Способ определения октанового числа автомобильных бензинов

Изобретение относится к методам исследования автомобильных топлив. Способ включает определение значения информативного параметра пробы анализируемого бензина и определение по калибровочной зависимости октанового числа. Значение информативного параметра определяют путем измерения температуры перегонки 50%-ной фракции пробы анализируемого бензина. Технический результат - обеспечение независимости определения октанового числа от содержания воды в бензине. 1 табл.

 

Изобретение относится к области аналитической техники, а именно к способам и средствам оценки детонационной стойкости автомобильных бензинов.

Известен способ определения октанового числа автомобильных бензинов (Белянин Б.В. Технический анализ нефтепродуктов и газа. Л.: Химия, 1970, с.164-168), состоящий в сравнении детонационной стойкости испытуемого и эталонного топлива на специальном стандартизированном двигателе внутреннего сгорания. При определении находят экспериментальную зависимость степени сжатия рабочей смеси в двигателе от содержания изооктана в эталонном топливе, а затем по этой зависимости после испытания анализируемого бензина находят значение его октанового числа.

Недостатком данного способа определения октанового числа является большая длительность определения, составляющая 120 мин, высокая стоимость и громоздкость экспериментальной установки, сложность ее обслуживания и дороговизна компонентов, из которых составляются эталонные топлива.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения октанового числа (Патент РФ №2100803, кл. G01N 27/22, 33/22, 1997), включающий определение значения информативного параметра для различных эталонных бензинов, построение калибровочной зависимости информативного параметра от октанового числа этих бензинов, определение значения информативного параметра пробы анализируемого бензина и определение по калибровочной зависимости октанового числа анализируемого бензина, а также измерение температуры пробы анализируемого бензина. При этом в качестве информативного параметра используют диэлектрическую проницаемость анализируемых бензинов.

Недостатком этого способа является необходимость в процессе определения использовать сложные электрические устройства, приводимые в соприкосновение с анализируемым бензином, что требует специальных противопожарных мер, а также влияние на результат измерения даже незначительного количества воды, растворенной в бензине, что связано с большой (по сравнению с фракциями бензина) диэлектрической проницаемостью воды.

Задачей изобретения является упрощение определения октанового числа бензинов.

Технический результат - создание способа определения октанового числа бензинов, реализующего измерение без контакта электрических устройств с анализируемым бензином, обеспечивающего инвариантность результатов измерений к содержанию воды в анализируемом бензине.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе определения октанового числа автомобильных бензинов, включающем определение значений информативного параметра для различных эталонных бензинов, построение калибровочной зависимости информативного параметра от октанового числа этих бензинов, определение значения информативного параметра пробы анализируемого бензина и определение по калибровочной зависимости октанового числа анализируемого бензина согласно изобретению, а также измерение плотности и температуры пробы анализируемого бензина, согласно изобретению значение информативного параметра определяют путем измерения температуры перегонки 50%-ной фракции пробы анализируемого бензина, а октановое число вычисляют по следующей зависимости:

где:

χ - октановое число бензина;

а₀, а₁, а₂, а₃, а₄ - постоянные коэффициенты, определяемые при калибровке;

а₀ имеет размерность единицы октанового числа;

ρ - измеренное значение плотности бензина, кг/м³;

t_50% - измеренное значение температуры перегонки 50%-ной фракции бензина, °С.

Использование при реализации предлагаемого способа в качестве информативного параметра температуры перегонки 50%-ной фракции позволит определить октановые числа с помощью пожаробезопасных измерительных устройств, обеспечит инвариантность результатов измерений от содержания воды в бензине, а также позволит упростить устройство для реализации предлагаемого способа.

По сравнению с прототипом заявляемый способ имеет отличительную особенность в совокупности действий и параметров, обеспечивающих эти действия.

Теоретическим обоснованием предлагаемого способа определения октанового числа является зависимость как октанового числа, так и температуры перегонки отдельных фракций (фракционного состава), в том числе и температуры перегонки 50%-ной фракции (ГОСТ Р51105-97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания, стр.3-5), от группового состава бензинов, а также тот факт, что температура перегонки 50%-ой фракции является средней характеристикой фракционного состава бензинов.

Результаты всех измерений плотности бензинов приводились к температуре 15°С. Найденные значения а₀, а₁, а₂, а₃ и а₄ приведены в приложении в таблице 1. Проверка предложенного способа осуществлялась путем анализа фракционного состава бензинов на установке УИ, измерения плотности бензинов - ареометром 20, параллельно определялось октановое число по исследовательскому методу на установке УИТ-65.

В таблице 1 в качестве примера приведены результаты определений октанового числа ряда товарных бензинов предлагаемым способом. Действительное значение октанового числа товарных бензинов определялось исследовательским методом на стандартной моторной установке нефтебазы ОАО «Тверьнефтепродукт.

Пример определения октанового числа по предлагаемому способу.

Данный способ базируется на использовании результатов самых распространенных лабораторных анализов, а именно измерении плотности и определении фракционного состава, которые в соответствии с действующими стандартами осуществляются для всех бензинов. Для определения октанового числа в соответствии с предлагаемым способом предварительно измеряют с помощью нефтеденсиметра (ареометра) плотность бензина, а результат измерений приводят к температуре 15°С, т.е. определяют ρ₁₅. С помощью лабораторного анализатора фракционного состава определяют фракционный состав бензина, в том числе определяют температуру перегонки 50%-ной по объему фракции бензина.

По результатам лабораторных анализов найдены для бензина №20 (см. табл.1): ρ₁₅=752 кг/м³; t_50%=103°С. Найденные значения рассчитывают в зависимость (1) и находят:

Действительное значение χ_д для данного бензина, определенное на установке УИТ-65, составило 92,7 о.е.

Как видно из таблицы, погрешность определения октанового числа предлагаемым способом составляет 0,1-2,5 о.е. для всей представленной выборки в таблице, т.е. без учета сорта нефти, из которой выработан бензин. При использовании предлагаемого способа в условиях конкретного производства, когда имеет место ограниченное число сортов нефти, погрешность определения не превышает ±1 о.е., что соответствует требованиям стандарта к погрешности измерения октанового числа бензинов.

Преимуществом предлагаемого способа является простота реализации, пожаробезопасность, справедливость результатов измерений к содержанию воды в бензине, возможность использования для создания дешевых автоматических потоковых и переносных анализаторов октанового числа бензинов.

Способ может найти применение при контроле октанового числа в процессе производства и компаундировании бензинов. Данная разработка в настоящее время находится на стадии лабораторный испытаний.

Таблица 1
Результаты определения октанового числа бензинов
№ п/п	Измеряемые параметры	Значение χ, октановые единицы
ρ, кг/м3	t50%, °C	Действительное χД	Определенное по формуле (1) χИ
1.	751	83	81,2	82,6
2.	727	84	81,2	83,5
3.	711	81	81,5	82,4
4.	715	76	82,5	78,3
5.	705	80	83,0	82,2
6.	704	78	83,2	80,8
7.	760	101	91,4	91,8
8.	737	98	92,2	90,5
9.	747	98	92,3	90,5
10.	749	101	92,3	91,5
11.	752	100	92,3	91,3
12.	749	101	92,4	91,5
13.	759	106	92,4	93,1
14.	744	96	92,5	89,7
15.	745	105,5	92,5	92,7
16.	756	106	92,5	93,0
17.	737	95	92,6	89,3
18.	754	108	92,6	93,4
19.	741	104	92,7	92,4
20.	752	103	92,7	92,2
21.	749	98	92,8	90,5
22.	742	97	93,0	90,1
23.	762	114	93,0	94,3
24.	750	110	93,3	93,6
25.	760	111	93,4	94,0
26.	750	110	93,5	93,6
27.	755	113	93,7	94,0
Примечание к формуле (1): а0=620,687; a1=-1,7843; a2=2,3364; а3=0,0012; а4=-0,01

Способ определения октанового числа автомобильных бензинов, включающий определение значений информативного параметра для различных эталонных бензинов, построение калибровочной зависимости информативного параметра от октанового числа этих бензинов, определение значения информативного параметра пробы анализируемого бензина и определение по калибровочной зависимости его октанового числа, а также измерение плотности и температуры пробы анализируемого бензина, отличающийся тем, что значение информативного параметра определяют путем измерения температуры перегонки 50%-ой фракции пробы анализируемого бензина, а октановое число вычисляют по следующей зависимости:

,

где χ - октановое число бензина;

а₀, a₁, а₂, а₃, а₄ - постоянные коэффициенты, определяемые при калибровке;

ρ - измеренное значение плотности бензина, кг/м³;

t_50% - измеренное значение температуры перегонки 50%-ой фракции бензина, °С.