Quality Control of Petroleum products using FT-NIR Spectroscopy

Význam tématu

Rostoucí cenová volatilita ropných surovin a přísné požadavky na kvalitu z hlediska emisních norem a motorové technologie vyžadují nepřetržitou a rychlou kontrolu kvality rafinérských produktů. FT-NIR spektroskopie umožňuje sledovat klíčové chemické a fyzikální parametry v reálném čase, což podporuje efektivní řízení výrobních procesů a minimalizuje náklady na laboratorní testování.

Cíle a přehled studie

Cílem materiálu je představit využití FT-NIR spektroskopie pro kvantitativní stanovení vlastností pohonných hmot a meziproduktů (např. reformát, isomerát, naphtha, benzín, nafta, petrolej). Text popisuje schopnost technologie stanovit více parametrů současně a demonstruje validaci výsledků v rozsazích důležitých vlastností, jako jsou destilační body a oktanová čísla.

Použitá metodika

Analytická metoda vychází z Fourierovy transformace v blízké infračervené oblasti (FT-NIR) spojené s multivariační datovou analýzou. Spektrální záznamy absorpčních pásů funkčních skupin C–H, C=O, N–H, O–H a S–H jsou korelovány s referenčními hodnotami (PIONA, oktanová čísla, hustota, tlak par apod.). Díky pokročilým kalibračním modelům lze během jediného měření získat přesné predikce několika parametrů zároveň.

Použitá instrumentace

• TANGO – FT-NIR analyzátor určený pro rutinní použití v laboratoři
• MPA II – víceúčelový FT-NIR přístroj pro maximální flexibilitu metod
• MATRIX-F – spektrometr pro on-line monitorování se sondami a průtokovými články
• Příslušenství – různé typy sond a průtokových článků vhodné i do nebezpečných provozních zón

Hlavní výsledky a diskuse

Validace metody potvrdila vysokou korelaci predikovaných parametrů s referenčními hodnotami v rozsahu destilačních bodů T50 při 244–326 °C pro naftu a RON 87–101 pro benzín. FT-NIR ukazuje opakovatelnost a reprodukovatelnost včetně stabilního výkonu při opakovaných měřeních. Díky možnosti multiplexingu lze připojit více sond k jednomu spektrometru a provádět kontinuální on-line měření na vzdálenostech až stovek metrů.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost – analýza více parametrů během jedné minuty bez přípravy vzorku
• Udržitelnost – bez chemických činidel, snížení nebezpečného odpadu
• Nákladová efektivita – snížení doby reakčních cyklů a laboratorních nákladů
• Flexibilita – on-line, at-line i laboratorní aplikace se stejnou instrumentací
• Intuitivní obsluha – jednoduché nastavení hardwaru i datové analýzy

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření FT-NIR do plně automatizovaných a digitálně propojených rafinérií, integrace s umělou inteligencí pro samooptimalizaci procesů a vývoj univerzálních kalibrací pro nové biopaliva a petrochemické suroviny. Rozšíření vysokopevnostních vláknových sond a miniaturizovaných spektrometrů podpoří širší použití v terénu.

Závěr

FT-NIR spektroskopie představuje rychlou, spolehlivou a ekologickou metodu pro komplexní kontrolu kvality ropných produktů. Díky schopnosti simultánního stanovení klíčových parametrů a jednoduché integraci do výrobních linek podporuje optimalizaci procesů a zvyšuje efektivitu rafinérského provozu.

Reference

Bruker Optics, Application Notes AN N281: Quality Control of Petroleum products using FT-NIR Spectroscopy, 2021