Nghiên cứu phân tích Natri hàm lượng vết trong nước lò hơi nhằm kiểm soát độ bền các ống quá nhiệt của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÙI HỒNG NGUN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH NATRI HÀM LƯỢNG VẾT TRONG NƯỚC LỊ HƠI NHẰM KIỂM SỐT ĐỘ BỀN CÁC ỐNG QUÁ NHIỆT CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học Mã số: 8520301 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn TS Đặng Kim Hồng Phản biện 1: TS Trương Hữu Trì Phản biện 2: TS Đặng Quang Vinh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật Hoá học họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, ĐHĐN Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Hoá, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lò thiết bị xảy q trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa biến nước thành hơi, biến lượng nhiên liệu thành nhiệt dịng Lị có mặt gần tất nhà máy, xí nghiệp, để sản xuất nước phục vụ cho trình sản xuất điện nhà máy, ngồi nước cịn dùng cơng nghệ đun nóng, chưng cất dung dịch, đặt, sấy sản phẩm,… Thường bảo hịa Áp suất tương ứng với nhiệt độ bảo hòa cần thiết cho q trình cơng nghệ, nhiệt độ thường từ 110oC đến 180oC Loại lò gọi lị cơng nghiệp, có áp suất thấp Trong lò dùng để sản xuất điện, sản xuất nhiệt, nhiệt sản xuất nhờ trình: Đun nóng nước đến sơi, sơi để biến nước thành bảo hịa q nhiệt Cơng suất lò phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ áp suất Các giá trị cao cơng suất lị lớn Trong thiết bị lị hơi, phận ống nhiệt đặc biệt quan trọng, bề mặt ống nhiệt bị đóng cặn điều gây tiềm ẩn lớn đến thiết bị lị nói riêng nhà máy nói chung Chính điều nhà máy cần đánh giá, kiểm sốt thường xuyên chất lượng nước lò hơi, với tiêu cần kiểm soát như: pH, silica, độ dẫn điện, TDS, photphat số kim loại như: sắt, đồng, natri… Trong natri nguyên tố đặc trưng ảnh hưởng đến trình tạo cặn ống nhiệt Khi hàm lượng Na tăng cao nước lò tạo thành muối bám vào thành ống q nhiệt nên dẫn đến ăn mịn ống Do đó, năm nhà máy lọc dầu Dung Quất (Nhà máy) cần gửi số mẫu nước lò phân xưởng đến phịng thí nghiệm giới để đo natri (Na) hàm lượng vết (ppb) điều kiện phịng thí nghiệm Nhà máy chưa phát triển phương pháp Điều gây khó khăn q trình kiểm sốt sản xuất góp phần làm chi phí sản xuất tăng cao Việc phân tích nguyên tố Na hàm lượng vết phức tạp khó thực Na nguyên tố phổ biến, điều gây nhiễu trình phân tích, dẫn đến sai số lớn cho phép phân tích Ngồi ra, cịn nhiều nhân tố ảnh hưởng q trình phân tích chất chuẩn, chất nền, thông số kỹ thuật tối ưu thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS-Graphite), dụng cụ pha chế Với nhu cầu cấp bách việc kiểm soát chất lượng nguồn nước cung cấp cho lò phục vụ trình sản xuất sản xuất điện nhà máy, đảm bảo nhà máy vận hành an tồn ổn định, đồng thời với mục đích nâng cao lực chuyên môn nhằm khẳng định vị cho nhân phịng thí nghiệm Cơng ty Với phân tích nêu trên, luận văn xin lựa chọn trình bày đề tài: “Nghiên cứu phân tích Natri hàm lượng vết nước lị nhằm kiểm sốt độ bền ống nhiệt Nhà máy Lọc dầu Dung Quất” CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học mục đích nghiên cứu 1.1.1 Cơ sở nghiên cứu Nhà máy lọc dầu Dung Quất nhà máy lọc dầu Việt Nam, góp phần hướng đến tương lai bền vững ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí Nhà máy có công nghệ đại với công suất chế biến 6,5 triệu dầu thô/năm Sau 10 năm vào vận hành thương mại, nay, Nhà máy sản xuất 60 triệu sản phẩm xăng dầu loại, đáp ứng 30% ÷ 40% nhu cầu xăng dầu nước Đây nhà máy đại, sử dụng hồn tồn cơng nghệ tiên tiến giới Trong thời gian đầu đưa vào vận hành, Nhà máy phải thuê gần 200 chuyên gia nước hỗ trợ đội ngũ kỹ sư, công nhân công tác vận hành sản xuất Theo thiết kế ban đầu, phịng thí nghiệm khơng thực việc đo Na hàm lượng thấp (ppb) mẫu nước lò phân xưởng Cracking xúc tác - RFCC, phân xưởng reforming xúc tác liên tục - CCR phân xưởng điện Do đó, năm nhà máy lọc dầu Dung Quất cần phải gửi mẫu đến phịng thí nghiệm giới để đo Na hàm lượng thấp (ppb) dùng để kiểm sốt chất lượng nước cung cấp cho lị Điều làm tiêu tốn chi phí sản xuất kinh doanh lớn Với nhiệm vụ đặt cung cấp kết cho phận vận hành nhà máy nhanh có thể, nhằm đáp ứng q trình kiểm sốt điều kiện vận hành, góp phần vận hành ổn định Nhà máy giảm thiểu chi phí sản xuất Sau rà sốt thiết bị có phịng thí nghiệm, tác giả nhận thấy thiết bị quang phổ hấp thụ ngun tử-Graphit có phịng Thí nghiệm Nhà máy có khả đặc tính kỹ thuật cao, dùng để phân tích Na hàm lượng thấp Đây lý tiến hành nghiên cứu phát triển phương pháp thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tửGraphit để đáp ứng yêu cầu cấp bách Nhà máy 1.1.2 Mục đích nghiên cứu Nâng cao hiệu hoạt động sản suất kinh doanh cho Công ty BSR Đáp ứng kết kịp thời cho trình kiểm sốt cơng nghệ q trình vận hành Nhà máy Tối ưu hóa việc sử dụng trang thiết bị thí nghiệm để phát triển phương pháp Nâng cao khả làm chủ công nghệ, thiết bị cho cán công nhân viên Ban Quản lý Chất lượng Công ty BSR … 1.2 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu thực tảng kết hợp phân tích lý thuyết kiểm nghiệm thực nghiệm Việc triển khai thực dựa sở phương pháp sau: Thu thập liệu thực tế, phân tích đối chiếu với điều kiện thiết bị Xem xét giới hạn công nghệ đối chiếu với kỹ thuật thiết bị Các giới hạn kỹ thuật công nghệ xem xét từ số liệu thiết kế kết hợp với trình vận hành thực tế Nghiên cứu giải pháp khả thi phải đáp ứng tiêu chí mặt kỹ thuật, khơng vượt giới hạn an toàn, giới hạn thiết kế thiết bị hệ thống Nghiên cứu tham khảo theo phương pháp thử tiêu chuẩn, ASTM D6071 Từ sở phương pháp nêu trên, tác giả thực công việc sau: Thiết lập, tối ưu hóa thơng số kỹ thuật thiết bị AAS Xây dựng, tối ưu hóa bước xây dựng đường chuẩn, phân tích mẫu trắng, phân tích mẫu thực Thực đánh giá phương pháp thử kết thực nghiệm 1.3 Tổng quan đề tài nghiên cứu Trong thiết bị lò hơi, phận ống trao đổi nhiệt đặc biệt quan trọng Nếu bề mặt ống trao đổi nhiệt bị đóng cặn điều gây tiềm ẩn nguy giảm hệ số trao đổi nhiệt, giảm tuổi thọ, làm ảnh hưởng lớn đến thiết bị lị nói riêng Nhà máy nói chung Chính điều Nhà máy cần đánh giá, kiểm soát thường xuyên chất lượng nước lị hơi, Na ngun tố đặc trưng ảnh hưởng đến trình tạo cặn ống nhiệt Do đó, năm Nhà máy cần gửi số mẫu nước lò phân xưởng đến Phịng thí nghiệm giới để đo Na hàm lượng thấp (ppb) điều kiện phòng thí nghiệm BSR chưa phát triển phương pháp Điều gây bất tiện quản lý sản xuất góp phần làm chi phí sản xuất tăng cao Việc phân tích nguyên tố Na hàm lượng thấp (ppb) phức tạp khó thực Vì tín hiệu thấp nên dễ gây nhiễu q trình phân tích, dẫn đến sai số lớn cho phép phân tích Ngồi ra, cịn nhiều nhân tố ảnh hưởng q trình phân tích như: điều kiện mơi trường phịng phân tích, chất chuẩn, chất nền, thông số kỹ thuật tối ưu thiết bị AAS, dụng cụ pha chế,… Với nhu cầu cấp bách việc kiểm soát chất lượng nguồn nước cung cấp cho lò Nhà máy, đảm bảo nhà máy vận hành an toàn ổn định, đồng thời với mục đích nâng cao lực chun mơn nhằm khẳng định vị cho nhân phịng thí nghiệm BSR, nỗ lực sau thời gian nghiên cứu để tối ưu hóa thơng số kỹ thuật, tác giả xây dựng thành cơng phương pháp phân tích Na hàm lượng thấp (ppb) 1.4 Ăn mòn cáu cặn thiết bị lò 1.4.1 Quá trình ăn mịn thiết bị lị Ăn mịn trình chuyển đổi kim loại thành hợp chất oxit kim loại Trường hợp kim loại thiết bị lò hơi, ăn mòn biến đổi thép thành thép rỉ sét Q trình ăn mịn phản ứng hóa học điện hóa phức tạp tạo thành nhiều sản phẩm khác Trong thiết bị lò thường xảy loại ăn mòn:  Ăn mòn Oxy: Thường xãy ống trao đổi nhiệt khu vực cấp nước  Ăn mòn nồng độ pH thấp: Thường xãy hệ thống ngưng tụ thiết bị lò Sự ăn mịn hai loại dẫn đến hư hỏng phận bên hệ thống lò Các hợp chất sinh ăn mòn gây nghẽn nghẹt ảnh hưởng xấu đến trao đổi nhiệt dẫn đến thất nhiệt Hình 1.1 Bộ phận q nhiệt bên thiết bị lị Hình 1.2 Ăn mòn lỗ ống trao đổi nhiệt thiết bị lò Nguồn gốc chất ăn mòn hoạt động oxy hòa tan nước cấp cho lò hơi, làm cho bề mặt kim loại không đồng nước trực tiếp cơng Vấn đề ăn mịn lị chủ yếu phản ứng kim loại với oxy hịa tan nước, ngồi cịn có tác nhân khác điều kiện axit, hóa chất gây ăn mịn Do đó, điều cần thiết phải kiểm soát lượng chất gây hại thay đổi nước cấp cho lị mà khơng gây phá hủy lị Ăn mịn xảy hệ thống nước cấp pH thấp có diện oxy, cacbon dioxit Các phản ứng xảy thiết bị lò gây ăn mòn Fe  Fe++ + 2e-（Anode） O2 ＋ 2H2O ＋ 4e-  4OH-（Cathode） 2FeOH2+ ＋ 2OH-  Fe2O3 ＋ 3H2O (điều kiện có nhiệt độ áp suất) 2FeOH2++ ＋ Fe++ ＋2H2O  Fe3O4 ＋ 6Ｈ+ Ăn mòn chủ yếu gây xỉ sắt điểm nóng cục Nhiệt độ cao ăn mịn lớp cáu cặn xảy pha lỏng pha rắn trực tiếp tương tác với kim loại Ăn mòn lò thường xảy nước lị có độ kiềm thấp bề mặt kim loại không bảo vệ tiếp xúc trực tiếp với oxy nước suốt trình hoạt động thời gian nghỉ Nhiệt độ cao lò điều kiện thúc đẩy chế ăn mòn nhanh Ăn mòn hệ thống ngưng tụ thường kết việc tiếp xúc oxy cacbon dioxit 1.4.2 Q trình đóng cáu cặn thiết bị lò Cáu cặn lò thường tạp chất có nước kết tủa bề mặt phận trao đổi nhiệt chất lơ lửng nước lắng bề mặt kim loại bám cứng bề mặt kim loại Sự bay lò làm tăng nồng độ tạp chất Điều gây trở ngại với việc trao đổi nhiệt làm nóng cục Dẫn đến nhiệt cục Cáu cặn hình thành nồng độ chất khống có nước vượt mức cho phép, gặp nhiệt độ cao nên chúng bám bề mặt ống trao đổi nhiệt Sự lắng đọng tinh thể kết tủa thành lò bề mặt ống trao đổi nhiệt gây nóng cục bộ, dẩn đến nhiệt cục Giảm hiệu cấp nhiệt, gây nguy hiểm cho lò người sử dụng Nhà máy có trường hợp ống trao đổi nhiệt thiết bị lò phân xưởng cracking xúc tác - RFCC bị đóng cáu cặn dẫn đến tình trạng nỗ ống trao đổi nhiệt hình bên Hình 1.3 Ống trao đổi nhiệt bên thiết bị lò bị nỗ Các tạp chất thơng thường có nước cấp để hình thành cáu cặn bao gồm Ca, Mg, Fe, Al Si Cáu cặn hịa tan khơng hồn tồn muối lị hình thành kết tủa khơng tan Ngun nhân cáu cặn diện muối Ca, Mg (cacbonat sunphat), hịa tan nhiệt độ cao ngược lại Hoặc Si có nồng độ cao liên quan đến độ kiềm nước lò Các lớp cáu cặn không kiểm tra, giám sát lớp cặn ngày cản trở trao đổi nhiệt, hoạt động chất cách nhiệt Thậm chí, lớp cặn dày bám lên gây q nhiệt vỡ ống Nói chung, cặn lị làm giảm hiệu hoạt động, lò ngừng hoạt động cách đột ngột tăng chi phí bảo dưỡng Biện pháp chống cáu cặn cung cấp loại nước đạt chất lượng tốt, thường xuyên kiểm tra, phân tích chất hợp chất gây cáu cặn nước cấp cho lò Kỹ thuật áp dụng chống cáu cặn loại bỏ độ cứng cation, Ca Mg có nước cấp cho lị hơi, loại bỏ chất khống hình thành cặn CHƯƠNG – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 nghiên cứu để đo cường độ Cường độ tín hiệu hấp thụ vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong thời gian định nồng độ C, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C nguyên tố mẫu phân tích Ba q trình nguyên tắc phép đo AAS Vì vậy, muốn thực phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thụ phải bao gồm phần sau : Phần 1: Nguồn phát tia cộng hưởng Đó đèn catơt rỗng (HCL – Hollow Cathode Lamp), đèn phóng điện khơng điện cực (EDL – Electronic Discharge Lamp) hay nguồn phát xạ liên tục biến điện Hình 2.2 Nguồn phát tia cộng hưởng Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu Hệ thống chế tạo theo loại kỹ thuật, kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu lửa đèn khí kỹ thuật nguyên tử hóa khơng lửa Hình 2.3 Hệ thống ngun tử hóa Phần 3: Hệ thống đơn sắc Hệ thống có nhiệm vụ thu, 11 phân ly chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thụ AAS vạch phổ Phần 4: Hệ thống đầu dò Là loại dụng cụ quang học dùng để thu nhận phát tín hiệu quang học theo hiệu ứng quang điện 2.1.2 Kỹ thuật ngun tử hóa mẫu khơng lửa 2.1.2.1 Đặc điểm Kỹ thuật ngun tử hóa khơng lửa đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa lửa Nhưng kỹ thuật phát triển nhanh ứng dụng phổ biến Vì kỹ thuật cung cấp cho phép đo hệ thống thiết bị AAS có độ nhạy cao (tính đơn vị ppb), có gấp nhiều lần phép đo lửa Đây ưu điểm kỹ thuật ngun tử hóa khơng lửa Do đó, phân tích lượng vết kim loại nhiều trường hợp không cần thiết phải làm giàu mẫu Đặc biệt xác định nguyên tố vi lượng loại mẫu y học, sinh học mẫu nước cung cấp cho lị Tuy có độ nhạy cao, số trường hợp độ ổn định phép đo không lửa thường phép đo lửa Ảnh hưởng đường phân tích thường lớn Đó đặc điểm nhược điểm phép đo Song với phát triển vật lý ngày kỹ thuật đo đại, ngày người ta khắc phục nhược điểm khơng khó khăn Vì hệ thống máy đo phổ hấp thụ theo kỹ thuật không lửa năm 1980 luôn có kèm theo hệ thống bổ độ ổn định khơng hệ thống phép đo lửa đảm bảo độ nhạy vào cỡ ppb Phép đo không lửa sử dụng lượng mẫu tương đối nhỏ phân tích Thơng thường theo số hãng sản xuất thiết 12 bị, lần đo cần từ 20 ÷ 50 microlit Do khơng cần chuẩn bị lượng mẫu phân tích nhiều Việc chuẩn bị mẫu dễ dàng khơng tốn nhiều hóa chất, dung môi tinh khiết đắt tiền Nguyên tắc, kỹ thuật ngun tử hóa khơng lửa q trình ngun tử hóa tức khắc khoản thời gian ngắn nhờ lượng dịng điện cơng suất lớn mơi trường khí trơ Q trình ngun tử hóa thực theo giai đoạn liên tiếp nhau: Sấy khơ mẫu  Tro hóa mẫu  Nguyên tử hóa mẫu để đo phổ hấp thụ cuối làm cuvet Trong giai đoạn đầu chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết tốt Nhiệt độ cuvet graphit yếu tố định diễn biến q trình ngun tử hóa mẫu Vì cần phải khảo sát cài đặt nhiệt độ cho cuvet theo nguyên tố cần đo tướng ứng 2.1.2.2 Yêu cầu hệ thống nguyên tử hóa mẫu Nếu muốn phép đo có độ nhạy cao độ lặp lại tốt hệ thống ngun tử hóa thiết bị phải hóa nguyên tử hóa mẫu phân tích với hiệu suất cao ổn định Phải cung cấp lượng (nhiệt độ cao) đủ lớn điều chỉnh dễ dàng theo yêu cầu, để nguyên tử hóa nhiều loại mẫu phân tích nhiều nguyên tố Tiêu tốn mẫu phân tích Cuvet chứa mẫu để nguyên tử hóa mẫu phải có độ tinh khiết cao Khơng làm nhiễm bẩn, khơng có phổ phụ gây nhiễu cho phép đo ngun tố cần phân tích Hạn chế: có hay khơng có q trình phụ q trình ngun tử hóa mẫu thực phép đo Ngun tắc giai đoạn trình nguyên tử hóa Sấy khơ mẫu: giai đoạn q trình ngun 13 tử hóa mẫu Nó cần thiết để đảm bảo cho dung mơi hịa tan mẫu bay nhẹ nhàng hồn tồn khơng làm bẩn mẫu, mẫu Vì khơng thực sấy tốt mẫu bị bẩn làm sai lệch kết phân tích Để thực q trình sấy tốt, loại mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát chọn nhiệt độ thời gian sấy cho phù hợp Nhiệt độ thời gian sấy khô loại mẫu phụ thuộc vào chất chất mẫu dung mơi hịa tan Thực nghiệm cho thấy rằng, khơng nên sấy mẫu nhiệt độ cao sấy khô nhanh Nói chung, nhiệt độ sấy khơ phù hợp đa số mẫu vô dung môi nước nằm khoảng từ 100oC ÷ 150oC thời gian từ 25 ÷ 40 giây với lượng mẫu bơm vào cuvet nhỏ 100 microlit Tất nhiên trình sấy khơ chậm nhiệt độ thấp cho kết ổn định Việc tăng nhiệt độ sấy, từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần thực từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5oC ÷ 8oC giây phù hợp Đối với mẫu có chứa chất hữu hay hòa tan dung môi hữu cơ, thường phải sấy nhiệt độ thấp tốc độ tăng nhiệt độ phải chậm dung môi nước Với loại mẫu này, nhiệt độ sấy thường 100oC Tro hóa mẫu: Đây giai đoạn thứ q trình ngun tử hóa mẫu Mục đích để đốt cháy hợp chất hữu tạp chất có mẫu sau sấy khô Đây giai đoạn nung luyện khoản nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt hiệu suất cao ổn định Giai đoạn có ảnh hưởng nhiều đến kết phân tích, nhiệt độ tro hóa q cao số hợp chất bị phân hủy giai đoạn Theo lý thuyết kết thực nghiệm xác nhận rằng, tro hóa mẫu từ từ nhiệt độ thấp nhiệt độ giới hạn phép đo ln cho kết ổn định, nguyên tố có nhiệt độ tro hóa mẫu giới hạn 14 phép đo ETA – AAS Nhiệt độ tro hóa giới hạn nhiệt độ mà tro hóa mẫu nhiệt độ nhỏ cường độ vạch phổ hấp thụ khơng đổi Ngun tử hóa mẫu: Đây giai đoạn cuối trình nguyên tử hóa mẫu lại giai đoạn định cường độ vạch phổ Song lại bị ảnh hưởng hai giai đoạn Giai đoạn thực thời gian ngắn thông thường từ ÷ giây lên đến ÷ 10 giây Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại lớn để đạt tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hóa thực phép đo cường độ vạch phổ Tốc độ tăng nhiệt độ thường từ 1800 ÷ 2500oC/giây, thường ta sử dụng tốc độ tối đa mà thiết bị cho phép Nghiên cứu chi tiết giai đoạn nhận thấy rằng, nhiệt độ nguyên tử hóa nguyên tố khác Đồng thời nguyên tố có nhiệt độ nguyên tử hóa giới hạn Nhiệt độ phụ thuộc vào chất nguyên tố phụ thuộc mức độ định vào trạng thái thành phần mẫu mà tồn tại, chất mẫu (yếu tố matrix) 2.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng Cùng với điều kiện sấy, tro hóa nguyên tử hóa mẫu trình bày trên, q trình ngun tử hóa theo kỹ thuật khơng lửa cịn bị ảnh hưởng số yếu tố khác Các yếu tố ảnh hưởng khác nguyên tố có khơng gây ảnh hưởng Yếu tố thứ mơi trường khí trơ thực q trình ngun tử hóa Khí trơ sử dụng cho thiết bị Nhà máy hay dùng Argon Nghĩa q trình ngun tử hóa thực mơi trường khơng có ơxy Do khơng xuất hợp chất bền nhiệt MeO, MeOX Nhưng chất, thành phần tốc độ dẫn khí trơ vào cuvet graphit ảnh hưởng tới cường độ vạch phổ 15 nhiệt độ cuvet graphit Trong loại khí trơ Argon tốt sau đến Nitơ Đồng thời tăng tốc độ dẫn khí vào cuvet graphit cường độ vạch phổ ln ln giảm mức giảm khác nguyên tố Do phân tích, đo cường độ vạch phổ bắt buộc phải giữ cho tốc độ dẫn khí khơng đổi tắt khí mơi trường giai đoạn nguyên tử hóa để đo cường độ vạch phổ Yếu tố thứ hai công suất đốt nóng cuvet graphit: Nhìn chung tăng cơng suất đốt nóng cường độ vạch phổ tăng theo phụ thuộc giới hạn định Khi cơng suất đốt nóng cuvet graphit 6KW Cịn đốt nóng cuvet graphit cơng suất lớn 7KW cường độ vạch phổ khơng tăng Yếu tố thứ ba tốc độ đốt nóng cuvet graphit: Tốc độ đốt nóng cuvet graphit thời gian nguyên tử hóa tỷ lệ nghịch với Nếu đo diện tích peak yếu tố không ảnh hưởng, đo chiều cao peak lại khác Yếu tố thứ tư loại cuvet graphit dùng để nguyên tử hóa mẫu: Nghĩa loại nguyên liệu graphit dùng làm cuvetfv chauwkhác ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ thời gian nguyên tử hóa mẫu 2.1.2.4 Các trình cuvet graphit Hình 2.4 Các trình xảy ống cuvet graphit đo mẫu 16 Sấy khơ dung mơi: Đây q trình vật lý đơn giản, xảy giai đoạn sấy mẫu q trình ngun tử hóa mẫu nhiệt độ yếu tố định trình Nhưng thành phần mẫu, chất hữu tạp chất có mặt mẫu bị ảnh hưởng đến q trình Sau dung mơi bay tồn động lại hạt mẫu mụi bột mịn muối cuvet Hình 2.5 Ống cuvet graphit Sự tro hóa (đốt cháy) chất hữu mùn Quá trình xảy giai đoạn thứ hai q trình ngun tử hóa Khi chất hữu bị tro hóa tạo chất khí (CO, CO2, H2O) bay để lại phần bã vơ mẫu Đó muối hay ơxit mẫu Tiếp bã nung nóng, nóng chảy hay bị phân hủy phụ thuộc theo nhiệt độ tro hóa tùy thuộc vào chất hợp chất mẫu tồn cuvet sau sấy khô Lúc mẫu nóng luyện thành thể nóng chảy đồng Đồng thời có phân hủy số muối khơng bền thành ơxit Sự hóa hợp phần mẫu dạng phân tử: Nếu nhiệt hóa hợp phần mẫu nhỏ nhiệt phân ly chúng hợp phần mẫu hóa dạng phân tử, sau chúng bị phân ly thành nguyên tử tự Đó chế hóa phân tử có áp suất hóa cao nhiệt độ hóa thấp nhiệt phân ly (EhEa) Các phân tử thuộc loại này, tác dụng nhiệt độ cuvet graphit, trước hết chúng bị phân ly thành monoxit thành nguyên tử trạng thái rắn hay lỏng, sau chuyển thành thể theo tính chất riêng sản phẩm vừa hình thành Hình 2.6 Các giai đoạn xảy lị Graphit Trang bị để nguyên tử hóa mẫu Hệ thống trang bị để nguyên tử hóa mẫu theo kỹ thuật không lửa bao gồm: Bộ phận đựng mẫu để ngun tử hóa: Đó loại cuvet graphit, cốc graphit, thuyền chứa mẫu loại filamen chứa mẫu Trong loại cuvet graphit dùng phổ biến tốt cuvet graphit hoạt hóa nhiệt luyện tồn phần Nguồn lượng dùng để nung nóng đỏ cuvet giá đỡ cuvet Phần bao gồm chương trình điều khiển theo bốn giai 18 đoạn: sấy, tro hóa, nguyên tử hóa làm cuvet theo nguyên lý phép đo nguồn lượng có cơng suất cực đại cỡ 3,5 KVA ÷ 7,5 KVA để cung cấp cho q trình ngun tử hóa mẫu Nó thường nguồn lượng điện có dịng cao (thay đổi từ 50A ÷ 600A) lại thấp (dưới 12V) 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Điều kiện thiết bị dụng cụ Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử, có khả thiết lập cài đặt thông số thiết bị sau: Bước sóng nguyên tố natri bước sóng 589.0nm, với chiều rộng khe đo (SBW) 0.5 nm Đèn Cathode rỗng, dùng cho ngun tố natri Lị graphit, loại có khả đạt nhiệt độ để nguyên tử hóa nguyên tố cần quan tâm Có độ nhạy cao nhiệt độ ngun tử hóa nhanh Ống than chì, tương thích với thiết bị lị graphit Hệ thống lấy mẫu tự động tương thích với thiết bị lị graphit, sử dụng để tăng độ xác tiêm hút mẫu vào ống than chì Micro pipet với đầu nhựa dùng lần Kích cỡ từ μL ÷ 100 μL Bình định mức nhựa, tích từ 100 mL ÷ 1000 mL 2.2.2 Chuẩn bị dung dịch Na chuẩn Điều chế dung dịch chuẩn ppm: Hút 0.5ml dung dịch chuẩn Na có nồng độ 1000mg/l (hãng Merck) vào bình định mức 100ml, dùng nước deion định mức đến vạch, đậy nắp lắc Điều chế dung dịch chuẩn có nồng độ 10 ppb: Hút 0.2ml dung dịch chuẩn ppm vào bình định mức 100ml dùng nước deion định mức đến vạch, đậy nắp lắc 19 Chuẩn bị dung dịch chuẩn natri để dựng đường chuẩn phân tích thiết bị có nồng độ từ: 0.0, 1.0, 5.0, 10.0 ppb Bằng cách cài đặt pha loãng phần mềm điều khiển thiết bị từ dung dịch chuẩn natri có nồng độ 10 ppb Thực zero đường chuẩn không khí mà khơng cần tiêm chuẩn Cài đặt chương trình nhiệt độ (sấy khơ / tro hóa / hóa / nguyên tử hóa) theo hướng dẫn nhà sản xuất thiết bị Lượng mẫu sử dụng từ 10 ÷ 100 μL, tùy thuộc vào kích thước ống than chì mà chọn thể tích mẫu sử dụng cho thích hợp, nồng độ có mẫu giới hạn phát cần mong muốn Sử dụng thể tích tiêm cho mẫu trắng, mẫu chuẩn tất mẫu cần đo Bảng 2.1 Nhiệt độ thời gian tham khảo cài đặt thiết bị Các trình Nhiệt độ, oC Thời gian, giây (S) Sấy khô 100 ÷ S/μL Tro hóa 800 20 Nguyên tử hóa 2300 4.9 CHƯƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thông số kỹ thuật phương pháp theo nhà sản xuất thiết bị - Thông số nhiệt độ bước nguyên tử hóa mẫu theo mặc định phần mềm thiết bị cài đặt 1500 oC - Bước sóng (Wavelength) khe đo (Slit Width) nguyên tố Na theo mặc định thiết bị 589 nm 1.8/0.6 - Phương trình để tính tốn kết theo thiết bị “Nonlinear Through Zero” 20 - Thời gian đo mẫu (Time) cài đặt theo mặc định giây Trong giai đoạn đầu trình thực giải pháp, thơng số kỹ thuật cài đặt theo khuyến cáo nhà sản xuất thiết bị, nhiên kết thu không đạt yêu cầu phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D6071 3.2 Thay đổi thông số kỹ thuật đưa đến thành công giải pháp Bảng 3.1 Tổng hợp thay đổi thông số kỹ thuật thiết bị Thông số theo mặc định phần Thông số sau điều chỉnh mềm thiết bị Nhiệt độ đo mẫu Thời Loại phương Nhiệt Thời Loại phương gian đo trình đường độ đo gian đo trình đường mẫu chuẩn mẫu mẫu chuẩn Nonlinear o 1500 C giây Through Linear, o 2300 C giây Zero Calculated Intercept Bảng 3.2 Tổng hợp tình trạng gặp phải trình thực giải pháp kết thu TT Tình trạng Peak khơng cân đối, đỉnh peak có tình trạng dích dắt Nhiệt độ Ngun nhân Nồng độ chuẩn ban đầu cao  Độ hấp thụ (Abs) vượt thu nhận đầu dò Nhiệt độ thấp nên Giải pháp Hạ thấp nồng độ chuẩn xuống 10ppb kết độ hấp thụ Abs < 1.2 Cài đặt lại nhiệt Kết Peak cân đối Kết đo ổn 21 TT Tình trạng bước nguyên tử hóa mẫu 1500°C Chân peak chưa lại đường nền, khơng đo hết diện tích peak Ngun nhân khơng đủ để ngun tử hóa mẫu Thời gian đo giây theo mặc định thiết bị không đủ để đầu dị nhận hết tín hiệu Giải pháp độ nguyên tử hóa mẫu từ 1500°C lên 2300°C Kết định, có độ lặp lại nằm ngưỡng cho phép (RSD 0.990, đạt theo yêu cầu phương pháp thử nghiệm ASTM D6071  Sai số phân tích chất chuẩn nhỏ 15%, đạt theo yêu cầu phương pháp thử nghiệm ASTM D6071  Độ lặp lại nhỏ 15%, đạt theo yêu cầu phương pháp thử nghiệm ASTM D6071  Nhiễu đường nhỏ 10%, đạt theo yêu cầu phương pháp thử nghiệm ASTM D6071 22 Hình 3.1 Đường chuẩn điểm dựng thiết bị Bảng 3.3 Tổng hợp kết phân tích mẫu chuẩn Ngày phân Nồng độ Kết Sai số Kết tích chuẩn (ppb) (ppb) (15%) luận 09/4/2019 10.0 10.0 0% Đạt 5.8 5.2 10.3 % Đạt 11.6 12.2 5.2 % Đạt 11.1 12.8 13.3 % Đạt 10/4/2019 13/4/2019 3.3 Hiệu kinh tế 3.3.1 iết iệm th i gi n Trước giải pháp áp dụng vào thực tế sản suất kinh doanh Công ty, tuần Công ty cần gửi số mẫu nước lò phân xưởng RFCC (Unit 15) Phịng thí nghiệm nước ngồi để đo Na hàm lượng thấp, sau khoảng thời gian đến ngày nhận kết đo Nhưng đến áp dụng kết đề tài vào việc kiểm soát vận hành Nhà máy thời gian trả kết sau phịng Thí nghiệm nhận mẫu Điều góp phần quan trọng 23 việc kiểm sốt tốt chất lượng nước lò phân xưởng cracking xúc tác - RFCC (Unit 15), CCR (Unit 13) phân xưởng điện (Unit 40) Nhà máy 3.3.2 iết iệm chi phí Để kiểm sốt chất lượng nước lò phân xưởng RFCC (Unit 15), CCR (Unit 13) phân xưởng điện (Unit 40) Ban Nghiên cứu Phát triển Ban Vận hành Sản xuất phối hợp với Cơng ty cung cấp hóa chất GE, tuần gửi mẫu Phịng thí nghiệm nước để đo Na hàm lượng thấp, theo kế hoạch lấy mẫu phân tích lúc áp dụng Lab 12 mẫu/ tuần Với chi phí cho mẫu khoảng 70 USD Như ước tính năm phải tiêu tốn cho việc khoảng 44.520 USD Ngoài áp dụng giải pháp vào sản xuất kinh doanh tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị để phân tích tiêu Kết kết thực nghiệm nghiên cứu Ban chuyên môn Công ty BSR Cơng ty cung cấp hóa chất GE đánh giá có độ xác cao áp dụng vào kiểm soát vận hành Nhà máy 3.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Chi phí cho việc nghiên cứu đề tài thấp Đề tài tác giả tự tìm hiểu, nghiên cứu tham khảo ý kiến tư vấn chuyên gia để xây dựng, đánh giá đưa vào áp dụng thực tế  Nâng cao hiệu sản suất kinh doanh cho Công ty  Đáp ứng kết kịp thời cho q trình kiểm sốt cơng nghệ  Tối ưu hóa việc sử dụng thiết bị phát triển phương pháp Nâng cao khả làm chủ công nghệ, thiết bị cho cán nhân viên 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu trình bày sau Công ty áp dụng vào hoạt động sản xuất kinh doanh, với thuận lợi định sau: Xây dựng thành công phương pháp đo natri hàm lượng vết (Na, ppb) có độ tin cậy cao Các kết đo hàm lượng natri mẫu nước cung cấp cho lò Nhà máy đạt theo yêu cầu tiêu chuẩn ASTM D6071 Thiết bị dùng để nghiên cứu phân tích natri hàm lượng vết thiết bị có, trang bị từ thành lập Nhà máy nên không tốn chi phí đầu tư ban đầu Tối ưu hóa việc sử dụng thiết bị để nghiên cứu Khi áp dụng kết nghiên cứu vào thực tế sản suất Cơng ty, việc kiểm sốt vận hành Nhà máy thời gian trả kết sau phịng Thí nghiệm nhận mẫu Điều góp phần quan trọng việc kiểm soát tốt chất lượng nước lò phân xưởng cracking xúc tác - RFCC (Unit 15), phân xưởng reforming xúc tác tuần hoàn liên tục - CCR (Unit 13) phân xưởng điện (Unit 40) Nhà máy Ngoài ra, áp dụng nghiên cứu năm tiết kiệm cho Nhà máy khoản tiền gửi phân tích tiêu Na hàm lượng vết mẫu nước lò có Nhà máy Cần tham gia phối hợp chặt chẽ chủ động Phòng/Ban liên quan Nhà máy như: Nghiên cứu Phát triển, Vận hành Sản xuất Quản lý Chất lượng để nghiên cứu đánh giá áp dụng vào việc kiểm sốt ăn mịn ống trao đổi nhiệt lò phân xưởng hiệu ... nghiệm Cơng ty Với phân tích nêu trên, luận văn xin lựa chọn trình bày đề tài: ? ?Nghiên cứu phân tích Natri hàm lượng vết nước lị nhằm kiểm soát độ bền ống nhiệt Nhà máy Lọc dầu Dung Quất? ?? CHƯƠNG -... tạo cặn ống nhiệt Khi hàm lượng Na tăng cao nước lò tạo thành muối bám vào thành ống nhiệt nên dẫn đến ăn mịn ống Do đó, năm nhà máy lọc dầu Dung Quất (Nhà máy) cần gửi số mẫu nước lò phân xưởng... học mục đích nghiên cứu 1.1.1 Cơ sở nghiên cứu Nhà máy lọc dầu Dung Quất nhà máy lọc dầu Việt Nam, góp phần hướng đến tương lai bền vững ngành công nghiệp chế biến dầu khí Nhà máy có cơng nghệ