Determination of RON, aromatics, benzene, olefins, and density in reformate by NIRS

Význam tématu

Analýza reformátu je klíčová pro zajištění vysokooktánového paliva a kvalitního petrochemického zásobníku. Tradiční metody pro stanovení RON, aromátů, benzenu, olefinů a hustoty jsou časově náročné a vyžadují složitou přípravu vzorku. Nasazení blízké infračervené spektroskopie (NIR) umožňuje výrazné zkrácení doby měření a zjednodušení workflow v laboratorním i výrobním prostředí.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout a ověřit kalibrační model podle Vis–NIR záznamů, který dokáže současně predikovat pět klíčových parametrů reformátu: RON (ASTM D2699), obsah aromátů (ASTM D5769), benzenu, olefinů a hustotu. Studie porovnává výsledky NIR s referenčními technikami (motorový CFR test, plynová chromatografie, densitometrie) a hodnotí přesnost predikce.

Použitá metodika a instrumentace

Analyzer Metrohm DS2500 pracoval v disperzním režimu na rozsahu 400–2500 nm. Bylo měřeno 507 vzorků reformátu v jednorázových vialkách o průměru 8 mm při řízené teplotě 35 °C. Kalibrační a validační kroky proběhly se softwarem Vision Air Complete. Pro referenční stanovení RON se využil CFR motor, pro aromáty, benzen a olefiny klasická plynová chromatografie a hustota byla měřena densitometrem.

Použitá instrumentace

• DS2500 Liquid Analyzer (Metrohm) pro Vis–NIR měření 400–2500 nm
• DS2500 holder pro 8 mm jednorázové vialky
• Vision Air 2.0 Complete software pro sběr dat a tvorbu predikčních modelů

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny predikční modely dosáhly vysoké korelace s referenčními metodami (R2 > 0,98):

• RON: R2 = 0,996, SEC = 0,34, SECV = 0,36
• Aromáty: R2 = 0,999, SEC = 0,88 vol%, SECV = 0,91 vol%
• Benzen: R2 = 0,984, SEC = 0,066 vol%, SECV = 0,088 vol%
• Olefiny: R2 = 0,982, SEC = 0,71 vol%, SECV = 0,87 vol%
• Hustota: R2 = 0,993, SEC = 0,0029 kg/L, SECV = 0,0034 kg/L

Modely prokázaly stabilitu a přesnost vhodnou pro rutinní kontrolu kvality reformátu.

Přínosy a praktické využití metody

NIR spektroskopie umožňuje kompletní stanovení analyzovaných parametrů do jedné minuty bez další přípravy vzorku. Významné jsou časové úspory, snížení spotřeby chemikálií a produkce odpadu. Metoda je vhodná pro rychlý screening, online monitoring i rutinní kontrolu v rafineriích a kvalitativních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace Vis–NIR analyzátorů přímo do výrobních linek a implementace do rámce průmyslové automatizace (PAT, Industry 4.0) umožní kontinuální sledování kvality. Pokročilé strojové učení a rozšířená kalibrace na širší spektrum surovin zlepší robustnost modelů. Dále lze očekávat propojení s IoT infrastrukturou a cloudovým zpracováním dat pro globální dohled.

Závěr

Metrohm DS2500 Liquid Analyzer s využitím Vis–NIR technologie prokázal vysokou spolehlivost a přesnost v predikci RON, obsahu aromátů, benzenu, olefinů a hustoty reformátu. Metoda nabízí výrazné zkrácení doby analýzy a zjednodušení pracovních postupů v porovnání s konvenčními přístupy.

Reference

• Application Note AN-NIR-114, Metrohm