khảo sát tính chất của nhiên liệu phản lực và dầu hỏa

khảo sát tính chất của nhiên liệu phản lực và dầu hỏa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA  ĐỀ TÀI: DANH SÁCH NHÓM 2 MSSV 1. Lê Thị Minh Nhựt 0773207 2. Nguyễn Thị Thúy Nga 0773108 3. Trần Thị Trà Tân 0773384 4. Trần Cẩm Ba 0772491 5. Võ Văn Tú 0773043 6. Phùng Văn Tiến 0773088 7. Phan Thanh Tâm 0772439 8. Nguyễn Bảo Hưng 0772797 9. Nguyễn Mạnh Tuấn 0772601 TP.HCM, tháng 3 năm 2009 KHẢO SÁT TÌNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC VÀ DẦU HỎA A . NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC (XĂNG MÁY BAY): I . KHÁI NIỆM : Nhiên liệu phản lực chủ yếu được pha chế từ những thành phần cất trực tiếp nên chúng không chứa olefin (hợp chất không no) lượng hydrocacbon cũng bị hạn chế vì chúng cháy không sạch, gây khói và tạo cặn cacbon trong động cơ. Nhiên liệu phản lực là một loại sản phẩm được chưng cất từ dầu mỏ và được dùng cho các loại máy bay, tên lửa, phi thuyền, có sử dụng động cơ phản lực kiểu tuabin khí II . YÊU CẦU : Yêu cầu quan trọng của nhiên liệu phản lực là cần phải có tốc độ cháy cao, dễ dàng tự bốc cháy, có nhiệt năng lớn, cháy điều hòa, có ngọn lửa ổn định không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn. Ngoài yêu cầu về nhiệt cháy, một yêu cầu khác không kém phần quan trọng là trong thành phần nhiên liệu phải đảm bảo sao cho khi cháy hoàn toàn không tạo cặn cốc bám trong buồng đốt. Về mặt này sự có mặt của các hydrocacbon aromatic gây ra sự tạo cốc dễ nhất, vì vậy trong thành phần nhiên liệu động cơ phản lực phải hạn chế hàm lượng hydrocacbon aromatic ở mức dưới 20%. Trị số octan bằng hoặc lớn hơn 100, ngoài ra phải đảm bảo trị số octan khi hỗn hợp cháy thiếu xăng, thừa không khí và hỗn hợp cháy thừa xăng, thiếu không khí. Nhiên liệu tiêu chuẩn để xác định chỉ số octan bao gồm hai hợp phần : - Hợp phần n-heptan (n-C 7 H 14 ) : có tính chống kích nổ kém, quy ước trị số octan bằng 0. - Hợp phần iso-octan (2,2,4 tri metyl pentan) : có tính chống kích nổ tốt, quy ước trị số octan bằng 100. Động cơ máy bay khi làm việc có hai quá trình : quá trình cất cánh bao giờ cũng sử dụng công suất tối đa, lượng xăng trong hỗn hợp phải được tăng tối đa (gọi là hỗn hợp giàu). Thành phần chưng cất phân đoạn của xăng máy bay phải lấy hẹp (từ 40 cho đến 180 o C) để tránh có nhiều cấu tử nhẹ tạo nút hơi trong hệ thống cấp liệu, và có nhiều cấu tử nặng, vì khi cháy sẽ cháy không hoàn toàn tạo cặn. Hàm lượng olefin phải thấp (<3%) để tránh sự trùng hợp tạo nhựa, làm cho xăng bị biến màu và không bảo quản được lâu. III . MỘT SỐ TIÊU CHUẨN CỦA NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC : Vì các máy bay phản lực đều hoạt động trên cao, áp suất khí quyển giảm mạnh, để tránh tạo nút hơi do sự bốc hơi quá nhanh trong ống dẫn, nhiên liệu phải có áp suất hơi nằm giữa 140 – 219g/cm 2 . Lưu tính của nhiên liệu phản lực có ý nghĩa quan trọng hơn ở xăng, vì độ an toàn của máy bay ở trong không trung, vì máy bay thường bay ở độ cao khoảng 10km với nhiệt độ âm bốn năm mươi độ bách phân, thậm chí ở -60 o C, nghĩa là thùng đựng xăng của máy bay phản lực không siêu âm có thể lạnh đến -30 đến -40 o C. Nhiên liệu phản lực phải giữ được lưu tính cần thiết ở nhiệt độ thấp đó, cụ thể phải có nhiệt độ hoá đục rất thấp, có độ nhớt nhỏ; muốn thế phải có tỷ khối không quá cao, chứa rất ít parafin nặng, gần như không chứa nước, vì độ hoà tan của nước giảm nhanh khi hạ nhiệt độ. Bảng tóm tắt một số chỉ tiêu của nhiên liệu phản lực : Đại lượng (phương pháp xác định) Giá trị vẻ dáng Trong suốt, sáng Trị số axit (ASTM D3242) ≤0,015 mgKOH/g Olefin (ASTM D1319) ≥ 5%V Aromatic (ASTM D1319) ≤ 20%V Lưu huỳnh tổng (ASTM D 1266) ≤ 0,30% Lưu huỳnh mercaptan (ASTM D 3227) ≤ 0,002% Doctor test (ASTM D 235) Không Đường chưng cất (ASTM D 86) T10 ≤204 độ C; T100 ≤ 300 độ C Nhiệt độ chớp lửa (ASTM D 3828) ≥ 38 độ C Khối lượng riêng ở 15 độ C (ASTM D1298) 0,775 – 0,840 g/ml Nhiệt độ chảy (ASTM D 2386) ≤ -47 độ C Độ nhớt ở -20 độ C (ASTM D 445) ≤ 8cSt Nhiệt cháy dưới (ASTM D 2382) ≤ 42,8kJ/g Điểm khói (ASTM D 1322) ≥ 25mm Trị số phát sáng (ASTM D 1740) ≥ 45 Độ ăn mòn tấm đồng (ASTM D 130) 2 giờ ở 100 độ C, ≤ 1 Độ bền oxy hoá nhiệt (ASTM D 3214) ∆P ≤ 25,0mmHg Gôm thực tế (ASTM D 381) ≤ 7mg/100ml Lượng nước cho phép (ASTM D 1094) ≤ 1b Độ dẫn điện (ASTM D 2624) 50-450 pS/m 1 . Nhiệt độ (điểm) vẩn đục, đông đặc, kết tinh. a) Nhiệt độ (điểm) vẩn đục - ASTM D 2500 : là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu bắt đầu vẩn đục do tạo thành những hạt nước, những tinh thể nước đá, benzen hay parafin nhỏ li ti. Khi hiện tượng này xảy ra nhiên liệu đang từ chỗ trong suốt trở thành mờ đục. Phạm vi áp dụng : Phương pháp này chỉ được áp dụng cho các sản phẩm dầu mỏ sáng màu (có chỉ số màu nhỏ hơn 3,5 theo ASTM D1500) và có điểm vẫn đục dưới 49 o C. Mục đích và ý nghĩa : Nhằm xác định nhiệt độ vẫn đục của các sản phẩm dầu mỏ sáng màu. Điểm vẩn đục của sản phẩm dầu mỏ là nhiệt độ thấp nhất mà sản phẩm vẫn còn được sử dụng. Tóm tắt phương pháp : Mẫu thử nghiệm được làm lạnh với tốc độ quy định và được kiểm tra định kỳ. Nhiệt độ mà tại đó bắt đầu xuất hiện đám mây (vẩn đục) ở đáy ống thử nghiệm được ghi nhận là điểm vẩn đục (cluod point). Báo cáo kết quả : Báo cáo nhiệt độ vẩn đục đã xác định ở trên chính xác đến 1 o C. b) Nhiệt độ đông đặc hay điểm chảy – ATSM D 97/TCVN 3753 : là nhiệt độ mà tại đó sản phẩm dầu lỏng mất tính linh động trong điều kiện xác định và trở nên đông cứng lại. Phạm vi ứng dụng : Phương pháp này được áp dụng đo điểm chảy cho mọi sản phẩm dầu mỏ. Mục đích và ý nghĩa : Điểm đông đặc là nhiệt độ mà tại đó mẫu nhiên liệu mất đi tính linh động, dựa vào điểm đông đặc có thể dự đoán được thành phần các parafin có trong mẫu nhiên liệu nhiều hay ít. Điểm đông đặc có ý nghĩa rất quan trọng trong vận chuyển, tồn trữ sản phẩm. Điểm đông đặc có giá trị càng cao thì có nguy cơ gây nghẹt lọc, hư hỏng bơm… Tóm tắt phương pháp : Trước khi xác định, mẫu được gia nhiệt trước và sau đó mẫu được làm lạnh với tốc độ được quy định và kiểm tra đặc tính chảy của mẫu thử (cứ giảm 3 o C kiểm tra 1 lần). Điểm chảy là nhiệt độ thấp nhất mà ở nhiệt đó vẫn quan sát thấy mẫu linh động. Báo cáo kết quả : Điểm chảy báo cáo là nhiệt độ quan sát được trong phép thử cộng thêm 3 o C. c) Nhiệt độ kết tinh – ASTM D 2386/TCVN 7170 : để đảm bảo tính lưu chuyển tốt, yêu cầu nhiên liệu phản lực đặc biệt phải có độ kết tinh tùy từng loại là từ -40 o C hoặc -47 o C trở xuống. Ở nhiệt độ âm, nước hoà tan có thể kết tinh. Những tinh thể nước đá có thể làm tắc bộ lọc ở máy bay. Việc hạn chế lượng nước có trong nhiên liệu khó hơn việc làm tăng độ tan của nước, do làm giảm nhiệt độ kết tinh nước. Có thể tránh bớt sự kết tinh nước bằng cách dùng chất phụ gia chống nước kết tinh. Chúng thường là các chất lưỡng chức ête-rượu dùng ở hàm lượng nhỏ hơn 1500ppm như tetrahydrfurfurol. Đồng thời yêu cầu nghiêm ngặt không để lẫn nước trong nhiên liệu. Tạp chất nước được xác định theo các chỉ tiêu: phản ứng nước và trị số tách nước. Phạm vi ứng dụng : Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định nhiệt độ mà khi thấp hơn nhiệt độ này trong nhiên liệu tuốc bin hàng không và xăng máy bay các tinh thể hydrocacbon rắn có thể hình thành. Mục đích và ý nghĩa : Điểm kết tinh của nhiên liệu hàng không là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vẫn chưa xuất hiện các tinh thể hydrocacbon trong nhiên liệu. Các tinh thể hydrocacbon có khả năng làm nghẹt hệ thống lọc trên máy bay, vì thế nhiệt độ kết tinh phải luôn thấp hơn nhiệt độ hoạt động của buồng chứa nhiên liệu trên máy bay trong suốt quá trình hoạt động. Tóm tắt phương pháp : Mẫu được làm lạnh và khuấy với tốc độ được quy định và theo dõi hiện tượng kết tinh của các tinh thể hydrocacbon, khi quan sát thấy hiện tượng kết tinh xảy ra (xuất hiện hiện tượng đục) thì lấy mẫu ra khỏi bể làm lạnh để nhiệt độ tăng trỏ lại. Nhiệt độ mà tại đó các tinh thể biến mất (mẫu trong trở lại) gọi là điểm kết tinh (cao hơn nhiệt độ đầu 3 o C). Báo cáo kết quả : Điểm kết tinh báo cáo là nhiệt độ quan sát được chính xác đến 0,5 o C. 2 . Hàm lượng nhựa thực tế - ASTM D381/TCVN 6593. Hàm lượng nhựa là lượng nhựa tạo thành trong nhiên liệu do quá trình oxy hóa dưới tác dụng của khí oxy ở áp suất và nhiệt độ cao, trong dụng cụ thí nghiệm chuyên dụng. Theo tiêu chuẩn sự oxy hóa ở 100 o C và áp suất khí oxy là 7kg/cm 2 trong một khoảng thời gian xác định. Hàm lượng nhựa đo bằng mg/100ml là chỉ tiêu gián tiếp đánh giá tính ổn định của xăng máy bay và nhiên liệu phản lực khi bảo quản lâu trong bồn chứa. Hàm lượng nhựa càng cao thì tính ổn định của nhiên liệu càng kém. Quy định hàm lượng nhựa không được vượt quá một giới hạn cho phép. Nếu vượt quá giới hạn này chứng tỏ tính ổn định của nhiên liệu quá kém không thể tiếp tục dùng làm nhiên liệu cho máy bay. Phạm vi áp dụng : Phương pháp này được sử dụng để xác định hàm lượng nhựa có trong xăng ôtô và nhiên liệu hàng không. Nó cung cấp cho ta phương thức xác định hàm lượng nhựa có trong xăng ôtô. Mục đích ý nghĩa : Ý nghĩa thật sự của phương pháp này cho việc xác định hàm lượng nhựa có trong xăng ôtô thì không được thiết lập một cách vững chắc. Nó chứng minh rằng hàm lượng nhựa cao là nguyên nhân gây nên hiện tượng lắng đọng trên hệ thống cảm ứng và làm nghẹt van. Và trong hầu hết các trường hợp, hàm lượng nhựa thấp cũng gây khó khăn cho hệ thống cảm ứng. Mục đích chính của phương pháp là đo đạc khả năng bị oxi hóa của mẫu sản phẩm trong điều kiện thông thường trong một chu kỳ. Nhiều chủng loại xăng được pha trộn từ dầu khó bay hơi và phụ gia, việc trích ly từng bước bằng n-heptan là cần thiết để loại bỏ hết những phần có thể bay hơi, phần còn lại được xem như là hàm lượng nhựa. Tóm tắt phương pháp : Đo lượng nhiên liệu còn lại sau khi đã làm bay hơi bằng việc điều khiển nhiệt độ và dòng không khí hoặc hơi. Đối với xăng máy bay thì kết quả báo cáo là lượng mẫu (mg) còn lại trên 100ml mẫu, còn đối với xăng ôtô thì kết quả báo cáo là phần còn lại sau khi đã trích bằng n-heptan với đơn vị là mg/100ml. Báo cáo kết quả : Tính toán hàm lượng nhựa thực tế có trong nhiên liệu tuabin Trọng lượng được cân với hai đĩa (double-pan) cân: A = 2000(B – D) Khối lượng được cân với 1 đĩa (singble-pan) cân: A = 2000(B – D + X – Y) 3 . Nhiệt độ chớp cháy cốc kín – ASTM D 93/TCVN 2693. Bình nhiên liệu máy bay phản lực không siêu âm có thể thiết kế với thể tích không quá hạn chế, nên nhiệt cháy khối lượng là đặc trưng được chú ý, trong khi đó người ta phải quan tâm nhiều hơn đến nhiệt cháy thể tích ở các máy bay phản lực siêu âm, vì ở đây thể tích bình nhiên liệu phải càng nhỏ càng tốt. Nhiệt cháy thể tích càng lớn, máy bay có khả năng bay càng xa. Phạm vi áp dụng : Phương pháp xác định điểm bắt cháy cốc kín của sản phẩm dầu mỏ bằng thiết bị cốc kín Pensky-Martens, áp dụng cho khoảng nhiệt độ 40-360 o C. Quy trình này áp dụng cho nhiên liệu chưng cất: diesel, dầu hỏa, nhiên liệu turbin, dầu nhờn mới và các chất lỏng dầu mỏ đồng nhất. Mục đích ý nghĩa : Dùng để phát hiện các chất dễ bay hơi và dễ cháy nhiễm trong các sản phẩm dầu mỏ. Nó đánh giá hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong các mẫu sản phẩm, từ đó áp dụng vào vấn đề bảo quản, vận chuyển và đảm bảo an toàn. Tóm tắt phương pháp : Mẫu trong cốc thử được gia nhiệt ở tốc độ quy định. Khi đưa ngọn lửa mồi tiêu chuẩn trực tiếp vào bề mặt cốc mẫu ở các khoảng thời gian đều đặn. Điểm độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi của mẫu trên bề mặt cốc thử chớp cháy khi có mồi lửa tiêu chuẩn được đưa vào. Báo cáo kết quả : Kết quả báo cáo là nhiệt độ chớp cháy được làm tròn số đến 0,5oC và theo công thức hiệu chỉnh sau: [...]... D.445/IP.71 của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp (-20 oC) là giới hạn đảm bảo rằng dòng nhiên liệu và áp suất đủ duy trì ở điều kiện vận hành Độ nhớt có thể ảnh hưởng nhiều đến đặc tính bôi trơn của nhiên liệu và tuổi thọ của máy bơm nhiên liệu Phạm vi áp dụng : Phương pháp này dùng để đo độ nhớt của các sản phẩm dầu lỏng sáng và tối màu đồng nhất có tính chất như chất lỏng Niuton Bằng cách đo thời gian chảy của. .. thông thường ở đó dầu hỏa không được làm tinh khiết tốt và còn nhiều tạp chất hay thậm chí còn cả những mảnh vụn Thành phần chủ yếu của dầu hỏa là các nhóm hydrocacbon có trong dầu thô Dầu hỏa thu được từ dầu mỏ gốc parafin có độ nhớt thấp và tính cháy tốt, sáng và tỏa nhiều nhiệt so với dầu hỏa gốc hydrocacbon naphten hoặc hydrocacbon thơm II YÊU CẦU: Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của dầu hỏa dân dụng là... Một dạng của dầu hỏa là RP-1 cháy trong ôxy lỏng, được sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa Thông thường, dầu hỏa được chưng cất trực tiếp từ dầu thô phải được xử lý tiếp, hoặc là trong các khối Merox hay trong các lò xử lý nước để giảm thành phần của lưu huỳnh cũng như tính ăn mòn của nó Dầu hỏa cũng có thể được sản xuất bằng crackinh dầu mỏ.Nó cũng được sử dụng như là nhiên liệu cho các bếp dầu để nấu... phần cất : Phản ánh độ hóa hơi của các loại hydrocacbon có trong dầu hỏa Thành phần cất của dầu hỏa được kiểm tra, đánh giá bằng phương pháp tiêu chuẩn ASTM D.86 và thường được quy định nhiệt độ sôi ở 10% và nhiệt độ cuối 2 Màu sắc : Cho chúng ta biết độ sạch của sản phẩm Để xác định màu sắc của dầu hỏa cần dùng phương pháp thử đo màu Saybolt Đây là một trong những đặc tính quan trọng của dầu hỏa Việc... định lượng đặc tính giới hạn sôi của các sản phẩm dầu như: xăng, nhiên phân đoạn cất nhẹ và trung bình, nhiên liệu động cơ đốt trong ôtô, nhiên liệu diesel có hàm lượng sunfur thấp, kerosene… Mục đích và ý nghĩa : Phương pháp chưng cất là cơ sở xác định khoảng sôi của sản phẩm dầu mỏ bằng chưng cất mẻ đơn giản Tính chất bay hơi của hydrocacbon có ý nghĩa quan trọng trong việc giữ an toàn và sử dụng,... chứng tỏ tính bay hơi của sản phẩm đó không phù hợp Việc xác định tỷ trọng hay khối lượng riêng của các sản phẩm dầu mỏ mang ý nghĩa thương mại nhiều hơn ý nghĩa kiểm định chất lượng Tỷ trọng phù hợp với nhiên liệu phản lực là vào khoảng 0,775 tới 0,840 Phạm vi áp dụng : Phương pháp áp dụng cho dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đồng nhất Có áp suất hơi bão hòa 14,696 spi hoặc thấp hơn Mục đích và ý... biệt trong lĩnh vực sử dụng nhiên liệu và dung môi Giới hạn sôi cho biết thông tin về thành phần và sự thay đổi nhiên liệu trong lưu trữ, bảo quản và sử dụng Khả năng bay hơi của các hydrocacbon xác định khuynh hướng tạo hỗn hợp nổ tiềm ẩn Tính chất bay hơi là đặc tính tối quan trọng để đánh giá chất lượng cho cả xăng máy bay và xăng ôtô, khả năng khởi động, khả năng đốt nóng, và khả năng tạo hơi khi vận... Trong sử dụng dầu bôi trơn, việc vận chuyển, bơm rót, sử dụng nhiên liệu, vận hành đúng thiết bị phụ thuộc đáng kể vào việc xác định được độ nhớt phù hợp của chất lỏng sử dụng Tóm tắt phương pháp : Đo thời gian chảy của một thể tích cố định chất lỏng qua mao quản của nhớt kế đã chuẩn hóa dưới tác dụng của trọng lực ở nhiệt độ cho trước Độ nhớt động học là kết quả của thời gian chảy đo được và hệ số nhớt... phát thắp sáng và tỏa nhiệt của dầu hỏa dân dụng người ta sử dụng chỉ tiêu chiều cao ngọn lửa không khói hay đểm khói III MỘT SỐ TIÊU CHUẨN CỦA DẦU HỎA (KEROSEN) : Dầu hỏa dân dụng phải đáp ứng được những tiêu chuẩn quy định như thành phần cất, thành phần hóa học, màu sắc, chiều cao ngọn lửa không khói, nhiệt độ bắt cháy, điểm đông đặc, hàm lượng lưu huỳnh… Một số chỉ tiêu tham khảo Dầu hỏa dân dụng... trọng API chính xác gần 0,1 đơn vị B DẦU HỎA (KEROSEN) I KHÁI NIỆM: Là hỗn hợp của các hiđrôcacbon lỏng không màu, dễ bắt cháy Nó thu được từ chưng cất phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ 150 °C đến 275 °C (các chuỗi cacbon từ C12 đến C15) Đã có thời, nó được sử dụng như nhiên liệu cho các đèn dầu hỏa, hiện nay nó được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho máy bay phản lực (nói một cách kỹ thuật hơn là Avtur, . 0772601 TP.HCM, tháng 3 năm 2009 KHẢO SÁT TÌNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC VÀ DẦU HỎA A . NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC (XĂNG MÁY BAY): I . KHÁI NIỆM : Nhiên liệu phản lực chủ yếu được pha chế từ. chỉ tiêu gián tiếp đánh giá tính ổn định của xăng máy bay và nhiên liệu phản lực khi bảo quản lâu trong bồn chứa. Hàm lượng nhựa càng cao thì tính ổn định của nhiên liệu càng kém. Quy định hàm lượng. như nhiên liệu cho các đèn dầu hỏa, hiện nay nó được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho máy bay phản lực (nói một cách kỹ thuật hơn là Avtur, Jet-A, Jet-B, JP-4 hay JP-8). Một dạng của dầu hỏa