinhez, gázolajhoz és repülőgép-üzemanyaghoz
Asztal 1 felsorolja az összes olyan összetevőt, amelyre ezekre a különböző tüzelőanyagokra vonatkozó előkalibrálás vonatkozik. Kattintson az üzemanyag típusára a táblázatban, ha többet szeretne megtudni a Metrohm által kínált előkalibrálásokról.
| Üzemanyagtípus | Paraméterek | Hatótávolság | SECV | R² |
| Benzin | RON | 81–100 | 0,68 | 0,958 |
| MON | 81–88 | 0,53 | 0,889 | |
| Kopogásgátló index | 85–94 | 0,45 | 0,948 | |
| Aromás | 20–45% | 0,011 | 0,959 | |
| Benzol | 0,15–0,70 % | 0,0004 | 0,902 | |
| Sűrűség | 0,74-0,76 g/cm3 | 0,0024 g/cm3 | 0,797 | |
| Olefinek | 0–25 % | 0,013 | 0,909 | |
| Oxigén | 0,2–2,0 % | 0,00045 | 0,994 | |
| Dízel | Cetán index | 46–77 | 0,62 | 0,987 |
| Cetánszám | 45–60 | 0,942 | 0,942 | |
| Sűrűség | 0,82-0,89 g/cm3 | 0,0021 g/cm3 | 0,968 | |
| CFPP | -22–(+19) °C | 2,8 °C | 0,963 | |
| T95 | 325-410 °C | 7,04 °C | 0,799 | |
| Lobbanáspont | 56-120 °C | 2,7 °C | 0,97 | |
| Viszkozitás | 2–5,5 cSt | 0,15 | 0,91 | |
| Kerozin / Jet Fuel | Cetán index | 36–50 | 1,1 | 0,871 |
| API gravitáció | 38–48 ° | 0,56 ° | 0,931 | |
| Aromás | 10–25 % | 0,01 | 0,851 | |
| T10 | 158-200 °C | 4,1 °C | 0,801 | |
| T20 | 165-205 °C | 3,1 °C | 0,88 | |
| T50 | 180-220 °C | 4,1 °C | 0,789 | |
| Sűrűség | 0,78-0,83 g/cm3 | 0,003 g/cm3 | 0,936 | |
| Lobbanáspont | 38-65 °C | 4,3 °C | 0,62 | |
| Fagypont | -65–(-40) °C | 3,5°C | 0,576 | |
| Hidrogén | 13,2–14,2 % | 0,0005 | 0,934 | |
| Telít | 75–90 % | 0,009 | 0,888 | |
| Viszkozitás 20 °C-on | 3-7 cSt | 0,33 cSt | 0,804 |
Tudjon meg többet a Metrohm NIRS DS2500 elemzőkkel végzett petrolkémiai elemzés lehetőségeiről itt. ingyenes prospektus.
Alkalmazási példa: dízel minőségellenőrzése a NIRS DS2500 Petro Analyzer készülékkel
A cetánindex (ASTM D613), lobbanáspont (ASTM D56), hidegszűrő dugulási pont (CFPP) (ASTM D6371), D95 (ISO 3405), és viszkozitása 40 °C-on (ISO 3104) a dízel minőségét meghatározó kulcsparaméterek közé tartoznak. Ezen paraméterek elsődleges vizsgálati módszerei munkaigényesek és kihívást jelentenek, mivel többféle analitikai módszerre van szükség.
Ebben a kulcsrakész megoldásban a dízelmintákat átviteli módban, NIRS DS2500 Petro Analyzer készülékkel mértük a teljes hullámhossz-tartományban (400-2500 nm). A beépített hőmérséklet-szabályozott mintakamrát 40 °C-ra állítottuk be, hogy stabil mintakörnyezetet biztosítsunk. Kényelmi okokból 8 mm-es úthosszúságú eldobható fiolákat használtak (1. ábra), ami szükségtelenné tette a tisztítási eljárást.
1.ábra. A dízel üzemanyag minőségellenőrzése a Metrohm által NIRS DS2500 Petro Analyzer.
A kapott Vis-NIR spektrumok (1.ábra) segítségével előrejelző modelleket hoztak létre a legfontosabb dízelparaméterek meghatározásához. Az előrejelzési modellek minőségét korrelációs diagramokkal értékeltük, amelyek a Vis-NIR előrejelzés és az elsődleges módszer értékei közötti összefüggést mutatják be. A megfelelő érdemi számok (FOM) az előrejelzés várható pontosságát jelzik a rutinelemzés során (2. ábra).
Ez a megoldás azt bizonyítja, hogy a NIRS kiválóan alkalmas a dízel üzemanyag több paraméterének elemzésére, így kevesebb mint egy perc alatt eredményt ad, anélkül, hogy minta-előkészítésre vagy kémiai reagensekre lenne szükség.
Szeretne többet megtudni? Töltse le a mi ingyenes alkalmazás Megjegyzés.
A befektetés megtérülése: CFR Engine vs. NIRS
A benzin több minőségi paraméter intenzív ellenőrzését igényli, amelyeknek bizonyos előírásokon belül kell lenniük a kereskedelmi forgalomba kerülés előtt. Ezek a NIRS-analízissel is szabályozható paraméterek közé tartozik a kutatási oktánszám (ASTM D2699) és a motor oktánszáma (ASTM D2700), más néven RON/MON.
Ezen értékek pontos mérésének fontossága nemcsak az előírások betartása, hanem a gyártók további költségmegtakarítási lehetősége miatt is. Például a megadott követelményeket meghaladó RON-értékeket továbbra is elfogadja a piac, de ezek a termékek nagyobb mennyiségben tartalmaznak majd jövedelmező, hosszú láncú szerves molekulákat. Ez az úgynevezett «RON-díj» hordónként körülbelül 0,5 RON-ra becsülhető, ami 2,25 millió USD/hó bevételkiesés napi 100 000 hordós termelési folyamathoz.
A Combination Cooperative Fuel Research (CFR) oktánszámú motor (F1/F2 modell) a benzin és az üzemanyag-keverő komponensek oktánszámának meghatározására szolgál. Ezt az egységet az ASTM D2699 és D2700 ismeri el és hagyja jóvá. A motor nagy teherbírású forgattyúházzal, változó kompressziós hengerrel, állítható üzemanyag-levegő arányú karburátorral és kopogásmérő berendezéssel (3. ábra).
Használatra kész NIRS rendszerek is rendelkezésre állnak számos benzinminőségi paraméter monitorozására, amelyek különböző tartományokat és azok pontosságát fedik le (Asztal 1). Ezenkívül a NIRS analizátorok gyártói rendszerint alkalmazástámogatást kínálnak e tartományok kiterjesztésére vagy a pontosság javítására.
A RON és MON CFR motorral történő elemzésének becsült költségeinek áttekintése a Metrohm NIRS DS2500 Petro Analyzerrel összehasonlítva látható: 2. táblázat. A teljes megtérülés két éven belül megtörténik, ha figyelembe vesszük, hogy az elsődleges elemzési módszernek (CFR Engine) csak 50%-át cserélik ki NIRS-re. Ez a számítás évi 2000 elemzésen alapul (1000 RON + 1000 MON), a teljes működési költség elemzésenként körülbelül 32,50 USD (vegyszerek, karbantartás és munkaerő).
| Összes elemzés RON + MON évente | 2000 | 2000 |
| Üzemeltetői költség óránként | $25,00 | $25,00 |
| Az elemző költsége | CFR motor | NIRS DS2500 Petro Analyzer |
| Elemző | $500 000,00 | $55 000,00 |
| Összes kezdeti költség | $0,001 | $55 000,00 |
| Működési költségek fogyóeszközök / vegyszerek / karbantartás | ||
| Vegyi anyagok évente (ASTM D2699/D2700) | $20 000,00 | $0,00 |
| Fenntartási költség évente | $20 000,00 | $1 500,00 |
| Vegyszerek plusz karbantartási költség elemzésenként | $20,00 | $0,75 |
| Teljes működési költség évente | $40 000,00 | $1 500,00 |
| Az elemzésre fordított idő | 30 perc | < 1 perc |
| 1000 RON elemzés munkaköltsége (ASTM D2699) | $12 500,00 | $416,50 |
| MON 1000 elemzésének munkaerőköltsége (ASTM D2700) | $12 500,00 | $416,50 |
| Munkaköltség elemzésenként | $12,50 | $0,42 |
| Teljes munkaköltség évente | $25 000,00 | $833,00 |
| Teljes működési költség évente | $65 000,00 | $2 333,00 |
További információ a RON/MON és egyéb benzinparaméterek elemzéséről az alábbi ingyenes alkalmazási megjegyzésekben található.
Benzin minőségellenőrzése – RON, MON, AKI, aromatartalom és sűrűség gyors meghatározása NIRS-sel
Ebben a példában a RON/MON elemzést használtuk a költségmegtakarítás és a ROI kimutatására, ha a NIRS-t egy elsődleges módszer kiegészítésére használjuk. Ennek kibővítésekor azonban figyelembe kell venni más kulcsfontosságú minőségi paramétereket is, mint például az alábbi pontban szereplőket Asztal 1, az ilyen befektetés pénzügyi ösztönzői még meggyőzőbbek.
Összegzés
A közeli infravörös spektroszkópia kiválóan alkalmas a benzin, a dízel és a repülőgép-üzemanyag legfontosabb minőségi paramétereinek elemzésére. A rendelkezésre álló előkalibrálásokat az ASTM-irányelvekkel összhangban fejlesztik és validálják. A NIRS alternatív technológiaként való használatának pozitív aspektusai a rövid idő az eredményig (kevesebb, mint egy perc), nincs szükség vegyszerekre vagy egyéb drága berendezésekre, és könnyű kezelhetőség hogy még műszakban dolgozók és nem vegyészek is biztonságosan elvégezhessék ezeket az elemzéseket.
A sorozat jövőbeli részei
Ezt a blogbejegyzést ennek a témának szentelték benzin, dízel és repülőgép-üzemanyag és hogyan használható a NIR spektroszkópia ideális minőségellenőrzési eszközként a petrolkémiai/finomítói iparban.
Jövőbeli részletek
will be dedicated to other important applications in this industry. These topics will include:
- Pyrolysis gasoline (Pygas)
- Lubricants
- ASTM Norms
Trackback/Pingback
NIR-spektroszkópia a petrolkémiai és finomítói iparban: Az ASTM-kompatibilis eszköz a minőségellenőrzéshez és a termékszűréshez – 1. rész | Metrohm Blog - […] Benzin / Dízel / Repülőgép üzemanyag […]