Determinazione di RON, aromatici, benzene, olefine e densità nel riformato mediante NIRS

I raffinatori utilizzano il processo di reforming catalitico per produrre riformato ad alto numero di ottano. Questo riformato viene utilizzato per miscele di benzina premium o materie prime petrolchimiche. La determinazione dei parametri di qualità chiave del riformato, vale a dire il numero di ottano di ricerca (RON, ASTM D2699), il contenuto aromatico (ASTM D5769), il contenuto di benzene, il contenuto di olefine e la densità, richiede metodi convenzionali lunghi e laboriosi.

Al contrario, tutti questi parametri (e altri) possono essere misurati mediante spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR). Metrohm DS2500 Liquid Analyzer, che opera nella regione spettrale del visibile e del vicino infrarosso (Vis-NIR), fornisce risultati entro un minuto senza alcuna preparazione del campione.

507 diversi campioni di riformato sono stati misurati su Metrohm DS2500 Liquid Analyzer (Figura 1). Tutte le misurazioni sono state eseguite in modalità di trasmissione da 400 a 2500 nm utilizzando fiale monouso da 8 mm. Il controllo della temperatura dell'analizzatore è stato impostato a 35 °C per tutte le misurazioni per garantire le migliori prestazioni e la massima qualità dei dati. L'acquisizione dei dati e lo sviluppo del modello di previsione sono stati eseguiti con il pacchetto software Metrohm Vision Air Complete.

Figure 1. Metrohm DS2500 Liquid Analyzer utilizzato per la determinazione del numero di ottano di ricerca (RON), aromatici, benzene, olefine e densità nel riformato.

Tabella 1. Panoramica delle apparecchiature hardware e software.

Strumento	Codice articolo
DS2500 Liquid Analyzer	2.929.0010
DS2500 Holder 8 mm vials	6.7492.020
Vision Air 2.0 Complete	6.6072.208

Gli spettri Vis-NIR misurati (Figura 2) sono stati utilizzati per creare un modello di previsione per la quantificazione di tutti e cinque i parametri. La qualità dei modelli di previsione è stata valutata utilizzando diagrammi di correlazione che mostrano un'elevata correlazione (R² > 0,98) tra la previsione Vis-NIR ei metodi di riferimento per tutti i parametri. Le rispettive figure di merito (FOM) mostrano la precisione attesa e confermano la fattibilità durante l'analisi di routine (Figure 3-7).

Figure 2. Selezione degli spettri Vis-NIR di campioni di riformato analizzati su Metrohm DS2500 Liquid Analyzer con fiale da 8 mm.

Figure 3. Diagramma di correlazione e rispettive figure di merito per la previsione del valore RON utilizzando DS2500 Liquid Analyzer. Il valore di laboratorio è stato valutato secondo ASTM D2699.

Figure di Merito	Valore
R²	0.996
Standard Error of Calibration	0.34
Standard Error of Cross-Validation	0.36

Figure 4. Diagramma di correlazione e relative figure di merito per la previsione del contenuto aromatico utilizzando un DS2500 Liquid Analyzer. Il valore di laboratorio è stato valutato mediante gascromatografia (GC).

Figure di Merito	Valore
R²	0.999
Standard Error of Calibration	0.88 vol%
Standard Error of Cross-Validation	0.91 vol%

Figure 5. Diagramma di correlazione e rispettive figure di merito per la previsione del contenuto di benzene utilizzando DS2500 Liquid Analyzer. Il valore di laboratorio è stato valutato mediante gascromatografia (GC).

Figure di Merito	Valore
R²	0.984
Standard Error of Calibration	0.066 vol%
Standard Error of Cross-Validation	0.088 vol%

Figure 6. Diagramma di correlazione e rispettive figure di merito per la previsione del contenuto di olefine utilizzando DS2500 Liquid Analyzer. Il valore di laboratorio è stato valutato mediante gascromatografia (GC).

Figure di Merito	Valore
R²	0.982
Standard Error of Calibration	0.71 vol%
Standard Error of Cross-Validation	0.87 vol%

Figure 7. Diagramma di correlazione e rispettive figure di merito per la previsione del contenuto di benzene utilizzando DS2500 Liquid Analyzer. l valore di laboratorio è stato valutato utilizzando un densimetro.

Figure di Merito	Valore
R²	0.993
Standard Error of Calibration	0.0029 kg/L
Standard Error of Cross-Validation	0.0034 kg/L

Questa Application Note dimostra la fattibilità dell'analizzatore di Metrohm DS2500 Liquid Analyzer fper la determinazione di RON, contenuto aromatico, contenuto di benzene, contenuto di olefina e densità in campioni di riformato. Rispetto ai metodi convenzionali, la spettroscopia Vis-NIR consente una determinazione rapida (Tabella 2) senza alcuna preparazione del campione. Guadagni significativi si ottengono grazie al risparmio di tempo e alla riduzione dell'uso e dei rifiuti chimici.

Tabella 2. Tempo per ottenere una panoramica dei parametri di RON, contenuto aromatico, contenuto di benzene e contenuto di olefine mediante metodi standard.

Parametro	Metodo	Tempo del risultato
RON	CFR engine test	∼30 minuti per campione
Aromatic content	Gas Chromatography	∼45 minuti per campione
Benzene content	Gas Chromatography	∼45 minuti per campione
Olefin content	Gas Chromatography	∼45 minuti per campione

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