油品添加剂含量和氧化安定性快速测定方法研究

作     者：荣海腾 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋春风

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：ATR-FTIR NIR 斜投影算法 汽油添加剂 同时测定甲醇乙醇含量 柴油总不溶物 

摘      要：向汽油中加入醚类、醇类等物质,有降低汽油成本,促进汽油充分燃烧、提高汽油辛烷值的作用,但添加剂的存在可能会对汽车发动机造成不良影响,同时也会带来环境问题。目前我国测定汽油添加剂的标准方法为气相色谱法,气相色谱法存在分析时间长,仪器维护成本高等缺点,无法满足汽油品质快速检测的监管需求。红外光谱作为一种快速分析技术,具有操作简单、分析速度快等优点,已经被广泛用于炼油工业。传统的红外光谱结合化学计量学的方法虽然可以实现快速检测,但建模很大程度上都受到样品种类、数量和分布是否均匀的影响,建立模型的工作量也很大。为解决汽油中添加过量含氧化合物和未列入国家产品标准的含氧化合物快速检测技术问题,本文对红外光谱结合斜投影算法实现汽油中添加剂含量的快速分析方法进行了探究。首先,配制不同浓度含有不同种类、不同浓度添加剂的汽油样本,采用斜投影算法将被测添加化合物光谱信号从汽油光谱信号中分离出来,并将得到的光谱分量与相应浓度通过一元线性回归建立标准曲线,预测分析中,根据分离的被测化合物光谱和标准曲线,可计算被测样本的添加化合物含量。研究表明,使用斜投影算法从汽油光谱提取出来的光谱分量与纯化合物光谱一致,而且光谱分量的响应值与其在汽油中的浓度之间的相关性良好,中红外光谱法相关系数可达两个9以上,各类添加剂的真实值与预测值之间的偏差小于0.47%,相对偏差小于7.43%;近红外光谱法相关系数可达0.95以上,通过本方法测定的各类添加剂的真实值与预测值之间的偏差小于0.66%,相对偏差小于13.68%。其次,本文以斜投影算法为基础,提出同时快速测定汽油同时含有甲醇和乙醇时两者含量的新方法。利用羟基特征峰面积与样本中羟基摩尔含量之间的关系,可得到汽油样本中总羟基的含量,即甲醇与乙醇的摩尔含量,这是因为甲醇乙醇均只含有一个羟基。再通过斜投影算法,利用乙醇特有的特征吸收峰,可得到乙醇的含量,通过做差,可得到甲醇的含量。本方法测定的甲醇和乙醇的真实值与预测值之间的偏差小于0.73%,相对偏差小于10.66%。与PLS建模方法相比较本方法得到的预测结果更准确,有效减少了甲醇乙醇因性质相近互相影响带来的误差。最后,本文还对ATR-FTIR分析技术在柴油总不溶物含量测定方面进行了探究,建立了ATR-FTIR法定量测定柴油总不溶物的PLS模型,模型的校正标准偏差(SEC) 0.544 mg/100ml,预测标准偏差(SEP)0.747 mg/100ml。新方法的预测值与国标方法得到的结果基本吻合,该方法的精密度及准确度均符合国标规定允差。