2. XÁC ĐỊNH VÀ ĐANH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA PHÂN ĐOẠN DIESEL
2.3. Thành phần cất
Thành phần chưng cất (hay còn gọi là độ bay hơi) của các hydrocacbon trong nhiên liệu, nói chung thường có ảnh hưởng rất lớn đối với các tính năng của các động cơ Diezel, đặc biệt là động cơ Diezel tốc độ trung bình và tốc độ cao, chúng ảnh hưởng quan trọng đến tính an toàn.
Thành phần cất được xác định theo phương pháp ASTM D 86 hoặc TCVN 2698-1995. Trong phương pháp này người ta thường tiến hành chưng cất mẫu nhiên liệu sau đó ghi lại mối liên hệ giữa nhiệt độ và thê tích nhiên liệu cất được.
2.4. Tỷ trọng
(Theo phương pháp ASTM D 1298-96; TCVN 6594 : 2000).
Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng của chất lỏng có thể tích đã cho ở nhiệt độ 15°c (hoặc 60°F) so với khơi lượng của nước tinh khiết (nước cất) có thể tích tương đương ớ cùng nhiệt độ đó.
Quy trình xác đinh:
Mầu được đưa về nhiệt độ chuẩn quy định chính xác bằng mày điều nhiệt (là 15°c hoặc 20°C) hoặc mẫu được giữ ở nhiệt độ thích hợp khác là nhiệt độ đo được của mẫu hoặc nhiệt độ của mẫu trùng với nhiệt độ phòng.
0,0 - 0,1 ml 0,1 ml 0,2 ml
1,1 - 25 ml 0,1 ml
hoặc 2% giá trị trung bình
0,2 ml
hoặc 10%giá trị trung bình
Rót mẫu nhẹ nhàng vào ống đong sao cho tránh tạo bọt và tránh sự bay hơi của các phân đoạn nhẹ (khi cần thiết phải dùng xi phông), sao cho đủ lượng để tỷ trọng kế nổi được và đọc được số. Gạt bó tất cả các bọt khí sau khic húng nổi trên bề mặt mẫu bằng cách dùng giấy lọc sạch chạm vào chúng.
Đặt ổng đong chứa mẫu ở vị trí thẳng đứng, thả từ từ tỷ trọng kế thích hợp vào sao cho không chạm vào thành nống và để yên. Chú ý phần nổi của tỷ trọng kế không được ướt. Dùng nhiệt kế để khuấy mẫu sao cho bầu thủy ngân luôn ngập trong mẫu thử. Ngay sau khi số đọc của nhiệt kế ổn định, ghi lại nhiệt độ của mẫu chính xác đến 0,25°c sau đó lấy nhiệt kế ra.
Ân tỷ trọng kế xuống khoảng hai vạch và sau đó thả tỷ trọng kế ra hoặc có thể xoay nhẹ để đưa tỷ trọng kế về trạng thái cân bằng, nổi tự do không chạm vào thành ống. Đặt mắt ngang bề mặt chất lỏng, đọc đúng vạch cắt của thang chia độ và mặt chất lỏng theo hai trường hợp: chất lỏng trong suốt và chất lỏng đục.
2.5. Xác định nhiệt độ chóp cháy
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất của chất lỏng mà ớ đó hơi của nó và không khí tạo thành hồn họp có khẳ năng bắt cháy khi đưa ngọn lửa (có kích thước theo quy định) từ ngoài vào và cháy không quá 5 giây.
Nhiệt độ chóp cháy trong một mức độ nào đó đặc trưng cho tính dễ cháy của sản phẩm dầu mỏ. Dựa vào nhiệt độ chớp cháy có thể biết được đặc tính của hydrocacbon có trong thành phần của nó cũng như sự có mặt của các cấu tử nhẹ. Hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao thì diêm chóp cháy cao và ngược lại.
Xác định nhiệt độ chóp cháy có ý nghĩa rất quan trọng trong việc bảo quản, tồn chứa nhiên liệu và an toàn cháy nổ.
2.5.1. Nhiệt độ chớp chảy cốc hở
Theo ASTM D 92-02; TCVN 2699-1995.
Xác định bằng thiết bị chớp cháy cốc hở Cleveland open Cup - coc.
Quy trình xác định:
Sinh viên: Lê Bá Cường 36 Lớp: Lọc - Hóa Dầu K49
- Gia nhiệt: ban đầu tốc độ gia nhiệt là 10°c/phút. Khi cách nhiệt độ chóp cháy dự đoán khoảng 40°c thì tốc độ gia nhiệt chậm hon 4°/phút.
- Châm lửa thử: từ từ đưa ngọn lửa từ phía này qua phía đối diện của miệng cốc, song song với mặt cốc. Cứ mỗi khi tăng hai độ lại thử một lần.
Ghi chủ: khi biết được nhiệt độ chớp cháy của lần thử đầu thì những lần thử sau có thề duy trì tốc độ gia nhiệt một cách hợp lý để xác định đúng nhiệt độ chớp cháy. Nhớ rằng phải đọc nhiệt độ trước khi đưa que lửa thử qua miệng cốc.
2.5.2. Nhiệt độ chớp cháy cốc kín
Theo ASTM D 93-02; TCVN 2693-1995.
Xác định bàng thiết bị chớp cháy cốc kín Pensky-Martesns close Cup Tester. Quy trình xác định của nhiệt độ chớp cháy cốc kín tương tự như quy trình
Bảng 2.1: Sai số cho phép của phép đo:
2.6. Xác định hàm lượng nước
Bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo ASTM D 95-99; TCVN 2692- 1995.
Quy trình tiến hành:
• Lấy mẫu thử vào bình cất: tùy theo lượng nước có trong mẫu, ước tính lượng mẫu cần lấy vào trong cốc sao cho lượng nước thu được phù họp với ống thu hồi nước.
• Thêm một lượng dung môi cần thiết vào bình chưng cất. Dung môi này cần phải được cất ra với nước trong mẫu. Mặt khác, nước và dung môi không hòa tan với nhau ở trạng thái lỏng.
• Cho tâm sôi vào bình chưng cất nguội.
Sinh viên: Lê Bá Cường 37 Lớp: Lọc - Hóa Dầu K49
- Ống bẫy nước cắm sâu trong bình chưng 15-20 mm.
- Mép vát ống sinh hàn đối diện với lồ giữa ống thu hồi nước.
- Phía trên ống sinh hàn có lắp miếng chổng ẩm hoặc miếng bông khô để tránh ảnh hưởng hơi âm của không khí ngưng tụ.
• Gia nhiệt với tốc độ 2 - 3 giọt/giây. Khi chưng cất, dung môi cùng với nước được ngưng tụ và nước liên tục được tách ra ở ống thu hồi nước. Nước nằm lại ở phần đuôi của ống thu hồi nước, còn dung môi ở lóp trên chảy qua trở lại bình chưng cất.
• Ket thúc chưng cất khi mức nước trong ổng đong thu hồi nước không tăng trong khoảng 5 phút. Thời gian thử nghiệm trong khoảng 30 - 60 phút, không nên kéo dài quá vì sẽ có ảnh hưởng ngưng ẩm của không khí sẽ làm kết quả sai lệch.
• Tính kết quả hàm lượng nước (% khối lượng):
Hàm lương nước, % = 100 — (2.4)
M
Trong đó:
Hàm lượng tro Độ lặp lại, % Độ tái lặp, %
0,010-0,079 0,003 0,005
0,080-0,180 0,007 0,024
Độlặp lại Độ tái lặp
0,35 % giá trị trung bình 0,7 % giá trị thu được
2.7. Xác định hàm lượng tro
Theo phương pháp ASTM D 482-03 (Tro thường); TCVN 2690-95.
Tro là phần còn lại không cháy được, tạo ra từ các hợp chất khoáng của
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
Tro có mặt trong nhiên liệu làm giảm nhiệt cháy, gây mài mòn, thải ra ngoài không khí ô nhiễm môi trường.
Quy trình xác định:
• Xác định khối lượng chén nung: nung chén ở nhiệt độ 750°c trong 10 phút. Đe chén nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm không có chất hút ẩm. Cân chính xác đến 0,1 mg đe có 1Ĩ1|. Thời gian để nguôi chén trong bình hút ẩm phải như nhau thông thường khoảng 30 phút.
• Cân mẫu lấy lượng cân w (không quá 100 g), lấy một lượng mẫu thích hợp sao cho có lượng tro không quá 20 mg. Cho mẫu vào chén đã nung và cân ở trên rồi cân chính xác đến 0,1 mg đê có w.
• Đốt tro:
Đun nóng chén có mẫu trên bếp điện để mãu cháy với tốc độ thích họp, tránh tràn mẫu. Trường họp này người ta có thể lấy giấy lọc không tro cuộn vào thành một cái nón, úp trên chén để đốt chén dầu đó.
Neu mẫu có hàm lượng nước tương đối lớn, dễ tạo bọt làm tràn mẫu thì phải xử lý mẫu trước khi đốt: cho 1 - 2 ml rượu izo Propylic (IPA) 99% vào mẫu trước khi đun đốt mẫu. nếu khi đun mẫu vẫn sủi bọt mạnh thì dừng đun và cho vào chén 5 ml Toluen, 5 ml IPA rồi khuấy đều. Cho vài miếng giấy lọc không tro vào cốc, đun tiếp và đốt mẫu.
• Nung tro: nung chén có mẫu đã đốt trong lò nung ở 775 ± 25°c cho đến khi tất cả các cặn cacbonat biến mất. Để nguội trong bình hút ẩm thời gian giống như để nguội chén không có tro, sau đó cân chính xác đến 0,1 mg. Tiếp tục nung chén có tro thêm 20 - 30 phút ở 775 ± 25°c. Để nguội chén như trên và cân lại. Tiến hành lặp lại cho đến khi kết quả 2 lần đo liên tiếp không sai quá 0,4 mg, ta có khối lượng của chén và tro (m2)
• Tính kết quả:
Hàm lượng tro (%) = 100—--- (2.5) vv
m2 - khối lượng tro và chén, g.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
Bảng 2.3. Đánh giá kết quả hàm lượng tro
2.8. Độ nhót động học
Độ nhớt động học là khả năng cản trở sự chuyển động nội tại của chất lỏng. Nó được đo bằng cách đo thời gian cần thiết đổ một lượng chất lỏng nhất định chảy qua một mao quản có kích thước nhất định ở một nhiệt độ nhất định. Độ nhớt đọng học được xác định ở 40°c theo phương pháp thử ASTM D 445 hoặc TCVN 3171- 1995.
Độ nhớt của nhiên liệu diezel rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến khả năng bơm phun của nhiên liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của nhiên liệu ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng của kim phun. Nhiên liệu có độ nhớt cao quá rất khó nguyên tử hóa, các tia nhiên liệu không mịn và khó phân tán đều trong buồng đốt, làm giảm công suất và hiệu suất của động cơ.
Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp khi được phun vào xylanh các tia nhiên liệu qua mịn, khó có thể tới được các vùng xa xylanh do đó hỗn hợp nhiên liệu và không khí tạo thành trong xylanh không đồng nhất, nhiên liệu cháy không đều làm giảm công suất. Nhiên liệu có độ nhớt thấp có thể gây ra hiện tượng rò ri tại bơm, làm sai lệch kết quả đông đếm dẫn đến thay đổi tỷ lệ pha trộn nhiên liệu/không khí.
Độ nhớt được xác định theo công thức [22]: V = k.t (2.6)
Trong đó:
2.9. Điểm đông đặc
Điêm đông đặc của nhiên liệu là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu vẫn giữ đuợc các tính chất của chất lỏng hay nói cách khác là nhiệt độ thấp nhất mà ta có thê bum phun nhiên liệu. Điêm đông đặc đuợc xác định theo ASTM D 97(TCVN 3753-1995).
Điềm đông đặc thường thấp hơn điểm đục từ 4,5 - 5,5°c cũng có khi từ 8 - 1 l°c tùy loại nhiên liệu. Mặc dù nhiên liệu, đặc biệt là nhiên liệu có chứa nhiều sáp vẫn chảy đuợc ở nhiệt độ thấp hon nhiệt độ đông đặc trong một vài trường hợp, song điểm đông đặc vẫn là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu có thể sử dụng được. Neu quá nhiệt độ đó thì có thể xảy ra hiện tượng hệ thống cung cấp nhiên liệu không thể duy trì được hoạt động bình thường, và tại nhiệt độ đó bắt đầu xuất hiện trục trặc và động cơ không hoạt động được.
2.10. Cặn cacbon
Cặn cacbon (cặn than hay độ cốc) là cặn còn lại sau khi làm bay hơi và phân hủy nhiên liệu. Cặn cacbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giừa nhưng diêm có cặn và những điềm không có cặn làm tăng ứng suất nội của vật liệu làm buồng đốt dẫn tới làm biến dạng và có thể phá hủy buồng đốt. Neu các mẫu cặn cacbon bám trên thành buồng đốt bong ra và theo hồn hợp khí đi tới buồng giãn nỡ thì chúng có thể va đập vào cánh tuabin gây ăn mòn cánh tuabin. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân làm cho khí thải có màu đên và làm giảm hệ số tỏa nhiệt. Cặn cacbon trong động cơ gây kích nô, mài mòn, làm bân động cơ.
Cặn cacbon được xác định theo phương pháp ASTM D 189 (TCVN 2704- 1995) và được dử dụng rộng rãi với các nhiên liệu.
Cặn cacbon (X%) = 100 ~ m' (2.7)
vv
Trong đó:
m2 - khối lượng chén có cặn cốc tạo thành, g.
m I - khối lượng chén sứ ban đầu, g.
w - khối lượng mẫu thử nghiệm, g.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
Quy trình xác định:
Đánh sạch tấm đồng nguyên chất bằng cách dùng giấy ráp đánh theo chiều dọc sao cho sạch và phăng đê tránh ăn mòn cục bộ.
Rửa sạch tấm đồng bàng dung môi dễ bay hơi (xăng dung môi) không có lưu huỳnh.
Thấm khô tấm đồng bằng bông hoặc giấy lọc.
Dùng cặp gắp hoặc lót tay bừng giấy lọc cho tấm đồng vào ống thử nghiệm. Cho mẫu thử nghiệm vào ống nghiệm đến ngập tấm đồng. Neu ống thử nghiệm hở thì cho ống vào rọ rồi nhúng nó vào thùng điều nhiệt. Neu ống thử nghiệm kín thì cho ống nghiệm vào bom kim loại và đậy nút.
Cho bom hoặc rọ đã chứa ống nghiệm vào trong thùng điều nhiệt, giữ ớ nhiệt độ theo quy định của đối tượng thử nghiệm. Điều kiện thử nghiệm về thời gian, nhiệt độ, kín hoặc hở tùy thuộc vào tùng sản phẩm.
Nhấc rọ hoặc bom ra khỏi thùng điều nhiệt. Làm lạnh bằng nước. Lấy ổng nghiệm ra khởi bom hoặc rọ, sau đó dùng cặp gắp lấy tấm đồng ra.
Dùng dung môi rửa tấm đồng, thấm khô cho vào ổng nghiệm dẹt để so sánh với bản chuẩn ăn mòn.
2.12. Hàm lượng kim loại
Xác định theo ASTM D 4628.
Đối với dầu bôi trơn, dầu thải cũng như các loại sản phẩm dầu mỏ thì luôn có mặt của kim loại. Việc phân tích các nguyên tố trong dầu mới và dầu qua sử dụng thường được tiến hành bàng phương pháp phân tích dụng cụ như quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ và quang phổ huỳnh quang tia X. Việc xác định này rất cần thiết khẳng định độ nhiễm bẩn của dầu.
Việc xác định được tiến hành theo phương pháp ASTM D4628: Mầu được cân rồi thêm dầu vào để tổng trọng lượng là 0,25g, thêm 50ml dung dịch dầu hỏa có chứa kali dùng làm chống ion hóa. Khuấy mẫu và dầu cho đến tan. Những mẫu tiêu chuấn cũng được chuẩn bị tương tự. Sau đó những dung dịch này được đem phân
Màu dầu -
ASTMD Đen Đen Đen
Tỷ trọng ở 15°c -
ASTM 0,904 0,899 0,902
Độ nhớt ở 100°c cSt ASTMD 13,74 12,87 13,15
Hàm lượng kim loại Fe Ca Zn , Mg (%) ASTMD 4628 0,0228 0,0455 0,0638 0,0200 0,0403 0,0564 0,0211 0,0463 0,0644
Hàm lượng tro (%) ASTMD 0,71 0,58 0,75
Diêm chóp cháy cốc hở °c ASTMD 186 184 180
Hàm lượng lưu huỳnh mg/kg ASTM D 7720 7430 7920
2.13. Màu sắc
Xác định theo ASTM D 1500.
Sự khác nhau về màu sắc của các sản phẩm dầu mỏ óc nguồn gốc từ sự khác nhau về khoảng nhiệt độ sôi, mức độ tinh luyện trong quá trình chế biến. Màu của các sản phẩm dầu mỏ rất khác nhau: từ trong suốt đến săm màu hoặc đen kịt.
Các phuơng pháp so màu đều dựa trên cơ sớ so sánh bằng mắt thường, lượng ánh sáng truyền qua một bề dày của một loại sản phẩm dầu mỏ với lượng ánh sáng truyền qua một trong số dãy kính màu. Theo ASTM D 1 500 (màu của các sản phẩm dầu mỏ) thì phương pháp thử là phép xác định bằng mắt.
Người ta dùng một nguồn sáng tiêu chuẩn, còn mẫu được đặt trong buồng thử rồi so sánh với màu của các đĩa thủy tinh màu có giá trị tù’ 0,5 - 8,0.
Phương pháp xác định màu của các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng chủ yếu cho các mục đính kiêm tra trong quá trình sản xuất và đối với người tiêu dùng thì màu dầu cùng không phải là một chỉ tiêu quan trọng vì người ta có thể nhìn thấy được.
3. Tẩy màu phân đoạn diezel
Mục đích của quá trình này là cải thiện màu và mùi dầu. Đây là biện pháp xử lý dầu theo phương pháp hóa lý. Các chất hấp phụ sử dụng có bề mặt riêng rất lớn, cờ vài trăm m2/g, có thề dùng silicagel, oxyt nhôm, đất sét. Mục đích của quá trình này là cải thiện màu dầu và tách lần cuối cùng các hợp chất không bền, các họp chất tạo màu dầu. Các hợp chất chứa oxy (axit hữu cơ, este,...) là những chất dễ bị hấp phụ, các hydrocacbon no hầu như không bị hấp phụ.
Các phân đoạn diezel từ quá trình chưng cất phân đoạn được cho vào phễu lọc ở dưới có lót các miếng giấy lọc và phía trên là lớp chất hấp phụ (sử dụng cho quá trình này là đất sét). Dùng máy hút chân không để quá trình lọc diễn ra nhanh