§ 13.6. Средства измерений октанового числа

Октановое число является характеристикой антидетонационных качеств топлив. Оно измеряется 6 основном для бензинов, таким образом определяется пригодность бензина для использования в двигателях внутреннего сгорания. По этому показателю качества осуществляется процесс компаундирования (смешения) бензинов на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности.

Под октановым числом понимают показатель детонационной стойкости топлив (в том числе бензина), численно равный такому процентному (по объему) содержанию изооктана в смеси с нор­мальным гептаном, при котором детонационные стойкости этой смеси и сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаковы.

В лабораторной практике измерение октанового числа осуще­ствляется так называемым моторным методом на специальных двигателях внутреннего сгорания. В основу работы автоматическо­го анализатора октанового числа положено явление возникновения свечения — электромагнитного излучения (так называемое «холод­ное пламя») при нагревании смеси воздуха и паров нефтяных топлив до температуры порядка 300°С. Это явление связано с час­тичным окислением паров топлива. Причем свечение сопровождает­ся выделением небольшого количества тепловой энергии. Исследо­вание этого явления позволило установить, что как само свечение, так и выделение тепловой энергии находятся в зависимости от окта­нового числа.

На рис. 13.10, а показана схема автоматического анализатора октанового числа, основанного на тепловом эффекте явления «хо­лодного пламени». В этом анализаторе анализируемое вещество (бензин) поступает из блока подготовки 1 через управляемый пере­ключатель 14, миниатюрный насос 13 и нагреватель 12 в дозатор 5. В этот же дозатор 5 из блока подготовки газа 3 и нагреватель 4 с постоянным объемным расходом поступает воздух. Согласование работы всех блоков анализатора во времени осуществляется с по­мощью устройства управления 11 (связи его с другими блоками анализатора не показаны).

Анализатор является устройством циклического действия и имеет три режима работы: «Подготовка», «Анализ» и «Градуировка». Большую часть времени анализатор работает в режимах «Подготовка» и «Анализ». Перед началом режима работы анализатора «Подготовка» по команде устройства управления 11 дозатор

устанавливается в режим отбора пробы. В этот период реактор 6, размещенный в термостате при температуре 300°С, продувается воз­духом. Режим «Подготовка» длится 4 мин. После его за­вершения по команде уст­ройства управления 11 до­затор и весь анализатор пе­реключается в режим рабо­ты «Анализ». Проба ана­лизируемого вещества вво­дится потоком воздуха в реактор, выход реактора автоматически закрывается и проба испаряется. В про­цессе испарения температу­ра в реакторе 6, измеряе­мая термоэлектрическим чувствительным элементом 7, несколько уменьшается, а затем восстанавливается.

Н а рис. 13.10, б показаны изменения сигнала элемента 7 во времени за один цикл работы анализатора. Через отрезок времени Δτ_И с мо­мента ввода пробы, называе­мый индукционным перио­дом и длящийся несколько секунд, начинается реакция частичного окисления паров бензина. При этом температура смеси в реакторе увеличивается, достигает максимума, а затем постепенно падает (рис. 13.10,6). Реакция частичного окисления длится 10—15 с.

Рис.13.10. Схема автоматического анализатора октанового числа

Как значение Δτ_И, так и максимальное значение изменения тем­пературы, представляемое изменением сигнала ΔU_max термоэлек­трического чувствительного элемента, связаны с октановым числом. В анализаторе (рис. 13.10, а) для измерения октанового числа ис­пользуется информация о максимальном увеличении температуры в процессе реакции частичного окисления. Для этого сигнал термо­электрического чувствительного элемента 7 преобразуется норми­рующим преобразователем 8 в унифицированный сигнал, который поступает в устройство обработки информации 9, принцип действия которого аналогичен принципу действия устройств для обработки хроматограмм по высоте пиков (см. § 12.3). Выходной электриче­ский или пневматический сигнал (в зависимости от типа исполь­зуемого устройства 9) регистрируется самопишущим прибо­ром 10.

Через несколько циклов измерения октанового числа анализиру­емого вещества по команде устройства управления 11 с помощью переключателя 14 на вход насоса 13 подается образцовое топливо из резервуара 2 и осуществляется его анализ. По результатам измерения октанового числа образцового топлива автоматически корректируется коэффициент преобразования преобразователя 8. Продолжительность одного анализа 5 мин, диапазон измере­ний 3—10 единиц октанового числа, погрешность ±0,2 единиц ок­танового числа; расход анализируемого вещества 300 см³/ч, объем пробы 12·10^-3 см³; расход образцового вещества 200 см³/сут.

408