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L'isomerizzazione della nafta leggera viene utilizzata dalle raffinerie per produrre prodotti isomerati ad alto numero di ottani che soddisfano le attuali specifiche della benzina. L'isomerizzazione aumenta il numero di ottano della nafta leggera aumentando il grado di ramificazione delle molecole di paraffina. Il numero di ottano di ricerca (RON) del prodotto target dipende da vari parametri di produzione dell'impianto (ad esempio, temperatura o rapporto idrogeno/idrocarburi). Per ottimizzare il processo dell'impianto, è fondamentale un metodo analitico affidabile e rapido.

Il metodo standard per determinare RON in isomerato è con motori costosi e ad alta intensità di manutenzione. Al contrario, il numero di ottano può essere analizzato anche mediante spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). NIRS fornisce risultati accurati entro un minuto senza la necessità di alcuna preparazione del campione o prodotti chimici.

63 diversi campioni di isomerato con valori RON variabili sono stati misurati con Metrohm DS2500 Liquid Analyzer (Figura 1) in modalità di trasmissione sull'intero intervallo di lunghezze d'onda di 400–2500 nm. Il regolatore di temperatura integrato ha garantito la stabilità della misurazione con una temperatura costante del campione di 35 °C. Per comodità, sono state utilizzate fiale monouso con una lunghezza del percorso di 8 mm che hanno reso obsoleta una procedura di pulizia. Il pacchetto software Vision Air Complete di Metrohm è stato utilizzato per l'acquisizione dei dati e lo sviluppo del modello di previsione.

Tabella 1. Panoramica delle apparecchiature hardware e software.

Strumenti Codice articolo
DS2500 Liquid Analyzer 2.929.0010
DS2500 Holder 8 mm vials 6.7492.020
Vision Air 2.0 Complete 6.6072.208
Figure 1. Metrohm DS2500 Liquid Analyzer utilizzato per la determinazione del numero di ottano di ricerca (RON) in campioni di isomerati.

Gli spettri Vis-NIR ottenuti (Figura 2) sono stati utilizzati per creare un modello di previsione per la quantificazione del numero di ottano di ricerca in isomerato. La qualità dei modelli di previsione è stata valutata utilizzando diagrammi di correlazione basati sull'algoritmo di convalida incrociata. Un valore di R2 > 0,98 mostra un'elevata correlazione tra la previsione Vis-NIR e il metodo ASTM di riferimento. Le rispettive cifre di merito (FOM) mostrano la precisione prevista durante l'analisi di routine (Figura 3).

Figure 2. Selezione degli spettri Vis-NIR di campioni di isomerato analizzati su DS2500 Liquid Analyzer con fiale da 8 mm.
Figure 3. Diagramma di correlazione e rispettive figure di merito per la previsione del valore RON utilizzando DS2500 Liquid Analyzer. Il valore di laboratorio è stato valutato secondo ASTM D2699.
Figure di Merito Valore
R2 0.986
Standard Error of Calibration 0.73
Standard Error of Cross-Validation 0.76

Questa Application Note demonstrates dimostra la fattibilità della spettroscopia NIR per l'analisi di RON in campioni di isomerati. Rispetto al metodo convenzionale, il tempo di risultato (Tabella 2) è un grande vantaggio della spettroscopia Vis-NIR. Con NIRS, una singola misurazione viene eseguita entro un minuto, mentre il test del motore CFR è molto più lungo.

Tabella 2. Tempo al risultato per la determinazione del valore RON con il metodo di riferimento standard ASTM D2699.

Parametro Metodo Tempo al risultato
RON CFR engine test ∼30 minuti per campione
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Metrohm Italiana Srl

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