Способ определения октанового числа автомобильных бензинов
Изобретение относится к области аналитической техники. Способ включает 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 от октанового числа анализируемого бензина, а также измерение плотности и температуры пробы анализируемого бензина. Значение информативного параметра определяют путем измерения поверхностного натяжения пробы анализируемого бензина, а октановое число вычисляют в интервале температур 10-40°С. Технический результат - независимость определения 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 дороговизны компонентов, из которых составляются эталонные топлива.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения октанового числа (Патент РФ № 2100803, кл. G 01 N № 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 определения октанового числа бензинов 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 и обеспечивающего инвариантность результатов измерений к содержанию воды в анализируемом бензине.
Технический результат достигается 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, а также измерение плотности и температуры пробы анализируемого бензина, значение информативного параметра определяют путем измерения поверхностного натяжения пробы анализируемого бензина, а октановое число вычисляют в интервале температур 10-40°С по следующей зависимости:
где χ - октановое число бензина;
а0, a1, a2 - постоянные коэффициенты, определяемые при калибровке; а0 имеет размерность единицы октанового числа;
t - измеренное значение температуры бензина, °С;
ρ - измеренное значение плотности бензина при температуре t, кг/м3;
σ - измеренное значение поверхностного натяжения при температуре t, Н/м;
β - объемный коэффициент теплового расширения бензинов, 1/°С;
ϕ - коэффициент, учитывающий изменение поверхностного натяжения от температуры, 1/°С.
Использование при реализации предлагаемого способа в качестве информативного параметра поверхностного натяжения позволит определить октановые числа с помощью пожаробезопасных измерительных устройств, а также обеспечит инвариантность результатов измерений от содержания воды в бензине, а измерение коэффициента преломления позволяет (по сравнению с используемым в прототипе измерения плотности бензина) 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 послужила зависимость октанового числа от молекулярной массы, плотности и поверхностного натяжения для некоторых индивидуальных углеводородов (Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Часть 1 /Под редакцией М.Д.Тиличеева, М.: Гостоптехиздат, 1957, с.235).
Для бензинов, представляющих смесь углеводородов различных классов, были выполнены экспериментальные исследования, в процессе которых путем анализа товарных бензинов были определены коэффициенты a1 и a2 выражения (1). В этих исследованиях выполнялись измерения плотности бензинов с помощью нефтеденсиметров, температуры с помощью стеклянного термометра, а поверхностное натяжение бензинов измерялось методом капиллярного поднятия.
Результаты всех измерений приводились к температуре 20°С. Найденные значения a1 и а2 приведены в таблице 1. Там же даны средние значения β и ϕ для интервала температур 10-40°С по справочным данным (Нефтепродукты. Методы испытаний. Ч.1. М.: Издательство стандартов, 1977, с.292, Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972, с.211-353).
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”.
Как видно из таблицы 1, значение октанового числа с помощью предлагаемого способа может быть определено с достаточной для практического применения точностью (по действующему стандарту расхождение при определении октанового числа одного и того же топлива на различных установках может составлять ±1 октановую единицу).
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 компаундировали и бензинов, а также для экспрессных определений качества бензина на автозаправочных станциях.
| Таблица 1 Результаты определения октанового числа бензинов | |||||
| № | Измеряемые параметры | Значение χ, октановые единицы | |||
| п/п | ρ, кг/м3 | σ×103,Н/м | t, °C | Действительное χд | Определенное по формуле (1)χи |
| 1 | 720 | 20,8 | 17 | 80,7 | 80,6 |
| 2 | 722 | 20,6 | 15,6 | 80,9 | 80,2 |
| 3 | 719 | 20,7 | 15,6 | 80,7 | 79,7 |
| 4 | 763 | 22,2 | 15,6 | 93,0 | 93,1 |
| 5 | 760 | 22,1 | 15,6 | 92,8 | 92,0 |
| 6 | 760 | 22,1 | 15,5 | 92,6 | 92,2 |
| 7 | 765 | 22,9 | 15,5 | 92,7 | 92,6 |
| 8 | 732 | 21,4 | 18,5 | 83,9 | 85,0 |
| 9 | 734 | 21,1 | 18,5 | 83,9 | 84,9 |
| 10 | 743 | 22,2 | 19,5 | 87,0 | 87,5 |
| 11 | 727 | 21,1 | 13,5 | 84,0 | 82,5 |
| 12 | 724 | 21,0 | 13,5 | 80,0 | 81,6 |
| 13 | 726 | 20,9 | 13,5 | 80,2 | 81,3 |
| 14 | 724 | 20,5 | 13,5 | 80,9 | 80,0 |
| 15 | 762 | 22,4 | 16,0 | 93,0 | 93,8 |
| 16 | 762 | 22,6 | 16,0 | 92,9 | 94,3 |
| 17 | 742 | 21,4 | 19,5 | 86,9 | 87,0 |
| 18 | 732 | 20,8 | 19,5 | 83,9 | 83,4 |
| 19 | 743 | 21,7 | 19,5 | 87,1 | 88,6 |
| 20 | 731 | 21,1 | 19,5 | 83,9 | 84,0 |
| Примечание в формуле (1) а0=13,0; а1=9931,25; а2=478970,0; β=0,00085 1/°С; ϕ=0,00425 1/°С |
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 октанового числа анализируемого бензина, а также измерение плотности и температуры пробы анализируемого бензина, отличающийся тем, что значение информативного параметра определяют путем измерения поверхностного натяжения пробы анализируемого бензина, а октановое число вычисляют в интервале температур (10ч40)°С по следующей зависимости:
где χ - октановое число бензина;
а0, a1, a2 - постоянные коэффициенты, определяемые при калибровке;
t - измеренное значение температуры бензина, °С;
ρ - измеренное значение плотности бензина при температуре t, кг/м3;
σ - измеренное значение поверхностного натяжения при температуре t, Н/м;
β - объемный коэффициент теплового расширения бензинов, 1/°С;
ϕ - коэффициент, учитывающий изменение поверхностного натяжения от температуры, 1/°С.
