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Diferenças entre gasolina, diesel e combustível de aviação
A gasolina é um combustível feito de petróleo bruto e outros líquidos à base de petróleo, contendo números de carbono geralmente entre 4 e 12, e exibindo pontos de ebulição de até 120 °C. A gasolina é usada principalmente como combustível para veículos. As refinarias de petróleo e instalações de mistura produzem gasolina para motores para venda em postos de gasolina (ou gasolina). A maior parte da gasolina produzida pelas refinarias de petróleo é inacabado Gasolina. Este produto inacabado requer mistura com outros líquidos para controlar parâmetros como índice de octanas e volatilidade para fazer com que a gasolina atenda aos requisitos básicos de combustível adequado para uso em motores de ignição por centelha.
O combustível diesel é refinado a partir do petróleo bruto nas refinarias de petróleo. «Diesel» é o termo comum para o petróleo óleo combustível destilado vendido para uso em veículos automotores que utilizam o motor de ignição por compressão, inventado pelo engenheiro alemão Rodolfo Diesel (1858–1913). Ele patenteou seu projeto original em 1892. Um dos combustíveis que Rudolf Diesel inicialmente considerou para o seu motor foi o óleo de sementes vegetais, uma ideia que acabou por contribuir para o processo de produção de biodiesel de hoje.
Antes de 2006, a maior parte do combustível diesel continha grandes quantidades de enxofre. As emissões de enxofre provenientes da combustão do óleo diesel levam à poluição do ar que é bastante prejudicial à saúde humana. Portanto, os EUA A Agência de Proteção Ambiental emitiu requisitos para reduzir o teor de enxofre do combustível diesel para até 15 mg/L. O combustível diesel contém componentes com um número de carbono que varia de 8 a 21 (embora principalmente entre 16 e 20) e é a fração que ferve entre 200 °C e 350 °C.
Os combustíveis de aviação (ou combustíveis de aviação) são um dos produtos básicos utilizados pelos aeronave. O combustível de aviação é composto por produtos petrolíferos refinados com números de carbono entre 10 e 16 (embora possam variar de 6 a 16) e ferve entre 150 °C e 275 °C. Este tipo de combustível é fortemente regulamentado por órgãos nacionais e internacionais. Existem dois tipos principais de combustível de aviação: Jato A e Jato B. A principal diferença entre os dois é o ponto de congelamento. O Jet B é geralmente usado para operações militares e locais com condições climáticas adversas. O Jet A é usado principalmente para abastecer aviões comerciais.
Espectroscopia no infravermelho próximo – uma ferramenta compatível com ASTM para avaliar a qualidade da gasolina, diesel e combustível de aviação
A espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) tem sido um método estabelecido para controle de qualidade rápido e confiável na indústria petroquímica há mais de 30 anos. No entanto, muitas empresas ainda não consideram consistentemente a implementação do NIRS nos seus laboratórios de QA/QC. As razões podem ser a experiência limitada em relação às possibilidades de aplicação ou uma hesitação geral na implementação de novos métodos.
Existem várias vantagens no uso do NIRS em relação a outras tecnologias analíticas convencionais. Por um lado, o NIRS é capaz de medir vários parâmetros em apenas 30 segundos, sem qualquer preparação de amostra! A interação luz-matéria não invasiva utilizada pelo NIRS, influenciada pelas propriedades físicas e químicas da amostra, torna-o um excelente método para a determinação de ambos os tipos de propriedades.
No restante desta postagem, são descritas soluções prontas para uso para gasolina, diesel e combustível de aviação, que foram desenvolvidas de acordo com as diretrizes de implementação do NIRS de ASTM E1655 (desenvolvimento de método), ASTM D6122 (validação de método) e ASTM D8340 (validação de resultados). Posteriormente, há uma discussão sobre o retorno sobre o investimento (ROI) do uso do NIRS como alternativa ao CFR Engine.
Leia nossas postagens anteriores para saber mais sobre o NIRS como técnica secundária.
NIRS agiliza e simplifica o controle de qualidade do combustível
Sem combustíveis de alta qualidade (por exemplo, gasolina, diesel e combustível de aviação), a nossa vida quotidiana seria muito diferente. No final do processo de produção, bem como nas diversas etapas da cadeia de distribuição, a qualidade do produto precisa ser determinada. Normalmente, os principais parâmetros de qualidade, como RON/MON (pesquisa e números de octanas do motor), índice de cetano, e ponto de inflamação são determinados em laboratório por métodos químicos e físicos. Esses métodos não apenas acarretam altos custos de operação, mas também consomem muito tempo.
O NIRS, por outro lado não requer produtos químicos nem preparação de amostras. Essa técnica pode ser usada até mesmo por pessoas não técnicas (não é necessário ter formação em química) e fornece resultados em menos de um minuto. Além disso, vários parâmetros químicos e físicos podem ser determinados simultaneamente. Os benefícios combinados desta tecnologia tornam o NIRS a solução ideal para muitas medições diárias de QA/QC ou análises ad-hoc atline.
A Metrohm oferece o Analisador Petro NIRS DS2500 para controle de qualidade e análise de rotina de combustíveis e está em conformidade com ASTM D6122. Resistente à poeira, umidade e vibrações, este instrumento não é adequado apenas para uso em laboratório, mas também em ambientes de produção direta.
Saiba mais no link abaixo.
Soluções prontas para uso: pré-calibrações disponíveis para gasolina, diesel e combustível de aviação
tabela 1 lista todos os constituintes abrangidos pelas pré-calibrações para estes diferentes combustíveis. Clique no tipo de combustível da tabela para saber mais sobre as pré-calibrações oferecidas pela Metrohm.
| Tipo de combustível | Parâmetros | Faixa | SECV | R² |
| Gasolina | RONY | 81–100 | 0,68 | 0,958 |
| SEG | 81–88 | 0,53 | 0,889 | |
| Índice Anti-Knock | 85–94 | 0,45 | 0,948 | |
| Aromatico | 20–45% | 0,011 | 0,959 | |
| Benzeno | 0,15–0,70 % | 0,0004 | 0,902 | |
| Densidade | 0,74–0,76g/cm3 | 0,0024g/cm3 | 0,797 | |
| Olefinas | 0–25 % | 0,013 | 0,909 | |
| Oxigênio | 0,2–2,0 % | 0,00045 | 0,994 | |
| Diesel | Índice de cetano | 46–77 | 0,62 | 0,987 |
| Número de cetano | 45–60 | 0,942 | 0,942 | |
| Densidade | 0,82–0,89g/cm3 | 0,0021g/cm3 | 0,968 | |
| CFPP | -22–(+19) °C | 2,8ºC | 0,963 | |
| T95 | 325–410°C | 7,04ºC | 0,799 | |
| Ponto de inflamação | 56–120 °C | 2,7ºC | 0,97 | |
| Viscosidade | 2–5,5 cSt | 0,15 | 0,91 | |
| Querosene / Combustível de Aviação | Índice de cetano | 36–50 | 1,1 | 0,871 |
| Gravidade da API | 38–48 ° | 0,56 ° | 0,931 | |
| Aromatico | 10–25 % | 0,01 | 0,851 | |
| T10 | 158–200°C | 4,1ºC | 0,801 | |
| T20 | 165–205°C | 3,1ºC | 0,88 | |
| T50 | 180–220 °C | 4,1ºC | 0,789 | |
| Densidade | 0,78–0,83g/cm3 | 0,003g/cm3 | 0,936 | |
| Ponto de inflamação | 38–65°C | 4,3ºC | 0,62 | |
| Ponto de congelamento | -65–(-40) °C | 3. 5°C | 0,576 | |
| Hidrogênio | 13,2–14,2 % | 0,0005 | 0,934 | |
| Satura | 75–90 % | 0,009 | 0,888 | |
| Viscosidade a 20 °C | 3–7 cSt | 0,33 cSt | 0,804 |
Saiba mais sobre as possibilidades de análise petroquímica com os analisadores Metrohm NIRS DS2500 em nosso folheto gratuito.
Exemplo de aplicação: controle de qualidade de diesel com o Analisador Petro NIRS DS2500
O índice de cetano (ASTM D613), ponto de inflamação (ASTM D56), ponto de obstrução do filtro frio (CFPP) (ASTM D6371), D95 (ISO 3405) e viscosidade a 40 °C (ISO 3104) estão entre alguns dos principais parâmetros para determinar a qualidade do diesel. Os principais métodos de teste para esses parâmetros são trabalhosos e desafiadores devido à necessidade de múltiplos métodos analíticos.
Nesta solução pronta para uso, amostras de diesel foram medidas em modo de transmissão com um analisador NIRS DS2500 Petro em toda a faixa de comprimento de onda (400–2500 nm). A câmara de amostra com temperatura controlada incorporada foi ajustada para 40 °C para fornecer um ambiente de amostra estável. Por questões de conveniência, foram utilizados frascos descartáveis com trajeto de 8 mm.figura 1), o que tornou desnecessário um procedimento de limpeza.
Os espectros Vis-NIR obtidos (figura 1) foram usados para criar modelos de previsão para a determinação dos principais parâmetros do diesel. A qualidade dos modelos de predição foi avaliada usando diagramas de correlação que mostram a correlação entre a predição do Vis-NIR e os valores do método primário. As respectivas figuras de mérito (FOM) exibem a precisão esperada de uma previsão durante a análise de rotina (Figura 2).
Esta solução demonstra que o NIRS é perfeitamente adequado para a análise de múltiplos parâmetros em combustível diesel, fornecendo resultados em menos de um minuto, sem a necessidade de preparação de amostras ou quaisquer reagentes químicos.
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Retorno do investimento: CFR Engine vs. NIRS
A gasolina exige verificações intensivas em diversos parâmetros de qualidade que devem estar dentro de determinadas especificações antes da comercialização. Esses parâmetros que também podem ser controlados pela análise NIRS incluem o número de octanas da pesquisa (ASTM D2699) e número de octanas do motor (ASTM D2700), também conhecido como RON/MON.
A importância de medir estes valores com precisão não é apenas para cumprir os regulamentos, mas também devido ao potencial adicional de poupança de custos para os fabricantes. Por exemplo, os valores de RON que excedam os requisitos declarados continuarão a ser aceites pelo mercado, mas estes produtos incluirão então uma maior quantidade de lucrativas moléculas orgânicas de cadeia longa. Esta chamada «doação RON» é estimada em aproximadamente 0,5 RON por barril, resultando em US$ 2,25 milhões/mês em receita perdida para um processo produtivo de 100 mil barris por dia.
O motor de classificação de octanagem Combination Cooperative Fuel Research (CFR) (modelo F1/F2) é usado para determinar a qualidade de octanagem da gasolina e dos componentes da mistura de combustível. Esta unidade é reconhecida e aprovada pela ASTM D2699 e D2700. O motor é equipado com cárter reforçado, cilindro de compressão variável, carburador com relação combustível/ar ajustável e equipamento de medição de detonação (Figura 3).
Também estão disponíveis sistemas NIRS prontos para uso para monitoramento de diversos parâmetros de qualidade da gasolina que abrangem faixas variadas e suas respectivas precisões (tabela 1). Além disso, os fabricantes de analisadores NIRS geralmente oferecem suporte de aplicação para ampliar essas faixas ou melhorar a precisão.
Uma visão geral dos custos estimados para a análise de RON e MON com um motor CFR em comparação com o analisador Metrohm NIRS DS2500 Petro é mostrada em mesa 2. O retorno total é alcançado em dois anos se considerarmos que apenas 50% do método de análise primário (CFR Engine) for substituído pelo NIRS. Este cálculo é baseado em 2.000 análises por ano (1.000 RON + 1.000 MON), com custos operacionais totais de aproximadamente US$ 32,50 por análise (produtos químicos, manutenção e mão de obra).
| Total de análises RON + MON por ano | 2000 | 2000 |
| Custo do operador por hora | $25,00 | $25,00 |
| Custo do analisador | Motor CFR | Analisador Petro NIRS DS2500 |
| Analisador | $500.000,00 | $55.000,00 |
| Custos iniciais totais | $0,001 | $55.000,00 |
| Custos operacionais consumíveis/produtos químicos/manutenção | ||
| Produtos químicos por ano (ASTM D2699/D2700) | $20.000,00 | $0,00 |
| Custo de manutenção por ano | $20.000,00 | $1.500,00 |
| Produtos químicos mais custo de manutenção por análise | $20,00 | $0,75 |
| Custos operacionais totais por ano | $40.000,00 | $1.500,00 |
| Tempo gasto por análise | 30 minutos | < 1 minuto |
| Custo de mão de obra de 1.000 análises de RON (ASTM D2699) | $12.500,00 | $416,50 |
| Custo de mão de obra de 1000 análises de MON (ASTM D2700) | $12.500,00 | $416,50 |
| Custo de mão de obra por análise | $12,50 | $0,42 |
| Custos trabalhistas totais por ano | $25.000,00 | $833,00 |
| Custos operacionais totais por ano | $65.000,00 | $2.333,00 |
Mais informações sobre a análise de RON/MON e outros parâmetros em gasolina podem ser encontradas em nossas Notas de Aplicação gratuitas abaixo.
Neste exemplo, a análise RON/MON foi usada para mostrar economia de custos e ROI ao usar NIRS para complementar um método primário. No entanto, ao expandir isto para considerar outros parâmetros-chave de qualidade, como os indicados em tabela 1, os incentivos financeiros para tal investimento são ainda mais convincentes.
Resumo
A espectroscopia no infravermelho próximo é muito adequada para a análise dos principais parâmetros de qualidade em gasolina, diesel e combustível de aviação. As pré-calibrações disponíveis são desenvolvidas e validadas de acordo com as diretrizes ASTM. Os aspectos positivos do uso do NIRS como tecnologia alternativa são a pouco tempo para resultado (menos de um minuto), não são necessários produtos químicos ou outros equipamentos caros, e facilidade de manuseio para que mesmo trabalhadores em turnos e não químicos possam realizar essas análises com segurança.
Outras parcelas desta série
Este artigo do blog foi dedicado aos tópicos de gasolina, diesel e combustível de aviação e como a espectroscopia NIR pode ser usada como a ferramenta de controle de qualidade ideal para a indústria petroquímica/refinaria. Outras parcelas são dedicadas a:
