Determinação do número de cetano no óleo diesel convencional através de espectroscopia de RMN de 1H associada à calibração multivariada

Abstract

Resumo: O número de cetano (NC) é um dos mais importantes indicadores da qualidade do diesel combustível, tais como, propriedades ignitórias (autocombustão) e emissões atmosféricas, entre outros. Tradicionalmente, sua determinação é realizada através da queima do combustível em um motor a explosão, calibrado com dois compostos de diferentes propriedades de atraso na ignição (ASTM D613). No entanto, este método é bastante laborioso, além de possuir elevado custo, o que dificulta sua aplicação rotineira. Estes fatos, aliados a crescente utilização de motores a diesel no Brasil e, as exigências cada vez maiores nos padrões de qualidade, implicaram na necessidade de novas metodologias analíticas para controle de qualidade de combustíveis. Ao encontro desta necessidade, a RMN é uma técnica analítica que permite analisar amostras sem a necessidade de tratamentos prévios, com maior rapidez e utilizando uma quantidade menor de amostra. Neste contexto, a RMN, associada aos métodos de calibração multivariada, tem se mostrado uma ferramenta útil em diversos outros processos de controle de qualidade. No entanto, até o momento, há poucos relatos da utilização da RMN na determinação do NC do óleo diesel. Neste trabalho foi desenvolvido um novo método para a determinação do NC do óleo diesel, para isso, dois modelos de calibração foram construídos: um a partir da misturas dos padrões, empregados na calibração do motor de acordo com o método de referência e outro a partir de amostras de diesel com NC previamente determinado pelo método de referência. O modelo de calibração multivariada obtido a partir da mistura dos padrões apesar de possuir maior coeficiente de correlação linear (R2), menos eficiente na previsão do NC de novas amostras de diesel. Por outro lado, o modelo de calibração multivariada obtido a partir das amostras de diesel com NC determinado pelo método de referência foi capaz de prever todas as novas amostras dentro do intervalo de precisão aceitável, configurando-se mais eficiente na previsão do NC. No entanto, este modelo necessita de um conjunto de calibração com amostras de diesel com NC previamente determinadas pelo método de referência, ao passo que obtido a partir dos padrões elimina totalmente esta necessidade.

Abstract: Cetane number (CN) is one of the most important parameter indicting diesel oil quality, regarding mainly ignition properties and atmospheric emissions and others. Traditionally, CN determination is performed by calibrating an explosion engine with two compounds of different delay on the engine ignition. This method is quite laborious, time and fuel consuming and high cost, which difficult its usual employment. These facts allied with the increasing demand for diesel engines in Brasil and more rigorous exigency on the quality pattern resulted in the need for developing new analytical methods to be employed in the quality control of fuel. In response to this concern, NMR spectroscopy is increasingly as a versatile and powerful analytical tool for the quality control in several areas, like petroleum and fuels, which permits the fast and direct investigation in a small sample amount without the need of any sample treatment. However, to the best of our knowledge, there are only few reports in the literature regarding the employment of NMR in CN evaluation. In this work, a new method for CN determination based on two multivariate calibration models was developed. The first one was elaborated from the standards used in the engine calibration according to reference method, while the second was constructed from diesel oils sample with CN previously determined by the reference method. Both the methods were able on the CN prevision of new diesel samples. The model obtained from the standard shows high correlation coefficient (R2), nevertheless was less efficient on the CN prevision of new samples. On the other hand, the model obtained from diesel oils samples was able on the CN prevision of all the new samples within interval required. Although, this method needs of a calibration set of samples with CN previously determined by reference method, while the model from the standard eliminated this need.