Октанометр "САТ-1100" (метод оптической спектроскопии в ближней ИК-области спектра)

Описание "Октанометр "САТ-1100" (метод оптической спектроскопии в ближней ИК-области спектра)"

Мы предлагаем Вашему вниманию уникальный, не имеющий отечественных аналогов, октанометр "САТ-1100", основанный на принципах оптической спектроскопии.

Октанометр "САТ-1100" предназначен для экспресс измерения октанового числа неэтилированных бензинов с целью их идентификации по маркам, как по моторному, так и по исследовательскому методам.

"САТ-1100" представляет собой спектрофотометр высокой точности, аналитические возможности которого сравнимы с хромотографическими исследованиями.

Основные характеристики октанометра "САТ-1100"

Диапазон измерений, октан. ед. от 60 до 110
Точность измерений согласно ГОСТ 8226 и 511
повторяемость, октан. ед.
воспроизводимость
±0,5
±1
Напряжение питания, V 12
Потребляемый ток, мА 400
Объем пробы, см3 40±1
Габаритные размеры, мм, не более
анализатора
анализатора в упаковке
285х170х105
340х320х140
Вес анализатора, кг, не более 2,8
Вес анализатора в упаковке, кг, не более 5,8
Октанометр работоспособен при температуре +20oС±15oС, относительной влажности до 85% при +20oС.

Прибор работает в сочетании с персональным компьютером серии IBM PC или ноутбуком с операционной системой "Windows 95" и выше.

Октанометр "САТ-1100" не является конкурентом для моторной установки УИТ-85, т.к. только последний имеет арбитражную силу, но при использовании нашего прибора совместно с УИТ-85 он позволяет решить проблему экономии денежных средств и времени идеально, т.к. экономит моторесурс УИТ-85 и время для определения октанового числа бензина, что очень важно для производителя нефтепродуктов, которому необходим непрерывный контроль за технологическим процессом своего производства.

Прибор снабжен техническим описанием и руководством по эксплуатации. По согласованию с потенциальным пользователем октанометра "САТ-1100" поставляется и методика его калибровки

"САТ-1100" - это прибор, в основе которого заложен метод оптической спектроскопии в ближней ИК-области спектра, и представляет собой спектрофотометр высокой точности.

В расчетах оптической схемы данного спектрофотометра применен оригинальный метод расчетов, повышающий разрешающую способность прибора путем минимизации аберрационных характеристик вогнутой дифракционной решетки. В данном спектрофотометре применена неклассическая вогнутая нарезная решетка с переменным шагом и непрямолинейными штрихами. Спектрофотометр, разработанный по данному принципу, представляет собой, как уже было сказано выше, прибор высокой точности. Данное обстоятельство очень выгодно отличает его от зарубежных аналогов.

Применяемое собственное "ноу-хау" подкреплено патентом Российской Федерации.

Спектрофотометр работает в ближней ИК-области спектра в диапазоне длин волн от 700 до 1100 нм.

Выпускаемый нами октанометр "САТ-1100" регистрирует спектральные особенности той или иной анализируемой пробы. Спектрограмма пробы бензина или эталонной тройной смеси определяется поглощением света теми или иными молекулами углеводородных составляющих бензина на определенных длинах волн, характерных именно для этих углеводородных составляющих.

На октановое число бензина влияет углеводородный состав бензина, в частности, детонационные свойства его зависят от содержания в нем насыщенных углеводородов, ненасыщенных углеводородов, ароматических углеводородов, от их строения.

Октанометр "САТ-1100" является экспресс анализатором определения октанового числа бензинов, время определения октанового числа - до 50 секунд, погрешность определения ±0,5 о.е.

Октанометр "САТ-1100" может быть использован не только для идентификации марок неэтилированных бензинов, выпускаемых НПЗ, но также и как прибор для выявления фальсифицированных бензинов; он позволяет определить наличие или отсутствие в производимых бензинах (а сегодня производством бензинов занимаются не только НПЗ, но и совершенно не подготовленные для этого производства предприятия и не только согласно ГОСТ, но и по частным ТУ) несанкционированных добавок, повышающих октановое число, но ухудшающих другие эксплуатационные свойства и экологическую чистоту продукта. Например, при добавлении в бензин тетраэтилсвинца, что запрещается действующим ГОСТ, для повышения октанового числа, это будет выявлено нашим прибором и он покажет октановое число бензина, бывшее до добавления в него этиловой жидкости. В области спектра, в которой работает наш прибор, свинец не чувствуется.

Октанометр работает с любым компьютером, совместимым с РС/АТ, что позволяет увеличить возможности прибора, по сравнению с его зарубежными аналогами, при решении поставленных перед ним задач до пределов, ограниченных применяемыми совместно с ним компьютеров; это позволяет неограниченно увеличить число калибровок прибора.

Возможность использования для питания октанометра "САТ-1100" бортовой электросети автомобиля (±12 В) позволяет применять его в полевых условиях (совместно с персональным компьютером типа ноутбук).

Октанометр "САТ-1100" в отличие от своих зарубежных аналогов работает не на дискретных длинах волн, а позволяет, благодаря применению дифракционной решетки, увидеть на дисплее сплошной исследуемый спектральный диапазон, что позволяет не просто слепо верить показаниям прибора, но всегда контролировать его работу и при необходимости проанализировать и скорректировать ее. Кроме того, данное преимущество прибора позволяет судить о качестве топлива в первом приближении уже при рассмотрении спектрограммы поглощения (пропускания) исследуемой пробы бензина.

С помощью данного прибора проводится быстрый анализ группового углеводородного состава бензина, т.е. определяется качество топлива и через него определяется октановое число бензинов, т.е. октановое число бензина определяется через качество топлива; не через его антидетонационные свойства, а через качественный и количественный состав углеводородных составляющих бензина.

Октанометр "САТ-1100" снабжен специальным программным обеспечением, разработанным на основе математических методов множественного регрессионного анализа, методов наименьших квадратов и наименьших дробных квадратов.

Прибор, таким образом, можно назвать не просто анализатором определения октанового числа бензина, но спектральным анализатором качества топлива.

Аналитические возможности данного прибора и метода, применяемого в нем, сравнимы с хромотографическими исследованиями.

Эксплуатационные испытания серийных образцов спектрального анализатора качества топлива октанометра "САТ-1100" проводились в течение последних двух лет на ряде НПЗ РФ и СНГ, а также на нефтебазах.

Эксплуатационные испытания октанометра проводились также по эталонным пробам тройных углеводородных смесей, составленным согласно ГОСТ 511 и ГОСТ 8226.

Анализ проведенных испытаний дал положительные результаты при определении октанового числа по моторному и исследовательскому методам как по товарным бензинам, так и по эталонным тройным смесям.

И в том, и в другом случае погрешность результатов не превышала 3-5% от общего числа измерений (коэффициент корреляции R2 = 0,9721-0,9945, средняя квадратичная ошибка СКО = 0,381-0,429). Если сравнивать точность методов определения октанового числа бензинов на спектральном анализаторе качества топлива октанометре "САТ-1100" и определение октанового числа по антидетонационным свойствам на установке УИТ-85, то они сравнимы. Доверительная вероятность точности определения октанового числа в пределах ±0,5 о.е. по ГОСТ 8226-82 составляет 95%.

Все эти испытания подкреплены протоколами испытаний с соответствующими диаграммами и спектрограммами.

В дополнение к сказанному хотелось бы добавить несколько слов и об экономической целесообразности использования экспресс методов определения октанового числа, даже наряду или совместно со специальными моторными установками (одноцилиндровыми двигателями с изменяемой степенью сжатия) отечественного производства типа УИТ-85 стоимостью около 40 тысяч американских долларов или моторами типа Waukesha производства США стоимостью до 250 тысяч американских долларов.

К примеру, реальный ресурс установки УИТ-85 отечественного производства составляет 2000 часов эксплуатации. Время определения октанового числа бензина или его детонационной стойкости на такой установке не менее 1 часа. Отсюда вывод, что на установке УИТ-85 можно измерить октановое число бензина 2000-2500 проб до ее капитального ремонта.

При средней интенсивности работы установки ресурс ее до капитального ремонта будет полностью исчерпан в течение 1,5-2 лет. С учетом проведения неоднократного (2-3 раза) капитального ремонта, время эксплуатации УИТ-85 может быть продлено максимум до 5 лет. Но при этом опять-таки будут затрачены значительные финансовые средства на приобретение дорогостоящих запасных частей для проведения такого ремонта. Кроме всего прочего для настройки и калибровки такой моторной установки необходимы дорогостоящие химикаты. Для размещения такой установки необходимо специально оборудованное вентиляцией помещение, виброустойчивый фундамент. Обслуживать такую установку должен специально обученный оператор.

С учетом расходов на обслуживание одноцилиндровой установки, расхода химикатов амортизации оборудования и помещения и пр., себестоимость анализа одной пробы бензина составляет не менее 30 американских долларов.

Если учесть все вышесказанное, владельцу установки УИТ-85 она обходится не менее чем в 12-15 тысяч долларов в год, и это только денежные потери; здесь необходимо еще учитывать временные потери, затрачиваемые на анализ одной пробы бензина с помощью одноцилиндровой установки, что для производителя нефтепродуктов очень важно, т.к. необходим постоянный и непрерывный контроль за качеством нефтепродуктов и их антидетонационных свойств.

Поэтому экспресс метод определения качества, и через него антидетонационных свойств, бензинов приносит значительную экономию производителю нефтепродуктов, несравнимую с затратами на приобретение октанометра "САТ-1100".

В то же время прибор не является конкурентом для УИТ-85 или ее аналогов, т.к. метод определения октанового числа через детонацию бензина сегодня установлен Госстандартом РФ и только этот метод имеет арбитражную силу.

В связи с вышесказанным, применение данного прибора для определения октанового числа экспресс методом для производителя нефтепродуктов, которому необходим непрерывный контроль за своим внутренним технологическим процессом производства, не только целесообразно, но и экономически выгодно.

Для предприятий же и организаций, занимающихся реализацией нефтепродуктов, экспресс анализатор "САТ-1100" просто необходим, потому что не требует при работе с ним специального обучения персонала; может быть освоен в течение короткого времени; не требует специальных производственных площадей и дополнительных затрат на приобретение дорогостоящих химических реактивов для создания тройных углеводородных смесей.

Использование же октанометра "САТ-1100" в сочетании с УИТ-85 вообще позволяет решить проблему экономии денежных средств и времени идеально, т.к. экономит моторесурс УИТ-85, на котором анализ проб бензинов нужно будет проводить только в случае необходимости или при решении спорных вопросов, требующих законодательную (предусмотренную ГОСТом) основу.

Затраты, произведенные на приобретение октанометра "САТ-1100", окупятся в течение полугода, максимум через год, в зависимости от интенсивности его эксплуатации.

Октанометр "САТ-1100" для транспортировки укладывается в небольшой переносимый прочный деревянный ящик в виде кейса.

Октанометр "САТ-1100" снабжен техническим описанием и руководством по эксплуатации. По согласованию с потенциальным пользователем октанометра "САТ-1100" поставляется и методика калибровки прибора.

Методика калибровки необходима в связи с тем, что бензины, выпускаемые разными НПЗ, иногда отличаются друг от друга содержанием углеводородных составляющих в зависимости от используемого на НПЗ технологического процесса (крекинг, риформинг, каталитический риформинг, гудроформинг и т.п.). Кроме того, в современных технологиях производства конечных бензинов очень часто применяются разного рода органические добавки, разрешенные или не запрещенные к применению, повышающие их антидетонационные свойства, т.е. октановое число. В связи с этим наш октанометр требует настройки (или калибровки) на тот или иной технологический процесс производства нефтепродуктов. Разработанная нами методика калибровки является инструментом для проведения данной настройки.

Октанометр "САТ-1100" по своим метрологическим характеристикам не уступает своим зарубежным аналогам, но по некоторым параметрам (металлический кожух; сплошной, а не дискретный спектр; небольшие габариты; неограниченное число калибровок и т.п.) даже имеет преимущество перед ними.

Стоимость же самых простых спектральных анализаторов зарубежного производства составляет 12-15 тысяч американских долларов. Приборы с большими возможностями для контроля параметров и характеристик нефтепродуктов имею цену от 40 до 300 тысяч долларов.

По своим характеристикам и параметрам октанометр "САТ-1100" занимает промежуточное положение между этими классами приборов, но стоимость "САТ-1100" существенно ниже и в зависимости от комплектации и модификации составляет до 10000 американских долларов.

Такая низкая цена по сравнению с зарубежными аналогами достигнута тем, что прибор полностью разработан и изготовлен в РФ.

Спектральный октанометр "САТ-1100" можно использовать в дальнейшем для определения цетанового числа дизельных топлив, содержания бензола в бензинах и т.п. Также ведутся работы по использованию анализатора для определения октанового числа бензина или его высокооктановых компонентов в потоке: при производстве на НПЗ, при транспортировке. В данном случае датчик (зонд) прибора может быть вмонтирован в трубопровод, измерение в котором позволит производить оригинальный световолоконный кабель. При этом оператор нефтеперерабатывающего производства будет иметь возможность непрерывного оперативного регулирования процесса смешения отдельных групп компонентов бензина при его производстве, что позволит значительно экономить средства, затрачиваемые при производстве нефтепродуктов.