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Unterschiede zwischen Benzin, Diesel und Düsentreibstoff
Benzin ist ein Kraftstoff, der aus Rohöl und anderen Flüssigkeiten auf Erdölbasis hergestellt wird und Kohlenstoffzahlen im Allgemeinen zwischen 4 und 12 enthält mit Siedepunkten bis 120 °C. Benzin wird hauptsächlich als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet. Erdölraffinerien und Mischanlagen produzieren Motorbenzin zum Verkauf an Tankstellen (oder Tankstellen). Das meiste Benzin, das Erdölraffinerien produzieren, ist unvollendet Benzin. Dieses unfertige Produkt muss mit anderen Flüssigkeiten gemischt werden, um Parameter wie Oktanzahl und Flüchtigkeit zu kontrollieren, damit Benzin die grundlegenden Anforderungen an Kraftstoff erfüllt, der für die Verwendung in Ottomotoren geeignet ist.
Dieselkraftstoff wird in Erdölraffinerien aus Rohöl raffiniert. «Diesel» ist der gängige Begriff für das Erdöl Heizöl destillieren zur Verwendung in Kraftfahrzeugen verkauft, die die verwenden Selbstzündungsmotor, erfunden von dem deutschen Ingenieur Rudolf Diesel (1858–1913). Er patentierte sein ursprüngliches Design im Jahr 1892. Einer der Kraftstoffe, die Rudolf Diesel ursprünglich für seinen Motor in Betracht zog, war Pflanzenöl, eine Idee, die schließlich dazu beitrug Biodiesel-Produktionsprozess von heute.
Vor 2006 enthielt der meiste Dieselkraftstoff große Mengen an Schwefel. Schwefelemissionen aus der Verbrennung von Dieselkraftstoff führen zu einer Luftverschmutzung, die für die menschliche Gesundheit ziemlich schädlich ist. Daher die USA Die Environmental Protection Agency hat Anforderungen erlassen, um den Schwefelgehalt von Dieselkraftstoff auf bis zu 15 mg/L zu reduzieren. Dieselkraftstoff enthält Komponenten mit einem Kohlenstoffzahlbereich von 8 bis 21 (hauptsächlich jedoch zwischen 16 und 20) und ist die Fraktion, die zwischen 200 °C und 350 °C siedet.
Düsentreibstoffe (oder Flugkraftstoffe) sind eines der Grundprodukte, die von verwendet werden Flugzeug. Düsentreibstoff besteht aus raffinierten Erdölprodukten mit Kohlenstoffzahlen zwischen 10 und 16 (obwohl sie zwischen 6 und 16 liegen können) und siedet zwischen 150 °C und 275 °C. Diese Art von Kraftstoff wird von nationalen und internationalen Gremien stark reguliert. Es gibt zwei Hauptarten von Kerosin: Jet A Und Jet B. Der Hauptunterschied zwischen den beiden ist der Gefrierpunkt. Jet B wird normalerweise für militärische Operationen und Orte mit schlechtem Wetter eingesetzt. Jet A wird hauptsächlich zum Betanken von Verkehrsflugzeugen verwendet.
Nahinfrarot-Spektroskopie – ein ASTM-konformes Werkzeug zur Beurteilung der Qualität von Benzin, Diesel und Düsentreibstoff
Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist seit mehr als 30 Jahren eine etablierte Methode zur schnellen und zuverlässigen Qualitätskontrolle in der petrochemischen Industrie. Viele Unternehmen ziehen jedoch die Implementierung von NIRS in ihren QA/QC-Labors immer noch nicht konsequent in Betracht. Die Gründe könnten entweder begrenzte Erfahrungen mit Anwendungsmöglichkeiten oder eine allgemeine Zurückhaltung bei der Implementierung neuer Methoden sein.
Es gibt mehrere Vorteile der Verwendung von NIRS gegenüber anderen herkömmlichen Analysetechnologien. Zum einen ist NIRS in der Lage, mehrere Parameter in nur 30 Sekunden ohne Probenvorbereitung zu messen! Die von NIRS verwendete nicht-invasive Licht-Materie-Wechselwirkung, die sowohl von physikalischen als auch von chemischen Probeneigenschaften beeinflusst wird, macht es zu einer hervorragenden Methode zur Bestimmung beider Eigenschaftstypen.
Im weiteren Verlauf dieses Beitrags werden verfügbare schlüsselfertige Lösungen für Benzin, Diesel und Düsentreibstoff skizziert, die gemäß den NIRS-Implementierungsrichtlinien von entwickelt wurden ASTM E1655 (Methodenentwicklung), ASTM D6122 (Methodenvalidierung) und ASTM D8340 (Ergebnisvalidierung). Anschließend folgt eine Diskussion über den Return on Investment (ROI) der Verwendung von NIRS als Alternative zur CFR-Engine.
Lesen Sie unsere vorherigen Blogbeiträge, um mehr über NIRS als Sekundärtechnik zu erfahren.
NIRS beschleunigt und vereinfacht die Kraftstoffqualitätskontrolle
Ohne hochwertige Kraftstoffe (z. B. Benzin, Diesel und Düsentreibstoff) würde unser tägliches Leben ganz anders aussehen. Am Ende des Produktionsprozesses sowie an verschiedenen Stellen in der Vertriebskette muss die Qualität des Produkts bestimmt werden. Typischerweise sind wichtige Qualitätsparameter wie z ROZ/MON (Forschungs- und Motoroktanzahl), Cetan-Index, Und Flammpunkt werden im Labor durch chemische und physikalische Methoden bestimmt. Diese Verfahren verursachen nicht nur hohe Betriebskosten, sondern sind auch recht zeitaufwändig.
NIRS dagegen erfordert weder Chemikalien noch Probenvorbereitung. Diese Technik kann sogar von Laien (kein Chemiestudium erforderlich) verwendet werden und liefert Ergebnisse in weniger als einer Minute. Darüber hinaus können mehrere chemische und physikalische Parameter gleichzeitig bestimmt werden. Die kombinierten Vorteile dieser Technologie machen NIRS zur idealen Lösung für viele tägliche QA/QC-Messungen oder Ad-hoc-Atline-Analysen.
Metrohm bietet den NIRS DS2500 Petro Analyzer für die Qualitätskontrolle und Routineanalyse von Kraftstoffen an und ist mit ASTM D6122 konform. Staub-, feuchtigkeits- und vibrationsbeständig eignet sich dieses Instrument nicht nur für den Laboreinsatz, sondern auch für den Einsatz in direkter Produktionsumgebung.
Erfahren Sie mehr im unten stehenden Link.
Schlüsselfertige Lösungen: verfügbare Vorkalibrierungen für Benzin, Diesel und Düsentreibstoff
Tabelle 1 listet alle Bestandteile auf, die von den Vorkalibrierungen für diese verschiedenen Kraftstoffe abgedeckt werden. Klicken Sie auf den Brennstofftyp in der Tabelle, um mehr über die von Metrohm angebotenen Vorkalibrierungen zu erfahren.
| Treibstoffart | Parameter | Bereich | SECV | R² |
| Benzin | ROZ | 81–100 | 0.68 | 0.958 |
| MO | 81–88 | 0.53 | 0.889 | |
| Anti-Knock-Index | 85–94 | 0.45 | 0.948 | |
| Aromaten | 20–45% | 0.011 | 0.959 | |
| Benzol | 0.15–0.70 % | 0.0004 | 0.902 | |
| Dichte | 0,74–0,76 g/cm3 | 0.0024 g/cm3 | 0.797 | |
| Olefine | 0–25 % | 0.013 | 0.909 | |
| Sauerstoff | 0.2–2.0 % | 0.00045 | 0.994 | |
| Diesel | Cetan-Index | 46–77 | 0.62 | 0.987 |
| Cetanzahl | 45–60 | 0.942 | 0.942 | |
| Dichte | 0,82–0,89 g/cm3 | 0.0021 g/cm3 | 0.968 | |
| CFPP | -22–(+19) °C | 2.8 °C | 0.963 | |
| T95 | 325 … 410 °C | 7.04 °C | 0.799 | |
| Flammpunkt | 56 … 120 °C | 2.7 °C | 0.97 | |
| Viskosität | 2–5,5 cSt | 0.15 | 0.91 | |
| Kerosin / Düsentreibstoff | Cetan-Index | 36–50 | 1.1 | 0.871 |
| API-Schwerkraft | 38–48 ° | 0.56 ° | 0.931 | |
| Aromaten | 10–25 % | 0.01 | 0.851 | |
| T10 | 158 … 200 °C | 4.1 °C | 0.801 | |
| T20 | 165 … 205 °C | 3.1 °C | 0.88 | |
| T50 | 180 … 220 °C | 4.1 °C | 0.789 | |
| Dichte | 0,78–0,83 g/cm3 | 0.003 g/cm3 | 0.936 | |
| Flammpunkt | 38 … 65 °C | 4.3 °C | 0.62 | |
| Gefrierpunkt | -65–(-40) °C | 3. 5 °C | 0.576 | |
| Wasserstoff | 13.2–14.2 % | 0.0005 | 0.934 | |
| Sättigt | 75–90 % | 0.009 | 0.888 | |
| Viskosität bei 20°C | 3–7 cSt | 0,33 cSt | 0.804 |
Erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten der petrochemischen Analyse mit Metrohm NIRS DS2500 Analyzern in unserer kostenlosen Broschüre.
DS2500 Analyzer – Effizienzsteigerung im QC-Labor mit Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS)
Anwendungsbeispiel: Qualitätskontrolle von Diesel mit dem NIRS DS2500 Petro Analyzer
Der Cetanindex (ASTM D613), Flammpunkt (ASTM D56), Cold Filter Plugging Point (CFPP) (ASTM D6371), D95 (ISO 3405) und Viskosität bei 40 °C (ISO 3104) gehören zu den wichtigsten Parametern zur Bestimmung der Dieselqualität. Die primären Testmethoden für diese Parameter sind arbeitsintensiv und herausfordernd, da mehrere Analysemethoden erforderlich sind.
In dieser schlüsselfertigen Lösung wurden Dieselproben im Transmissionsmodus mit einem NIRS DS2500 Petro Analyzer über den gesamten Wellenlängenbereich (400–2500 nm) gemessen. Die eingebaute temperaturgesteuerte Probenkammer wurde auf 40 °C eingestellt, um eine stabile Probenumgebung bereitzustellen. Aus praktischen Gründen wurden Einwegfläschchen mit einer Schichtdicke von 8 mm verwendet (Abbildung 1), was einen Reinigungsvorgang unnötig machte.
Die erhaltenen Vis-NIR-Spektren (Abbildung 1) wurden verwendet, um Vorhersagemodelle für die Bestimmung wichtiger Dieselparameter zu erstellen. Die Qualität der Vorhersagemodelle wurde anhand von Korrelationsdiagrammen bewertet, die die Korrelation zwischen Vis-NIR-Vorhersage und primären Methodenwerten darstellen. Die jeweiligen Gütezahlen (FOM) zeigen die erwartete Genauigkeit einer Vorhersage bei Routineanalysen (Figur 2).
Diese Lösung zeigt, dass NIRS hervorragend für die Analyse mehrerer Parameter in Dieselkraftstoff geeignet ist und Ergebnisse in weniger als einer Minute liefert, ohne dass eine Probenvorbereitung oder chemische Reagenzien erforderlich sind.
Möchten Sie mehr erfahren? Laden Sie unsere herunter kostenloser Anwendungshinweis.
Return on Investment: CFR-Engine vs. NIRS
Benzin erfordert intensive Kontrollen mehrerer Qualitätsparameter, die vor der Vermarktung innerhalb bestimmter Spezifikationen liegen müssen. Zu diesen Parametern, die auch durch NIRS-Analyse kontrolliert werden können, gehört die Research-Oktanzahl (ASTM D2699) und Motoroktanzahl (ASTM D2700), auch bekannt als RON/MON.
Die genaue Messung dieser Werte ist nicht nur zur Einhaltung von Vorschriften wichtig, sondern auch wegen des weiteren Kosteneinsparpotenzials für die Hersteller. Beispielsweise werden ROZ-Werte, die die genannten Anforderungen überschreiten, vom Markt noch akzeptiert, aber diese Produkte enthalten dann einen höheren Anteil an lukrativen langkettigen organischen Molekülen. Dieses sogenannte «RON Giveaway» wird auf ca. 0,5 RON pro Barrel geschätzt, woraus sich ergibt 2,25 Millionen USD/Monat an entgangenen Einnahmen für einen Produktionsprozess von 100.000 Barrel pro Tag.
Der Oktanzahlbewertungsmotor von Combination Cooperative Fuel Research (CFR) (Modell F1/F2) wird verwendet, um die Oktanzahl von Benzin- und Kraftstoffmischkomponenten zu bestimmen. Dieses Gerät ist von ASTM D2699 und D2700 anerkannt und zugelassen. Der Motor ist mit einem Hochleistungs-Kurbelgehäuse, einem Zylinder mit variabler Verdichtung, einem Vergaser mit einstellbarem Kraftstoff-Luft-Verhältnis und einer Klopfmesseinrichtung (Figur 3).
Für die Überwachung mehrerer Benzinqualitätsparameter sind auch gebrauchsfertige NIRS-Systeme erhältlich, die unterschiedliche Bereiche und ihre jeweiligen Genauigkeiten abdecken (Tabelle 1). Darüber hinaus bieten die Hersteller von NIRS-Analysatoren in der Regel Anwendungsunterstützung an, um diese Bereiche zu erweitern oder die Genauigkeit zu verbessern.
Eine Übersicht der geschätzten Kosten für die Analyse von RON und MON mit einer CFR-Engine im Vergleich zum Metrohm NIRS DS2500 Petro Analyzer ist in dargestellt Tabelle 2. Die volle Amortisation wird innerhalb von zwei Jahren erreicht, wenn nur 50 % der primären Analysemethode (CFR Engine) durch NIRS ersetzt werden. Diese Berechnung basiert auf 2000 Analysen pro Jahr (1000 RON + 1000 MON) mit laufenden Gesamtkosten von etwa 32,50 USD pro Analyse (Chemikalien, Wartung und Arbeit).
| Gesamtanalysen RON + MON pro Jahr | 2000 | 2000 |
| Bedienerkosten pro Stunde | $25.00 | $25.00 |
| Kosten des Analysators | CFR-Motor | NIRS DS2500 Petro Analyzer |
| Analysengerät | $500'000.00 | $55'000.00 |
| Gesamte Anschaffungskosten | $0.001 | $55'000.00 |
| Laufende Kosten Verbrauchsmaterialien / Chemikalien / Wartung | ||
| Chemikalien pro Jahr (ASTM D2699/D2700) | $20'000.00 | $0.00 |
| Wartungskosten pro Jahr | $20'000.00 | $1'500.00 |
| Chemikalien plus Wartungskosten pro Analyse | $20.00 | $0.75 |
| Gesamtbetriebskosten pro Jahr | $40'000.00 | $1'500.00 |
| Zeitaufwand pro Analyse | 30 Minuten | < 1 Minute |
| Arbeitskosten von 1000 Analysen von RON (ASTM D2699) | $12'500.00 | $416.50 |
| Arbeitskosten von 1000 Analysen von MON (ASTM D2700) | $12'500.00 | $416.50 |
| Arbeitskosten pro Analyse | $12.50 | $0.42 |
| Gesamtarbeitskosten pro Jahr | $25'000.00 | $833.00 |
| Gesamtbetriebskosten pro Jahr | $65'000.00 | $2'333.00 |
Weitere Informationen zur Analyse von ROZ/MON und anderen Parametern in Benzin finden Sie in unseren kostenlosen Application Notes weiter unten.
In diesem Beispiel wurde die RON/MON-Analyse verwendet, um Kosteneinsparungen und ROI aufzuzeigen, wenn NIRS zur Ergänzung einer Primärmethode verwendet wird. Wenn Sie dies jedoch erweitern, um andere wichtige Qualitätsparameter zu berücksichtigen, wie die in Tabelle 1, sind die finanziellen Anreize für eine solche Investition noch überzeugender.
Zusammenfassung
Die Nahinfrarot-Spektroskopie eignet sich sehr gut für die Analyse wichtiger Qualitätsparameter in Benzin, Diesel und Kerosin. Verfügbare Vorkalibrierungen werden gemäß den ASTM-Richtlinien entwickelt und validiert. Positive Aspekte der Verwendung von NIRS als alternative Technologie sind die kurze Zeit zum Ergebnis (weniger als eine Minute), keine Chemikalien oder andere teure Ausrüstung erforderlich, Und Einfach zu bedienen damit auch Schichtarbeiter und Nichtchemiker diese Analysen sicher durchführen können.
Weitere Folgen dieser Reihe
Dieser Blogartikel widmete sich den Themen von Benzin, Diesel und Düsentreibstoff und wie die NIR-Spektroskopie als ideales QC-Tool für die petrochemische / Raffinerieindustrie eingesetzt werden kann. Andere Raten sind gewidmet:
