製油所では、プレミアムガソリンの製造に使用されるため、高オクタン価の製品が求められます。この製造工程は非常に危険を伴うため、IECExなどの安全基準を厳守し、オクタン価（ON）などの主要なプロセスパラメータを常時監視する必要があります。信頼性の高いプロセスデータをタイムリーに提供することで、下流のプロセスユニット（接触改質装置）を迅速に最適化でき、収益の向上と運用コストの削減が可能になります。

本プロセスアプリケーションノートでは、近赤外分光法（NIRS）技術を用いて、燃料中のオクタン価を「リアルタイム」で高精度に監視する方法を紹介します。この技術は、ASTMの国際規格にも適合しています。オクタン価のオンライン分析により、シンプルかつ迅速で信頼性の高い結果が得られ、プロセスの即時調整が可能となることで、製品品質の向上と収益性の増加につながります。

オクタン価は、石油化学精製プロセスにおいて測定される重要なパラメータであり、市販燃料（ガソリンやジェット燃料など）の性能を示す指標です。これは、燃料がエンジン内での燃焼時に自己着火をどれだけ防げるか、すなわち「ノッキング耐性」を示します。
オクタン価は、2つの基準燃料のノッキング耐性に基づいて測定されます。それは、イソオクタン（C₈H₁₈）とn-ヘプタン（C₇H₁₆）です。イソオクタンは厳しい条件下でも高いノッキング耐性を示すため、オクタン価100と定義されています。一方、n-ヘプタンは自己着火しやすく、オクタン価0とされています。

ノッキング耐性は運転条件によって変化するため、オクタン価には2種類あります。すなわち、リサーチ・オクタン価（RON）とモーター・オクタン価（MON）です。RONは低温・低回転条件下で測定され、MONは高温・高回転条件下で測定されます。
製油所では、プレミアムガソリンの製造を目的として、高オクタン価の製品が求められます。これらを製造するための精製プロセスが接触改質（Catalytic Re-forming）です（図1参照）。接触改質では、低オクタン価のパラフィン混合物である重質ナフサを、芳香族およびイソパラフィン（C₇～C₁₀）を含む高オクタン価の液体製品「リフォーメート（Reformate）」に転換します。
このように、接触改質プロセスは製油所の収益性に大きな影響を与える重要な工程です。

生成されたリフォーメートのオクタン価は、精製プロセス全体の高い処理量を確保するために、常時監視する必要があります。
従来、RON（リサーチ・オクタン価）は以下の2つの手法によって測定されてきました：推定オクタンモデル（IOM: Inferred Octane Models）および実験室でのオクタンエンジンによる分析です。しかし、これらの手法はいずれも「リアルタイム」での結果提供ができず、現在の運転条件に適応させるために定期的なメンテナンスと人的介入が必要です。

さらに、リフォーメートで一般的な値であるRON 100超の測定には、特殊なブレンドによるキャリブレーションが必要ですが、それらは常に利用可能とは限りません。実際のところ、製油所ではオクタンエンジンは主に最終混合製品（ガソリン）の分析および品質判定に使用されることが多く、その対象となるRON値はおおむね92～98の範囲です。

燃料中のオクタン価の「リアルタイム」分析は、近赤外分光法（NIRS）技術を用いたオンライン分析によって実現可能であり、これは国際規格（ASTM）にも適合しています（図2参照）。しかし、リフォーメートのサンプルには流路内に固体粒子が含まれており、これが測定に干渉します。そのため、再現性が高く正確な測定を行うためには、サンプルのろ過および温度の一定化による変動防止を行う前処理パネルが必要です。
さらに、前処理パネルを使用することで、サンプル採取ポイントの設置や、検証用サンプルの採取ポートの設置も可能になるという利点があります。メトローム社のNIRSプロセスアナライザーは、プロセスから得られる「リアルタイム」のスペクトルデータと、主要分析法である協同燃料研究法（CFRテスト）によるデータを比較し、シンプルながらもプロセスに不可欠なモデルを構築します。
ATEXゾーン対応で構成可能なMetrohm Process Analytics社の NIRS XDS Processシステムを使用すれば、マルチプレクサーオプションにより最大9箇所のプロセスポイントを監視し、製造プロセスをより高度に制御することが可能です。