Contrôle de la qualité de l'essence

Ces dernières années, des efforts considérables ont été déployés pour réduire l'impact des carburants sur l'environnement en améliorant la qualité des carburants. Pour ce faire, les moteurs doivent être plus efficaces et la teneur en octane du carburant doit être augmentée pour permettre l'utilisation de moteurs à plus haute compression. La détermination des principaux paramètres de qualité de l'essence, à savoir l'indice d'octane recherche (RON, ASTM D2699-19), l'indice d'octane moteur (MON, ASTM D2700-19), l'indice anti-coups (AKI), la teneur en aromatiques (ASTM D5769-15) et la densité, nécessite traditionnellement plusieurs méthodes analytiques différentes, qui sont laborieuses et requièrent un personnel qualifié. Cette note d'application démontre que l'analyseur XDS RapidLiquid, fonctionnant dans la région spectrale du visible et du proche infrarouge (Vis- NIR), constitue une solution économique et rapide pour l'analyse multiparamétrique de l'essence.

Figure 1. XDS RapidLiquid Analyzer et un flacon jetable de 8 mm rempli d'un échantillon d'essence.XDS RapidLiquid Analyzer et un flacon jetable de 8 mm rempli d'un échantillon d'essence.

Les échantillons d'essence ont été mesurés avec le XDS RapidLiquid Analyzer (RLA) en mode transmission sur toute la gamme de longueurs d'onde (400-2500 nm). L'acquisition reproductible des spectres a été réalisée à l'aide du porte-échantillon intégré à température contrôlée. Pour des raisons de commodité, des flacons jetables d'une longueur de trajet de 8 mm ont été utilisés, ce qui a rendu la procédure de nettoyage inutile. Le logiciel Metrohm Vision Air Complete a été utilisé pour l'acquisition des données et le développement du modèle de prédiction.

**Tableau 1.** Vue d'ensemble des équipements matériels et logiciels
Equipement	Numéro Metrohm
XDS RapidLiquid Analyzer	2.921.1410
Flacons à usage unique, diamètre 8 mm, transmission	6.7402.000
Vision Air 2.0 Complete	6.6072.208

Les spectres Vis-NIR obtenus (figure 2) ont été utilisés pour créer des modèles de prédiction pour la détermination de plusieurs paramètres clés du carburant. La qualité des modèles de prédiction a été évaluée à l'aide de diagrammes de corrélation, qui montrent une corrélation entre la prédiction Vis-NIR et les valeurs de la méthode primaire. Les figures de mérite respectives (FOM) indiquent la précision attendue d'une prédiction au cours d'une analyse de routine.

Figure 2. Cette sélection de spectres Vis-NIR de l'essence a été obtenue à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid et de flacons jetables de 8 mm. Pour des raisons d'affichage, un décalage des spectres a été appliqué.

Résultat Valeur RON

Figure 3. Diagramme de corrélation pour la prédiction de la valeur RON dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid. Les valeurs de référence du laboratoire ont été déterminées selon des essais de moteurs CFR dans des conditions contrôlées.

**Tableau 2.** Chiffres de mérite pour la prédiction de la valeur RON dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid.
Figures de mérite	Valeur
R²	0.989
Erreur standard d'étalonnage	0.26
Erreur standard de la validation croisée	0.29

Résultat Valeur MON

Figure 4. Diagramme de corrélation pour la prédiction de la valeur MON dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid. Les valeurs de référence du laboratoire ont été déterminées selon des essais de moteurs CFR dans des conditions contrôlées.

**Tableau 3.** Chiffres de mérite pour la prédiction de la valeur MON dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid.
Figures de mérite	Valeur
R²	0.889
Erreur standard d'étalonnage	0.50
Erreur standard de la validation croisée	0.53

Résultat teneur en aromatiques

Figure 5. Diagramme de corrélation pour la prédiction de la teneur en aromatiques dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid. Les valeurs de laboratoire ont été déterminées à l'aide de techniques de chromatographie en phase gazeuse et de spectrométrie de masse.

**Tableau 4.** Chiffres de mérite pour la prédiction de la teneur en aromatiques dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid.
Figures de mérite	Valeur
R²	0.974
Erreur standard d'étalonnage	0.97 vol%
Erreur standard de la validation croisée	1.07 vol%

Densité du résultat

Figure 6. Diagramme de corrélation pour la prédiction de la densité de l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid. Les valeurs de laboratoire ont été déterminées à l'aide d'un densimètre.

**Tableau 5.** Chiffres de mérite pour la prédiction de la densité de l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid.
Figures de mérite	Valeur
R²	0.973
Erreur standard d'étalonnage	0.0021 kg/L
Erreur standard de la validation croisée	0.0023 kg/L

Résultat Valeur AKI

Figure 7. Diagramme de corrélation pour la prédiction de la valeur de l'IRA dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid. Les valeurs de référence du laboratoire ont été déterminées en fonction d'essais de moteurs CFR dans des conditions contrôlées.

**Tableau 6.** Chiffres de mérite pour la prédiction de la valeur AKI dans l'essence à l'aide d'un analyseur XDS RapidLiquid.
Figures de mérite	Valeur
R²	0.945
Erreur standard d'étalonnage	0.45
Erreur standard de la validation croisée	0.46

Cette note d'application montre la faisabilité de la spectroscopie NIR pour l'analyse du RON, du MON, de l'AKI, de la teneur en aromatiques et de la densité. Par rapport aux méthodes chimiques par voie humide (tableau 7), la spectroscopie NIR présente l'avantage majeur de réduire le temps nécessaire à l'obtention des résultats, puisqu'une seule mesure est effectuée en une minute.

**Tableau 7.** Délai d'obtention des résultats avec les méthodes d'essai conventionnelles
Paramètres	Méthode	Délai d'obtention des résultats
RON	Essai du moteur CFR	∼30 minutes par échantillon
MON	Essai du moteur CFR	∼30 minutes par échantillon
AKI	Essai du moteur CFR	∼30 minutes par échantillon
Teneur en aromates	Chromatographie en phase gazeuse	∼45 minutes par échantillon

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