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Diferenças entre gasolina, diesel e combustível de aviação

A gasolina é um combustível feito de petróleo bruto e outros líquidos à base de petróleo, contendo números de carbono geralmente entre 4 e 12, e exibindo pontos de ebulição de até 120 °C. A gasolina é usada principalmente como combustível para veículos. As refinarias de petróleo e instalações de mistura produzem gasolina para motores para venda em postos de gasolina (ou gasolina). A maior parte da gasolina produzida pelas refinarias de petróleo é inacabado Gasolina. Este produto inacabado requer mistura com outros líquidos para controlar parâmetros como índice de octanas e volatilidade para fazer com que a gasolina atenda aos requisitos básicos de combustível adequado para uso em motores de ignição por centelha.

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O combustível diesel é refinado a partir do petróleo bruto nas refinarias de petróleo. «Diesel» é o termo comum para o petróleo óleo combustível destilado vendido para uso em veículos automotores que utilizam o motor de ignição por compressão, inventado pelo engenheiro alemão Rodolfo Diesel (1858–1913). Ele patenteou seu projeto original em 1892. Um dos combustíveis que Rudolf Diesel inicialmente considerou para o seu motor foi o óleo de sementes vegetais, uma ideia que acabou por contribuir para o processo de produção de biodiesel de hoje.

Antes de 2006, a maior parte do combustível diesel continha grandes quantidades de enxofre. As emissões de enxofre provenientes da combustão do óleo diesel levam à poluição do ar que é bastante prejudicial à saúde humana. Portanto, os EUA A Agência de Proteção Ambiental emitiu requisitos para reduzir o teor de enxofre do combustível diesel para até 15 mg/L. O combustível diesel contém componentes com um número de carbono que varia de 8 a 21 (embora principalmente entre 16 e 20) e é a fração que ferve entre 200 °C e 350 °C.

Os combustíveis de aviação (ou combustíveis de aviação) são um dos produtos básicos utilizados pelos aeronave. O combustível de aviação é composto por produtos petrolíferos refinados com números de carbono entre 10 e 16 (embora possam variar de 6 a 16) e ferve entre 150 °C e 275 °C. Este tipo de combustível é fortemente regulamentado por órgãos nacionais e internacionais. Existem dois tipos principais de combustível de aviação: Jato A e Jato B. A principal diferença entre os dois é o ponto de congelamento. O Jet B é geralmente usado para operações militares e locais com condições climáticas adversas. O Jet A é usado principalmente para abastecer aviões comerciais.

Espectroscopia no infravermelho próximo – uma ferramenta compatível com ASTM para avaliar a qualidade da gasolina, diesel e combustível de aviação

A espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) tem sido um método estabelecido para controle de qualidade rápido e confiável na indústria petroquímica há mais de 30 anos. No entanto, muitas empresas ainda não consideram consistentemente a implementação do NIRS nos seus laboratórios de QA/QC. As razões podem ser a experiência limitada em relação às possibilidades de aplicação ou uma hesitação geral na implementação de novos métodos.

Existem várias vantagens no uso do NIRS em relação a outras tecnologias analíticas convencionais. Por um lado, o NIRS é capaz de medir vários parâmetros em apenas 30 segundos, sem qualquer preparação de amostra! A interação luz-matéria não invasiva utilizada pelo NIRS, influenciada pelas propriedades físicas e químicas da amostra, torna-o um excelente método para a determinação de ambos os tipos de propriedades.

No restante desta postagem, são descritas soluções prontas para uso para gasolina, diesel e combustível de aviação, que foram desenvolvidas de acordo com as diretrizes de implementação do NIRS de ASTM E1655 (desenvolvimento de método), ASTM D6122 (validação de método) e ASTM D8340 (validação de resultados). Posteriormente, há uma discussão sobre o retorno sobre o investimento (ROI) do uso do NIRS como alternativa ao CFR Engine.
 

Leia nossas postagens anteriores para saber mais sobre o NIRS como técnica secundária.

Benefícios do NIRS: Parte 1

Benefícios do NIRS: Parte 2

Benefícios do NIRS: Parte 3

Benefícios do NIRS: Parte 4

NIRS agiliza e simplifica o controle de qualidade do combustível

 Sem combustíveis de alta qualidade (por exemplo, gasolina, diesel e combustível de aviação), a nossa vida quotidiana seria muito diferente. No final do processo de produção, bem como nas diversas etapas da cadeia de distribuição, a qualidade do produto precisa ser determinada. Normalmente, os principais parâmetros de qualidade, como RON/MON (pesquisa e números de octanas do motor)índice de cetano, e ponto de inflamação são determinados em laboratório por métodos químicos e físicos. Esses métodos não apenas acarretam altos custos de operação, mas também consomem muito tempo.

O NIRS, por outro lado não requer produtos químicos nem preparação de amostras. Essa técnica pode ser usada até mesmo por pessoas não técnicas (não é necessário ter formação em química) e fornece resultados em menos de um minuto. Além disso, vários parâmetros químicos e físicos podem ser determinados simultaneamente. Os benefícios combinados desta tecnologia tornam o NIRS a solução ideal para muitas medições diárias de QA/QC ou análises ad-hoc atline.

A Metrohm oferece o Analisador Petro NIRS DS2500 para controle de qualidade e análise de rotina de combustíveis e está em conformidade com ASTM D6122. Resistente à poeira, umidade e vibrações, este instrumento não é adequado apenas para uso em laboratório, mas também em ambientes de produção direta.


Saiba mais no link abaixo.

Analisador Petro NIRS DS2500

Soluções prontas para uso: pré-calibrações disponíveis para gasolina, diesel e combustível de aviação

tabela 1 lista todos os constituintes abrangidos pelas pré-calibrações para estes diferentes combustíveis. Clique no tipo de combustível da tabela para saber mais sobre as pré-calibrações oferecidas pela Metrohm.

Tabela 1. Pré-calibrações disponíveis para uma variedade de parâmetros importantes de qualidade em gasolina, diesel e combustível de aviação.
Tipo de combustível Parâmetros Faixa SECV
Gasolina RONY 81–100 0,68 0,958
SEG 81–88 0,53 0,889
Índice Anti-Knock 85–94 0,45 0,948
Aromatico 20–45% 0,011 0,959
Benzeno 0,15–0,70 % 0,0004 0,902
Densidade 0,74–0,76g/cm3 0,0024g/cm3 0,797
Olefinas 0–25 % 0,013 0,909
Oxigênio 0,2–2,0 % 0,00045 0,994
Diesel Índice de cetano 46–77 0,62 0,987
Número de cetano 45–60 0,942 0,942
Densidade 0,82–0,89g/cm3 0,0021g/cm3 0,968
CFPP -22–(+19) °C 2,8ºC 0,963
T95 325–410°C 7,04ºC 0,799
Ponto de inflamação 56–120 °C 2,7ºC 0,97
Viscosidade 2–5,5 cSt 0,15 0,91
Querosene / Combustível de Aviação Índice de cetano 36–50 1,1 0,871
Gravidade da API 38–48 ° 0,56 ° 0,931
Aromatico 10–25 % 0,01 0,851
T10 158–200°C 4,1ºC 0,801
T20 165–205°C 3,1ºC 0,88
T50 180–220 °C 4,1ºC 0,789
Densidade 0,78–0,83g/cm3 0,003g/cm3 0,936
Ponto de inflamação 38–65°C 4,3ºC 0,62
Ponto de congelamento -65–(-40) °C 3. 5°C 0,576
Hidrogênio 13,2–14,2 % 0,0005 0,934
Satura 75–90 % 0,009 0,888
Viscosidade a 20 °C 3–7 cSt 0,33 cSt 0,804

Saiba mais sobre as possibilidades de análise petroquímica com os analisadores Metrohm NIRS DS2500 em nosso folheto gratuito.

Analisador DS2500 – Aumentando a eficiência no laboratório de controle de qualidade com espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS)

Exemplo de aplicação: controle de qualidade de diesel com o Analisador Petro NIRS DS2500

O índice de cetano (ASTM D613), ponto de inflamação (ASTM D56), ponto de obstrução do filtro frio (CFPP) (ASTM D6371), D95 (ISO 3405) e viscosidade a 40 °C (ISO 3104) estão entre alguns dos principais parâmetros para determinar a qualidade do diesel. Os principais métodos de teste para esses parâmetros são trabalhosos e desafiadores devido à necessidade de múltiplos métodos analíticos.

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Figure 1. Controle de qualidade do óleo diesel realizado pelo Metrohm NIRS DS2500 Petro Analyzer.

Nesta solução pronta para uso, amostras de diesel foram medidas em modo de transmissão com um analisador NIRS DS2500 Petro em toda a faixa de comprimento de onda (400–2500 nm). A câmara de amostra com temperatura controlada incorporada foi ajustada para 40 °C para fornecer um ambiente de amostra estável. Por questões de conveniência, foram utilizados frascos descartáveis com trajeto de 8 mm.figura 1), o que tornou desnecessário um procedimento de limpeza.

Os espectros Vis-NIR obtidos (figura 1) foram usados para criar modelos de previsão para a determinação dos principais parâmetros do diesel. A qualidade dos modelos de predição foi avaliada usando diagramas de correlação que mostram a correlação entre a predição do Vis-NIR e os valores do método primário. As respectivas figuras de mérito (FOM) exibem a precisão esperada de uma previsão durante a análise de rotina (Figura 2).

Figure 2. Gráficos de correlação e figuras de mérito (FOM) para os diferentes constituintes testados no diesel.

Esta solução demonstra que o NIRS é perfeitamente adequado para a análise de múltiplos parâmetros em combustível diesel, fornecendo resultados em menos de um minuto, sem a necessidade de preparação de amostras ou quaisquer reagentes químicos.
 

Quer saber mais? Baixe nosso Nota de aplicação gratuita.

Controle de Qualidade de Diesel – Determinação rápida e direta de índice de cetano, ponto de fulgor, CFPP, D95 e viscosidade com NIRS

Retorno do investimento: CFR Engine vs. NIRS

A gasolina exige verificações intensivas em diversos parâmetros de qualidade que devem estar dentro de determinadas especificações antes da comercialização. Esses parâmetros que também podem ser controlados pela análise NIRS incluem o número de octanas da pesquisa (ASTM D2699) e número de octanas do motor (ASTM D2700), também conhecido como RON/MON.

A importância de medir estes valores com precisão não é apenas para cumprir os regulamentos, mas também devido ao potencial adicional de poupança de custos para os fabricantes. Por exemplo, os valores de RON que excedam os requisitos declarados continuarão a ser aceites pelo mercado, mas estes produtos incluirão então uma maior quantidade de lucrativas moléculas orgânicas de cadeia longa. Esta chamada «doação RON» é estimada em aproximadamente 0,5 RON por barril, resultando em US$ 2,25 milhões/mês em receita perdida para um processo produtivo de 100 mil barris por dia.

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Figure 3. CFR® F1/F2 Combinação de unidade de classificação de octanagem e método motor. (Fonte: CFR Engines Inc.)

O motor de classificação de octanagem Combination Cooperative Fuel Research (CFR) (modelo F1/F2) é usado para determinar a qualidade de octanagem da gasolina e dos componentes da mistura de combustível. Esta unidade é reconhecida e aprovada pela ASTM D2699 e D2700. O motor é equipado com cárter reforçado, cilindro de compressão variável, carburador com relação combustível/ar ajustável e equipamento de medição de detonação (Figura 3).

Também estão disponíveis sistemas NIRS prontos para uso para monitoramento de diversos parâmetros de qualidade da gasolina que abrangem faixas variadas e suas respectivas precisões (tabela 1). Além disso, os fabricantes de analisadores NIRS geralmente oferecem suporte de aplicação para ampliar essas faixas ou melhorar a precisão.

Uma visão geral dos custos estimados para a análise de RON e MON com um motor CFR em comparação com o analisador Metrohm NIRS DS2500 Petro é mostrada em mesa 2. O retorno total é alcançado em dois anos se considerarmos que apenas 50% do método de análise primário (CFR Engine) for substituído pelo NIRS. Este cálculo é baseado em 2.000 análises por ano (1.000 RON + 1.000 MON), com custos operacionais totais de aproximadamente US$ 32,50 por análise (produtos químicos, manutenção e mão de obra).

Mesa 2. Custo de propriedade do motor CFR vs. DS2500 Petro Analyzer.

1Suposição de que o instrumento já foi adquirido anteriormente e, portanto, esse custo não está incluído no cálculo do ROI.

Total de análises RON + MON por ano 2000 2000
Custo do operador por hora $25,00 $25,00
Custo do analisador Motor CFR Analisador Petro NIRS DS2500
Analisador $500.000,00 $55.000,00
Custos iniciais totais $0,001 $55.000,00
Custos operacionais consumíveis/produtos químicos/manutenção
Produtos químicos por ano (ASTM D2699/D2700) $20.000,00 $0,00
Custo de manutenção por ano $20.000,00 $1.500,00
Produtos químicos mais custo de manutenção por análise $20,00 $0,75
Custos operacionais totais por ano $40.000,00 $1.500,00
Tempo gasto por análise  30 minutos < 1 minuto
Custo de mão de obra de 1.000 análises de RON (ASTM D2699) $12.500,00 $416,50
Custo de mão de obra de 1000 análises de MON (ASTM D2700) $12.500,00 $416,50
Custo de mão de obra por análise $12,50 $0,42
Custos trabalhistas totais por ano $25.000,00 $833,00
Custos operacionais totais por ano $65.000,00 $2.333,00

Mais informações sobre a análise de RON/MON e outros parâmetros em gasolina podem ser encontradas em nossas Notas de Aplicação gratuitas abaixo.

Controle de Qualidade da Gasolina – Determinação rápida de RON, MON, AKI, conteúdo aromático e densidade com NIRS

Monitoramento on-line do processo de índice de octanas durante a reforma catalítica pelo NIRS seguindo ASTM D2699 e ASTM D2700


Neste exemplo, a análise RON/MON foi usada para mostrar economia de custos e ROI ao usar NIRS para complementar um método primário. No entanto, ao expandir isto para considerar outros parâmetros-chave de qualidade, como os indicados em tabela 1, os incentivos financeiros para tal investimento são ainda mais convincentes.

Resumo

A espectroscopia no infravermelho próximo é muito adequada para a análise dos principais parâmetros de qualidade em gasolina, diesel e combustível de aviação. As pré-calibrações disponíveis são desenvolvidas e validadas de acordo com as diretrizes ASTM. Os aspectos positivos do uso do NIRS como tecnologia alternativa são a pouco tempo para resultado (menos de um minuto), não são necessários produtos químicos ou outros equipamentos caros, e facilidade de manuseio para que mesmo trabalhadores em turnos e não químicos possam realizar essas análises com segurança.

Outras parcelas desta série

Este artigo do blog foi dedicado aos tópicos de gasolina, diesel e combustível de aviação e como a espectroscopia NIR pode ser usada como a ferramenta de controle de qualidade ideal para a indústria petroquímica/refinaria. Outras parcelas são dedicadas a:

Autor
Guns

Wim Guns

International Sales Support Spectroscopy
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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