車用汽油研究法辛烷值測量方法淺析

劉慈祥，夏攀登，田 娟，白林智

(山東省產品質量檢驗研究院，山東 濟南 250100)

辛烷值是衡量車用汽油質量合格與否的重要指標，主要反應車用汽油的抗爆性能。我國車用汽油國家標準中采用研究法辛烷值(RON)和馬達法辛烷值(MON)來判定車用汽油的抗爆性能，其中汽油的研究法辛烷值為市場銷售車用汽油的標號數值。

1 研究法辛烷值測定方法簡介

目前，研究法辛烷值的常規測定方法為GB/T5487-2005《汽油辛烷值的測定研究法》，該方法是利用辛烷值試驗機來模擬發動機工作原理的臺架試驗方法。隨著消費市場對于車用汽油的需求量不斷增加，車用汽油的銷售周期明顯縮短，常規的辛烷值機測定方法已經越來越難以滿足監管部門對于時效性的要求。因此，近年來不斷涌現出許多新的測定研究法辛烷值的方法，主要包括：介電常數法、核磁共振法、近紅外法、氣相色譜法等。[1]其中，介電常數法及氣相色譜法測定研究法辛烷值具有很大的局限性，例如測定加入抗爆劑的汽油辛烷值及車用乙醇汽油辛烷值所得結果誤差較大。[2]而近紅外光譜法由于其可以快速的測定車用汽油研究法辛烷值，近幾年發展較為迅速。現從測定原理、優缺點及應用前景等方面對辛烷值機測定法和近紅外光譜法進行探討對比。

2 辛烷值機法和近紅外光譜法的測定原理

汽油中各類碳氫化合物的成分比例決定了汽油辛烷值的高低，汽油辛烷值越高，抗爆性就越好。GB/T5487-2005《汽油辛烷值的測定研究法》是利用CFR辛烷值測定儀和專用的電子爆震儀器在規定的運轉條件下，將待測車用汽油樣品與自動配樣器配制的已知辛烷值的正標混合燃料的爆震性能進行對比，從而確定待測車用汽油樣品的研究法辛烷值。根據試驗方法的不同，又分為內插法和壓縮比法兩種測定方法。[3]近紅外光譜法是利用近紅外光譜儀對已知研究法辛烷值的車用汽油樣品進行掃描，由于不同的化學基團和有機化合物具有不同的特征吸收波長，所以得到的近紅外譜圖和樣品的成分之間有著密切的聯系。然后再利用合適的關聯方法，將車用汽油樣品的辛烷值數據和近紅外光譜圖關聯起來，建立分析校正模型。[4-5]利用近紅外光譜儀測得未知樣品的近紅外光譜圖，將其代入建立的分析校正模型中，即可計算出其相應的研究法辛烷值。

3 辛烷值機法和近紅外光譜法方法比對

3.1 試驗成本比對

CFR辛烷值測定儀及自動配樣器價格昂貴、購置成本較高，體積龐大，在儀器安裝及后期維護保養時成本較大。近紅外光譜儀購置成本低，體積較小便于安裝。另外，CFR辛烷值機法測定辛烷值需要400～500 mL汽油樣品，而近紅外光譜法只需1～2 mL汽油樣品，對于產量較大的煉廠而言，每年可在質控環節節省大量的汽油樣品。而且，CFR辛烷值機法試驗時需配制正標混合燃料，原料需從國外進口價格較高。因此，近紅外光譜儀在安裝和使用過程中可節省大量成本。但是，近紅外光譜法前期樣品數據的采集及分析校正模型的建立較為復雜。

3.2 試驗過程比對

CFR辛烷值機法測定辛烷值時，時間較長(需提前熱機45 min左右)、操作步驟復雜(需校正大氣壓及進氣溫度等)、影響因素較多，對試驗人員的技術要求高。而且在試驗過程中爆震會產生噪聲和揮發性煙霧，長期會對試驗人員身體健康產生危害。近紅外光譜法操作簡單、分析速度快(只需1～2 min即可完成測定)、無噪聲危害。

3.3 試驗結果比對

CFR辛烷值機法是國標規定的仲裁方法，實驗結果得到國際認可。為驗證近紅外光譜法試驗結果的準確度，選用10組待測樣品分別用CFR辛烷值機法及近紅外光譜法進行測定，試驗驗證對比結果見表1，由表1可以發現，近紅外光譜法的測定結果與CFR辛烷值機法試驗結果的偏差在標準方法要求的范圍之內。但是，對于調和汽油和含添加劑的汽油結果可能存在一些偏差，為了保證試驗結果的準確性，應定期對分析校正模型進行修正和充實。

表1 CFR辛烷值機法和近紅外光譜法測定結果對比表

4 結論及應用

表2 CFR辛烷值機法和近紅外光譜法主要差異

近紅外光譜法相較于CFR辛烷值機法，購置成本低、安裝維護便利、樣品用量少、分析時間短、無噪聲危害，但前期數據庫收集及模型建立復雜、對于調和汽油試驗結果偏差較大。因此，近紅外光譜法可應用于煉廠質量控制環節和成品油市場快速檢驗等領域。