Інфрачервона спектроскопія для експрес аналізу нафтопродуктів

Питання застосування інфрачервоної спектрометрії під час аналітичного дослідження бензину

При лабораторному аналізі продуктів органічної та неорганічної природи для кожного з матеріалів та видів у дослідження діє своя методика, що відповідає ГОСТ.

1. Що у свою чергу визначає набір обладнання, приладдя, реактивів, високу вузькоспеціалізовану кваліфікацію персоналу..
2. Багатоступінчастий процес збільшує ймовірність помилок та вплив людського фактора.

Наприклад, аналіз вологості зерна вимагає розмелювання млином, при строгому дотриманні вимог фракційного складу (ситовий контроль). Причому проба не повинна нагріватися.
У сушильній шафі має бути дотриманий температурний режим, часові інтервали тощо.

До найважливіших характеристик бензинів відносяться випаровуваність, яка визначається фракційним складом вуглеводнів та октанове число, що характеризує детонаційну стійкість.
При проведенні аналітичних досліджень проблемним питанням є велика кількість компонентів (понад двісті), що входять до складу бензинів.
Це пов'язано як з різними марками нафти, що переробляється, так і з обраними методами отримання бензинів.
При лабораторних дослідженнях, за стандартною методикою, крім октанового числа, також оцінюються такі параметри, як щільність, температура спалаху, фракційний склад, вміст домішок, включаючи сірку, свинець, або внесених добавок для поліпшення експлуатаційних якостей, ароматичні сполуки.
Процес виготовлення бензину проходить в реальному режимі часу, при цьому важливо контролювати онлайн співвідношення компонентів, що входять до складу, оскільки відхилення у питомій вазі в частки відсотка впливають на якість продукту, що випускається.
Враховуючи, що методики за ГОСТ 8226-82, ГОСТ 511-82, дають результат не раніше ніж через 1.5-2 години, за цей період, якщо допущені порушення в технології, це може призвести до мільйонних втрат.
Відповідно потрібен аналітичний інструмент, що скорочує вказаний час до декількох хвилин, причому повинна забезпечуватися точність, достатня для прийняття правильних організаційних рішень, пов'язаних із своєчасним внесенням змін до технологічного процесу.

Таким інструментом є інфрачервоний аналізатор, що дозволяє за 1 вимірювальний цикл отримати відразу безліч показників.

Впровадження аналізаторів дає прямий економічний ефект:

• Скорочуються витрати на придбання та утримання лабораторного інструментарію, витратних матеріалів, посуду та ін..
• Зниження частки шлюбу у продукції

Принцип експрес вимірювання

Суть методу полягає у просвічуванні проби бензину світлом від інфрачервоної лампи..

Залежно від складу, у сигналі – відгуку змінюються гармоніки коливань, кожна з яких відповідає за вміст того чи іншого вуглеводню

Якщо ми візьмемо 2 зразки бензину, з різних партій, або отриманих в результаті різних технологічних процесів, то при послідовному поміщенні проб у аналізатор, вихідний ІЧ спектр буде різнитися, а значить однозначно характеризуватиметься кожен зразок.

Для цього, ІЧ-аналізатор, наприклад SUPNIR-2600 повинен бути відкалібрований на той чи інший продукт - бензин, дизпаливо, щоб правильно ідентифікувати частоти, що відповідають вмісту компонентів і перевести їх у процентний вміст з мінімальною похибкою.

Калібрувальна залежність це функція, побудована виходячи з методів статистики – лінійної регресії. Для цього необхідний набір стандартних зразків із заздалегідь заданими властивостями, отриманими в атестованій лабораторії.

Приклад. По-перше, бензини виробляються різними методами: крекінг, риформінг. По-друге, бензини мають різне октанове число (АІ-93, А-76).

Тому універсальної калібрувальної залежності не існує.

Виходить, що необхідно створювати для кожного типу бензину своє калібрування.

Але навіть це не гарантує отримання результату з прийнятною точністю.

Якщо відбуваються зміни в технологічному процесі (вуглеводневому складі), в рецептурі, у сировині, що надходить, калібрувальна залежність перестає працювати - похибка перевищує допустимі межі.

Вихід – кластеризувати бензини усередині класу, тобто отримувати кілька калібрувань.