甲醇汽油的中紅外法測定研究

試駘·測試汽車(chē)科技第5期2012年9月doi:103969ssn.1005-2550201205015甲醇汽油的中紅外潔測定研究金盼盼1,張騰',楊曉平2,孫志春(1.長(cháng)安大學(xué)西安710064;2延川明珠集團延安717208)摘要:利用美國培安公司生產(chǎn)的 ERASPEC中紅外汽油分析儀,對5%~50%的甲醇汽油中的甲醇含量進(jìn)行了測量,試圖找到一種有效的甲醇含量測量方法;同時(shí),將93#汽油及甲醇含量在5%-20%的甲醇汽油的辛烷值進(jìn)行了對比分析;實(shí)驗結果表明:當甲醇含量超過(guò)30%時(shí),使用該儀器所測得甲醇含量與實(shí)際的甲醇含量有較大的偏差;若采用稀釋測量的辦法,使用石油醚或汽油對甲醇汽油稀釋后的測量結果比使用無(wú)水乙醇的稀釋結果好;另外,隨著(zhù)甲醇含量的增加,甲醇汽油的辛烷值及抗爆性均呈增大的趨勢,但是當甲醇含量超過(guò)15%時(shí),將對辛烷值沒(méi)有太大的影鳴。關(guān)鍵詞:中紅外分析儀;甲醇汽油;甲醇含量;辛烷值中圖分類(lèi)號:TK4189文獻標志碼:A文章編號:1005-2550(2012)05-0066-05Mid-infrared Analyzers for the determination of Methanol fuelsJIN Pan-pan', ZHANG Teng, YANG Xiao-ping, SUN Zhi-chun'( 1. Chang'an University, Xian 710064, China: 2. Yan Chuan Ming Zhu Company, Yanan 717208, ChinaAbstract: In order to hes a better understanding of methanol fuel, we use the ERASPEC Fully Automated mid-infraredanalyzer which is produced by the PYNN Corporation of America to measure the methanol fuel that the proportion ofmethanol are 5%-50%, trying to find an effective method to measure the content of methanol As the same time, comparednd analyzed the 93# gasoline and the methanol fuel that the proportion of methanol are 5%0-20%. The results show that:when the content of methanol more than 30%, this instrument measured content of methanol has a large deviation from theactual content of methanol; If take the measurement of dilution, the result of use the petroleum ether or the gasoline isbetter than use of absolute alcohol. In addition with the increase of content of methanol, the octane number and the antiknock of methanol fuel show an increasing trend, but when the content of methanol more than 15%, it wifl not havemuch impact on the octane numberKey words: mid-infrared analyzer; methanol fuel; methanol content; octane number隨著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、石油儲量的減少以簡(jiǎn)便、快捷的檢測方法。及對環(huán)保要求的提高,甲醇汽油作為一種可替代車(chē)現行的甲醇含量的方法主要有:氣相色譜法2用燃料得到越來(lái)越多的關(guān)注。以煤或天然氣為原料氣相色譜-質(zhì)譜法相結合法、毛細管氣相色譜-氫制取的甲醇具有排放低、辛烷值高、抗爆性好、資源火焰離子化檢測器(CGC-FID)等。目前國內頒相對比較豐富等優(yōu)點(diǎn),以一定比例的甲醇與標準汽布并實(shí)施的辛烷值測定方法4有:GB⌒TS487油通過(guò)助溶劑配置,得到的各種甲醇汽油在汽車(chē)中1995〈汽油辛烷值測定法(研究法)》,GBT503-的使用日益成熟,且得到了較為廣泛的應用,具有1995〈汽油辛烷值測定法(馬達法)》,GB定的推廣潛力。T18339—2001《車(chē)用汽油辛烷值測定法(介電常數目前,市場(chǎng)上流通的各種型號的甲醇汽油,都是法)》以及氣相色譜法。但是,以上的這些檢測方法通過(guò)汽油與一定比例的甲醇通過(guò)添加適量的添加劑均存在分析時(shí)間長(cháng)、操作較繁瑣、攜帶不便等缺調配而成的。其中的甲醇含量配比大小不均,而且已點(diǎn)。與此相對的,本文所采用的美國培安公司研發(fā)經(jīng)頒布實(shí)施的M85甲醇汽油國家標準中也只是規的 ERASPEC中紅外汽油分析儀,不僅攜帶方便、范了甲醇體積含量為85%時(shí)的甲醇含量檢測方法。操作簡(jiǎn)單,YH中國煤化工定甲醇汽油中因此,有必要找到一種應對各種比例的甲醇汽油的甲醇含量CNMHG是測定甲醇汽收稿日期:2012-0油的一種很好甲醇汽油的中紅外法測定研究/金盼盼,張騰,楊曉平等試驗·測試紅外汽油分析儀對汽油和甲醇汽油進(jìn)行了分析。1實(shí)驗部分ERASPEC汽油分析儀的主要測試指標有辛烷值、抗爆指數、芳烴、烯烴、飽和烴、餾程、密度、MTBE、1.1儀器氧含量、錳含量等30多個(gè)指標。儀器的主要參數本文采用美國培安公司研發(fā)的 ERASPEC中見(jiàn)表1表1 ERASPEC主要參數參數及說(shuō)明項目參數及說(shuō)明樣品量苯,甲苯測試方法符合 ASTM D6277測量時(shí)間1-2 min總氧含量測試方法符合 ASTM D5845測量單位體積百分比,質(zhì)量百分比測量方式全自動(dòng)樣品導入,自動(dòng)氣液清洗密度測量±0.0001g/cm3,安東帕密度計電源85~263VAC,47~63Hz,70W吸收譜線(xiàn)范圍4000-400cm112試劑及樣品準備表2基于 ERASPEC汽油分析儀的測試結果本文用到的甲醇汽油均是在實(shí)驗室環(huán)境下配置93#得到的,其中基礎汽油采用93成品汽油;甲醇采甲醇含量%016.4用分析純度大于995%的實(shí)驗用無(wú)水甲醇;乙醇采抗爆指數90.9922用分析純度大于95%的實(shí)驗用無(wú)水乙醇石油醚采RON辛烷值934056967用的純度為60~90。分別配制體積分數為5%~50%MON辛烷82.583.183.785.3的甲醇汽油100ml。由于是低比例配制含水量極根據以上數據通過(guò) EXCEL中的作圖工具,得少,且在室溫條件下,甲醇與汽油未出現明顯分層現到RON辛烷值、MON辛烷值,以及抗爆性指數隨甲象,因此沒(méi)有加任何添加劑。醇添加量的增多而呈遞增的趨勢,其具體圖形如圖1.3數據來(lái)源圖2所示。主要的測量步驟如下①分別取試樣(93#汽油及體積分數為5%50%的甲醇汽油)100ml,充分搖勻,靜置1分鐘。285②開(kāi)機,在測量界面內根據測試樣品的不同,選RON辛烷值擇對應的數據庫(做甲醇汽油時(shí)不僅需將數據庫中MON辛烷值的“CA”項選上,還需要將結果界面下檢測指標M10M15M20油品種類(lèi)RON中的“P704"項選上)③按“參比"鍵,儀器會(huì )自動(dòng)做一個(gè)參比譜線(xiàn),然圖1辛烷值變化趨勢后按“運行”鍵,再將進(jìn)樣導管插入待測試樣中,先按排空”鍵,再按“運行”鍵,儀器自動(dòng)吸入約20ml樣品,自動(dòng)測試。1分鐘后顯示樣品的甲醇含量及辛烷值等其他30多個(gè)指標的測試結果?！鬉KIM15M202結果與討論油品種類(lèi)圖2抗爆性指數(AKI)變化趨勢2.1辛烷值部分由圖1可知,當在基礎油中加入一定比例的甲由于儀器測試精度的限制,辛烷值部分主要對醇調合后,辛烷值得到提高,尤其是RON提高顯著(zhù)。93#成品汽油,實(shí)驗室配置的M5M0.M5.M0的M5甲醇汽中國煤化工加1~2個(gè)單位抗爆指數,BON辛烷值MON辛烷值進(jìn)行測試。實(shí)M0的甲酬CNMHG個(gè)單位。另外,驗測試結果見(jiàn)表2有資料表眀基礎油的辛烷值越低,添加甲醇其辛烷67i驗·測試汽車(chē)科技第5期2012年9月值增高的越明顯凹s;隨著(zhù)甲醇比例的逐漸增大,辛烷數R為1,因此相關(guān)性良好,從而得到甲醇汽油的值逐漸增加,但是當甲醇比例超過(guò)15%時(shí),辛烷值HC與其辛烷值RON之間的多項式回歸方程式,結增加緩慢,但總體上高于基礎油的辛烷值。由以上可果如下以知道,甲醇可以有效的提高汽油的抗爆性能,如圖RON=-19429x4+244.07x2-1130.2x2+22947x-1630.32所示。22甲醇汽油辛烷值的估算方法分析式中:x為甲醇汽油的HC。雖然目前還沒(méi)有具體的確定甲醇汽油的計算方用其他主要含碳元素、氬元素的液體燃料的辛法,但是根據美國氣體研究院研究推導出的天然氣烷值進(jìn)行驗證,比如乙醇燃料,已知其辛烷值為的馬達法辛烷值MON與其組分含量之間的關(guān)系110,化學(xué)式為C2HOH,HC為3。利用公式(5)計算式出來(lái)的乙醇的辛烷值為98141,相差了10個(gè)以上的MON=137.78X1+2995X2-18.19X3單位。因此,雖然HC與辛烷值之間的相關(guān)性良好1671x4+1812X5+2699X(1)但是由于數據代表的點(diǎn)較少,加上估算汽油或者甲式中:K1、Ⅺ2、X3K4、K5、K6分別為天然氣中甲烷、乙醇汽油中的HC就有一定的誤差,因此用甲烷值來(lái)烷、丙烷、丁烷、二氧化碳和氮氣的摩爾分數評價(jià)液體燃料的抗爆性還存在一些難度。如果可以MON=-40614+508.04R-173.55R2+20.17R3(2準確測定甲醇汽油中的元素含量,再根據大量試驗式中:R為天然氣中氫原子與碳原子的比值。并推導測定的辛烷值數據統計分析,找出二者之間的關(guān)聯(lián),出天然氣辛烷值與甲烷值(MN)之間的關(guān)聯(lián)式也是一條可以估算甲醇汽油以及其他醇類(lèi)燃料的可MON=0.679MH+72.3(3)行途徑。MN=1.445MON-103.42(4)23甲醇含量部分公式(3)和(4)并不是線(xiàn)性相關(guān),因此這兩個(gè)公在測試甲醇含量部分,主要對體積分數為5式不是可逆的。50%的甲醇汽油進(jìn)行測試,結果如表4所示。不難看出,天然氣同汽油一樣,其甲烷值與其組表4稀釋之前的原始數據成密切相關(guān),尤其是其HC比;由此可以試著(zhù)用此方法得到甲醇汽油的辛烷值。次數項目密度甲醇含量乙醇含量(體積比)(體積比)雖然甲醇屬于化合物,碳氬原子比是固定的:但是商品汽油或者組分油屬于碳氫化合物的混合物,5%074555.3主要成分為CrC2的烴類(lèi),其氫原子與碳原子的比0.7472值沒(méi)有固定的數值。因此對于組分油的HC與其辛15%0750264烷值之間的關(guān)系就無(wú)法用數學(xué)的方法進(jìn)行關(guān)聯(lián),這0.752621.1000000會(huì )使誤差更大。如果假定93#汽油的元素組成主0.754826.要是C4C的烴類(lèi),其HC為225,甲醇的HC是0.75570.894,MS~M85依次按比例計算可得其HC6,表3給出35%07602了甲醇汽油的HC比和辛烷值。40%0.762231.12.13表3甲醇汽油的HC及其辛烷值0.76460.76733.7H/CMON934根據以上數據通過(guò) EXCEL中的作圖工具,得M5-93#95.683.1到當甲醇的含量小于30%時(shí),該儀器可以比較準確Ml5-93#97584.3的測出甲醇汽油中的甲醇含量,但是當甲醇的含量M50-93#超過(guò)30%時(shí),該儀器對于甲醇含量的的測試結果就M85_93#會(huì )出現較大的偏差,這里的測試結果中之所以會(huì )出M00112現乙醇含量V中國煤化工達到儀器的最用 EXCEL中的回歸分析方法,對表3中甲醇大測試限值CNMH③乙醇在數值上汽油的HC和辛烷值進(jìn)行回歸分析,發(fā)現其相關(guān)系增大,其具體圖形如圖3所示。甲醇汽油的中紅外法測定研究/金盼盼,張騰,楊曉平等試驗·測i鑒于以上的結果,對甲醇含量在30%以上的甲醇汽油采用稀釋測量的辦法,以求找出一種有效的測試高比例甲醇汽油中甲醇含量的方法。通過(guò)多次對比,發(fā)現將高比例的甲醇汽油稀釋到體甲醇含量(體積比)乙醇含量(體積比)積比為10%時(shí)最為理想,這樣不僅測試結果比較準確,而且節約資源,避免浪費。同時(shí)通過(guò)多次的101520253035404550實(shí)驗研究,我們最后選擇93#汽油、石油醚以及無(wú)甲醉比例水乙醇對高比例甲醇汽油進(jìn)行稀釋,具體稀釋結圖3不同比例甲醇汽油的甲醇含量果見(jiàn)表5、圖4。表5稀釋結果對比(表中的值均為體積分數)M35甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量甲醇含量乙醇含量體積比)(體積比)(體積比(體積比)(體積比)(體積比)體積比)(體積比)汽油稀釋1010.311.6石油醚稀釋10.309870乙醇稀釋78414單位。同理,用石油醚進(jìn)行稀釋時(shí),隨著(zhù)石油醚含量的增加,測得的甲醇含量呈減小趨勢,可以認為是由于汽油稀釋原有的甲醇汽油揮發(fā)所致,因此,建議采用此方法稀一石油醚稀釋乙醇稀釋釋時(shí),應該注意更換待測油樣。其擬合后得到的線(xiàn)性回歸式如下M35M40M45y=8945x2-259.85x2+2499.9x-7920.3(7)甲醇含量相關(guān)系數R為1,發(fā)現擬合關(guān)系良好,同樣,我們圖4稀釋后對比圖用M85進(jìn)行測試,結果與實(shí)際值相差1個(gè)多單位。通過(guò)以上數據可以發(fā)現用無(wú)水乙醇進(jìn)行稀釋通過(guò)以上對比不難發(fā)現,對于高比例的甲醇汽時(shí),若所測出的數值為7.81∽7.84之間時(shí),表示用來(lái)油采用汽油和石油醚來(lái)稀釋均可,無(wú)水乙醇的稀釋稀釋的甲醇汽油中的甲醇含量在35%~40%;但是當范圍非常有限,另外,從節約方面來(lái)考慮,使用汽油甲醇的含量超過(guò)40%時(shí),由于稀釋后待測樣中的乙會(huì )好一些;從精確方面來(lái)考慮,石油醚的效果更好。醇含量超過(guò)儀器所能檢測的最大限值,此時(shí)所測得的甲醇含量為零。也就是說(shuō)當甲醇的含量超過(guò)40%3總結時(shí),應用無(wú)水乙醇稀釋的辦法失效。當使用汽油稀釋時(shí),可以看出,隨著(zhù)汽油含量的1)甲醇辛烷值高,在基礎汽油中加入甲醇能夠有增加,實(shí)際測得的甲醇的含量也隨之增大。由表1可效的提高汽油的辛烷值,尤其是RON提高顯著(zhù)。但是知,該汽油中不含有甲醇或者乙醇,因此可以認為是當甲醇含量超過(guò)15%時(shí),對辛烷值的影響不大。汽油中的氧化物對結果的影響。以稀釋后測得的2)可以利用中紅外汽油分析儀,測出低比例甲甲醇含量為橫坐標x,以實(shí)際甲醇的體積分數為縱醇汽油辛烷值,并通過(guò)分析研究汽油辛烷值的測定坐標y通過(guò)回歸擬合分析,發(fā)現其相關(guān)系數R為1,方法以及氣體辛烷值的評定方法,可以用類(lèi)似方法因此相關(guān)性良好,從而得到測定值與實(shí)際甲醇的體來(lái)確定甲醇汽油的辛烷值。但是,樣品的辛烷值和樣積之間的多項式回歸方程式,結果如下:品的類(lèi)型密切相關(guān),必須根據不同類(lèi)型的樣品建立y=-57609x+1893x2-2071x+75785(6)不同的模型中國煤化工通過(guò)擬合發(fā)現,相關(guān)系數R為1,發(fā)現擬合關(guān)系3)實(shí)CNMHG檢測甲醇含量小良好,我們用M85進(jìn)行測試,擬合結果不超過(guò)兩個(gè)于20%的甲醇汽油的辛烷值;對甲醇含量的測試范圍藝·蒯覯汽車(chē)科技第5期2012年9月doi:10.3969/ssn.1005-2550201205016汽車(chē)懸置螺栓斷裂失效分析俞雁3毛新平2,蘭鳳崇3,李瑞峰‘,宋貞楨5,趙喆1,蔣瓊1,陶運來(lái)1,曾肇豪11.廣州汽車(chē)集團股份有限公司汽車(chē)工程研究院,廣州5106402.廣州鋼鐵集團珠江鋼鐵公司,廣州5107303.華南理工大學(xué),廣州5106404華測檢測技術(shù)股份有限公司上海金屬實(shí)驗室,上海2012065.中聯(lián)重科股份有限公司,長(cháng)沙410205摘要:為查找某汽車(chē)安裝螺栓的斷裂原因,對螺栓進(jìn)行了斷口宏觀(guān)、SEM電鏡、化學(xué)成分、金相組織分析,并對同批次完整螺栓進(jìn)行了力學(xué)性能測試。在各項理化試驗的基礎上,結合微觀(guān)斷口的形貌和斷裂機理對螺栓的斷裂原因進(jìn)行了分析。結果表明:螺栓螺紋表面存在微裂紋是螺栓斷裂的主要原因。關(guān)鍵詞:螺栓;SCM435:斷裂;失效分析中圖分類(lèi)號:U465文獻標志碼:A文章編號:1005-250(2012)05-007007Failure Analysis of Automobile Engine Mount BoltYU Yan", MAO Xin-ping, LAN Feng-chong', LI Rui-feng, SONG Zhen-zhenZHAO Zhe, JIANG Qiong, TAO Yun-lai, ZENG Zhao-hao'(1. Guangzhou Automobile Group Co, LTD Automotive Engineering Institute, Guangzhou 510640, China: 2. GuangzhouZhujiang Iron Steel Co, LTD, Guangzhou 510730, China; 3. South China University of Technology, Guangzhou 510640China; 4. Centre Testing International, Shanghai lab. Shanghai 201206, China; 5. Zoomlion Co, Ltd, Changsha 410205,ChinaAbstract: In order to definite the failure reason of a mounting bolt used in an automobile, the experiments such as ap-pearance examination, morphology and microstructure analysis, SEM micro-morphology analysis, chemical compositionanalysis and mechanical properties test were carried out Based on the physics and chemistry experiments, the reasons ofthe bolts fracture were analyzed using micro-fracture mechanism. The results showed that the fracture of the bolts wasmainly caused by the tiny crack of the surfaceKey words: bolt; SCM435; fracture; failure analysis某款車(chē)在進(jìn)行整車(chē)高強度耐久試驗時(shí),當車(chē)輛級為10.9級。行駛里程為4747km時(shí),發(fā)生了連接右懸置與發(fā)動(dòng)機的螺栓斷裂事故。已確認失效螺栓的規格為1分析內容M10×1.25×45,材料牌號為SCM435,淬火溫度870℃,回火溫度500C,表面鋅鋁涂層。設計性能等11分析樣件收稿日期:2012-03-30分析樣件為失效螺栓和失效螺栓同一批次的是在0~30%。當甲醇含量超過(guò)30%時(shí),可以通過(guò)用基礎3]張春,李小輝氣相色譜法測定車(chē)用汽油中甲醇和苯[J汽油或者石油醚來(lái)稀釋的辦法來(lái)測量甲醇的含量。理化檢驗-分冊,2008,4410:942-944[4]黃德義汽油辛烷值測定方法選擇的探討{].福建輕紡,參考文獻2005,(8)36-381] Jorgensen.Scott WSimple method to determine the [5]王翔,郭擁軍,張建軍甲醇、汽油及甲醇汽油作為內燃機ethanol content of methanol fuels[J]. SAE Technical Pa燃料的性質(zhì)比較[J化工時(shí)刊,2005,3(19):4649per Series,1991,10:133-1406]崔心存中國煤化工].北京:中國石化2]SHT0663-1998,汽油中某些醇類(lèi)和醚類(lèi)測定法(氣出版社[7]曹?chē)褻NMHG相色譜法)S]9D]重慶:重慶大學(xué),2008