BÁO cáo THÍ NGHIỆM CHUYÊN đề dầu KHÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ DẦU KHÍ GVHD: TS Hồ Quang Như Nhóm: Lớp: A01 TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ DẦU KHÍ GVHD: TS Hồ Quang Như Nhóm: Lớp: A01 SVTH: Trương Tiến Anh 1710534 Lê Khánh Xuân Duyên 1710832 Lý Hoàng Thư 1713422 TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 MỤC LỤC BÀI - ĐƯỜNG CHƯNG CẤT ASTM (ASTM D86) 1 Giới thiệu chung Cách tiến hành Kết thí nghiệm Các yêu cầu an toàn BÀI - XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI REID Giới thiệu chung Cách tiến hành Kết thí nghiệm Các yêu cầu an toàn BÀI - XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG BẰNG TỶ TRỌNG KẾ (HYDROMETER) Giới thiệu chung Cách tiến hành Kết thí nghiệm Các yêu cầu an toàn .10 BÀI - XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG BẰNG BÌNH ĐO TỶ TRỌNG (PICNOMETER) 11 Giới thiệu chung 11 Cách tiến hành .11 Kết thí nghiệm 12 Các yêu cầu an toàn .13 BÀI - HÀM LƯỢNG NƯỚC (ASTM D95) 14 Giới thiệu chung 14 Cách tiến hành .14 Kết thí nghiệm 16 Các yêu cầu an toàn .16 i BÀI - XÁC ĐỊNH ĐIỂM VẨN ĐỤC VÀ ĐIỂM CHẢY 17 (ASTM D2500 & ASTM D97) .17 Giới thiệu chung 17 Cách tiến hành .17 Kết thí nghiệm 20 Các yêu cầu an toàn .20 BÀI - XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHỚP CHÁY CỐC KÍN 21 Giới thiệu chung 21 Cách tiến hành .21 Kết thí nghiệm 22 Các yêu cầu an toàn .22 BÀI - XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHỚP CHÁY CỐC HỞ (ASTM D92) 23 Giới thiệu chung 23 Cách tiến hành .23 Kết thí nghiệm 25 Các yêu cầu an toàn .26 BÀI - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CẶN CARBON CONRADON (ASTM D189) 27 Giới thiệu chung 27 Cách tiến hành .28 Kết thí nghiệm 29 Các yêu cầu an toàn .30 BÀI 10 - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO (ASTM D482) 31 Giới thiệu chung 31 Cách tiến hành .31 Kết thí nghiệm 33 Các yêu cầu an toàn .34 ii BÀI 11 - ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC (ASTM D445) .35 Giới thiệu chung 35 Cách tiến hành .35 Kết thí nghiệm 37 Các yêu cầu an toàn .37 BÀI 12 - ĐỘ ĂN MÒN MIẾNG ĐỒNG (ASTM D130) 38 Giới thiệu chung 38 Cách tiến hành .39 Kết thí nghiệm 40 Các yêu cầu an toàn .40 iii MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Bộ chưng cất ASTM Hình 1.2 Chuẩn bị ống hứng mẫu Hình 1.3 Thu thể tích phần cặn Hình 2.1 Cho mẫu vào buồng chứa mẫu .7 Hình 2.2 Đồng hồ đo áp Hình 3.1 Cho mẫu vào ống đong .9 Hình 3.2 Đưa ngang tầm mắt để đọc kết Hình 4.1 Picnometer chứa mẫu 11 Hình 4.2 Cân picnometer chứa mẫu .11 Hình 5.1 Cân becher .15 Hình 5.2 Cân mẫu dầu thơ 15 Hình 5.3 Ống đong 100ml xylene 15 Hình 5.4 Mẫu dầu thơ sau hồ tan xylene .15 Hình 5.5 Rót mẫu vào bình cầu 16 Hình 5.6 Hệ thống xác định hàm lượng nước theo tiêu chuẩn ASTM D95 16 Hình 6.1 Cách đặt nhiệt kế xác định điểm vẩn đục 19 Hình 6.2 Cách đặt nhiệt kế xác định điểm chảy 19 Hình 7.1 Bộ thử nghiệm điểm chớp cháy cốc kín theo tiêu chuẩn ASTM D56 22 Hình 7.2 Cốc chứa mẫu 22 Hình 8.1 Mẫu dầu nhờn 24 Hình 8.2 Bộ thử nghiệm điểm chớp cháy cốc hở theo tiêu chuẩn ASTM D92 24 Hình 8.3 Đặt nhiệt kế 24 Hình 8.4 Thử lửa 24 Hình 8.5 Điểm chớp cháy .24 Hình 8.6 Điểm bắt cháy 24 Hình 8.7 Thao tác dập lửa 25 Hình 8.8 Làm nguội thu hồi dầu 25 Hình 9.1 Chuẩn bị mẫu dầu thơ .28 Hình 9.2 Lắp thiết bị .29 Hình 9.3 Chén sắt đựng cặn carbon 29 Hình 9.4 Cân khối lượng cặn carbon 29 iv Hình 10.1 Chuẩn bị mẫu dầu thô 32 Hình 10.2 Nung sơ cốc chứa mẫu 32 Hình 10.3 Cho cốc chứa mẫu vào lị nung 32 Hình 11.1 Cho dầu nhờn vào nhớt kế 36 Hình 11.2 Nhớt kế mao quản 36 Hình 11.3 Dùng dụng cụ hút đẩy để đưa chất lỏng mao quản lên cao mực đánh dấu thứ ~5mm 36 Hình 11.4 Mẫu nhớt kế 36 Hình 12.1 Bảng phân cấp chuẩn theo ASTM .38 Hình 12.2 Chà miếng đồngĐộ ăn mòn 39 Hình 12.3 Mẫu sau thí nghiệm .40 Hình 12.4 Bộ chưng cất ASTM 40 v Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như BÀI - ĐƯỜNG CHƯNG CẤT ASTM (ASTM D86) Giới thiệu chung Đường chưng cất ASTM xác định phạm vi thành phần sản phẩm dầu mỏ Qua đường cong chưng cất đánh giá tính bốc sản phẩm Cách tiến hành a Sơ đồ khối  Bình chưng cất  Ống ngưng tụ Xăng RON 95 Bộ chưng cất – 5oC  Bể làm lạnh  Bộ phận gia nhiệt Gia nhiệt  Nút Lie, Nhiệt kế ASTM 7C  Ống đong 100ml hứng mẫu Giọt lỏng cất – 10 phút Các thể tích cất Tốc độ chưng giọt/giây Phần ngưng tụ Nhiệt độ cao 5, 10, 20, Phần cặn Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 1.1 Bộ chưng cất ASTM Hình 1.2 Chuẩn bị ống hứng mẫu Hình 1.3 Thu thể tích phần cặn Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Kết thí nghiệm a Mẫu thí nghiệm:  Loại xăng: RON 95  Mua tại: Cây xăng Nguyễn Tri Phương  Lúc 11 55 phút, ngày 16 tháng 11 năm 2020 b Số liệu thí nghiệm Điểm sơi đầu Tđ = 43 oC Thể tích ngưng tụ Vng = 95,5 ml Lần 01 Điểm sôi cuối Tc = 204 oC Thể tích phần cặn Vc = 1,3 ml T (oC) 51 57 66 77 87 102 114 127 148 176 202 V (ml) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 Điểm sôi đầu Tđ = 43 oC Thể tích ngưng tụ Vng = 96,0 ml Lần 02 Điểm sơi cuối Tc = 204 oC Thể tích phần cặn Vc = 1,3 ml T (oC) 52 56 64 73 86 99 110 124 145 174 200 V (ml) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 c Tính tốn Thể tích mát: Lần 1: Vm  100  Vng  Vc   100   95,5  1,3  3,2 ml Lần 2: Vm  100  Vng  Vc   100   96  1,3  2,7 ml Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Các u cầu an tồn  Khơng đặt mẫu thử, sản phẩm gần khu vực thí nghiệm  Hệ thống gồm van: van thô (lớn) van tinh (nhỏ) Thắp que châm lửa trước, điều chỉnh van tinh từ từ đến xuất lửa Tránh mở van trước, khí gas có khơng khí, châm lửa gây lửa  Đặt tay chỉnh sau van tinh xoay người không đứng đối diện ngòi lửa, tránh lửa lớn vào người  Phân chia cơng việc tiến hành thí nghiệm hợp lý Sau ghi nhận nhiệt độ chớp cháy, bốc cháy, dùng tay nhấc nhẹ nhiệt kế khỏi kẹp giữ (cẩn thận tránh va đập thành bếp kệ phía trên) đưa cho người bên cạnh (không để lên mặt bàn, kệ bếp), gạt kẹp giữ sang bên, dùng nắp đậy cốc chứa để dầu ngưng cháy Nhiệt kế sau hạ nhiệt độ khoảng 60-70°C, dùng khăn giấy lau sạch, cho vào vỏ hộp bảo quản  Khoá gas, tắt công tắc thiết bị gia nhiệt sau kết thúc thí nghiệm 26 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như BÀI - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CẶN CARBON CONRADON (ASTM D189) Giới thiệu chung Cặn carbon Conradson (CCR – Conradson Carbon Residue hay gọi “Concarbon”) sản phẩm dầu hàm lượng cặn than hình thành sau đốt cháy mẫu dầu theo tiêu chuẩn ASTM D189 (thuật ngữ carbon Conradson dùng cho phương pháp này) Cặn carbon lại tính theo phần trăm so với lượng mẫu ban đầu gọi cặn carbon Conradson Cặn tạo thành trình bay nhiệt phân hợp chất chứa carbon Cặn không chứa hồn tồn carbon mà cịn chứa cốc tiếp tục bị biến đổi trình nhiệt phân carbon (Theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6324:2010, ASTM D 189-06e1 “Sản phẩm dầu mỏ - xác định cặn cacbon - phương pháp Conradson”) 27 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Cách tiến hành a Sơ đồ khối Mẫu dầu thô Chén sắt Lắp thiết bị Tiêu chuẩn ASTM D189 Chén sắt ngồi Nắp đậy Ống khói Thời gian bắt cháy = 10 ± 1,5 Đốt Xuất khói Di chuyển lửa Không thấy lửa Giữ nhiệt Thời gian phút Chén sứ Để nguội Hút ẩm Cặn carbon b Hình ảnh Hình 9.1 Chuẩn bị mẫu dầu thơ 28 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Hình 9.2 Lắp thiết bị Hình 9.4 Chén sắt đựng cặn carbon Hình 9.4 Cân khối lượng cặn carbon Kết thí nghiệm a Mẫu thí nghiệm  Mẫu dầu thơ: Pertronas  Do phịng thí nghiệm cung cấp  Lấy mẫu lúc 12 30 phút, ngày 12 tháng 10 năm 2020 b Số liệu thí nghiệm tính tốn Cặn cacbon mẫu cặn cacbon có cặn chưng cất 10 % (X) tính phần trăm khối lượng theo công thức: X  WC  WO 100 , % W Trong đó: WC khối lượng chén sứ cặn carbon, tính gam; Wo khối lượng chén sứ ban đầu, tính gam; 29 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như W khối lượng mẫu thử nghiệm, tính gam STT Thơng số Lần Lần Khối lượng chén sứ ban đầu (g) 29.3745 34.8418 Khối lượng mẫu thử nghiệm (g) 4.9883 5.2137 Khối lượng chén sứ + cặn carbon (g) 29.467 34.9381 Phần trăm khối lượng cặn carbon (%) 0.018543 0.018471 Các u cầu an tồn  Khơng để nhiều mẫu vào cốc sứ đun nóng làm tràn mẫu ngồi, dẫn đến hỏa hoạn  Nguyên nhân: Do thể tích mẫu tăng theo nhiệt độ  Không để đường ống dẫn gas vào lị q nóng cách để khăn ướt lên đường ống thường xuyên thay khăn  Nguyên nhân: khí hydrocarbon nhẹ có nhiệt độ bắt cháy thấp, đường ống nóng gây hỏa hoạn 30 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như BÀI 10 - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO (ASTM D482) Giới thiệu chung Tro phần không cháy đốt cháy Phạm vi: Các sản phảm chưng cất, nhiên liệu cặn, dầu nhờn, dầu thô sản phẩm dầu mỏ khác Không áp dụng cho sản phẩm hóa dầu có chứa hợp chất phụ gia phospho Cách tiến hành a Sơ đồ khối 10g dầu thô Cốc chịu nhiệt Đốt sơ Khuấy thủy tinh khoảng 10 phút Sai số 0.1g Lấy cốc bình hút ẩm, để nguội Cân cốc sai số 0.1mg Đun mẫu đến mẫu cốc cháy hết Nung mẫu T = 775 ± 25oC ∆ > 0.5mg Làm nguội to phòng Tro 31 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 10.2 Chuẩn bị mẫu dầu thơ Hình 10.2 Nung sơ cốc chứa mẫu Hình 10.3 Cho cốc chứa mẫu vào lị nung 32 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Kết thí nghiệm a Mẫu thí nghiệm  Mẫu dầu thơ: Pertronas  Do phịng thí nghiệm cung cấp  Lấy mẫu lúc 12 30 phút, ngày 19 tháng 10 năm 2020 b Số liệu thí nghiệm Thông số STT Lần Lần Khối lượng cốc sứ ban đầu (g) 56,0 66,9 Khối lượng mẫu thử nghiệm (g) 9,6 10,9 Khối lượng cốc sứ + tro (g) 56,1 67,0 c Tính tốn 𝐻𝐿𝑇𝑟𝑜 (%𝑘𝑙) = 𝑤 100 𝑊 Trong đó: 𝑤: khối lượng tro (g); 𝑊: khối lượng mẫu (g) Kết lần 1: 𝐻𝐿𝑇𝑟𝑜 (%𝑘𝑙) = 𝑤 56,1 − 56,0 100 = 100 = 1,0% 𝑊 9,6 𝐻𝐿𝑇𝑟𝑜 (%𝑘𝑙) = 𝑤 67,0 − 66,9 100 = 100 = 0,9% 𝑊 10,9 Kết lần 2: 33 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Các u cầu an tồn  Khơng để q nhiều mẫu vào cốc sứ đun nóng làm tràn mẫu ngồi, dẫn đến hỏa hoạn Do thể tích mẫu tăng theo nhiệt độ  Khơng để đường ống dẫn gas vào lị q nóng cách để khăn ướt lên đường ống thường xuyên thay khăn  Nguyên nhân: khí hydrocarbon nhẹ có nhiệt độ bắt cháy thấp, đường ống nóng gây hỏa hoạn  Dùng khăn ướt để giải nhiệt cho đường ống dẫn gas gần đuốc đốt  Nguyên nhân: Do đoạn ống gần với đuốc đốt nên có nhiệt độ cao  Để nghiêng chén sứ chờ nguội  Nguyên nhân: Để khung sắt nguội co lại không làm bể chén sứ  Lấy lượng dầu thô phù hợp với chén sứ  Nguyên nhân: Tránh tượng cháy, dầu bị tràn khỏi chén sứ  Chú ý đuốc sử dụng  Nguyên nhân: đường ống dẫn gas nặng mà phần đuốc nhẹ, không gắn cố định nên đuốc dễ bị kéo đổ xuống gây cháy 34 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như BÀI 11 - ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC (ASTM D445) Giới thiệu chung Độ nhớt chất lưu: thông số đại diện cho ma sát dòng chảy Khi dòng chất lưu sát kề có tốc độ chuyển động khác nhau, ngồi va đập phần tử vật chất có trao đổi xung lượng chúng Những phần tử dịng chảy có tốc độ cao làm tăng động dịng có tốc độ chậm ngược lại phần tử vật chất từ dòng chảy chậm làm kìm hãm chuyển động dịng chảy nhanh Kết lớp xuất ứng suất tiếp tuyến gây nên ma sát (lực ma sát trong) Độ nhớt động học kết tính từ thời gian chảy nhân với số tương ứng nhớt kế Cách tiến hành a Sơ đồ khối Nhớt kế tqua vạch ≥ 200 giây 50ml dầu nhờn Bể điều nhiệt Nhớt kế bể điều nhiệt Hệ thống đo độ nhớt tmin = 30 phút Dụng cụ hút đẩy Đồng hồ đếm Độ nhớt 35 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 11.2 Nhớt kế mao quản Hình 11.1 Cho dầu nhờn vào nhớt kế Hình 11.3 Dùng dụng cụ hút đẩy để đưa chất lỏng mao quản lên cao mực đánh dấu thứ ~5mm 36 Hình 11.4 Mẫu nhớt kế Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Kết thí nghiệm a Mẫu thí nghiệm  Loại dầu nhờn: Petrolimex Racer SJ  Mua tại: Cây xăng Petrolimex thị xã Gò Còng  Lúc 09 00 phút, ngày 05 tháng 10 năm 2020 b Số liệu thí nghiệm STT Thơng số Thời gian chảy 40oC (giây) Kết 5006 Thời gian chảy 100oC (giây) 2164 Loại nhớt kế S.150 F125 S.75 S398 c Tính tốn Độ nhớt động học (v) từ thời gian chảy t (giây) Ở 40oC: v (cSt) = C.t = 0,035.5006 = 175,21 cSt Ở 100oC: v (cSt) = C.t = 0,008.2164 = 17,312 cSt Với: C: số nhớt kế (S.150 0,035; S.75 0,008) t: thời gian chảy, giây Các yêu cầu an tồn  Khơng để chai, lọ chứa mẫu gần khu vực bể điều nhiệt, điều khiển, thiết bị điện…  Tắt cơng tắt, rút phích cắm thiết bị sau sử dụng 37 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như BÀI 12 - ĐỘ ĂN MÒN MIẾNG ĐỒNG (ASTM D130) Giới thiệu chung Hầu hết hợp chất lưu huỳnh có dầu thơ loại bỏ q trình chế biến Tuy nhiên lưu huỳnh sản phẩm dầu mỏ, số hợp chất gây ăn mịn kim loại Sự ăn mịn khơng thiết trực tiếp phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh tổng, ảnh hưởng đa dạng, phụ thuộc vào cấu tạo hóa học hợp chất lưu huỳnh Phương pháp nhằm đánh giá mức độ ăn mòn tương đối sản phẩm Phương pháp xác định độ ăn mòn miếng đồng dựa theo tiêu chuẩn ASTM D130 Miếng đồng đánh bóng nhúng chìm lượng mẫu thử qui định gia nhiệt điều kiện nhiệt độ thời gian qui định cụ thể đặc trưng cho loại sản phẩm thử nghiệm Sau chu kỳ gia nhiệt, lấy đồng ra, rửa sạch, đánh giá màu độ xỉn cách so với Bảng phân cấp chuẩn theo ASTM (Theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 2694:2007, ASTM D 130-04e1 “Sản phẩm dầu mỏ - phương pháp xác định Độ ăn mòn đồng phép thử đồng”) Hình 12.1 Bảng phân cấp chuẩn theo ASTM 38 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Cách tiến hành a Sơ đồ khối Miếng đồng Mẫu dầu DO Chà Rửa Chuẩn bị miếng đồng Đặt vào bể điều nhiệt Lấy mẫu Quan sát so sánh với chuẩn Độ ăn mịn 39 Thí nghiệm Chun đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 12.2 Chà miếng đồng Hình 12.3 Chuẩn bị ống nghiệm chứa mẫu Hình 12.4 Mẫu sau thí nghiệm Kết thí nghiệm So sánh với bảng phân cấp chuẩn bảng phân loại đồng, độ ăn mòn đồng là: Ăn mòn đồng (3 giờ/ 50 oC), loại 3a Các yêu cầu an toàn  Dùng kẹp khơng rỉ để kẹp miếng đồng đánh bóng mặt, không dùng tay để giữ miếng đồng  Đeo bao tay rửa mẫu dầu DO  Lau ống đựng mẫu sau rửa để tránh trơn trợt làm vỡ ống 40 ... Phần cặn Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 1.1 Bộ chưng cất ASTM Hình 1.2 Chuẩn bị ống hứng mẫu Hình 1.3 Thu thể tích phần cặn Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD:... Hình 8.6 Điểm bắt cháy 24 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như Hình 8.8 Thao tác dập lửa Hình 8.8 Làm nguội thu hồi dầu Kết thí nghiệm a Mẫu thí nghiệm  Loại dầu nhờn: Petrolimex Racer... 31 Thí nghiệm Chuyên đề Dầu khí GVHD: TS Hồ Quang Như b Hình ảnh Hình 10.2 Chuẩn bị mẫu dầu thơ Hình 10.2 Nung sơ cốc chứa mẫu Hình 10.3 Cho cốc chứa mẫu vào lị nung 32 Thí nghiệm Chun đề Dầu khí