Quality Control of Gasoline

Význam tématu

Ve snaze snížit environmentální dopady pohonných hmot a zvýšit efektivitu spalovacích motorů je klíčové rychlé a spolehlivé stanovení parametrů kvality benzinu. Tradiční metody vyžadují časově náročné zkoušky na motorových blocích a chromatografické analýzy, což omezuje kapacitu kontrol kvality.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl ukázat, že Vis-NIR spektroskopie s použitím XDS RapidLiquid Analyzer umožňuje v jediné analýze stanovit:

• Výzkumné oktanové číslo (RON)
• Motorové oktanové číslo (MON)
• Anti-knock index (AKI)
• Obsah aromátů
• Hustotu

Publikace demonstruje vývoj predikčních modelů, jejich vyhodnocení a porovnání s referenčními metodami.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy byly provedeny v transmisním režimu na měřícím rozsahu 400–2500 nm. Klíčové komponenty:

• XDS RapidLiquid Analyzer (Metrohm 2.921.1410) s temperovaným držákem vzorků
• Jednorázové skleněné vialky 8 mm (Metrohm 6.7402.000)
• Software Vision Air Complete (Metrohm 6.6072.208) pro sběr dat a tvorbu kalibračních modelů

Pro kalibraci byly využity referenční hodnoty získané podle standardů ASTM a měření hustoty densitometrem.

Hlavní výsledky a diskuse

Vyvinuté PLS modely dosáhly vysoké korelace s referenčními daty:

• RON: R²=0.989, SEP=0.26, SECV=0.29
• MON: R²=0.889, SEP=0.50, SECV=0.53
• Aromáty: R²=0.974, SEP=0.97 % obj., SECV=1.07 % obj.
• Hustota: R²=0.973, SEP=0.0021 kg/L, SECV=0.0023 kg/L
• AKI: R²=0.945, SEP=0.45, SECV=0.46

Predikce proběhne během jedné minuty, což výrazně zkracuje dobu analýzy ve srovnání s konvenčními metodami (30–45 minut na parametr).

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIR spektroskopie umožňuje:

• Rychlou a simultánní analýzu více parametrů
• Bezdispensní provoz bez nutnosti čištění mezi vzorky
• Snížení nákladů na spotřební materiál a personál
• Zavedení on-line či on-site kontroly kvality v rafineriích a distribučních bodech

Budoucí trendy a možnosti využití

Nárůst využití Vis-NIR technologií lze očekávat v oblasti:

• Integrovaných procesních analyzátorů pro kontinuální monitoring
• Rozšířených předkalibrací (pre-calibrations) pro různé druhy benzinu
• Využití strojového učení pro adaptivní modely reagující na sezónní a geografické změny složení
• Vývoje přenosných NIR přístrojů pro rychlé terénní měření

Závěr

Studie potvrzuje, že Vis-NIR spektroskopie s XDS RapidLiquid Analyzer je efektivní a spolehlivá alternativa ke klasickým metodám stanovení RON, MON, AKI, obsahu aromátů a hustoty benzinu. Metoda šetří čas i náklady a nabízí flexibilní nasazení v laboratorním i procesním prostředí.

Reference

• ASTM D2699-19: Standard Test Method for Research Octane Number of Spark-Ignition Engine Fuel
• ASTM D2700-19: Standard Test Method for Motor Octane Number of Spark-Ignition Engine Fuel
• ASTM D5769-15: Standard Test Method for Determination of Aromatics in Finished Gasoline by Near-Infrared Spectroscopy