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上海斯邁歐分析儀器有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度計(jì) |
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紅外光譜關(guān)于監(jiān)測(cè)煉油廠快速確認(rèn)生產(chǎn)的船用柴油燃料中不含 FAME
2022-5-26 閱讀(670)
前言：生物柴油 (FAME) 正越來越多地運(yùn)用到柴油燃料的配方中，然而對(duì)于某些發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用，即使存在少量的生物柴油也是不行的。例如，將航空燃油和后備發(fā)電機(jī)中的生物柴油用于核電站中可能導(dǎo)致重大事故。同樣，專用于海洋游艇的柴油燃料中如果存在痕量的生物柴油也是有問題的。例如，老式的水運(yùn)船只使用的發(fā)動(dòng)機(jī)通常含有與生物柴油化學(xué)不相容的彈性墊圈。此外，船的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室或燃料供給系統(tǒng)不是為使用生物柴油而設(shè)計(jì)的。這些發(fā)動(dòng)機(jī)大部分可以耐受痕量生物柴油 (< 0.1%)，而隨著生物柴油濃度的增加，潛在故障的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。因?yàn)闊捰蛷S為多種應(yīng)用配制燃料，所以受到有意提高生物柴油含量的燃料（例如用于汽車和卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料）污染的可能性是真實(shí)存在的。例如，機(jī)動(dòng)車柴油燃料常常含有 5–7% 的生物柴油，存在污染物或無意中將這種燃料同專為船用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的燃料混合都危害。本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)討論了一家英國(guó)主要煉油廠通過使用配備有安捷倫 DialPath 采樣技術(shù)和生物柴油測(cè)量方法的 Agilent 4500 系列 FTIR，確保了用于船只的燃料中的生物柴油含量符合 BS ISO 8217 標(biāo)準(zhǔn)及煉油廠自身的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。安捷倫生物柴油測(cè)量方法可替代測(cè)量柴油燃料中生物柴油的常規(guī) FTIR 方法 IP 579/BSI 2000:579，安捷倫的這一方法對(duì)于低含量生物柴油的測(cè)量更簡(jiǎn)單、更快捷、更準(zhǔn)確。
實(shí)驗(yàn)部分儀器使用配備有 DialPath 采樣技術(shù)的 Agilent 4500 FTIR紅外光譜儀 系列（圖 1）測(cè)量船用柴油燃料中的痕量生物柴油。該光譜儀是一個(gè)非常緊湊的便攜式系統(tǒng)，專為在實(shí)驗(yàn)室外苛刻的環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)和制造。采用電池供電，該系統(tǒng)不受本地電力波動(dòng)或中斷的影響。雖然體積小巧，但該系統(tǒng)的性能是，與傳統(tǒng)臺(tái)式 QA/QCFTIR 光譜儀相比具有同等或更好的性能。4500 系列 FTIR 能夠快速獲取準(zhǔn)確可靠的結(jié)果，便于用戶做出關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)可行的決策。樣品和光譜儀之間的接口也同等重要，4500 系列 FTIR 使用安捷倫的 DialPath 采樣技術(shù)以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和易用性。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)消除了用傳統(tǒng)紅外透射液體池測(cè)量粘稠液體時(shí)的所有相關(guān)問題。包括樣品引入、背景采集、樣品分析、計(jì)算/顯示結(jié)果和清潔表面在內(nèi)的單次測(cè)量時(shí)間不超過 3 分鐘。這種簡(jiǎn)便的測(cè)量與軟件的預(yù)編程校準(zhǔn)和“一鍵式"方法結(jié)合，能夠在 20 分鐘內(nèi)使技術(shù)人員掌握該系統(tǒng)進(jìn)行船用柴油中生物柴油的測(cè)量。
用于測(cè)量柴油燃料中生物柴油的接口安捷倫 DialPath 采樣技術(shù)是一項(xiàng)液體測(cè)定創(chuàng)新技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的密閉液體池具有許多優(yōu)勢(shì)。DialPath 采樣接口包括一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的光學(xué)頭，可從三種經(jīng)工廠校準(zhǔn)的固定光程（從 30 到 200 µm不等）中選擇一種。分析時(shí)，將一滴液體樣品滴在紅外透明窗片上，轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)探頭窗片，將液體樣品夾在兩個(gè)窗片之間（圖 2）。由此在兩個(gè)窗片之間形成了一個(gè)高重現(xiàn)性的液體測(cè)量光程。分析之后，通過簡(jiǎn)單擦拭即可清潔兩個(gè)窗片，并準(zhǔn)備分析下一個(gè)樣品。DialPath 與傳統(tǒng)的透射池技術(shù)相比具有許多優(yōu)勢(shì)：• 可以根據(jù)需要立刻選擇三種不同的光程• 改變光程不需要拆卸• 無需隔片可避免液體池滲漏和散射問題• 引入樣品不需注射器• 它消除了使用傳統(tǒng)紅外透射池時(shí)樣品引入和普遍清理困難的問題，這在測(cè)量粘稠樣品（例如柴油燃料）時(shí)尤其重要• 由于樣品無需稀釋即可進(jìn)行分析，可以進(jìn)行更快速的測(cè)量而不存在與制備相關(guān)的誤差• 不需要備件或消耗品（樣品池窗片、隔片、清潔溶劑等等）
方法用于柴油燃料中低含量 FAME 分析的安捷倫方法 [1] 使用 ASTMD7371（偏最小二乘法回歸）和 EN14078（透射紅外）中都包括的最佳理念。通過這種新方法，我們得到了可超越之前的方法、生物柴油檢測(cè)限 (LOD) 達(dá)到 0.025% 的方法。生物柴油中 0–1.5%FAME 在 1680–1800 cm-1 區(qū)域（圖 3）中的光譜顯示了 FAME的羰基吸收帶與生物柴油的量成正比，并且不受干擾。使用包括羰基吸收帶在內(nèi)的 FAME 光譜的預(yù)校準(zhǔn)的多元方法保存在機(jī)器上，而高度直觀的軟件通過可視化的指令、說明和復(fù)選框?qū)τ脩暨M(jìn)行提示。此外，安捷倫方法測(cè)量未經(jīng)稀釋的柴油樣品，避免了樣品稀釋和由此產(chǎn)生的潛在誤差。
結(jié)果與討論為期一個(gè)月的時(shí)間中，一家英國(guó)的柴油煉油廠用配備 DialPath 采樣技術(shù)并使用安捷倫生物柴油方法的 Agilent 4500 系列 FTIR 測(cè)試配制的每批船用柴油。每一批次都進(jìn)行了檢測(cè)，以確定符合 BSISO 8217 標(biāo)準(zhǔn)。這些批次由編號(hào)的正方形（表 4）表示，每個(gè)正方形代表單批次中的 FTIR 結(jié)果。分析質(zhì)量控制 (AQC) 樣品在圖表中的 0.1%、1% 和 7% 處（圖 4 中的紅色圓圈）。很明顯，所測(cè)試的批次都在船用柴油的可接受范圍內(nèi) (< 0.1% FAME)，并且煉油廠所有批次也都在煉油廠自身的標(biāo)準(zhǔn) (0.05%) 內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中包含的對(duì) 1% 和 7% 標(biāo)準(zhǔn)物的測(cè)量表明該方法可用于不同的目的。這些含量可用于檢查機(jī)動(dòng)車用柴油中是否混合了合適含量的生物柴油。當(dāng)工廠從機(jī)動(dòng)車柴油切換為船用柴油時(shí)，有一個(gè)燃料含有中間含量生物柴油的交叉時(shí)期（圖 4 中的藍(lán)色三角形）。
有時(shí)新配方船用柴油中 FAME 的量可能在小于 0.1% 的可接受的規(guī)定范圍內(nèi)，但可能超過煉油廠自身 0.05% 的指標(biāo)。因?yàn)锳gilent 4500 系列 FTIR 優(yōu)異的分析性能，可以檢測(cè)到這些情況（圖 5 中的批次 3）從而做出是否接受具體批次的決定。
結(jié)論安捷倫 FTIR 方法融入了 EN14078 和 ASTM D7371 方法最合適的部分，以測(cè)定每個(gè)獨(dú)立批次不含生物柴油 (FAME) 的船用柴油。這種方法遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的 IP 579 方法更易操作和實(shí)施，并驗(yàn)證了每個(gè)獨(dú)立批次均符合 BS ISO 8217 標(biāo)準(zhǔn)。該方法使用配備有 安捷倫DialPath 采樣技術(shù)的 Agilent 4500系列 FTIR。這免除了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)紅外液體池的需要，還省去了許多步驟，包括稀釋，以及更復(fù)雜的清潔玻璃器皿和液體池等。從引入樣品到完成分析以及準(zhǔn)備下一個(gè)樣品所消耗的樣品測(cè)量時(shí)間小于3 分鐘，而使用簡(jiǎn)單的指令就能執(zhí)行預(yù)校準(zhǔn)方法，用戶在 30 分鐘內(nèi)便能*掌握該方法。該方法能夠使煉油廠快速確定切換時(shí)間并快速檢測(cè)每個(gè)獨(dú)立批次，以確保船用柴油不含 FAME。相同的方法也可用于檢測(cè)機(jī)動(dòng)車柴油配方中的 FAME 含量以及一些其他節(jié)省時(shí)間和成本的功能。便攜性、準(zhǔn)確性和易用性使測(cè)量幾乎能夠在任何地方進(jìn)行，不論是在煉油廠的實(shí)驗(yàn)室、港口還是在儲(chǔ)油庫中。
