车用汽油研究法辛烷值测量方法浅析

刘慈祥，夏攀登，田 娟，白林智

(山东省产品质量检验研究院，山东 济南 250100)

辛烷值是衡量车用汽油质量合格与否的重要指标，主要反应车用汽油的抗爆性能。我国车用汽油国家标准中采用研究法辛烷值(RON)和马达法辛烷值(MON)来判定车用汽油的抗爆性能，其中汽油的研究法辛烷值为市场销售车用汽油的标号数值。

1 研究法辛烷值测定方法简介

目前，研究法辛烷值的常规测定方法为GB/T5487-2005《汽油辛烷值的测定研究法》，该方法是利用辛烷值试验机来模拟发动机工作原理的台架试验方法。随着消费市场对于车用汽油的需求量不断增加，车用汽油的销售周期明显缩短，常规的辛烷值机测定方法已经越来越难以满足监管部门对于时效性的要求。因此，近年来不断涌现出许多新的测定研究法辛烷值的方法，主要包括：介电常数法、核磁共振法、近红外法、气相色谱法等。[1]其中，介电常数法及气相色谱法测定研究法辛烷值具有很大的局限性，例如测定加入抗爆剂的汽油辛烷值及车用乙醇汽油辛烷值所得结果误差较大。[2]而近红外光谱法由于其可以快速的测定车用汽油研究法辛烷值，近几年发展较为迅速。现从测定原理、优缺点及应用前景等方面对辛烷值机测定法和近红外光谱法进行探讨对比。

2 辛烷值机法和近红外光谱法的测定原理

汽油中各类碳氢化合物的成分比例决定了汽油辛烷值的高低，汽油辛烷值越高，抗爆性就越好。GB/T5487-2005《汽油辛烷值的测定研究法》是利用CFR辛烷值测定仪和专用的电子爆震仪器在规定的运转条件下，将待测车用汽油样品与自动配样器配制的已知辛烷值的正标混合燃料的爆震性能进行对比，从而确定待测车用汽油样品的研究法辛烷值。根据试验方法的不同，又分为内插法和压缩比法两种测定方法。[3]近红外光谱法是利用近红外光谱仪对已知研究法辛烷值的车用汽油样品进行扫描，由于不同的化学基团和有机化合物具有不同的特征吸收波长，所以得到的近红外谱图和样品的成分之间有着密切的联系。然后再利用合适的关联方法，将车用汽油样品的辛烷值数据和近红外光谱图关联起来，建立分析校正模型。[4-5]利用近红外光谱仪测得未知样品的近红外光谱图，将其代入建立的分析校正模型中，即可计算出其相应的研究法辛烷值。

3 辛烷值机法和近红外光谱法方法比对

3.1 试验成本比对

CFR辛烷值测定仪及自动配样器价格昂贵、购置成本较高，体积庞大，在仪器安装及后期维护保养时成本较大。近红外光谱仪购置成本低，体积较小便于安装。另外，CFR辛烷值机法测定辛烷值需要400～500 mL汽油样品，而近红外光谱法只需1～2 mL汽油样品，对于产量较大的炼厂而言，每年可在质控环节节省大量的汽油样品。而且，CFR辛烷值机法试验时需配制正标混合燃料，原料需从国外进口价格较高。因此，近红外光谱仪在安装和使用过程中可节省大量成本。但是，近红外光谱法前期样品数据的采集及分析校正模型的建立较为复杂。

3.2 试验过程比对

CFR辛烷值机法测定辛烷值时，时间较长(需提前热机45 min左右)、操作步骤复杂(需校正大气压及进气温度等)、影响因素较多，对试验人员的技术要求高。而且在试验过程中爆震会产生噪声和挥发性烟雾，长期会对试验人员身体健康产生危害。近红外光谱法操作简单、分析速度快(只需1～2 min即可完成测定)、无噪声危害。

3.3 试验结果比对

CFR辛烷值机法是国标规定的仲裁方法，实验结果得到国际认可。为验证近红外光谱法试验结果的准确度，选用10组待测样品分别用CFR辛烷值机法及近红外光谱法进行测定，试验验证对比结果见表1，由表1可以发现，近红外光谱法的测定结果与CFR辛烷值机法试验结果的偏差在标准方法要求的范围之内。但是，对于调和汽油和含添加剂的汽油结果可能存在一些偏差，为了保证试验结果的准确性，应定期对分析校正模型进行修正和充实。

表1 CFR辛烷值机法和近红外光谱法测定结果对比表

4 结论及应用

表2 CFR辛烷值机法和近红外光谱法主要差异

近红外光谱法相较于CFR辛烷值机法，购置成本低、安装维护便利、样品用量少、分析时间短、无噪声危害，但前期数据库收集及模型建立复杂、对于调和汽油试验结果偏差较大。因此，近红外光谱法可应用于炼厂质量控制环节和成品油市场快速检验等领域。