車(chē)用汽油研究法辛烷值測(cè)量方法淺析

劉慈祥，夏攀登，田 娟，白林智

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，山東 濟(jì)南 250100)

辛烷值是衡量車(chē)用汽油質(zhì)量合格與否的重要指標(biāo)，主要反應(yīng)車(chē)用汽油的抗爆性能。我國(guó)車(chē)用汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中采用研究法辛烷值(RON)和馬達(dá)法辛烷值(MON)來(lái)判定車(chē)用汽油的抗爆性能，其中汽油的研究法辛烷值為市場(chǎng)銷(xiāo)售車(chē)用汽油的標(biāo)號(hào)數(shù)值。

1 研究法辛烷值測(cè)定方法簡(jiǎn)介

目前，研究法辛烷值的常規(guī)測(cè)定方法為GB/T5487-2005《汽油辛烷值的測(cè)定研究法》，該方法是利用辛烷值試驗(yàn)機(jī)來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理的臺(tái)架試驗(yàn)方法。隨著消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)于車(chē)用汽油的需求量不斷增加，車(chē)用汽油的銷(xiāo)售周期明顯縮短，常規(guī)的辛烷值機(jī)測(cè)定方法已經(jīng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足監(jiān)管部門(mén)對(duì)于時(shí)效性的要求。因此，近年來(lái)不斷涌現(xiàn)出許多新的測(cè)定研究法辛烷值的方法，主要包括：介電常數(shù)法、核磁共振法、近紅外法、氣相色譜法等。[1]其中，介電常數(shù)法及氣相色譜法測(cè)定研究法辛烷值具有很大的局限性，例如測(cè)定加入抗爆劑的汽油辛烷值及車(chē)用乙醇汽油辛烷值所得結(jié)果誤差較大。[2]而近紅外光譜法由于其可以快速的測(cè)定車(chē)用汽油研究法辛烷值，近幾年發(fā)展較為迅速。現(xiàn)從測(cè)定原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景等方面對(duì)辛烷值機(jī)測(cè)定法和近紅外光譜法進(jìn)行探討對(duì)比。

2 辛烷值機(jī)法和近紅外光譜法的測(cè)定原理

汽油中各類(lèi)碳?xì)浠衔锏某煞直壤龥Q定了汽油辛烷值的高低，汽油辛烷值越高，抗爆性就越好。GB/T5487-2005《汽油辛烷值的測(cè)定研究法》是利用CFR辛烷值測(cè)定儀和專(zhuān)用的電子爆震儀器在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，將待測(cè)車(chē)用汽油樣品與自動(dòng)配樣器配制的已知辛烷值的正標(biāo)混合燃料的爆震性能進(jìn)行對(duì)比，從而確定待測(cè)車(chē)用汽油樣品的研究法辛烷值。根據(jù)試驗(yàn)方法的不同，又分為內(nèi)插法和壓縮比法兩種測(cè)定方法。[3]近紅外光譜法是利用近紅外光譜儀對(duì)已知研究法辛烷值的車(chē)用汽油樣品進(jìn)行掃描，由于不同的化學(xué)基團(tuán)和有機(jī)化合物具有不同的特征吸收波長(zhǎng)，所以得到的近紅外譜圖和樣品的成分之間有著密切的聯(lián)系。然后再利用合適的關(guān)聯(lián)方法，將車(chē)用汽油樣品的辛烷值數(shù)據(jù)和近紅外光譜圖關(guān)聯(lián)起來(lái)，建立分析校正模型。[4-5]利用近紅外光譜儀測(cè)得未知樣品的近紅外光譜圖，將其代入建立的分析校正模型中，即可計(jì)算出其相應(yīng)的研究法辛烷值。

3 辛烷值機(jī)法和近紅外光譜法方法比對(duì)

3.1 試驗(yàn)成本比對(duì)

CFR辛烷值測(cè)定儀及自動(dòng)配樣器價(jià)格昂貴、購(gòu)置成本較高，體積龐大，在儀器安裝及后期維護(hù)保養(yǎng)時(shí)成本較大。近紅外光譜儀購(gòu)置成本低，體積較小便于安裝。另外，CFR辛烷值機(jī)法測(cè)定辛烷值需要400～500 mL汽油樣品，而近紅外光譜法只需1～2 mL汽油樣品，對(duì)于產(chǎn)量較大的煉廠而言，每年可在質(zhì)控環(huán)節(jié)節(jié)省大量的汽油樣品。而且，CFR辛烷值機(jī)法試驗(yàn)時(shí)需配制正標(biāo)混合燃料，原料需從國(guó)外進(jìn)口價(jià)格較高。因此，近紅外光譜儀在安裝和使用過(guò)程中可節(jié)省大量成本。但是，近紅外光譜法前期樣品數(shù)據(jù)的采集及分析校正模型的建立較為復(fù)雜。

3.2 試驗(yàn)過(guò)程比對(duì)

CFR辛烷值機(jī)法測(cè)定辛烷值時(shí)，時(shí)間較長(zhǎng)(需提前熱機(jī)45 min左右)、操作步驟復(fù)雜(需校正大氣壓及進(jìn)氣溫度等)、影響因素較多，對(duì)試驗(yàn)人員的技術(shù)要求高。而且在試驗(yàn)過(guò)程中爆震會(huì)產(chǎn)生噪聲和揮發(fā)性煙霧，長(zhǎng)期會(huì)對(duì)試驗(yàn)人員身體健康產(chǎn)生危害。近紅外光譜法操作簡(jiǎn)單、分析速度快(只需1～2 min即可完成測(cè)定)、無(wú)噪聲危害。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)

CFR辛烷值機(jī)法是國(guó)標(biāo)規(guī)定的仲裁方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到國(guó)際認(rèn)可。為驗(yàn)證近紅外光譜法試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，選用10組待測(cè)樣品分別用CFR辛烷值機(jī)法及近紅外光譜法進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1，由表1可以發(fā)現(xiàn)，近紅外光譜法的測(cè)定結(jié)果與CFR辛烷值機(jī)法試驗(yàn)結(jié)果的偏差在標(biāo)準(zhǔn)方法要求的范圍之內(nèi)。但是，對(duì)于調(diào)和汽油和含添加劑的汽油結(jié)果可能存在一些偏差，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)定期對(duì)分析校正模型進(jìn)行修正和充實(shí)。

表1 CFR辛烷值機(jī)法和近紅外光譜法測(cè)定結(jié)果對(duì)比表

4 結(jié)論及應(yīng)用

表2 CFR辛烷值機(jī)法和近紅外光譜法主要差異

近紅外光譜法相較于CFR辛烷值機(jī)法，購(gòu)置成本低、安裝維護(hù)便利、樣品用量少、分析時(shí)間短、無(wú)噪聲危害，但前期數(shù)據(jù)庫(kù)收集及模型建立復(fù)雜、對(duì)于調(diào)和汽油試驗(yàn)結(jié)果偏差較大。因此，近紅外光譜法可應(yīng)用于煉廠質(zhì)量控制環(huán)節(jié)和成品油市場(chǎng)快速檢驗(yàn)等領(lǐng)域。