Bai giang san pham dau mo va phu gia duo

D−¬ng ViÕt C−êng CH NG Đ IC NG V CÁC S N PH M D U M 1.1 Đ I C NG V D U M 1.2 Đ I C NG V CÁC S N PH M D U M 1.3 Đ I C NG V CÁC PH GIA D U M VÀ PH GIA Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng CH CÁC PH NG NG PHÁP PHÂN TÍCH HĨA LÝ VÀ PHÉP TH NĔNG C A D U M VÀ S N PH M D U M TÍNH Để đánh giá ch t l ng d u m s n phẩm d u m ng i ta th ng xác định s tính ch t điển hình c a Một tính ch t ch a nói lên hết đ c tính ch t c a chúng, song t ng h p tính ch t cho phép sử d ng d u m s n phẩm d u m h p lý h n Đ i với d u m , cho phép ta ho ch định ph ng pháp chế biến ph ng th c l y s n phẩm phân đo n Đ i với s n phẩm d u m , cho phép sử d ng s n phẩm d u m phù h p với yêu c u sử d ng khác Đ i với n ớc, d u m s n phẩm d u m l i có quy định khác nhau, phù h p với điều ki n sử d ng c a n ớc Ngày nay, với xu h ớng hội nhập toàn c u tiêu chuẩn quy định đ c sử d ng đan xen nhau, xây d ng c s tiêu chuẩn đ c qu c tế hóa Các ph ng pháp phân tích hóa lý c b n đánh giá ch t l ng, tính ch t c a d u m s n phẩm d u m ch yếu tuân theo s tiêu chuẩn, quy chuẩn sau: - TCVN: Tiêu chuẩn Vi t Nam - ASTM (American society for testing materials), tiêu chuẩn Mỹ - IP standard (The institute of petroleum), tiêu chuẩn c a vi n d u m Anh - ISO (Organisation international de standardisation), tiêu chuẩn qu c tế ……… 2.1 CÁC TÍNH CH T HĨA LÝ C CÁCH XÁC Đ NH B NC AD UM - S N PH M D U M VÀ 2.1.1 Kh i l ng riêng, tỷ tr ng, đ API ASTM D1298-96; TCVN 6594 : 2007 Vi c xác định xác tỉ tr ng, kh i l ng riêng độ API c a d u m s n phẩm d u m r t c n thiết cho vi c chuyển đ i thể tích đo nhi t độ th c tế thể tích kh i l ng (hoặc c hai) nhi t độ đ i ch ng tiêu chuẩn trình b o qu n vận chuyển Kh i l ng riêng, tỉ tr ng độ API yếu t nh h ng đến ch t l ng c a d u thơ, góp ph n điều chỉnh giá d u Tuy nhiên tính ch t c a d u m không ph i dẫn chắn ch t l ng c a d u không kết h p tính ch t khác Kh i l ng riêng ρ c a d u m s n phẩm d u m kh i l ng c a đ n vị thể tích d u m s n phẩm d u m nhi t độ tiêu chuẩn 600F (15,60C) áp su t 101,325 kPa (1 atm), ký hi u ρ60 hay ρ15,6 (hoặc ρ15 ) Đ n vị đo th ng là: g/cm3, kg/m3 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Tỷ tr ng d tỷ s gi a kh i l ng c a ch t l ng tích cho nhi t độ 15 C (hoặc 600F) so với kh i l ng c a n ớc tinh khiết (n ớc c t) tích t ng đ ng nhi t độ Trong nhiều tr ng h p th ng không phân bi t giá trị gi a d ρ 60 ρ60 = 0,99904.d 60 , th nguyên c a chúng khác Độ API (0API) đ c xác định thông qua tỷ tr ng theo công th c: API = 141,5 − 131,5 d 60 60 (2.1) Kh i l ng riêng c a d u m s n phẩm d u m th ng từ 0,5 – 1,1 g/cm3, tỷ tr ng th ng nh h n n ớc trừ phân đo n nh a đ ng Khi tỷ tr ng thay đ i từ 0,7 đến độ API gi m từ 70,6 đến 10,0 Quy trình xác đ nh tỷ tr ng: Mẫu đ c đ a nhi t độ chuẩn quy định xác mày điều nhi t (là nhi t độ thích h p khác nhi t độ đo đ c c a 150C 200C) mẫu đ c gi mẫu nhi t độ c a mẫu trùng với nhi t độ phịng ng đong hình tr , có đ ng kính c a ng ≥ 25 mm so với đ ng kính ngồi c a tỷ tr ng kế Chiều cao c a ng đong ph i đ để tỷ tr ng kế n i mẫu đáy c a tỷ tr ng kế cách đáy c a ng đong nh t 25 mm Đ a nhi t độ ng đong nhi t độ tỷ tr ng kế g n nhi t độ mẫu thử Rót mẫu nhẹ nhàng vào ng đong cho tránh t o b t tránh s bay h i c a phân đo n nhẹ (khi c n thiết ph i dùng xi phông), cho đ l ng để tỷ tr ng kế n i đ c đ c đ c s G t b t t c b t khí sau khic húng n i bề mặt mẫu cách dùng gi y l c s ch ch m vào chúng Đặt ng đong ch a mẫu vị trí thẳng đ ng, th từ từ tỷ tr ng kế thích h p vào cho khơng ch m vào thành n ng để yên Chú ý ph n n i c a tỷ tr ng kế không đ c ớt Dùng nhi t kế để khu y mẫu cho b u th y ngân ngập mẫu thử Ngay sau s đ c c a nhi t kế n định, ghi l i nhi t độ c a mẫu xác đến 0,250C sau l y nhi t kế n tỷ tr ng kế xu ng kho ng hai v ch sau th tỷ tr ng kế xoay nhẹ để đ a tỷ tr ng kế tr ng thái cân bằng, n i t không ch m vào thành ng Đặt mắt ngang bề mặt ch t l ng, đ c v ch cắt c a thang chia độ mặt ch t l ng theo hai tr ng h p: ch t l ng su t ch t l ng đ c Ph ng pháp tỷ tr ng kế phù h p nh t để xác định kh i l ng riêng, tỉ tr ng độ API c a lo i d u nhớt th p su t Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Mặt phẳng ngang c a ch t l ng Xem chi tiết Đáy c a mặt khum Ch t l ng Mặt phẳng ngang c a ch t l ng Đ ct i điểm Xem chi tiết Mặt phẳng ngang c a ch t l ng Ch t l ng Đáy c a mặt khum Mặt phẳng ngang c a ch t l ng Đ ct i điểm Mặt khum Mặt khum Chi tiết Chi tiết a) b) Hình 2.1: Thang đọc tỷ trọng kế chất lỏng dầu mỏ suốt (a) không suốt (b) Ph ng pháp áp d ng cho lo i ch t l ng nhớt với th i gian đ để tỷ tr ng kế đ t đến tr ng thái cân bằng, thích h p áp d ng cho lo i ch t l ng đ c hi u chỉnh mặt khum thích h p Khi đo với l ng d u lớn, sai s hi u chỉnh thể tích đ c gi m thiểu cách quan sát s đo tỷ tr ng kế t i nhi t độ g n sát nhi t độ c a b n d u 2.1.2 Đ nh t ASTM D445 - 06; TCVN 3171: 2007 Độ nhớt đ i l ng đặc tr ng cho m c độ c n tr gi a hai lớp ch t l u chúng chuyển động t ng đ i, tr t lên Một cách t ng quát, ch t l u có độ nhớt lớn khó ch y Độ nhớt tiêu quan tr ng c b n c a d u m s n phẩm d u m Đ i với d u m đa s s n phẩm d u m độ nhớt liên quan mật thiết đến tính l u biến c a chúng điều ki n nhi t độ làm vi c khác Thông th ng nhi t độ gi m độ nhớt tĕng ng c l i S thay đ i độ nhớt c a d u m s n phẩm d u m ph thuộc nhiều vào b n ch t c a chúng D u ch a nhiều parafin th ng có độ nhớt thay đ i nhiều theo nhi t độ Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Đ i với ch t bôi tr n, độ nhớt tính ch t định độ dày màng d u, làm gi m ma sát mài mịn gi a hai bề mặt tiếp xúc Nó có nh h ng đến độ khít, t n hao cơng ma sát, kh nĕng ch ng mài mòn, kh nĕng ch ng t o cặn, kh nĕng làm mát chi tiết làm vi c… Trong động c , độ nhớt đóng vai trị định l ng tiêu hao nhiên li u, kh nĕng tiết ki m d u ho t động c a động c Đ i với s lo i động c , đặc bi t động c ôtô nh h ng tới kh i động t c độ tr c khuỷu Độ nhớt cao làm gi m t c độ c a tr c làm tĕng l ng nhiên li u tiêu hao (kể c sau động c kh i động) Độ nhớt q th p dẫn tới chóng mài mịn tĕng l ng tiêu hao d u Chính độ nhớt đ c l y làm c s cho h th ng phân lo i d u nh n (theo c p độ nhớt SAE) Có hai lo i độ nhớt độ nhớt động l c độ nhớt động h c Trong công nghi p d u m th ng dùng độ nhớt động h c, độ nhớt động l c đ c sử d ng nhiều ph ng pháp nghiên c u Độ nhớt động h c đ c xác định ph ng pháp sử d ng nhớt kế mao qu n với đ n vị đo ch yếu cSt Có nhiều lo i nhớt kế đ c thiết kế có hình dáng khác để đo độ nhớt c a ch t l ng khác theo tiêu chuẩn ASTM D 446-06 Vì vi c l a ch n nhớt kế cho phù h p với ch t l ng c n đo độ nhớt có ý nghĩa r t quan tr ng Điều thể hi n qua th i gian ch y c a mẫu từ v ch đến v ch c a b u đo Nếu th i gian ch y nhanh chậm q kết qu đo khơng xác Trong cơng nghi p d u m ng i ta quan tâm đến hai lo i nhớt kế là: nhớt kế ch y xi nhớt kế ch y ng c Trong đó, nhớt kế ch y xuôi th ng đ c sử d ng cho ch t l ng sáng màu nhớt kế ch y ng c đ c sử d ng để đo độ nhớt c a ch t l ng t i màu sẫm màu Hình 2.2: Nhớt kế mao qu n ch y xuôi (a) nhớt kế mao qu n ch y ngược (b) Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 2.1: Một số thông số lo i nhớt kế ch y xi hình 2.2 a Nh t k s Hằng s nh t k , (mm2/s)/s 0,0008 0,003 0,01 0,03 0,1 0,3 1,0 3,0 10,0 D i đo đ nh t mm2/s 1,05A 2,1B – 3,8C – 10 – 30 20 – 100 60 – 300 200 – 1000 600 – 3000 2000 - 10000 Đ ng kính ng R, mm 0,38 0,49 0,66 0,87 1,18 1,55 2,10 2,76 3,80 Thể tích b u C, ml Đ ng kính ng N, mm Đ ng kính ng t i E, mm 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 2,8 – 3,2 2,8 – 3,2 2,8 – 3,2 2,8 – 3,2 2,8 – 3,2 2,8 – 3,2 3,7 – 4,3 4,6 – 5,4 4,6 – 5,4 3 3 3 5 A: th i gian ch y nh nh t 1320 giây B: th i gian ch y nh nh t 600 giây C: th i gian ch y nh nh t 380 giây, 200 giây cho t t c kích th ớc nhớt kế B ng 2.2: Một số thông số lo i nhớt kế ch y ngược hình 2.2 b Nh t k s 25 60 75 100 150 200 300 350 400 450 500 600 Hằng s nh t k , (mm2/s)/s 0,002 0,004 0,008 0,015 0,035 0,1 0,25 0,5 1,2 2,5 8,0 20,0 D i đo đ nh t mm2/s 0,4 -2 0,8 – 1,6 – – 15 – 35 20 – 100 50 – 200 100 – 500 240 – 1.200 500 – 2.500 1.600 – 8.000 4.000 – 20.000 Đ ng kính ng R, mm 0,31 0,42 0,54 0,63 0,78 1,02 1,28 1,48 1,88 2,20 3,10 4,00 Đ ng kính ng N,E,F,I mm Thể tích b u A,C,J, ml Thể tích b u D, ml 3,0 3,0 3,0 3,2 3,2 3,2 3,4 3,4 3,4 3,7 4,0 4,7 1,6 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 13 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng * Quy trình xác đ nh đ nh t nh t k mao qu n: - Ch n nhớt kết phù h p với độ nhớt c a d u cho t c độ ch y kho ng 200 - 800 giây - N p vào d ng c đo (nhớt kế) l ng d u thích h p - Để n định nhi t t i nhi t độ nh t định bình n định nhi t kho ng 30 phút cho đ t cân nhi t độ bên mẫu c n đo nhi t độ d u c a thiết bị n định nhi t, dùng đ ng h b m giây đo th i gian ch y c a l ng d u từ v ch đến v ch c a d ng c đo, ph thuộc vào s nhớt kế (k) ta tính đ c độ nhớt động h c c a d u theo công th c sau đây: ν = k.t Trong đó: ν : độ nhớt động h c (cSt); k: s nhớt kế (cSt/s); t: th i gian ch y (s) Hình 2.3: Bể xác định độ nhớt 2.1.3 Ch s đ nh t (VI – viscosity index) ASTM D 2270-06 Chỉ s độ nhớt (VI) đ i l ng đặc tr ng cho s thay đ i độ nhớt c a mẫu theo nhi t độ Thông th ng nhi t độ tĕng độ nhớt gi m ng c l i Chỉ s độ nhớt ph thuộc vào b n ch t c a d u m D u ch a nhiều naphten có VI cao d u ch a nhiều parafin có VI th p Trong s s n phẩm d u m , có lẽ có d u mỡ bơi tr n, nhiên li u ph n l c ng i ta quan tâm nhiều đến VI Vì tiêu định đến kho ng nhi t độ làm vi c rộng ch c nĕng c a chúng Điều gi i thích nh sau: động c , môi tr ng làm vi c c a d u có nhi t độ thay đ i từ âm vài 0C đến vài trĕm C, độ nhớt c a d u thay đ i r t lớn nhi t độ th p, độ nhớt c a d u mỡ bôi tr n tĕng làm gi m tính l u biến c a d u, khó khĕn q trình b m để bôi tr n chi tiết động c trình kh i động Ng c l i, nhi t độ cao độ nhớt gi m đáng kể, độ dày màng d u khơng đ d y để đ m b o ch c nĕng bôi tr n, gi m ma sát ch c nĕng khác c a Chính vậy, VI ln đ c coi s tiêu quan tr ng hàng đ u đ i với d u mỡ bôi tr n động c Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Độ nhớt, cSt VI giá trị đ c xác định qua s thay đ i độ nhớt theo nhi t độ d a c s so sánh kho ng thay đ i t ng đ i độ nhớt c a hai lo i d u ch n l c chuyên dùng, hai lo i d u khác bi t r t lớn s độ nhớt VI L U VI = H VI = 100 40 100 C Hình 2.4: Sự thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn theo nhiệt độ Trong đó: L - độ nhớt c a d u có VI = (d u có VI th p – d u naphten) H - độ nhớt c a d u có VI = 100 (d u có VI cao – d u parafin) U - độ nhớt c a d u c n ph i tính s độ nhớt D a vào độ nhớt động h c 400C 1000C c a lo i d u để tính s độ nhớt (VI) t ng ng c a chúng theo tiêu chuẩn ASTM D 2270 Tiêu chuẩn phân hai tr ng h p: d u có VI d đốn nh h n 100 lớn h n 100 * Tr ng h p 1: D u bơi tr n có VI d đốn nh h n 100 Chỉ s độ nhớt VI đ c tính theo cơng th c sau: VI = ( L − U ) 100 (L − H) (2.2) Trong đó: L – độ nhớt động h c 400C c a lo i d u có VI = có độ nhớt động h c 1000C với d u mà ta c n tính VI, cSt; U – độ nhớt động h c 400C c a d u ta c n ph i tính s độ nhớt, mm2/s; H - độ nhớt động h c h c 400C c a lo i d u có VI = 100 có độ nhớt động h c 1000C với d u mà ta c n tính VI, cSt; + Nếu độ nhớt động h c c a d u c n đo 1000C nh h n hay 70 cSt giá trị t ng ng c a L H c n ph i tra b ng 2.3 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 2.3: Giá trị L,H tương ứng với độ nhớt động học 400C 1000C Đ nh t đ ng h c 1000C, mm2/s Giá tr L Giá tr H 2,00 2,10 5,00 5,10 15,00 15,10 20,00 20,20 70,00 7,994 8,640 40,230 41,990 296,500 300,000 493,200 501,500 4905,000 6,394 6,894 28,490 29,480 149,700 151,200 229,500 233,000 1558,000 Ghi chú: Nếu giá trị độ nhớt khơng nằm b ng suy cách nội suy + Nếu độ nhớt động h c c a d u c n đo 1000C lớn h n 70 cSt, giá trị L H đ c tính nh sau: L = 0,8353 Y2 + 14,67 Y – 216 (2.3) H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y – 97 (2.4) Với Y độ nhớt động h c 1000C c a d u tính s độ nhớt, cSt * Tr ng h p thứ hai: Chỉ s độ nhớt d u c n đo d đoán lớn h n 100: VI đ c tính theo cơng th c: VI = [(antilogN – 1)/0,00715] + 100 (2.5) Trong N = (logH – logU)/logY (2.6) Giá trị H đ c tính nh cách tính th nh t Ví D 1: Tính s độ nhớt c a d u có: - Độ nhớt động h c t i 40oC = 22,83mm2/s (cSt) - Độ nhớt động h c t i 100oC = 5,05mm2/s (cSt) Từ b ng 2.3 (nội suy) ta có: H = 28,97 Thay vào ph ng trình (2.6) có: N = [(log28,97 - log22,83) / log5,05] = 0,14708 Thay vào ph ng trình (2.5) làm trịn: VI = [((antilog 0,14708) - 1) / 0,00715] + 100 = 156,37 VI = 156 Ví D 2: Tính s độ nhớt c a d u có: - Độ nhớt động h c t i 40oC = 53,47mm2/s (cSt) Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng - Độ nhớt động h c t i 100oC = 7,8mm2/s (cSt) Từ b ng 2.3 ta có: H = 57,31 Thay vào ph ng trình (2.6) có: N = [(log57,31 - log53,47) / log7,80] = 0,03376 Thay vào ph ng trình (2.5) làm tròn: VI = [((antilog 0,3376) - 1) / 0,00715] + 100 VI = 111 2.1.4 Nhiệt đ ch p cháy, nhiệt đ bắt cháy ASTM D 92-02; TCVN 2699-1995 ASTM D 93-02; TCVN 2693-1995 Nhi t độ chớp cháy nhi t độ th p nh t c a ch t l ng mà h i c a khơng khí t o thành hỗn h p có khẳ nĕng bắt cháy đ a ng n lửa (có kích th ớc theo quy định) từ ngồi vào cháy khơng q giây Hồn tồn t ng t , ng n lửa cháy với th i gian l n h n giây đ c g i nhi t độ bắt cháy Nhi t độ chớp cháy, bắt cháy m c độ đặc tr ng cho tính d cháy c a d u m s n phẩm d u m D a vào nhi t độ chớp cháy biết đ c đặc tính c a hydrocacbon có thành ph n c a nh s có mặt c a c u tử nhẹ Hydrocacbon có nhi t độ sơi cao điểm chớp cháy cao ng c l i Xác định nhi t độ chớp cháy có ý nghĩa r t quan tr ng vi c b o qu n, t n ch a nhiên li u an toàn cháy n Có hai ph ng pháp xác định nhi t độ chớp cháy, bắt cháy là: ph ng pháp c c kín c c h Cách tiến hành c a hai ph ng pháp hoàn toàn t ng t S khác thể hi n hai điểm sau: - Nhi t độ chớp cháy c c kín đ c xác định điều ki n chén đ ng mẫu đ c đậy nắp, nắp đ c m th i gian r t ngắn đ a ng n lửa thử điểm chớp cháy vào; trình đo mẫu đ c khu y liên t c - Đ i d u m , s n phẩm d u m có kh nĕng bay h i nh : d u thô, d u mỡ bôi tr n đ c xác định nhi t độ chớp cháy c c h theo tiêu chuẩn ASTM D92-02 TCVN 2699:1995 thiết bị chớp cháy c c h Cleveland Open Cup COC Các s n phẩm d u m có kh nĕng bay h i m nh nh : khí hóa l ng (LPG, CNG, LNG), xĕng, điêzen, kerosen nhi t độ chớp cháy, bắt cháy c c kín theo tiêu chuẩn ASTM D93-02 TCVN 2693:1995 thiết bị chớp cháy c c kín PenskyMartesns close Cup Tester * Quy trình xác đ nh: Đ l ng mẫu theo m c cho phép, đặt vào máy đo độ chớp cháy, n i máy với bình ga, sau chỉnh ng n lửa có đ ng kính 3,2 đến 4,8 mm điều chỉnh nhi t 10 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Hình 3.17: Sự phụ thuộc Hi vào Ii Đường – xăng isomerisat Đường – xăng reformat Đường – xăng crackat Vt (ON) t = ∑ Vi (ON)i + ΔRON Một cách t ng t , pha xĕng d a vào công th c: (3.6) Trong đó: Vt, Vi – thể tích c a xĕng th ng phẩm c u tử pha xĕng, kể c ph gia (ON)t, (ON)I – trị s octan c a xĕng th ng phẩm c u tử pha xĕng, kể c ph gia ΔRON - hi u ng tĕng RON c a xĕng g c với h p ph n pha xĕng với ph gia, gi a ph gia với ph gia… Về nguyên tác xác định đ n pha chế theo công th c 3.4 – 3.6 ph ng pháp thử sai Tuy nhiên ph ng pháp không kh thi không đáp ng đ c tính linh động có b t kỳ s thay đ i c a h p ph n pha chế Vì vậy, th c tế ng i ta sử d ng thuật toán t i u với s tr giúp c a ph n mềm để xác định xác đ n pha chế xĕng Trong pham vi c a gi ng này, tác gi trình bày hai ph ng pháp c b n để ph i trộn xĕng là: sử d ng mơ hình t ng tác c a Du Pont (d a c s lý thuyết c a Morris) xây d ng m i quan h gi a yếu t ch t l ng xem xét thành ph n c u tử ph i trộn nh vào cơng c tốn h c (Regression Excel) 3.5.1.1 Xây dựng theo mơ hình t ng tác c a Du Pont (dựa c s lý thuy t c a Morris): Mơ hình Du Pont đ c thể hi n trình pha chế xĕng qua ph ng trình: RON hh = RON1.x1 + RON x + a12 x1.x 180 (3.7) Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Trong đó: RONhh - trị s octan c a hỗn h p RON1, RON2 - l n l t trị s octan c a h p ph n h p ph n x1, x2 - l n l t ph n thể tích c a h p ph n h p ph n a12 - h s t ng tác c a h p ph n h p ph n Các h s a12 đ c xác định qua tỷ l ph i trộn 50:50 c a hai h p ph n t a12 = RON 50 − (0,5.RON1 + 0,5.RON ) 0,5.0,5 ng ng (3.8) Với h có ph gia, ng i ta th c hi n tính h s a12, sau xây d ng quan h gi a độ tĕng RON theo n ng độ ph gia h p ph n c a c u tử ph i trộn Từ đó, lập nên đ ng đặc tr ng RON cho h Ví d : C n pha trộn xĕng g c: condensat B ch H có tính ch t kỹ thuật nh b ng 3.7 với Reformat nhập (b ng 3.11) có sử d ng ph gia PT-10515G (ph n 3.4.3.1) ph gia MMT (hàm l ng Mn mg/l, ph n 3.4.1.2) để đ t ch t l ng xĕng th ng phẩm RON 92 Theo mơ hình Du Pont áp d ng đ i với h đ i t ng trình bày RON c a hỗn h p đ c biểu di n qua ph ng trình sau: RON hh = (RON cond.x + RON Re f y) /100 + a xy x.y + ΔRON(x, y, z)a (3.9) Trong đó: RONhh - trị s octan c a hỗn h p RONcond - Trị s octan c a condensate B ch H RONRef - Trị s octan c a Reformat x - %V c y - %V c z - %V c a - hàm l axy : h s a B ch H a Reformate a ph gia PT-10515G ng Mn xĕng, ppm (a = 5) l ng tác Condensate B ch H Reformate ΔRON(x, y, z)a : Độ tĕng RON ph gia, hàm xây d ng d a quan h với thành ph n - Tính h s t ng tác axy: RON 50 − (RON1.50% + RON 50%) 84,1 − 0,5.(65,8 + 100) = = 0,00048 50.50 2500 - Xây d ng ph ng trình quan h ΔRON = ΔRON(x,y,z)a: a xy = (RON cond.x + RON Re f y) 100 RONb = RON a + a xy x.y Đặt: RONa = 181 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.43: Kh tăng trị số octan phụ gia PT – 10515G Ký hiệu mẫu Cond BH, % V Reformat, % V PT-10515G,%V RON đo ΔRON M - 01 50 50 84,1 M - 02 50 49 88,3 4,2 Qua b ng 3.43 kh nĕng tĕng RON c a 1% ph gia PT – 10515G nh sau: ΔRON = ΔVPT.RONPT + ΔVRe RONRe ΔRON = (4,2 + 1% 100) = 5,2 B ng3.44 : Kh tăng trị số octan phụ gia MMT Ký hiệu mẫu Cond BH, %V Reformat, %V Mn, mg/l RON đo M - 03 50 50 84,1 M - 04 50 50 84,7 ΔRON 0,6 Qua b ng 3.44 kh nĕng tĕng RON c a ph gia MMT nh sau: 20 mg/l MMT t ng đ ng mg/l Mn tĕng 0,6 RON Trị s octan tính theo lý thuyết c a xĕng g c bao g m condensat B ch H reformat RON 100 với tỷ l 50:50 là: 0,5.65,8 + 0,5.100 = 82,9 B ng 3.45: Hiệu ứng cộng hưởng reformat condensat B ch Hổ Ký hiệu mẫu Cond BH, %V Reformat, %V RON lý thuy t RON đo ΔRON M - 05 50 50 82,9 84,1 1,2 Vậy hi u ng cộng h ng gi a reformat condensat B ch H 1,2 RON B ng3.46: Hiệu ứng cộng hưởng phụ gia PT – 10515G MMT Ký hiệu mẫu Cond BH, %V Reformat, %V PT – 10515G, %V Mn, mg/l RON đo M - 06 50 50 0 84,1 M - 07 50 49 88,3 M - 08 50 50 84,7 M - 09 50 49 89,6 Hi u ng cộng h ng: (89,6 – 88,3) - (84,7 – 84,1) = 0,7 RON 182 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Từ s li u thu đ c từ trình th c nghi m cho xĕng ch a 5ppm Mn, xây d ng b ng s li u quan h ΔRON : B ng 3.47: Số liệu xây dựng đường đặc trưng RON theo phương pháp Du Pont x y 50,0 50,0 40,1 xy axy RON PT10515G đo ΔRON RONa axyxy RONb 2500,0000 0,00048 82,9 1,20 84,1 0,0 84,7 0,6 59,9 2402,3927 86,3 1,15 87,4 0,3 90,2 2,8 42,2 57,8 2439,3323 85,6 1,17 86,7 0,5 90,1 3,4 38,2 61,8 2361,4524 86,9 1,13 88,1 0,6 91,9 3,8 40,3 59,7 2406,3476 86,2 1,16 87,4 0,8 91,9 4,5 50,5 49,5 2499,7449 82,7 1,20 83,9 1,0 89,6 5,7 42,9 57,1 2450,0051 85,3 1,18 86,5 1,0 92,0 5,5 44,5 55,5 2470,1274 84,8 1,19 86,0 1,2 92,3 6,3 55,8 44,2 2465,9229 80,9 1,18 82,1 1,5 90,0 7,9 53,1 46,9 2490,6289 81,9 1,20 83,0 2,0 92,5 9,5 59,4 40,6 2411,1462 79,7 1,16 80,8 2,4 92,1 11,3 75,3 24,7 1862,0470 74,3 0,89 75,2 3,0 90,0 14,8 72,5 27,5 1991,9998 75,2 0,96 76,1 3,5 92,2 16,1 87,4 12,6 1103,6011 70,1 0,53 70,6 5,0 92,8 22,2 100,0 0,0 0,0000 65,8 0,00 65,8 4,8 88,9 22.5 (%cond*%PG) 5ppmMn 600 y = 0,6513x2 + 5,842x - 6,7467 R2 = 0,9997 500 400 300 200 100 -100 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Δ RON Hình 3.18: Biểu đồ mối quan hệ kh tăng RON với tích %V Condensat B ch Hổ phụ gia MMT Từ quan h thu đ c gi a độ tĕng RON c a h ph gia tích c a ph n trĕm thể tích c a Condensate (trong hỗn h p với Reformate) n ng độ ph gia PT-10515G 183 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng hàm l ng 5ppm Mn đ thị Ta thu đ c giá trị ΔRON lý thuyết, so sánh với giá trị thu đ c từ th c nghi m ta có b ng sai s phép tính B ng 3.48: Sai số giá trị tăng RON phụ gia PT – 10515G thực nghiệm lý thuyết (xăng pha mg/l Mn) ΔRON ΔRON lt Sai s 0,60 1,04 -0,44 2,77 2,51 0,26 3,37 3,44 -0,08 3,84 3,62 0,22 4,54 4,46 0,08 5,67 5,91 -0,24 5,51 5,33 0,17 6,35 6,12 0,22 7,91 8,13 -0,21 9,45 9,42 0,03 11,27 11,31 -0,04 14,84 14,93 -0,09 16,05 16,02 0,04 22,15 22,00 0,16 23,10 23,22 -0,12 Xu t phát từ mô hình c a Morris, vi c xây d ng đ ng đặc RON cịn ph i tính đến độ tĕng RON ph gia Do vậy, để xây d ng đ ng đặc tr ng RON theo ph ng pháp ph i tr i qua hai l n sai s (sai s theo mơ hình c a Morris sai s trình xây d ng quan h c a ΔRON hàm l ng ph gia) Tuy nhiên, sai s hoàn toàn ch p nhận đ c Vì vậy, s li u từ b ng 3.47 sử d ng đ c để thiết lập đ n pha chế xĕng th ng phẩm với h p ph n cho tr ớc 3.5.1.2 Xây dựng m i quan hệ y u t ch t l ng xem xét thành ph n c u t ph i tr n nh vào cơng c tốn h c (Regression Excel) Cơng c tốn h c Regression Excel cho phép thử nhiều mơ hình tốn h c cách nhanh chóng Cơng c tính tốn h s ph ng trình h i qui d a c s ph ng pháp bình ph ng nh nh t D a vào công c ta th c hi n xây d ng ph ng trình h i qui từ tuyến tính phi tuyến thơng qua đ i l ng phân tích h i qui (giá trị R2; độ l ch 184 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng chuẩn) đánh giá m c độ xác c a ph ng trình h i qui để từ l a ch n đ c ph ng trình h i qui thích h p (có độ tin cậy cao) Ví d 2: Pha chế xĕng 92 với thành ph n pha trộn t ng t ví d Sai s cho phép c a trị s octan xĕng pha chế gi a lý thuyết th c nghi m sai l ch không ± 0,5 RON Để xác định ph ng trình đặc tr ng RON cho xĕng pha chế ch a mg/l Mn, ta làm th c nghi m xác định thông s pha trộn nh b ng 3.49: B ng 3.49: Số liệu thực nghiệm đo RON xăng pha chế Nguyên liệu (%V) Mẫu Ph gia RON đo Cond BH Reformat PT-10515G , %V Mn (mg/l) M - 01 100 0 66,4 M – 02 40 59,7 0,3 90,2 M – 03 42 57,5 0,5 90,1 M – 04 38 61,4 0,6 91,9 M – 05 40 59,2 0,8 91,9 M – 06 50 49,0 89,6 M – 07 42,5 56,5 92,0 M – 08 44 54,8 1,2 92,3 M – 09 55 43,5 1,5 90,0 M – 10 52 46,0 92,5 M – 11 58 39,6 2,4 92,1 M – 12 73 24,0 90,0 M – 13 70 26,5 3,5 92,2 M – 14 95,2 4,8 88,9 M – 15 83 12 5 92,8 M - 16 100 100,5 D ng ph ng trình đặc tr ng RON đ c l a ch n: RON a (x, y, z) = b1.x + b y + b3 z + b xy + b5 xz + b yz Trong đó: x, y, z l n l xĕng pha chế (3.10) t %V c a condensat, reformat ph gia PT-10515G 185 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.50: Qui ho ch số liệu phương trình đặc trưng RON x y z xy xz yz RON 100 0 0 66,4 40 59,7 0,3 2388 12 17,9 90,2 42 57,5 0,5 2415 21 28,8 90,1 38 61,4 0,6 2333,2 22,8 36,8 91,9 40 59,2 0,8 2368 32 47,4 91,9 50 49 2450 50 49 89,6 42,5 56,5 2401,3 42,5 56,5 92 44 54,8 1,2 2411,2 52,8 65,8 92,3 55 43,5 1,5 2392,5 82,5 65,3 90 52 46 2392 104 92 92,5 58 39,6 2,4 2296,8 139,2 95 92,1 73 24 1752 219 72 90 70 26,5 3,5 1855 245 92,8 92,2 95,2 4,8 457 88,9 83 12 996,0 415 60 92,8 100 0 0 100,5 B ng 3.51: Các hệ số phương trình thống kê hồi qui Vậy ph Hệ s Giá tr b1 0,66402 b2 1,00492 b3 -25,51641 b4 0,00084 b5 0,32441 b6 0,29500 R2 0,999999 Độ l ch chuẩn 0,110722923 ng trình đặc tr ng RON pha chế xĕng ch a mg/l Mn đ c thiết lập: RON5 (x,y,z) = 0,66402x + 1,00492y – 25,51641z + 0,00084xy + 0,32441xz + + 0,29500yz 186 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.52: Sai số giá trị RON thực nghiệm lý thuyết RON đo RON lý thuy t Sai s 66,4 66,40 0,00 90,2 90,08 0,12 90,1 90,24 -0,14 91,9 91,85 0,05 91,9 91,98 -0,08 89,6 89,66 -0,06 92,0 91,95 0,05 92,3 92,22 0,08 90,0 89,98 0,02 92,5 92,61 -0,11 92,1 92,19 -0,09 90,0 89,80 0,20 92,2 92,21 -0,01 88,9 88,98 -0,08 92,8 92,76 0,04 100,5 100,49 0,01 Qua s li u b ng 4.52, ta nhận th y gi a giá trị RON lý thuyết RON th c tế, sai l ch d ng nhiều nh t 0,2 RON sai l ch âm nhiều nh t - 0,14 RON Nh ng sai l ch hoàn toàn nằm sai s cho phép, nh điều ki n ban đ u đặt để l a ch n d ng ph ng trình đặc tr ng RON (± 0,5 RON) Qua s li u b ng 4.48, b ng 4.52 qua thông s th ng kê h i qui (R2 độ l ch chuẩn) ta rút s nhận xét nh sau: - H pha chế xĕng ch a mg/l Mn, với mơ hình Dupont, sai s gi a giá trị th c nghi m lý thuyết cho sai l ch d ng lớn nh t 0,26 sai l ch âm lớn nh t – 0,44 RON ph ng pháp xây d ng đ ng đặc tr ng RON d a vào cơng c tốn h c Regression c a Excel sai l ch t ng ng 0,2 – 0,14 Ph ng pháp sử d ng cơng c tốn h c Excel cho sai s gi a giá trị đo giá trị thu đ c từ lý thuyết th p h n nhiều so với ph ng pháp xây d ng ph ng trình đặc tr ng RON theo mơ hình c a Du Pont - Các h s ph ng pháp dùng cơng c tốn h c Regression c a Excel đ c kiểm định - Ph ng trình thu đ c cho phép d dàng tìm đ c công th c t i u 187 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng 3.5.2 Ph i tr n nhằm u ch nh áp su t h i bão hòa Trong nhiều tr ng h p, xĕng thu đ c từ trình l c d u xĕng nặng, có áp su t h i bão hịa nh (ví d xĕng reforming xúc tác) Để khắc ph c nh c điểm này, ng i ta th ng pha thêm ph n nhẹ vào để tĕng áp su t h i bão hòa, đ m b o tiêu ph n c t phân đo n để kh i động động c điều ki n nguội Các thành ph n nhẹ đ c pha trộn th ng condensat đ c ch ng c t để tách bớt khí hóa l ng đ c isome hóa, isomerisat s n phẩm c a q trình isome hóa xĕng nhẹ đ c sử d ng vào m c đích Tùy theo tính ch t c a xĕng g c ban đ u áp su t h i bão hòa c u s n phẩm cu i mà tỷ l pha trộn khác Một ph ng pháp hay đ c sử d ng r t có hi u qu pha trộn thêm nbutan với phân đo n có nhi t độ sôi 1930C để t o cho xĕng áp su t h i bão hòa đ t yêu c u L ng butan c n dùng đ c tính theo cơng th c: M t (RVP) t = ∑ M i (RVP)i (3.11) Trong đó: - Mt – T ng l ng mol pha trộn - (RVP)t – Áp su t h i bão hòa Reid c a s n phẩm, psi - Mi, (RVP)i – Là ph n mol áp su t h i bão hòa Reid c a c u tử i 3.5.3 Hệ th ng ph i tr n m t s xĕng Nhà máy L c d u Dung Qu t S đ minh h a h th ng ph i trộn xĕng Nhà máy L c d u Dung qu t đ c thể hi n hình 3.19 đây, s n phẩm thu đ c bao g m tỷ l pha trộn lo i xĕng g c, ch a bao g m ph gia Hi n nay, Nhà máy sử d ng ph gia pha xĕng nhằm tĕng trị s octan ch yếu MTBE, với hàm l ng kho ng - 15%V Các s n phẩm xĕng đặc tr ng c a nhà máy tính ch t kỹ thuật đ c thể hi n qua b ng 3.53 – 3.54 Các s n phẩm pha trộn đ c trình bày h p ph n pha xĕng có đặc tính kỹ thuật đ c trình bày b ng 3.53 – 3.54 Tuy nhiên, c n ý xĕng th ng phẩm pha trộn không sử d ng ph gia Trong th c tế, nhà máy th ng sử d ng MTBE để pha chế xĕng nhằm tĕng ON Hàm l ng MTBE đ c sử d ng chiếm từ – 15%V Đ u tiên, ng i ta th ng tiến hành ph i trộn s n phẩm xĕng g c đ t ON 90, 92, 95 Sau ph i trộn ph gia để nâng ON từ xĕng RON 90 thành xĕng RON 92 92 thành xĕng RON 95 188 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Hình: ph i trộn xĕng NMLD Dung Qu t 189 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.53: Phối trộn xăng RON 92 – RON 90 Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Pha tr n xĕng RON 92 H p ph n pha tr n Đặc tính kỹ thuật C4+ Isomerisat Feformat Naphta RFCC Tính ch t s n ph m MD MG MD MG MD MG MD MG MD MG TPSD 90 177 665 655 1764 1634 3051 3682 5561 6149 BPSD 960 1880 6277 6277 13419 12430 26695 31470 47351 52057 RON 98,4 98,5 86.4 86.4 102 102 92 92,1 94,2 94,0 MON 88,4 88,3 84,4 84,4 90 90 79,5 79,9 83,35 83,2 %kl 0,001 0,001 0 0 0,001 0,001 < 10ppm < 10 ppm kg/m3 592 593 656 656 827 827 719 736 739 743 kPa 438 438 88 88 18 18 48 32 57 57 %V 58 58 0 1 45 33 27 22 %V 0 0 1 1 %V 0 0 77 77 12 26 28 34 Kh i l ng Thể tích Hàm l ng l u huỳnh Kh i l riêng ng RVP Hàm l olefin ng Hàm l bezen ng Hàm l ng aromatic Pha tr n xĕng RON 90 H p ph n pha tr n Đặc tính kỹ thuật C4 + Isomerisat Feformat Naphta RFCC Tính ch t s n ph m MD MG MD MG MD MG MD MG MD MG TPSD 90 47 - - - 130 - 1116 - 1293 BPSD 960 503 - - - 989 - 9537 - 11029 RON 98,4 98,5 86.4 86.4 102 102 92 92,1 - 93,3 MON 88,4 88,3 84,4 84,4 90 90 79,5 79,9 - 81,2 %kl 0,001 0,001 0 0 0,001 0,001 - < 10 ppm KLR kg/m3 592 593 656 656 827 827 719 736 - 738 RVP kPa 438 438 88 88 18 18 48 32 - 57 %V 58 58 0 1 45 33 - 31 %V 0 0 1 - %V 0 0 77 77 12 26 - 29 Kh i l ng Thể tích Hàm l ng l u huỳnh Hàm l olefin ng Hàm l bezen ng Hàm l ng aromatic 190 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.54: Phối trộn xăng RON 95 – RON 90 Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Pha tr n xĕng RON 95 H p ph n pha tr n Đặc tính kỹ thuật C4+ Isomerisat Feformat Naphta RFCC Tính ch t s n ph m MD MG MD MG MD MG MD MG MD MG TPSD 51 78 549 529 1415 1387 1025 1127 3041 3122 BPSD 545 830 5265 5075 10760 10550 8970 9635 25540 26090 RON 98,4 98,5 86.4 86.4 102 102 92 92,1 95,2 95,2 MON 88,4 88,3 84,4 84,4 90 90 79,5 79,9 85,2 85,3 %kl 0.001 0,001 0 0 0,001 0,001 < 10ppm < 10 ppm KLR kg/m3 592 593 656 656 827 827 719 736 749 753 RVP kPa 438 438 88 88 18 18 48 32 57 57 %V 58 58 0 1 45 33 18 15 %V 0 0 1 1 %V 0 0 77 77 12 26 36 41 Kh i l ng Thể tích Hàm l ng l u huỳnh Hàm l olefin ng Hàm l bezen ng Hàm l ng aromatic Pha tr n xĕng RON 90 H p ph n pha tr n Đặc tính kỹ thuật C4+ Isomerisat Feformat Naphta RFCC Tính ch t s n ph m MD MG MD MG MD MG MD MG MD MG TPSD 39 146 106 125 350 377 2026 3671 2520 4320 BPSD 412 1552 1012 1202 2659 2869 17725 31372 21808 36995 RON 98,4 98,5 86.4 86.4 102 102 92 92,1 93,1 93,0 MON 88,4 88,3 84,4 84,4 90 90 79,5 79,9 81,2 81,2 %kl 0.001 0,001 0 0 0,001 0,001 < 10ppm < 10 ppm KLR kg/m3 592 593 656 656 827 827 719 736 727 735 RVP kPa 438 438 88 88 18 18 48 32 57 57 %V 58 58 0 1 45 33 38 30 %V 0 0 1 1 %V 0 0 77 77 12 26 19 28 Kh i l ng Thể tích Hàm l ng l u huỳnh Hàm l olefin ng Hàm l bezen ng Hàm l ng aromatic Ghi chú: MD – Chế độ max distillat MG – chế độ max gasoline 191 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng Đ i với s n phẩm xĕng đ c ph i trộn t i nhà máy, c b n đáp ng đ c yêu c u c a xĕng th ng phẩm Tuy nhiên, c n nâng cao trị s octan c a xĕng lên để s n xu t lo i xĕng khác ng i ta pha trộn thêm ph gia tĕng trị s octan B ng 3.53 – 3.55 đ a thông s kỹ thuật c a xĕng có sử d ng ph gia etanol MTBE B ng 3.53: Phối trộn xăng RON 95 từ xăng gốc RON 92 Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với phụ gia Etanol với tỷ lệ khác Xĕng RON 92-1 Xĕng RON 92-2 6149 6149 Tính ch t xĕng RON 95 RON 92-1 RON 92-1 RON 92-2 + 4,545 Et + 9,091 Et + 13,208 Et 6442,598 6807,762 7151,464 8276 8276 8669,999 9103,499 9535,286 RON 94 92,2 116 95,000 96,000 95,343 MON 83,2 81,2 92 84,009 84,000 82,626 < 10 ppm < 10 ppm < 10 ppm < 10 ppm < 10 ppm KLR (kg/m ) 743 743 796 743,091 747,818 750,000 RVP (kPa) 57 57 134,4486 56,909 64,041 67,229 Olefine (%V) 22 22 21,000 20,000 19,094 Benzene (%V) 1 0,955 0,909 0,868 Aromatic (%V) 34 34 32,455 30,909 29,509 - - 34,7 0,829 3,358 4,864 Đặc tính kỹ thuật Kh i l ng, TPSD Thể tích, BPSD L u huỳnh (%kl) Oxygen, %kl Etanol B ng 3.54: Phối trộn xăng RON 95 từ xăng gốc RON 92 Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với phụ gia MTBE Đặc tính kỹ thuật Kh i l ng, TPSD Thể tích, BPSD RON MON L u huỳnh (%kl) KLR (kg/m3) RVP (kPa) Olefine (%V) Benzene (%V) Aromatic (%V) Oxygen, %kl RON 92 6149 8276 92,2 81,2 < 10 ppm 743 57 22 34 MTBE 14.141% 116 101 745 55 0 18.2 192 Tính ch t xĕng RON 95 7164,503 9638,999 95,566 84,000 < 10 ppm 743,283 56,717 18,889 0,859 29,192 2,580 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng B ng 3.55 Phối trộn xăng RON 92 từ xăng gốc RON 90 Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với phụ gia Etanol phụ gia MTBE Đặc tính kỹ thuật Xĕng RON 90 Kh i l ng, TPSD Thể tích, BPSD RON MON L u huỳnh (%kl) KLR (kg/m3) RVP (kPa) Olefine (%V) Benzene (%V) Aromatic (%V) Oxygen, %kl 1293 1752 90.2 79.2 < 10 ppm 738 57 31 29 - Etanol MTBE 14.062% 8,257 % 116 92 796 134.4486 0 34.7 116 101 745 55 0 18.2 193 Tính ch t xĕng RON 92 RON 90 + RON 90 + 14,062 Et 8,257 MTBE 1521.210 1410.474 2038.729 1909.715 93.828 92.330 81.000 81.000 < 10 ppm < 10 ppm 746.156 738.578 67.891 56.835 26.641 28.440 0.859 0.917 24.922 26.606 5.206 1.516 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia D−¬ng ViÕt C−êng CH NG NHIÊN LI U PH N L C – D U H A DÂN D NG 194 Sản phẩm dầu mỏ Phụ gia