BÁO cáo THÍ NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH hóa dầu

Giúp cho các sinh viên hiểu rõ hơn về từng chỉ tiêu kiểm tra chất lượng dầu mỏ cũng như các loại dầu đang có trên thị trường việt nam và thế giới.Với bài báo cáo sẽ mô tả cụ thể các phương pháp kiểm tra, dụng cụ, và thiết bị kiểm tra chất lượng thông qua các bài thí nghiệm như sau:+ BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CHƯNG CẤT CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ ASTM D86+ BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: XÁC ĐỊNH ĐIỂM ANILIN – ASTM D611+ BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: PHA CHẾ MỠ NHỜN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM+ BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: XÁC ĐỊNH ĐIỂM NHỎ GIỌT CỦA MỠ NHỜN ASTM D2265+ BÀI THỰC HÀNH SÔ 5: XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO NGỌN LỬA KHÔNG KHÓI ASTM D1322Các bài thí nghiệm sẽ đi rõ vào các vấn đề nổi cộn trong các chỉ tiêu và nêu lên quan điểm rõ ràng của tác giả với các chỉ tiêu này.

PHỤ LỤC:

BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CHƯNG CẤT CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ - ASTM D86 3

1 Phạm vi áp dụng 3

2 Mục đích và ý nghĩa 3

3 Một số thuật ngữ 3

4 Tóm tắt phương pháp 4

5 Thiết bị và hóa chất: 5

6 Qui trình thử nghiệm 6

7 Báo cáo kết quả 8

8 Độ chính xác 8

9 Bảng kết quả 9

10 Đồ thị đường cong chưng cất 9

11 Bàn luận: 11

12 Đường cong chưng cất thực: 14

13 Một số chỉ tiêu của Việt Nam và thế giới về các loại xăng pha cồn; xăng; DO; KO; Biodiesel; Dầu thô: 20

BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: XÁC ĐỊNH ĐIỂM ANILIN – ASTM D611 28

2.1 Phạm vi áp dụng 28

2.2 Mục đích và ý nghĩa 28

2.3 Tóm tắt phương pháp 28

2.4 Thiết bị và hóa chất 28

2.5 Tiến hành thí nghiệm 29

2.6 Kết quả thí nghiệm 29

2.7 Bàn luận 30

BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: PHA CHẾ MỠ NHỜN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 31

3.1 Định nghĩa 31

3.2 Thành phần của mỡ 31

3.3 Công dụng của mỡ nhờn 33

3.4 Hóa chất và thiết bị 33

3.5 Quy trình thí nghiệm 34

BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: XÁC ĐỊNH ĐIỂM NHỎ GIỌT CỦA MỠ NHỜN - ASTM

D2265 35

4.1 Phạm vi áp dụng 35

4.2 Mục đích và ý nghĩa 35

4.3 Tóm tắt phương pháp 35

4.4 Thiết bị và hóa chất 35

4.5 Qui trình thử nghiệm 36

4.6 Báo cáo kết quả 40

4.7 Độ chính xác 40

BÀI THỰC HÀNH SÔ 5: XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO NGỌN LỬA KHÔNG KHÓI - ASTM D1322 41

5.1 Phạm vi áp dụng 41

5.2 Mục đích ý nghĩa 41

5.3 Tóm tắt phương pháp 41

5.4 Thiết bị - hóa chất 41

5.5 Qui trình thử nghiệm 42

5.6 Báo cáo kết quả 43

5.7 Độ chính xác 43

BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CHƯNG CẤT CÁC SẢN PHẨM DẦU

MỎ - ASTM D86

(Standard Test Method for Distillation of Petroleum

Products at Atmospheric Pressure)

1 Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho chưng cất khí quyển các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng trong phòng thí nghiệm để định lượng đặc tính giới hạn sôi của các sản phẩm dầu như: Xăng tự nhiên, phân đoạn cất nhẹ và trung bình, nhiên liệu động cơ đốt trong ôtô, nhiên liệu diesel có hàm lượng sulfur thấp, kerosene…

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 hành ở nhiệt độ cao hay ở độ cao Sự hiện diện của cấu tử có giới hạn sôi cao trong nhiên liệu dẫn đến mức độ hình thành muội than rắn cao

Tính chất dễ bay hơi tác động lớn đến tốc độ bay hơi, nó là chỉ tiêu và yếu tố quan trọng của nhiều dung môi, đặc biệt là trong ngành sơn

Giới hạn chưng cất thường được đưa vào trong các yêu cầu chất lượng sản phẩm dầu mỏ thương mại, ứng dụng điều khiển quá trình lọc dầu

3 Một số thuật ngữ

Thể tích mẫu (Charge volume): Thể tích của mẫu đem phân tích, 100ml, được

nạp vào bình chưng cất

Sự phân hủy (Decomposition): Hydrocacbon bị phân huỷ nhiệt (Cracking) sinh ra các phân tử nhỏ hơn có nhiệt độ sôi thấp hơn so với các hydrocacbon ban đầu

Ghi chú: Dấu hiệu nhận biết sự phân hủy nhiệt đó là có khói phát ra và nhiệt độ

quan sát được trên nhiệt kế giảm xuống bất thường

Điểm sôi đầu (Innital boiling point): Là nhiệt đo tại đó giọt lỏng đầu tiên ngưng tụ rơi từ condenser xuống ống đong hứng mẫu

Điểm sôi cuối (Final boiling point): Là nhiệt độ cao nhất đọc được trên nhiệt

kế

Phần trăm thu hồi được (Percent recovered): Thể tích của phần mẫu ngưng tụ quan sát được trong ống đong hứng mẫu ở mỗi nhiệt độ tương ứng được tính theo phấn trăm thể tích mẫu được nạp vào bình cất

Tổng phần trăm thu hồi (Percent total recovery): Kết hợp phần trăm thu hồi

Sau khi chưng cất xong, nhiệt độ sôi có thể được hiệu chỉnh theo áp suất và các số liệu được đánh giá về sự phù hợp theo yêu cầu đặt ra Thí nghiệm được lặp lại cho đến khi thỏa mãn những yêu cầu của phép phân tích

Kết quả thường được báo cáo dưới dạng phần trăm thu hồi (percent recovered) theo nhiệt độ tương ứng, kể cả bảng hay đồ thị của đường chưng cất

5 Thiết bị và hóa chất:

Hình 1.2 Thiết bị chưng cất DU4

(1)- Núm điều chỉnh độ cao của giá đỡ (2)- Công tắc chính

(3)- Công tắc quạt làm mát (5)- Núm điều chỉnh nhiệt độ

 Cho nước đá cục vào bể làm lạnh

 Thêm nước vào bể làm lạnh cho đến khi ngập hoàn toàn ống sinh hàn

 Trước khi tiến hành thử nghiệm các mẫu nhẹ (xăng) thì nhiệt độ bể làm lạnh phải nhỏ hơn 5oC

b Chuẩn bị mẫu

 Vệ sinh bình cầu bằng cách tráng bình cầu với một ít mẫu

 Cho một ít đá bọt vào bình cầu để tránh hiện tượng sôi bùng

 Dùng ống đong lấy chính xác 100 ml mẫu xăng cần phân tích cho vào bình cầu

Hình 1.2 Vị trí lắp nhiệt kế trên bình cầu

 Lắp nhiệt kế vào bình cầu sao cho bầu thủy ngân nằm ngay tâm của ngã rẽ (hình 1.2) và quay nhiệt kế ra đối diện để dễ quan sát

Chú ý: Khi rót mẫu vào bình cầu phải thật nhanh và giữ bình cầu sao cho ống

thoát hơi hướng lên để tránh đổ mẫu ra ngoài Khi lắp nhiệt kế vào ta nên ấn nhẹ nút cao su cho khít vào bình cầu để tránh tình trạng nhiệt kế bị bung ra khi gia nhiệt

c Tiến hành thử nghiệm

 Lắp bình cầu vào thiết bị chưng cất

 Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt từ lúc bắt đầu đến khi xuất hiện giọt lỏng đầu tiên chảy ra khỏi đuôi ống sinh hàn là: 5 – 10 phút (thông thường mức gia nhiệt ở 2-3)

 Khi xuất hiện giọt lỏng đầu tiên Ta đọc và ghi nhận nhiệt độ trên nhiệt kế (đó chính là nhiệt độ điểm sôi đầu)

 Lắp miếng hướng dòng vào thành ống đong và dùng bông đã thấm nước vắt khô bao xung quanh miệng ống đong và ống sinh hàn để tránh bị thất thoát hơi mẫu

 Từ đây, ta điều chỉnh tốc độ gia nhiệt sao cho tốc độ chưng cất khoảng: 4 – 5 ml/phút (thường mức gia nhiệt ở 3 – 5)

 Ghi lần lượt các giá trị nhiệt độ ứng với thể tích sản phẩm cất thu được trong ống đong tại các thời điểm: 5, 10, 20,…, 90 ml

 Sau khi chưng cất được 90%, điều chỉnh tốc độ gia nhiệt sao cho thời gian từ lúc chưng cất được 90% đến khi kết thúc chưng cất là: 3 – 5 phút (thông thường ở mức gia nhiệt từ 4.0 – 4.5)

 Tiếp tục gia nhiệt nhưng khi thấy cột thủy ngân của nhiệt kế dâng lên một độ cao nào đó rồi bắt đầu hạ xuống: ghi nhận nhiệt độ cao nhất này (đó chính là điểm sôi cuối)

 Tắt thiết bị gia nhiệt, chờ nhiệt độ trên nhiệt kế của bình cầu hạ xuống dưới 40oC ta đọc thể tích thu được trong ống đong (gọi là thể tích cất)

 Lấy bình cầu ra một cách cẩn thận như lúc gắn vào

 Dùng pipet hút hết phần mẫu còn lại trong bình cầu vào ống đong Xác định thể tích vừa thu được (đó chính là thể tích cặn)

 Vệ sinh thiết bị cho lần thử nghiệm kế tiếp

7 Báo cáo kết quả

Yêu cầu kết quả giữa hai lần chưng cất song song cho phép sai số như sau:

 Nhiệt độ sôi cuối và các điểm trung gian : 2oC

10 Đồ thị đường cong chưng cất

- Nhận xét đồ thị : Kết quả thu được khi chưng cất xăng:

Vngưng thu được khá cao (95%) nguyên nhân chủ yếu do một phần hơi đã

thoát ra đã được ngưng tụ hoàn toàn (do các nút lie gắn bình chưng với nhiệt

kế, bình chưng với bộ phận sinh hàn sát và miệng ống hứng chưa được bịt

kín bằng cao su non) Lượng mất mát ở mức cho phép ( 1,4 %) Ngoài ra,

một số chất có thể bị phân huỷ ở nhiệt độ cao làm giảm thể tích ngưng thu

được (do quá trình chưng cất, nhiệt độ chưng tăng không đều, làm nhiệt độ

tăng cao) do kiểm soát nhiệt không tốt làm nhiệt độ tăng cao, không ổn định

làm một số cấu tử bị phân huỷ nhiệt dẫn tới Vcặn cao ( 3,6%)

Vì vậy, nếu kiểm soát tốt nhiệt độ và làm kín thiết bị tránh bay hơi thất thoát

thì Vngưng có thể đạt từ 95÷97% vol, và thể tích phần mất mát chỉ có

0,5÷1%vol, Vcặn < 1% vol có nghĩa là phải kéo dài thời gian chưng cất và

chưng ở nhiệt độ xăng vừa bay hơi để ngưng tụ tổng thể tích distillate bay

hơi của sản phẩm ở mức cao nhất

- Nhận xét sơ đồ chưng cất Engler:

Dựa vào đồ thị đường cong chưng cất ta rút ra một số nhận xét sau:

 Thể tích phần mất mát chiếm tỉ lệ cho phép, gần bằng 1,4% thể tích

cất chứng tỏ khả năng mất mát hơi không ngưng tụ được khi tiến hành

thử nghiệm là thấp Vì vậy, thể tích distilat thu được sẽ cao, chỉ đạt

95% ở nhiệt độ 173oC

 Nhiệt độ sôi đầu là 39oC nằm trong khoảng cho phép của nhiên liệu xăng cho mùa hè, ở nhiệt độ này động cơ dễ dàng khởi động khi động

cơ còn nóng hay vào buổi sáng sớm

Ban đầu % chưng cất tăng ứng với mỗi lần tăng nhiệt độ, càng về sau nhiệt

độ tăng nhưng % phần cất thu được giảm đi là do ban đầu xăng có các cấu tử nhẹ, có khả năng bay hơi tốt vì vậy khi tăng nhiệt độ thì khả năng bay hơi tăng Càng về sau, trong xăng càng chứa nhiều cấu tử nặng khó bay hơi hơn, nếu ở phần này ta nâng nhiệt độ quá cao thì các c ấu tử chưa kịp bay hơi đã

bị phân huỷ bởi nhiệt tạo nhiều cặn và giảm thể tích ngưng thu được

11 Bàn luận:

- Nguồn gốc:

Sản phẩm đem thí nghiệm là xăng không chì RON 92 dùng cho động cơ Xăng RON 92 là sản phẩm được pha trộn từ nhiều nguồn sản phẩm khác nhau trong quá trình lọc và chế biến dầu như xăng từ phân đoạn xăng chưng cất từ dầu

mỏ, từ sản phẩm các quá trình reforming, cracking, alkyl hoá cho tới sản phẩm của quá trình đồng phân hóa, polymer hóa từ condensat

- Ý nghĩa của đường cong chưng cất ASTM, điểm sôi đầu, điểm sôi cuối?

Đường cong chưng cất Engler thể hiện khả năng bay hơi của phân đoạn hay sản phẩm dầu.Tính chất bay hơi của dầu mỏ hay các sản phẩm của nó có ý nghĩa rất lớn trong quá trình bảo quản, vận chuyển cũng như trong quá trình sử dụng Vì vậy đây là một tính chất hết sức quan trọng của dầu mỏ

- Thành phần cất phân đoạn của xăng động cơ có ý nghĩa rất quan trọng:

 Nhiệt độ sôi đầu (Initial Boiling Point - IBP): Giới hạn sôi đầu (từ IBP đến

nhiệt độ sôi 10%) có ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ và khả năng tạo nút hơi Nếu các giá trị này quá thấp, động cơ dễ dàng khởi động nguội, nhưng lại khó khởi động nóng và dễ tạo nút hơi, làm gián đoạn quá trình cung cấp xăng cho xy lanh, hao hụt tồn chứa vận chuyển sẽ lớn Ngược lại, nếu hai nhiệt độ này quá cao, động cơ sẽ khó khởi động nguội, nhất là khi để qua đêm vào mùa đông Hai giá trị nhiệt độ này được khống chế trái chiều nhau, tức là quy định giá trị tối thiểu của nhiệt độ sôi đầu (min 30oC) và giá trị tối đa của nhiệt độ sôi 10% (max

700C) Nếu đã khống chế khoảng áp suất hơi thì có thể không cần khống chế nhiệt

độ sôi đầu

 Nhiệt độ sôi cuối (Final Boiling Point – FBP): Nhiệt độ FBP được dùng để

đánh giá mức độ tạo cặn trong buồng đốt, mức độ tan lẫn trong dầu bôi trơn, mức

độ độc hại của khí xả động cơ, FBP càng cao thì các khả năng trên càng lớn và ngược lại Vì vậy, FBP bị khống chế bởi một giá trị tối đa, thường là 215÷220o

C Tuy nhiên FBP quá thấp, dưới 170oC, cũng không phải là một dấu hiệu tốt vì nó làm giảm trị số octane và ăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Nhiệt độ FBP còn được sử dụng để đánh giá mức độ lẫn các loại nhiên liệu khác (dầu hỏa và diesel) vào trong xăng trên cơ sở so sánh với mẫu lưu trong phòng thí nghiệm

 Khoảng nhiệt độ sôi tương đương với 10 đến 90% cất được (T10 và T90) được gọi là giới hạn sôi giữa và rất quan trọng đối với hiệu suất của động cơ khi chạy trên đường Nó cũng ảnh hưởng tới khả năng tăng tốc sau khi khởi động và hạn chế hiện tượng chết máy khi dừng giữa đường Các loại xăng có T90 từ

170÷220oC Giá trị này nếu quá thấp sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu, giảm công suất động cơ xuống dưới mức thiết kế

- Đánh giá sản phẩm thử nghiệm với xăng không chì (TCVN 6776:2005)

chì

Phương pháp thử

1 Thành phần cất phân đoạn: Báo cáo

TCVN 2698:2002

2 - Điểm sôi đầu, max

- Điểm sôi 50%, max

- Điểm sôi 90%, max

- Điểm sôi cuối, max

chuẩn chất lượng và được sử dụng trên thị trường

 Kết quả chưng cất của xăng E20 và E50:

 Nhận xét : so với xăng thông thường thì xăng pha cồn có đường cong chưng cất phức tạp hơn Nhiệt độ sôi của chúng cao hơn so với các loại xăng A92, A95…

12 Đường cong chưng cất thực:

- Đường cong điểm sôi thực:

Đường cong điểm sôi thực (TBP) là đường cong chưng cất có chưng luyện Đường cong chưng cất nhận được khi chưng cất mẫu dầu thô trong thiết bị chưng cất tiêu chuẩn với điều kiện quy định chặt chẽ (có trang bị phần tinh luyện và hồi lưu, có khả năng phân chia tương ứng số đĩa lý thuyết trên 10 và tỷ số hồi lưu sản phẩm khoảng 5)

Về lý thuyết trong chưng cất điểm sôi thực đã được sử dụng hệ chưng cất có khả năng phân chia rất triệt để nhằm làm cấu tử có mặt trong hỗn hợp được phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của tương cấu tử và với số lượng đúng bằng số lượng cấu tử có trong hỗn hợp Đường cong này phản ánh chính xác hơn sự phân

bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó trong dầu thô

Dựng đồ thị quan hệ nhiệt độ sôi và thành phần trăm cất, từ đó có thể xác định điểm sôi thực và thành phần các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi khác nhau

- Đường cong chưng cất đơn giản:

Đương cong chưng cất đơn giản là đường cong biểu diển quan hệ giữa nhiệt

độ sôi và % thể tích khi chưng cất dầu trong dụng cụ chuẩn hóa Engler, khi chưng

cất không có tinh luyện, không có hồi lưu Đường cong này dùng để đánh giá khả

năng sử dụng của sản phẩm dầu hay phân đoạn dầu

- Một số đường cong chưng cất:

13 Một số chỉ tiêu của Việt Nam và thế giới về các loại xăng pha cồn; xăng; DO; KO; Biodiesel; Dầu thô:

13.1 Xăng không chì :

 Nhật Bản

 TCVN

13.2 Xăng chì

 Trung Quốc

 TCVN

13.3 Nhiên liệu phản lực

 Trung Quốc

 TCVN

13.4 Dầu hỏa thắp sang

 Nga

 TCVN

13.5 Diesel

 Mỹ

 TCVN

BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: XÁC ĐỊNH ĐIỂM ANILIN – ASTM

D611

2.1 Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho việc đánh giá hàm lượng hydrocacbon thơm

có mặt trong các sản phẩm như: xăng ô tô, xăng máy bay, diesel,…

2.2 Mục đích và ý nghĩa

Sự có mặt của hydrocacbon thơm có trong xăng có tác dụng nâng cao tính kích nổ của xăng, tuy nhiên nó lại làm xấu did nhiều tính chất sử dụng khác như: làm tăng độ đông đặc, độ đục, làm tăng tính hút ẩm và tăng khuynh hướng dẫn đến muội than, Vì thế hàm lượng hydrocacbon có mặt trong xăng

và nhiên liệu phản lực đã được giới hạn ở mức quy định (không quá 35% trong xăng máy bay và 22% trong nhiên liệu phản lực)

2.3 Tóm tắt phương pháp

Một hỗn hợp gồm 2 thành phần là hỗn hợp hydrocacbon và anilin không tan vào nhau chia thành 2 lớp, khi tăng nhiệt độ lên thì hỗn hợp trở thành đồng nhất (tan hoàn toàn) Khi làm nguội từ từ, từ một nhiệt độ xác định nào đó hỗn hợp lại bắt đầu phân lớp, biểu hiện bằng một hiện tượng hóa đục của dung dịch Nhiệt độ ứng với xuất hiện hiện tượng đục này gọi là điểm anilin

- Điều chỉnh cánh khuấy sao cho không chạm vào đáy thiết bị chứa mẫu và chỉnh đầu nhỏ giọt ống thủy tinh ngoài đồng trục với ống chứa đèn

- Điều chỉnh vị trí motor cánh khuấy lên xuống theo thanh trượt sao cho trục cánh khuấy đồng trục với motor khuấy và caasnh khuấy không được chạm vào đáy ống chứa mẫu

- Sau đó kết nối cánh khuấy và motor lại với nhau và chỉnh vị trí sao cho cánh khuấy ở trạng thái tự do và có thể khuấy dễ dàng

- Kiểm tra lại toàn hệ thống chuẩn bị tiến hành thử nghiệm.Sau khi hệ thống được rắp ráp hoàn tất, điều chỉnh tốc độ khuấy sao cho tốc độ nhỏ giọt khoảng 1 giọt/giây Bật hệ thống gia nhiệt nâng cao nhiệt độ của chất tải nhiệt (nước) và tốc độ khoảng 3-5 oC/phút Khi hệ đã trở thành đồng thể (trong suốt hoàn toàn), đọc nhiệt độ ở thời điểm này Đó là điểm anilin Lặp lại thí nghiệm 3 lần, lấy giá trị anilin là giá trị trung bình cộng