PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TIÊU CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG DẦU THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP LY TÂM

de ĐỒ ÁN THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TIÊU CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG DẦU THÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP LY TÂM LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện báo cáo nỗ lực lớn hai sinh viên chúng em khơng thể hồn thành khơng có đóng góp quan trọng nhiều người Lời chúng em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo Viện Kỹ Thuật - Kinh tế biển, trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu nhiệt tình giảng dạy, định hướng cho chúng em từ ngày làm quen với môi trường nghiên cứu khoa học Chúng em xin cảm ơn ThS Nguyễn Thị Thu Dung cung cấp cho chúng em nhiều kiến thức khoa học, tận tình bảo cho chúng em suốt trình thực tập Chúng em xin trân trọng cảm ơn Viện nghiên cứu Khoa học Thiết kế dầu khí biển, Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”, đặc biệt tập thể anh chị phòng “Nghiên cứu lưu chất điều kiện chuẩn” tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc thực tế với môi trường làm việc thiết bị máy móc đại Chúng em xin chân thành cảm ơn anh chị KS Đỗ Dương Phương Thảo, KS Trương Sỹ Giang, KS Phạm Văn Đồng KS Ngọc Anh truyền đạt kinh nghiệm quý giá, kỹ chuyên môn bổ sung thêm cho chúng em nhiều kiến thức để hoàn thiện báo cáo Chúng em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Trong trình thực tập chuyên ngành phòng Nghiên cứu chất lưu điều kiện chuẩn, thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Thiết kế dầu khí biển từ ngày 04/11/2019 đến ngày 30/11/2019, sinh viên Ngơ Khánh Linh, Nguyễn Triệu Phương Linh hồn thành tốt tiêu chí sau đây: - Chuyên cần, chăm chỉ, thực tập đặn, đầy đủ Nề nếp tác phong lịch sự, có ý thức chấp hành nghiêm túc nề nếp, kỷ luật công ty quy định phịng thí nghiệm Chịu khó, có tinh thần ham học hỏi, tìm hiểu tài liệu, hoạt động – tổ chức công ty để phục vụ cho báo cáo mình, thái độ làm việc mực Khả làm việc nhóm tốt, tinh thần hịa đồng, trách nhiệm cao, phân cơng hợp lý hồn thành tốt, hạn cơng việc giao Hoàn thành báo cáo thời hạn với nội dung nghiên cứu tìm hiều đầy đủ Đánh giá trình thực tập: Tốt Vũng Tàu, ngày tháng năm 2019 Xác nhận Viện NCKH TK dầu khí biển Ký tắt Phịng Nghiên cứu chất lưu điều kiện chuẩn: ………………………… NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẨN Thái độ, tác phong tham gia thực tập Kiến thức chuyên môn Nhận thức thực tế Đánh giá khác Đánh giá kết thực tập Vũng Tàu, ngày tháng Giảng viên hướng dẫn năm 2019 MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ VIỆT NAM VÀ LIÊN DOANH VIỆT – NGA VIETSOVPETRO I Tổng quan cơng nghiệp dầu khí Việt Nam II.Liên doanh Việt –Nga Vietsovpetro Lịch sử hình thành .9 Tiềm lực 10 Lĩnh vực hoạt động 10 III Viện nghiên cứu khoa học thiết kế dầu khí biển 10 Lịch sử hình thành .10 Chức nhiệm vụ 11 IV Phòng Nghiên cứu chất lưu điều kiện chuẩn .11 PHẦN TỔNG QUÁT VỀ NHŨ TƯƠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG CÁC MẪU DẦU 12 I Lý thuyết nhũ tương 12 Định nghĩa phân loại .12 Sự hình thành nhũ .13 Độ bền nhũ 13 Tính chất 13 Ảnh hưởng nhũ tương đến trình khai thác, vận chuyển, mua bán chế biến dầu thô .14 II Phương pháp xác định hàm lượng nước phòng thí nghiệm 14 Phương pháp chưng cất .14 1.1 Định nghĩa .14 1.2 Nguyên lý làm việc 14 1.3 Thiết bị, hóa chất cách tiến hành 14 1.3.1 Thiết bị 14 2.3.2 Hóa chất 15 2.3.3 Cách tiến hành 15 1.3 Tính tốn kết .16 1.4 Sai số cho phép .16 Phương pháp ly tâm 17 2.1 Định nghĩa .17 2.2 Nguyên lý làm việc 17 2.3 Thiết bị, hóa chất cách tiến hành 17 2.3.1 Thiết bị .17 2.3.2 Hóa chất .20 2.3.3 Cách tiến hành .20 2.4 Tính tốn kết .20 2.5 Sai số cho phép .21 So sánh phương pháp .21 PHẦN THỰC HÀNH 21 I Phương pháp chưng cất 21 Quy trình thực nghiệm 21 1.1 Chuẩn bị mẫu 21 1.2 Lấy mẫu thực hành .21 Kết tính tốn 22 Sai số cho phép 22 II.Phương pháp ly tâm 22 Quy trình thực nghiệm 22 1.1 Chuẩn bị mẫu 22 1.2 Lấy mẫu thực hành .22 Kết tính tốn .23 Sai số cho phép 23 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢN Hình Cơng ty liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro Hình Hệ nhũ tương nước dầu dầu nước 12 Hình Dụng cụ chưng cất 15 Hình Độ chụm nước 17 Hình Máy ly tâm 18 Hình Ống ly tâm 19 DANH MỤC VIẾT TẮT NCKH – TK: Nghiên Cứu Khoa Học Thiết Kế TKTD: Thiết kế thăm dò XNLD: Xí nghiệp liên doanh LD: Liên doanh ASTM (American Society for Testing and Materials): Hiệp hội phân tích Vật liệu Quốc gia Mỹ LỜI NĨI ĐẦU Ngành cơng nghiệp dầu khí ngành hình thành phát triển nước ta, song chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Trong năm 1996, ngành dầu khí sản xuất triệu dầu thơ năm 1997 sản xuất 10 triệu tức tăng khoảng 14%, ngang tầm với ngành khác Theo kết thăm dò, nghiên cứu nhiều năm nhà địa chất nước nước khẳng định lòng đất Việt Nam, kể thềm lục địa vùng đất liền có chứa đựng tiềm dầu khí hấp dẫn Hàng loạt phát thương mại nối tiếp công bố chứng minh điều lơi kéo Cơng ty nước ngồi đầu tư vào Việt Nam Cơng nghiệp dầu khí ngành phát triển mạnh tương lai Thực tế đó, đặt cho đội ngũ người làm công tác kỹ thuật nhà sản xuất hàng loạt vấn đề hoàn thiện công nghệ khai thác xử lý vận chuyển dầu khí , tiến tới khai thác sử dụng hợp lý, có hiệu nguồn tài nguyên quý giá đất nước Dầu mỏ khai thác thềm lục địa phía Nam đưa lên khỏi lịng đất chứa lượng nước vỉa dạng nhũ Lượng nước tăng lên áp dụng phương pháp thứ cấp, tam cấp, bơm điện phân nước có phụ gia hóa phẩm… để tăng hệ số thu hồi dầu mỏ Quá trình xử lý tách nước khỏi dầu thô không thiếu để đảm bảo cho chất lượng dầu thô xuất tương lai đảm bảo cho chất lượng nguyên liệu nhà máy lọc dầu Hơn nữa, hàm lượng nước cặn có dầu thơ có ý nghĩa quan trọng, nước cặn gây ăn mịn thiết bị gây khó khăn q trình chế biến Vì vậy, việc xác định hàm lượng nước cặn địi hỏi để đo xác thể tích thực loại dầu thực tế khâu bn bán, tính thuế, trao đổi chuyển nhượng quyền quản lý Tại công ty Liên doanh Việt – Xô Vietsovpetro phịng thí nghiệm Nghiên cứu chất lưu điều kiện chuẩn chúng em tiếp cận thực hành xác định tách nước khỏi mẫu dầu thơ hướng dẫn tận tình anh chị KS, bên cạnh lại lần tiếp xúc với việc làm khoa học, thiết bị, nghiên cứu xử lý tài liệu, trình độ điều kiện có hạn nên khơng tránh khỏi sai xót Chúng em mong nhận nhiều ý kiến quý báu thầy cô để đồ án hoàn chỉnh PHẦN TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHIỆP DẦU KHÍ VIỆT NAM VÀ LIÊN DOANH VIỆT – NGA VIETSOVPETRO I Tổng quan công nghiệp dầu khí Việt Nam Từ năm đầu thập kỉ 60, đất nước cịn chiến tranh cơng tác tìm kiếm, thăm dị dầu khí đồn địa chất dầu khí Tổng cục địa chất tiến hành miền Bắc Với giúp đỡ tài kỹ thuật Liên Xơ (cũ), tiến hành thăm dị địa bàn sơng Hồng Hàng chục giếng khoan thực thiết bị Liên Xô khoan đất liền với độ sâu từ 1200 – 4200 m phát có dầu khí Condensate, trữ lượng khơng đáng kể II.Liên doanh Việt –Nga Vietsovpetro Lịch sử hình thành Liên đồn dầu khí Việt Xơ  (trước là Xí nghiê ̣p Liên doanh dầu khí Viê ̣t – Xô, gọi tắt Vietsovpetro) thành lập sở hiệp định hợp tác Việt Nam Liên Xô, hợp tác thăm dị khai thác dầu khí thềm lục địa Việt Nam ký ngày 03/07/1980 hiệp định hai phủ ký ngày 19/06/1981 việc thành lập cơng ty liên doanh dầu khí Việt- Xô Vietsovpetro (nay liên doanh Việt- Nga VIETSOVPETRO ), biểu tượng tình hữu nghị Việt Nam Liên bang Nga Từ năm 1993, Liên bang Nga tiếp nhận nghĩa vụ quyền lợi Liên Xô Liên doanh Hiện nay, Vietsovpetro hoạt động theo Hiệp định Liên Chính phủ Việt Nam Liên bang Nga ký ngày 27/12/2010 tiếp tục hợp tác lĩnh vực thăm dị địa chất khai thác dầu khí thềm lục địa Việt Nam Hình Cơng ty liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro Tiềm lực LD Việt – Nga Vietsovpetro sẵn sàng hợp tác với cơng ty dầu khí nước quốc tế để cung cấp loại hình dịch vụ chất lượng cao lĩnh vực sau đây:  Nghiên cứu, thăm dò khai thác mỏ;  Thiết kế, chế tạo, lắp đặt cơng trình dầu khí biển;  Khảo sát sửa chữa cơng trình khai thác dầu khí;  Điều hành khai thác mỏ;  Vận hành, sửa chữa bảo dưỡng cơng trình dầu khí, thiết bị lượng;  Khoan, sửa chữa giếng khoan;  Đo địa chấn địa vật lý giếng khoan;  Thu gom vận chuyển khí, vận hành bảo dưỡng giàn nén khí;  Dịch vụ vận tải biển cơng tác lặn;  Phòng, chống thu gom dầu tràn;  Dịch vụ cảng cung ứng vật tư thiết bị;  Phân tích thí nghiệm; mơ hình vỉa;  Dịch vụ vận tải ô tô, vận tải siêu trường siêu trọng;  Dịch vụ công nghệ thông tin liên lạc;  Dịch vụ kiểm tra sức khỏe, khám chữa bệnh Lĩnh vực hoạt động  Tìm kiếm, thăm dò, khai thác, thu gom, xử lý, vận chuyển, tàng trữ bán sản phẩm dầu, khí condensate CHXHCN Việt Nam, Liên bang Nga nước thứ ba thông qua tổ chức CHXHCN Việt Nam sở hợp đồng;  Nghiên cứu khoa học, khảo sát thiết kế, xây dựng phát triển mỏ dầu khí, thiết kế xây dựng cơng trình dầu khí;  Mua,  bán, xuất nhập vật tư thiết bị ngành dầu khí; Thực cung cấp dịch vụ dầu khí cho tổ chức Việt Nam nước ngoài; III Viện nghiên cứu khoa học thiết kế dầu khí biển Lịch sử hình thành Tiền thân Viện NCKH TK Xưởng NCKH TKTD, hình thành năm 1982 với biên chế nhỏ, gọn gồm chủ yếu chuyên gia lĩnh vực địa chất, địa lý Giai đoạn này, nhiệm vụ XNLD tìm kiếm thăm dị cấu tạo triển vọng chứa dầu để phát mỏ chứa trữ lượng công nghiệp Các công tác thực khảo sát địa chấn thềm lục địa Nam Việt Nam, chủ yếu vùng Trũng Cửu Long, nghiên cứu, phân tích, xử lý số liệu địa chất thiết kế, biện luận vị trí giếng tìm kiếm thăm dị thếm lục địa miền Nam Việt Nam Thành công việc phát cấu tạo Bạch Hổ, sau khoan giếng tìm kiếm cho dịng dầu cơng nghiệp, cho thấy triển vọng việc phát triển mỏ cần thiết hình thành đơn vị nghiên cứu thiết kế đủ khả thực dự án liên quan tới phát triển mỏ Ngày 26 tháng 10 năm 1985 Viện thức thành lập Chức nhiệm vụ - Soạn thảo, giám sát triển khai đề xuất giải pháp đảm bảo thực thi hiệu văn liệu thiết kế tìm kiếm, thăm dị, khai thác quy hoạch xây dựng công nghiệp mỏ dầu khí; - Nghiên cứu cấu trúc địa chất, xác định tồn dầu khí, quy mơ đặc trưng chúng phục vụ công tác thiết kế khai thác quy họach xây dựng mỏ; - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ kỹ thuật tiên tiến công tác khoan khai thác, thu gom, xử lý, vận chuyển tàng trữ dầu khí điều kiện bỉển xa bờ; - Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật công nghệ tiên tiến thiết kế kỹ thuật cơng nghệ thiết kế thi cơng, dự tóan xây dựng sửa chữa cơng trình biển; - Làm dịch vụ khoa học, thiết kế phát triển mỏ IV Phòng Nghiên cứu chất lưu điều kiện chuẩn - Phân tích nhanh mẫu dầu mỏ (Express – Analysis of Crude Oil) - Phân tích tồn diện mẫu dầu mỏ q trình khoan, thăm dị, khai thác mẫu dầu thương phẩm điều kiện thường: + Độ nhớt dầu thô sản phẩm dầu loại + Hàm lượng nhựa, asphalten + Hàm lượng muối nước, lưu huỳnh tro, cốc, tạp chất học + Nhiệt độ nóng chảy + Tỷ trọng, trọng lượng phân tử + Chưng cất dầu sản phẩm dầu + Điểm chớp cháy cốc hở, cốc kín nhiệt độ đông đặc + Chỉ số axit, số kiềm tổng + Hàm lượng vi nguyên tố - Phân tích đánh giá thành phần chất lắng tàu dầu, bồn, bể chứa, đường ống - Phân tích chất lượng loại dầu nhờn, dầu thủy lực - Các phân tích hỗ trợ cơng nghệ khác cho khai thác vận chuyển dầu - Phân tích, nghiên cứu số nước môi trường: + Phân tích tồn diện số nước bơm ép, nước đồng hành + Phân tích tác động liên quan tới ô nhiễm môi trường + Đánh giá chất lượng hóa phẩm sử dụng q trình khai thác dầu khí PHẦN TỔNG QUÁT VỀ NHŨ TƯƠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG CÁC MẪU DẦU I Lý thuyết nhũ tương Định nghĩa phân loại  Định nghĩa Nhũ tương là một hệ chất lỏng khơng đồng gồm hai chất lỏng khơng hịa tan vào nhau, chất bị phân chia thành hạt nhỏ hình cầu, phân tán chất lỏng thứ hai Chất lỏng bị phân tán gọi pha phân tán, chất lỏng thứ hai gọi pha liên tục hay môi trường phân tán  Phân loại nhũ dầu mỏ * Nhũ nghịch N/D (nước dầu): Là loại nhũ thường gặp khai thác dầu mỏ Hàm lượng pha phân tán môi trường phân tán (nước phân tán dầu) thay đổi 90% - 95% Tính chất nhũ ảnh hưởng lớn đến q trình cơng nghệ khai thác, thu gom dầu đến việc lựa chọn công nghệ kỹ thuật tách nhũ * Nhũ thuận D/N (dầu nước): Nhũ tạo thành trình phá nhũ nghịch – nhũ dầu mỏ, trình tác động nhiệt nước lên vỉa trình xử lý nước thải Do thuộc loại nhũ tương lỗng nên cơng nghệ phá nhũ thuận lợi so với phá nhũ nghịch * Nhũ hỗn hợp: Có thể nhũ thuận nhũ nghịch, pha phân tán nhũ chứa hạt nhỏ môi trường phân tán Nhũ xuất đồng thời có hệ hai chất tạo nhũ có tác động trái ngược Được đặc trưng lượng tạp chất học cao khó phá, nhũ tích tụ ranh giới phân pha thiết bị xử lý dầu thô nước, nguyên nhân gián đoạn công nghệ Pha trong: hạt nước Pha trong: hạt dầu Hình Hệ nhũ tương nước dầu dầu nước Sự hình thành nhũ Nhũ tương chủ yếu hình thành trình khai thác dầu thô Phần lớn dầu thô khai thác lên dạng nhũ mà chủ yếu nhũ nước dầu (N/D) Loại nhũ thường bền khó phá Đa số nghiên cứu cho điều kiện vỉa phân tách dầu, khí nước, chúng bắt đầu tạo thành trình chuyển động theo thân giếng lên bề mặt, độ sâu 2000 m áp suất 20 MPa phần thể tích dầu mỏ hịa tan tới 1000 phần thể tích khí Khi lên tới bề mặt, giảm áp khí tách với lượng đủ lớn để phân tán giọt nước vỉa Đây nguyên nhân gây nhũ Độ bền nhũ Đây tiêu quan trọng nhũ dầu mỏ Nó khả khoảng định không bị phá vỡ, không bị tách thành pha, không trộn lẫn Để đánh giá độ bền nhũ, người ta phân thành loại: + Độ bền động học (sa lắng): khả hệ thống chống lại xa lắng hay lên hạt pha phân tán tác dụng trọng lực + Độ bền tập hợp: khả hạt pha phân tán va chạm với hạt khác hay với ranh giới phân chia pha giữ nguyên kích thước ban đầu Tính chất  Tỷ khối nhũ Tỷ khối: tỷ khối nhũ tính theo cơng thức sau: ρnh= 100−W 0.01× W 0.01 × + ρd ρn Trong đó: + ρnh: Tỷ khối nhũ + ρd : Tỷ khối dầu + ρn: Tỷ khối nước + W: Hàm lượng nước dầu, % thể tích  Độ nhớt Nhũ dầu mỏ hệ phân tán, có độ nhớt dị thường chuyển động khơng tn theo định luật Newton Đối với hệ độ nhớt số, mà phụ thuộc vào điều kiện chuyển động Khi tăng hàm lượng nước độ nhớt nhũ tạo thành tăng, đăc biệt hàm lượng nước > 20%  Độ phân tán nhũ Độ phân tán đặc trưng cho mức độ phân tán pha phân tán môi trường phân tán Đây đặc trưng xác định tính chất hệ nhũ tương hệ phân tán khác Độ phân tán đo đường kính hạt phân tán Độ phân tán chia làm loại: + Nhũ có độ phân tán nhỏ: kích thước giọt nhũ từ 0,2 ÷ 20 μm + Nhũ có độ phân tán trung bình: kích thước giọt nhũ 20 ÷ 50 μm + Nhũ có độ phân tán thơ: kích thước giọt nhũ 50 ÷ 100 μm Ảnh hưởng nhũ tương đến trình khai thác, vận chuyển, mua bán chế biến dầu thơ Nhũ tương có ảnh hưởng lớn trình khai thác, vận chuyển, mua bán chế biến dầu thơ Sự có mặt nước dầu gây ăn mịn thiết bị, gây khó khăn làm tiêu tốn nhiên liệu, chi phí xử lý cho trình vận chuyển, làm gia tăng chi phí xử lý tách nước khó khăn trình chế biến Việc đo hàm lượng nước bắt buộc để xác định xác thể tích dầu khâu bn bán, tính thuế, trao đổi chuyển nhượng quyền quản lý II Phương pháp xác định hàm lượng nước phịng thí nghiệm Phương pháp chưng cất I.1 Định nghĩa Chưng cất q trình tách dung dịch cách đun sơi nó, ngưng tụ bay để phần: Phần nhẹ distillat có nhiệt độ sơi thấp, chứa nhiều chất dễ sơi, cịn phần nặng cịn lại cặn chưng cất (redue) I.2 Nguyên lý làm việc Mẫu đun hồi lưu với dung môi không tan nước Dung môi sử dụng phải tạo thành hỗn hợp đẳng phí với nước cất với nước có mẫu Dung mơi nước bị ngưng tụ lại phân ly liên tục ống thu, nước đọng lại phần có vạch chia bẫy ngưng, cịn dung mơi chảy trở lại bình cất 1.3 Thiết bị, hóa chất cách tiến hành 1.3.1 Thiết bị Thiết bị bao gồm bình chưng cất, ống sinh hàn, bẫy nước thủy tinh có vạch chia bếp đun Bình chưng cất: dung tích 500 ml, đáy trịn thủy tinh, bình chưng cất lắp khít với khớp nối có độ 24/29 Bình lắp với bẫy nước loại 10 ml hiệu chuẩn có chia vạch với vạch chia 0,1 ml Bẫy lắp với ống sinh hàn dài 400 mm Một ống làm khô nạp đầy chất hút ẩm lắp đỉnh ống sinh hàn (ngăn ẩm khơng khí xâm nhập từ môi trường xung quanh) Bếp đun: điện có áo bọc khuấy từ, cho phân phối nhiệt độ toàn nửa bình sử dụng Hình Dụng cụ chưng cất II.3.2 Hóa chất Xylen (Cảnh báo – Cực kỳ bắt lửa, dễ cháy) Hơi độc Xylen sử dụng quy trình thường hỗn hợp đồng phần ortho-, meta- para- chứa số etyl benzen II.3.3 Cách tiến hành Bước 1: Làm toàn thiết bị để loại bỏ màng bụi bẩn bám bề mặt cản trở dòng chảy tự nước thiết bị thử Để giảm thiểu tượng giọt nước bám bề mặt dụng cụ không lắng vào bẫy ngưng để đo làm độ chụm phép thử bị ảnh hưởng Bước 2: Rót 50 ml mẫu vào ống đong có vạch chia dung tích phù hợp Rót cẩn thận lượng mẫu ống đong vào bình chưng cất tráng phần bám dính thành ống 50 ml xylen chia làm lần lần 25 ml, rót vào bình cất Rót chất lỏng ống đong vào bình cất mơt cách hồn tồn Thêm đủ xylen vào bình cất để tổng dung tích xylen có bình 100 ml Bước 3: Lắp chi tiết thiết bị, chọn bẫy ngưng phù hợp với lượng nước dự đốn có mẫu, làm kín tất khớp nối chất lỏng Không nên bôi mỡ cho khớp nối thủy tinh Ống sinh hàn bẫy ngưng phải làm hóa chất để đảm bảo nước chảy tự xuống đáy bẫy ngưng Lắp vào đầu ống sinh hàn chất hút ẩm để ngăn ngưng tụ ẩm khơng khí xâm nhập vào sinh hàn Cho nước có nhiệt độ 20 0C - 250C chảy tuần hoàn vỏ bọc ống sinh hàn Bước 4: Bật bếp đun bình cất điều chỉnh tốc độ sơi, cho phần cất ngưng tụ chảy từ ống sinh hàn xuống với tốc độ từ giọt đến giọt giây Tiếp tục chưng cất không cịn nhìn thấy nước phần dụng cụ ngoại trừ bẫy thể tích nước bẫy trì khơng đổi vịng phút Nếu thấy giọt nước bám lâu thành ống sinh hàn, phun rửa xylen Thêm lượng nhỏ chất phá nhũ loại tan dầu với nồng độ 1/1000 vào xylen dùng để phun rửa giúp gạt giọt nước bám xuống Sau phun rửa, chưng cất lại thêm phút (phải tắt nguồn nhiệt 15 phút trước phun rửa để tránh sôi mạnh), gia nhiệt đun từ từ để tránh sôi mạnh Lặp lại quy trình thể tích nước bẫy trì khơng đổi vịng phút Nếu quy trình khơng gạt nước xuống, sử dụng que gạt nước (chế tạo từ nhựa TEFLON – florocacbon), dụng cụ tương đương gạt cho nước chảy vào bẫy Bước 5: Khi chưng cất hoàn tất, để nguội bẫy ngưng đến 20 0C lượng chứa ống đến nhiệt độ phòng Dùng đũa thủy tinh dụng cụ làm từ nhựa TEFLON - florocacbon áp dụng phương tiện thích hợp khác gạt tất giọt nước dính thành bẫy ngưng cho rơi xuống lớp nước lắng Đọc thể tích nước bẫy ngưng xác đến vạch chia ống Bẫy chia vạch 0,1 ml thể tích xác định xác đến 0,05 ml I.3 Tính tốn kết Hàm lượng nước mẫu tính theo cơng thức sau: %V= A−B × 100 C %V= A−B × 100 M/D %m= A−B × 100 M Trong đó: + A lượng nước bẫy, tính ml; + B lượng dung mơi mẫu trắng, tính ml; + C lượng mẫu thử, tính ml; + M khối lượng mẫu thử, tính g; + D tỷ trọng mẫu, tính g/ml I.4 Sai số cho phép Độ xác phương pháp xác định khoảng 0,01 % đến 1% Độ lặp lại - Sai số kết phân tích thành cơng đạt người thực dụng cụ thí nghiệm điều kiện làm việc không thay đổi với vật tư phân tích xác định, thời gian dài, với thao tác bình thường xác phương pháp phân tích này, thì, số 20 lần có trường hợp vượt giá trị sau đây: + Từ 0,0% đến 0,1% nước, xem hình + Lớn 0,1% nước, độ lặp lại không đổi 0,08 Độ tái lập – Sai lệch hai kết phân tích độc lập đơn lẻ đạt người thực khác phòng thí nghệm khác vật tư phân tích xác định, thì, thời gian dài với thao tác xác bình thường phương pháp phân tích này, 20 lần có lần vượt giá trị sau đây: + Từ 0,0% đến 0,1% nước, xem hình + Lớn 0,1% nước, độ tái lập không đổi 0,11 Hàm lượng nước trung bình xác định theo phương pháp chưng cất, tính phần trăm Hình Độ chụm nước Phương pháp ly tâm 2.1 Định nghĩa Ly tâm phương pháp sử dụng lực ly tâm để tách cách nhanh chóng phân tử có khối lượng riêng (ρ) khác Do ảnh hưởng trọng lực, hai phần tử có khối lượng khác lắng tốc độ tương đương với trọng lượng Sự khác tỷ trọng lớn dễ phân biệt 2.2 Nguyên lý làm việc Lấy thể tích dầu thơ toluen bão hồ nước vào hai ống quay ly tâm hình Sau quay ly tâm, nước tạp chất có tỷ trọng cao đọng đáy ống, đọc ghi nhận thể tích 2.3 Thiết bị, hóa chất cách tiến hành 2.3.1 Thiết bị Máy ly tâm: Đầu quay, vòng đai trục quay ống đỡ, bao gồm vòng đệm phải thiết kế thật khít êm để chịu lực ly tâm lớn mà lực nguồn tạo Các ống đỡ đệm lót phải giữ ống máy ly tâm chuyển động Máy ly tâm đậy chặt nắp đủ để tránh nguy hiểm xảy vỡ, nứt ống Máy ly tâm phải gia nhiệt kiểm soát nhiệt độ để tránh điều kiện khơng an tồn Máy phải có khả trì nhiệt độ mẫu thử tồn q trình 600C Việc kiểm sốt nhiệt độ có khả trì nhiệt độ giới hạn vận hành an tồn mơi trường dễ cháy Nguồn điện gia nhiệt máy ly tâm phải đáp ứng yêu cầu an toàn sử dụng vùng có chất độc Máy ly tâm có khả ly tâm hai hay nhiều ống ly tâm hình phải tạo lực ly tâm tương đối (rcf) tối thiểu 600 đầu ống quay Tính tốn tốc độ quay theo số vịng/phút: v/ph = 1335√ rcf /d Trong v + rcf là lực ly tâm tương đối; rcf = ph d( ) 1335 + d (mm) là đường kính vịng quay, đo đầu nhọn hai ống đối diện vị trí quay Bể phải khối kim loại đặc bể chất lỏng có chiều cao đủ để ngâm ống ly tâm thẳng đứng tới vạch 100 ml Các chức phải đảm bảo giữ nhiệt độ 60 oC ± 3oC Hình Máy ly tâm Ống ly tâm: Mỗi ống ly tâm phải dài 203 mm, hình làm thuỷ tinh tơi kỹ, có chia độ đánh số (như hình 5) Các ống sáng, miệng thu nhỏ để đóng kín khít nút cao su bền dung môi Khoảng sai số thang đo khoảng chia nhỏ vạch chia quy định Bảng 1, vạch chia hiệu chuẩn nước tách khí nhiệt độ 20 0C đọc đáy mặt cong bị bóng mờ Độ xác vạch chia ống ly tâm phải kiểm tra thể tích, hiệu chuẩn vạch chia 0,25 ml, vạch 0,5 ml; ml; 1,5 ml; ml; 50 ml; 100 ml Không dùng ống sai số thang đo vượt giá trị ghi Bảng Khoảng chia, ml Vạch chia nhỏ, ml Dung sai thể tích, ml đến 0,1 0,05 ± 0,02 0,1 đến 0,3 0,05 ± 0,03 0,3 đến 0,5 0,05 ± 0,05 0,5 đến 1,0 0,10 ± 0,05 1,0 đến 2,0 0,10 ± 0,10 2,0 đến 3,0 0,20 ± 0,10 3,0 đến 5,0 0,50 ± 0,20 5,0 đến 10 1,00 ± 0,50 10 đến 25 5,00 ± 1,00 25 đến 100 25,00 ± 1,00 Bảng 1-Sai lệch cho phép vạch chia ống ly tâm 203 mm Hình Ống ly tâm 2.3.2 Hóa chất Toluene (Cảnh báo - Dễ cháy Bảo quản xa nguồn nhiệt, tia lửa, lửa trần Dạng toluen độc Toluen chất độc Cần ý cẩn thận để tránh hít phải bảo vệ mắt tiếp xúc Bảo quản bình chứa kín Khi sử dụng phải có thơng hút khơng khí bảo đảm Tránh tiếp xúc lâu nhiều lần với da) Toluene sử dụng phải bão hòa nước 60oC ± 3oC Chất phá nhũ: chất phá nhũ (demulsifier) sử dụng Tret-O-Lite, sử dụng để thúc dẩy q trình tách nước khỏi mẫu, để tránh việc nước bám thành ống ly tâm làm tăng phân biệt bề mặt giao diện dầu - nước Tỷ lệ pha nhũ 25% chất phá nhũ cho 75% toluene.TCVN 2.3.3 Cách tiến hành Bước 1: Rót thẳng từ chai đựng mẫu vào hai ống ly tâm đến vạch 50ml Sử dụng pipet dụng cụ thích hợp khác để lấy 50ml toluene bão hịa nước Sau đó, cho 0,2 ml dung dịch phá nhũ vào ống Đậy chặt ống lộn ngược ống 10 lần để bảo đảm mẫu dung mơi hịa trộn hồn tồn, hỗn hợp đồng Bước 2: Nới nút đậy đặt chìm ống đến vạch 100ml vào bồn bể ổn nhiệt 15 phút nhiệt độ 600C Đặt ống vào cốc quay đối diện máy ly tâm để tạo cân bằng, ống nút không chạm ống bên cạnh đối diện Để tránh tượng bể ống cốc, phải ý cho ống nằm khít đệm để không phần ống chạm với vành cốc Cho máy quay vòng 10 phút với tốc độ tính theo cơng thức tính tốc độ quay, đủ tạo lực ly tâm tương đối (rcf) tối thiểu 600 đầu ống quay Duy trì nhiệt độ tồn q trình ly tâm 600C Bước 3: Ngay sau máy ly tâm ngừng quay, đọc ghi thể tích chung nước tạp chất lắng đáy ống xác đến 0,05 ml cho khoảng chia từ 0,1ml đến 1ml; 0,1ml cho khoảng chia 1ml Dưới 0,1 ml đánh giá xác đến 0,025 ml thể tích nước cặn Nếu thấy lượng nước tạp chất nhỏ 0,025 ml; thể tích khơng đủ để đánh giá 0,025 ml; ghi nhỏ 0,025 ml Nếu khơng nhìn thấy cặn nước ghi thể tích 0,000 ml Bước 4: Lặp lại quy trình thể tích nước tạp chất không thay đổi cho hai lần đọc liên tiếp Thông thường không lần quay 2.4 Tính tốn kết Lấy tổng hai ống chấp nhận phần trăm thể tích nước tạp chất Tính hàm lượng nước cặn mẫu sau: %V =V +V Trong đó: + V hàm lượng nước tạp chất (kết phép thử), % thể tích; + V1 là thể tích cuối nước tạp chất 50 ml mẫu ống thứ nhất, ml; + V2 là thể tích cuối nước tạp chất 50 ml mẫu ống thứ hai, ml 2.5 Sai số cho phép Độ xác phương pháp xác định khoảng 0,01% đến 1% Độ lặp lại: + Từ 0,0% đến 0,3% nước + Từ 0,3% đến 1,0% nước, độ lặp lại không đổi 0,12 Độ tái lặp: + Từ 0,0% đến 0,3% nước + Từ 0,3% đến 1,0% nước, độ lặp lại không đổi 0,28 Dung sai – Quy trình theo phương pháp phân tích khơng có độ dung sai giá trị nước tạp chất nhận biết kiện phương pháp phân tích So sánh phương pháp Chương trình phân tích xoay vịng có so sánh phương pháp phân tích chưng cất có phần xác cao phương pháp phân tích ly tâm Hiệu chỉnh trung bình cho phương pháp phân tích chưng cất 0,06 hiệu chỉnh cho ly tâm 0,10 Độ chụm phương pháp chưng cất cải thiện chút so với phương pháp ly tâm: độ lặp lại 0,08 so với 0,1 độ tái lập 0,11 so với 0,2 Độ chụm phương pháp ly tâm so với phân tích chung cất: độ lập lại 0,12 độ tái lập 0,28 PHẦN THỰC HÀNH I Phương pháp chưng cất Quy trình thực nghiệm 1.1 Chuẩn bị mẫu Mẫu dầu 286 287 chứa chai gia nhiệt 50oC để mẫu dạng lỏng 1.2 Lấy mẫu thực hành Bước 1: Lắc mẫu Bước 2: Rót trực tiếp mẫu 50 ml mẫu vào ống đong 100 ml Sau rót thẳng mẫu vào bình cất đáy trịn 500 ml Dùng dung mơi xăng để rửa mẫu cịn dính ống đong rót vào bình cất Tiếp tục thêm dung mơi vào bình cất để tổng thể tích dung mơi bình 100 ml Bước 3: Lắp chi tiết thiết bị, chọn bẫy ngưng, làm kín khớp nối chất lỏng lắp vào ống sinh hàn Cho nước có nhiệt độ 20 – 25 0C chảy qua vỏ bọc ống sinh hàn Bước 4: Bật bếp đun bình cất Điều chỉnh tốc độ sôi cho phần cất ngưng tụ chảy từ ống sinh hàn xuống với tốc độ đến giọt giây Tiếp tục chưng phần dung môi bẫy ngưng suốt phần nước đọng lại đáy bẫy ngưng khơng thay đổi vịng phút Bước 5: Kết thúc trình chưng cất, để nguội bẫy ngưng đến nhiệt độ phòng, dùng que lơng gà gạt cịn bám thành ống xuống đọc thể tích nước Kết tính tốn Mẫu 286  Lần 1: thể tích nước sau chưng cất hoàn tất: 9,3 (ml) Vậy %VH2O =  V H 2O 9,3 × 100 %=18,6 % × 100 % = 50 V mẫu Lần 2: Thể tích nước sau chưng cất hồn tất: 9,2 (ml) Vậy %VH2O = V H 2O 9,2 ×100 %=18,4 % × 100 % = 50 V mẫu Mẫu 287 Ban đầu Vtổng mẫu = 216 ml, VH2O/tổng mẫu = 30 ml, Vdầu = 186 ml  Lần 1: thể tích nước sau chưng cất hoàn toàn: 2,6 (ml) %VH2O (sau chưng cất) = ( Tổng %VH2O = V H 2O 2,6 ×100%) = 5,2 % × 100 % ) = ( 50 V mẫu % V H O ( sau chưng cất ) × V dầu + V H O /tổng mẫu 5,2×186 +30 = = 216 V tổng mẫu 4,62 %  Lần 2: Thể tích nước sau chưng cất hoàn toàn: 2,4 (ml) %VH2O = ( V H 2O 2,4 ×100%) = 4,8 % × 100 % ) = ( 50 V mẫu Tổng %VH2O = % V H O ( sau chưng cất ) × V dầu + V H O /tổng mẫu 4,8 ×186+ 30 = = 216 V tổng mẫu 4,27 % Sai số cho phép Sau trình chưng cất, độ tái lập – sai lệch hai kết phân tích độc lập thực hai người khác mẫu, lần thử: + Với mẫu 286 qua lần đo độ sai lệch % nước 0,2% + Với mẫu 287 qua lần đo độ sai lệch % nước 0,35% So với tiêu chuẩn ASTM nằm mức độ cho phép lớn 0,1% nước với độ tái lập không đổi 0,11 II.Phương pháp ly tâm Quy trình thực nghiệm 1.1 Chuẩn bị mẫu Mẫu dầu 286 287 chứa chai gia nhiệt bể gia nhiệt nhiệt độ 50 C để mẫu dạng lỏng trước lấy mẫu o Máy ly tâm: bật máy ly tâm set máy cho nhiệt độ máy 600C 1.2 Lấy mẫu thực hành Bước 1: Rót thẳng từ chai đựng mẫu vào hai ống ly tâm đến vạch 50ml thêm 50ml dung mơi (xăng) vào Sau đó, cho 0,2 ml dung dịch phá nhũ vào ống Đậy chặt ống đảo ngược ống 10 lần để bảo đảm mẫu dung môi trộn kỹ, hỗn hợp đồng Bước 2: Nới nút đậy đặt chìm ống đến vạch 100ml vào bồn bể ổn nhiệt 15 phút nhiệt độ 600C Đặt ống vào cốc quay đối diện máy ly tâm để tạo cân bằng, ống nút không chạm ống bên cạnh đối diện Cho máy quay vòng 10 phút Duy trì nhiệt độ tồn q trình ly tâm 600C Tốc độ quay tạo lực ly tâm tương đối (rcf) 1552 Bước 3: Sau ly tâm xong, đọc ghi thể tích chung nước tạp chất lắng đáy ống Kết tính tốn  Mẫu 286  Lần 1: Thể tích nước cặn: VH2O = ml, Vcặn= ml Vậy %V = (VH2O + Vcặn) × = (4 + 4)×2 = 16 % (cho ống mẫu)  Lần 2: Thể tích nước cặn: VH2O = 3,9 ml, Vcặn= 4,05 ml Vậy %V = (VH2O + Vcặn) × = (3,9 + 4)×2 = 15,9 % (cho ống mẫu)  Mẫu 287 Ban đầu Vtổng mẫu = 310 ml, VH2O/tổng mẫu = 30 ml, Vdầu = 280 ml  Lần 1: Thể tích nước cặn: VH2O (ly tâm) = ml, Vcặn = 0,25 ml → %V = (VH2O + Vcặn) × = (3 + 0,25)× = 6,5% (cho ống mẫu) Tổng %VH2O =  % V H O ( sau ly tâm ) ×V dầu +V H O /tổng mẫu 6,5× 280+30 = = 5,95 % 310 V tổng mẫu Lần 2: Thể tích nước cặn: VH2O (ly tâm) = 2,6 ml, Vcặn = 0,75 ml → %V = (VH2O + Vcặn) × = (2,6 + 0,65)× = 6,5 % (cho ống mẫu) Tổng %VH2O = % V H O ( sau ly tâm ) ×V dầu +V H O /tổng mẫu 6,5× 280+30 = = 5,95 % 310 V tổng mẫu Sai số cho phép Sau trình ly tâm, độ tái lập – sai lập hai kết phân tích độc lập thực hai người khác mẫu, lần thử: + Với mẫu dầu 286 qua lần đo độ sai lệch % nước 0,1 % + Với mẫu dầu 287 qua lần đo độ sai lệch % nước 0,0 % So với tiêu chuẩn ASTM nằm mức độ cho phép từ 0,0 % đến 0,3 % KẾT LUẬN Các số liệu nhận quy trình thực nghiệm phép đo hàm lượng nước cặn phương pháp chưng cất phương pháp ly tâm từ rút kết luận: + Sau xác định hàm lượng nước từ hai phương pháp chưng cất ly tâm với mẫu, hai phương pháp phương pháp chưng cất cho kết hàm lượng nước nhiều phương pháp ly tâm + Phương pháp chưng cất có độ chụm tương quan với hàm lượng nước khoảng 0,1% nước + Phương pháp ly tâm dùng để xác định hàm lượng nước cặn mẫu dầu thô không hồn tồn xác Lượng nước phát ln thấp so với lượng nước thực tế Độ chụm tương quan với hàm lượng nước khoảng 0,1 % TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 2692:2007 (ASTM D 95 – 05e1), Sản phẩm dầu mỏ bitum - Xác định hàm lượng nước phương pháp chưng cất Tiêu chuẩn quốc gia Mỹ D 4006 – 81 (Có sửa đổi 2005), Phương pháp phân tích tiêu chuẩn xác định nước dầu thô chưng cất Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9791:2013 (ASTM D 4006 – 11), Dầu thô – Xác định nước phương pháp chưng cất Tiêu chuẩn quốc gia TCVN (ASTM D 4006 – 11) 2012, Dầu thô – Xác định nước phương pháp chưng cất (Website: https://fr.scribd.com/document/400833797/126779209-ASTM-D4006Standard-Test-Method-for-Water-in-Crude-Oil-by-Distillation-pdf ) Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6779:2008 (ASTM D 1796 - 04), Nhiên liệu đốt lò Xác định hàm lượng nước cặn - Phương pháp ly tâm (Quy trình phịng thử nghiệm) Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10148:2013 (ASTM D 4007 – 11), Dầu thô – Xác định nước cặn phương pháp ly tâm (Quy trình phịng thử nghiệm) 7 Website: http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-nghien-cuu-cac-phuong-phap-pha-nhude-nang-cao-hieu-qua-xu-ly-nhu-tuong-nghich-va-so-do-cong-nghiep-xu-ly-dautren-51560/  ... dễ cháy Nguồn điện gia nhiệt máy ly tâm phải đáp ứng yêu cầu an tồn sử dụng vùng có chất độc Máy ly tâm có khả ly tâm hai hay nhiều ống ly tâm hình phải tạo lực ly tâm tương đối (rcf) tối thiểu... thật khít êm để chịu lực ly tâm lớn mà lực nguồn tạo Các ống đỡ đệm lót phải giữ ống máy ly tâm chuyển động Máy ly tâm đậy chặt nắp đủ để tránh nguy hiểm xảy vỡ, nứt ống Máy ly tâm phải gia nhiệt... chất lỏng có chiều cao đủ để ngâm ống ly tâm thẳng đứng tới vạch 100 ml Các chức phải đảm bảo giữ nhiệt độ 60 oC ± 3oC Hình Máy ly tâm Ống ly tâm: Mỗi ống ly tâm phải dài 203 mm, hình làm thuỷ