Установка для визначення октанового числа бензинів

Изобретение относится к области контроля качества топливно-смазочных материалов, а, именно к определению детонационной стойкости автомобильных бензинов или углеводородных компонентов, не основе которых компаундируют товарные топливе для бензиновых двигателей. Изобретение может найти применение в автотранспортных предприятиях для оперативного контроля октанового числа основного эксплуатационного показателя качества поступающих бензинов, в также проведения оптимальных регулировок двигателя по результатам анализа топлива. Известны установки для определения антидетонационных свойств бензинов с одноцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, обычно используемые в стационарных условиях при производстве товарных бензинов или в случае арбитражного анализа [1, 2]. Определение октанового числа на этих установках требует относительно продолжительного времени и большого расхода испытуемого бензина и эталонных смесей. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является прибор для определения октанового числа бензиновых потоков нефтепереработки, работа которого основана на использовании реакции холоднопламенного окисления углеводородов в среде кислородсодержащего газа [3]. Конструктивно прибор состоит из испарительного блока, реактора и термопары для фиксирования изменения температуры реакции. Однако для проведения анализа на данной установке требуются предварительные сведения о диапазоне октановых чисел, в котором лежит детонационная стойкость продукта, с целью выбора исходной температуры реактора и соответствующи х эталонов. Поэтому эта установка применима, главным образом, для контроля нефтепродуктов того или иного технологического процесса (например, продуктов прямой перегонки, риформинга, каталитического крекинга и др.), детонационная стойкость каждого из которых приблизительно известна и колеблется, как правило, в узких пределах [4]. В установках подобного типа, описанных в литературе, испытуемый образец, вносимый в реактор потоком воздуха, вступает в реакцию окисления с выделением тепловой энергии, фиксируемой термочувстви тельным элементом (термопарой). Чем выше детонационная устойчивость углеводородной смеси, тем ниже тепловой эффект реакции и значительней потери энергии по сравнению со смесью с более низким октановым числом за счет рассеивания пробы потоком воздуха и выделяющейся энергии на входе в реактор по всему его пространству. Вследствие этого при увеличении детонационной стойкости анализируемой смеси исходную температуру реактора необходимо повышать при прочих равных усло виях, чтобы получить сигнал теплового эффекта реакции окисления, который может быть зафиксирован. По этой причине линейный диапазон изменения теплового эффекта реакции от детонационной стойкости углеводородной смеси для фиксированной температуры реактора находится в пределах не более 4 - 5 октановых единиц и для охвата более широкой области изменения детонационной стойкости требуются несколько исходных температур реактора [5]. Кроме того, установленные таким образом октановые числа испытуемых топлив соответствуют детонационным свойствам, определяемым стандартным исследовательским методом [4], в то время как на практике часто приводятся данные, соответствующие моторному методу измерения. В основу изобретения поставлена задача создания установки, в которой за счет усовершенствования конструкции испарительной камеры достигается возможность оперативного определения октанового числа, соответствующего его значению, измеренному моторным методом, анализируемых бензинов или углеводородных смесей с широкой областью изменения их детонационной стойкости при одной фиксированной температуре реактора. Поставленная задача решается благодаря тому, что в установке для определения октанового числа бензинов, состоящей из заполненной инертным материалом и снабженной выходной трубкой испарительной камеры, соединенной с реактором, нагревательного устройства и термопары, выходная трубка испарительной камеры вводится в реактор. Общими признаками, совпадающими с прототипом и предлагаемым изобретением, являются наличие испарительной камеры и реактора, а также термочувствительного элемента. Возможность определения детонационной стойкости анализируемых бензинов или углеводородных смесей при одной фиксированной температуре реактора достигается за счет того, что вы ходная трубка испарительной камеры вводится в реактор. Такое выполнение конструкции испарительной камеры позволяет достигнуть кон центрирования испаряющейся из камеры пробы в непосредственной близости от высокочувствительного спая термопары без ее рассеивания по всему объему реактора и с минимальной потерей тепловой энергии реакции окисления углеводородной смеси. Благодаря этому функциональная зависимость между тепловыми эффектами бензинов и их детонационной стойкостью имеет прямолинейный характер, что дает возможность с достаточной точностью по данным тепловых эффектов испытуемого топлива и двух эталонных смесей с большим и меньшим их значениями определить октановое число испытуемого топлива. На чертеже (фиг.) представлен общий вид установки для определения октанового числа бензинов. Устройство содержит испарительною камеру 1, заполненную инертным материалом (например, стекловолокном) и непосредственно соединенную с реактором 2, в данном случае имеющим цилиндрическую форму. Испарительная камера 1 снабжена нагревательным устройством 4, обеспечивающим ее нагрев до 130°C. Выходная трубка испарительной камеры 1 входит в реактор 2, в котором установлена термопара 3, при этом спай термопары расположен в центре реактора. Устройство работает следующим образом. Анализируемая жидкая проба образца вводится в испарительную камеру, нагретую до термопары около 130°C, и в виде паровоздушной смеси поступает в реактор 2. В реакторе 2 при оптимальной исходной температуре осуществляется реакция окисления углеводородов, сопровождающаяся тепловым эффектом, величина которого измеряется посредством термопары 3, Благодаря тому, что выходная трубка испарительной камеры 1 вводится в реактор 2, располагаясь в непосредственно близости от высокочувствительного спая термопары 3, возле этого спая достигается концентрирование испаряющейся из камеры пробы без ее рассеивания по всему объему реактора и с минимальной потерей тепловой энергии реакции окисления углеводородной смеси, вследствие этого функциональная зависимость между тепловыми эффектами реакции и детонационной стойкостью углеводородных смесей, октановые числа которых изменяются от 50 до 100 единиц, имеет прямолинейный характер в диапазоне не менее чем 10 октановых единиц. При одной исходной температуре реактора, оптимальной для углеводородных смесей с широким диапазоном изменения октановых чисел, известным способом находят зависимости между тепловыми эффектами бензинов и их детонационной стойкостью, определенной стандартными моторным методом, а также взаимозависимости между тепловыми эффектами эталонных смесей, что позволяет по данным тепловых эффектов испытуемого топлива и двух эталонных смесей с максимальным и минимальным значениями известным способом непосредственно определить октановое число испытуемого топлива, соответствующее моторному методу. Точность определения октанового числа на данной установке не превышает 0,5 октановых единиц, что соответствует стандартному методу со значительными преимуществами по времени анализа (не более 1мин для одного определения) и объему анализируемой пробы (10мкл). Такое выполнение устройства позволяет определить детонационную стойкость анализируемых бензинов или углеводородных смесей при одной фиксированной температуре реактора.