TCVN 6324
8.1 Phạm vi áp dụng
Phƣơng pháp này áp dụng để xác định lƣợng cặn cacbon của dầu sau khi đã bay hơi và phân hủy nhiệt một phần. Các sản phẩm dầu mỏ cĩ chứa thành phần tro đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM D482 hoặc IP 4 thì sẽ cĩ sai lệch hàm lƣợng cặn cacbon cao hơn, phụ thuộc vào lƣợng tro tạo thành.
8.2 Mục đích và ý nghĩa
Giá trị hàm lƣợng cặn cacbon của nhiên liệu đốt dùng để đánh giá khả năng tạo cặn trong thiết bị đốt loại ống bọc. Với điều kiện mẫu khơng cĩ chứa ankyl nitrate ( nếu mẫu cĩ chứa ankyl nitrate thì phải tiến hành thử nghiệm trên
mẫu nhiên liệu gốc khơng cĩ phụ gia ) hàm lƣợng cặn cacbon của nhiên liệu diesel gần tƣơng đƣơng với cặn trong buồng đốt.
Giá trị cặn cacbon của dầu động cơ, là chỉ tiêu đánh giá khả năng tạo cặn trong buồng đốt của dầu động cơ. Hiên nay chỉ tiêu này phản ánh khơng đƣợc chính xác do phần lớn dầu cĩ phụ gia. Ví dụ nhƣ: phụ gia tẩy rửa tạo tro cĩ thể làm gia tăng trị số hàm lƣợng cặn cacbon trong dầu, nhƣng thật ra chúng làm giảm khuynh hƣớng tạo cặn.
Ghi chú: Giá trị kết quả theo phƣơng pháp này khơng tƣơng đƣơng với giá trị nhận đƣợc theo phƣơng pháp ASTM D524.
Kết quả thử nghiệm phù hợp với phƣơng pháp thử ASTM D4530.
Đối với nhiên liệu Diesel, sự hiện diện của các ankyl Nitrate nhƣ amin nitrate, hexyl nitrate hay octyl nitrate làm cho hàm lƣợng cặn cao hơn so với nhiên liệu chƣa xử lý, điều này cĩ thể dẫn đến những kết luận sai lầm về xu hƣớng tạo coke trong nhiên liệu. Sự cĩ mặt của ankyl nitrate trong nhiên liệu cĩ thể đƣợc phát hiện bằng phƣơng pháp ASTM D4046
8.3 Tĩm tắt phƣơng pháp
Cân một lƣợng mẫu vào trong chén nung và đặt vào trong thiết bị phân hủy nhiệt và cốc hĩa trong một khoảng thới gian nhất định. Sau khi kết thúc thí nghiệm, lấy chén nung cĩ chứa cặn cacbon và làm nguội trong bình hút ẩm và cân. Phần cặn cacbon đƣợc tính phần trăm theo mẫu ban đầu và gọi là cặn cacbon conradson. 8.4 Tiến hành thực nghiệm 8.4.1 Thiết bị - hĩa chất - Chén nung bằng sứ thạch anh - Chén nung bằng sắt - Chén bao ngồi bằng sắt - Khung đỡ - Dầu thơ - ống chụp - Tấm cách nhiệt - Đèn đốt
Chén nung bằng sứ hay thạch anh: Cĩ hình miệng rộng hơn đáy, dung tích 29-31 ml, đƣờng kính mép ngồi 46-49mm.
Chén nung bằng sắt: Dung tích 65-82 ml, miệng chén cĩ đƣờng kính mép trong 53-57 mm, và mép ngồi 60-67 mm, cao 37-39 mm, đƣờng kính đáy 30- 32 mm, chén cĩ nắp rời tiện đĩng mở và chén cĩ khe hở 6,5 mm.
Chén bao ngồi bằng sắt, miệng chén cĩ đƣờng kính là 78-82 mm, cao 58-60 mm, dầy 0,8 mm, chén này đựng cát nung với dung tích đủ đặt chén sắt nhỏ và chén đựng mẫu.
Hình 1.9 Thiết bị xác định hàm lƣợng cặn Cacbon
Khung đỡ: Hình tam giác hay bằng khung đỡ crom-nikel theo tiêu chuẩn số 13B&S cĩ một miệng nhỏ đủ để đỡ lấy phần đáy của chén sắt ở cùng mức với đáy của cụm amiang hay hộp kim loại rỗng.
Ống chụp: ống kim loại trụ-trịn cĩ đƣờng kính từ 120-130 mm, chiều cao cạnh thẳng của phần thấp hơn từ 50-53mm. Trên đỉnh cĩ gắn ống khĩi cao 50- 60mm, đƣờng kính 50-56mm. Nĩ đƣợc gắn thẳng đứng với phần thấp hơn qua bộ phận hình nĩn, đƣa tổng chiều cao của ống chụp lên 125-130mm. ống chụp cĩ thể đƣợc làm từ tấm kim loại sao cho kích thƣớc tuân theo quy định đã đề cập để điều chỉnh đúng chiều cao ngọn lửa bên trên ống khĩi, dùng dây sắt hay Nichrome dầy 3mm gắn phía bên trên ống khĩi, cĩ chiều cao 50mm trên đỉnh ống khĩi.
Tấm cách nhiệt: Làm từ tấm amiang, các vịng chịu nhiệt hay các hộp kim loại rỗng cĩ đƣờng kính từ 150-175 mm, hoặc hình vuơng cĩ chiều dày 32- 38mm, cĩ khĩp nối bằng kim loại và miệng lõm hình nĩn ở giữa cĩ kích thƣớc:
đƣờng kính đáy 83mm và đƣờng kính đỉnh 89mm. Trong trƣờng hợp sử dụng vịng chịu nhiệt khơng cần dùng các lớp lĩt kim loại.
Đèn đốt: Loại Meker, cĩ đƣờng kính miệng 24mm.
8.4.2 Các Quy trình thực nghiệm
8.4.2.1 bƣớc tiến hành đối với cặn < 5%
Lắc đều tồn bộ mẫu thử, hâm nĩng mẫu đến 50 10oC trong khoảng 30 phút để giảm độ nhớt. Ngay sau khi hâm nĩng và lắc đều mẫu, rĩt mẫu thử qua rây 100 mesh. Cân 10g mẫu chính xác đến 5mg, vào trong một chén sứ đã cân trọng lƣợng trƣớc, cho vào cốc 2 viên bi thủy tinh. Đặt chén này vào chén nung và chén nung đƣợc đặt vào giữa chén bao bằng sắt đƣợc cách cát và đậy nắp cho tất cả.
Đặt tồn bộ chén bao lên kiềng tam giác mà kiềng này đƣợc đặt lên kiềng 3 chân, bên dƣới đƣợc đốt bằng đèn khí.
Cấp nhiệt sao cho giai đoạn cháy sơ bộ kéo dài khoảng 1 1,5 phút (đun quá nhanh sẽ gây trào mẫu). Khi thấy xuất hiện khĩi ở trên ống khĩi, nhanh chĩng dịch chuyển đèn sao cho ngọn lửa cháy bên ngồi chén để đốt cháy hết hơi bốc lên. Sau đĩ lấy đèn ra một chút và điều chỉnh đèn cho ngọn lửa cháy khơng cao quá cầu mĩc của ống khĩi. Giai đoạn đốt cháy hơi thốt ra kéo dài khoảng 13 1 phút. Nếu ngọn lửa khơng bốc cao đến đỉnh ống khĩi thì yêu cầu thời gian đốt lâu hơn.
Khi hơi ngừng cháy và khơng thấy khĩi trắng thốt ra, chỉnh lại đèn và giữ nguồn nhiệt nhƣ lúc đầu sao cho phần đáy của chén sắt nung cĩ màu đỏ mận và duy trì khoảng 7 phút. Tổng thời gian giai đoạn đốt cháy là 30 2 phút. Lấy đèn ra và để nguội thiết bị đến khi khơng cịn khí thốt ra, sau đĩ nhấc nắp chén ra (khoảng 15 phút), lấy chén sứ ra bằng cặp chịu nhiệt, cho chén vào bình chống ẩm để nguội rồi cân, tính % cặn cốc theo mẫu ban đầu.
8.4.2.2 Các bƣớc tiến hành đối với cặn >5%
Các bƣớc tiến hành này đƣợc áp dụng cho các loại dầu nặng, dầu cặn, nhiên liệu nặng và gasoil nặng.
Khi hàm lƣợng cặn thu đƣợc theo các bƣớc thử nghiệm 7 (dùng 10g mẫu) vƣợt quá giá trị 5% cặn, cĩ thể mất mẫu do sơi trong quá trình gia nhiệt, nhất là đối với những mẫu nhiên liệu nặng khĩ tách nƣớc.
Đối với những mẫu cĩ hàm lƣợng cặn cacbon từ 5 - 15%, cân lƣợng mẫu khoảng 5 0.5g chính xác đến 5mg.
Nếu mẫu sơi trào cĩ thể giảm lƣợng mẫu xuống 5g hay 3g nếu cần thiết, tránh mất mẫu.
Khi thử nghiệm với lƣợng mẫu 3g, khơng thể kiểm sốt đƣợc thời gian đốt và bay hơi trong khoảng giới hạn và trong trƣờng hợp này kết quả vẫn hợp lệ.
8.4.2.3 Các bƣớc tiến hành đối với cặn chƣng cất trên 10%
Qui trình này áp dụng cho các phần cất nhẹ, nhiên liệu diesel và condensate.
Tiến hành chƣng cất nhiên liệu trên bộ chƣng cất nhƣ D86 với bình cất lớn hơn (250ml).
Lƣợng mẫu cất là 200ml, tắt bếp khi thu đƣợc 178ml và tiếp tục để cho sinh hàn ngƣng tụ đến 180ml ở ống thu (90%).
Lấy hàm lƣợng cặn trong bình cất đem xác định cặn cacbon nhƣ ở trên.
8.5 Báo cáo kết quả
Hàm lƣợng cặn cacbon trong mẫu hay trong 10% chƣng cất đƣợc tính nhƣ sau:
%Cốc = (A / W) x 100
Trong đĩ: A là khối lƣợng cặn cacbon, g. W là khối lƣợng mẫu, g. Bảng kết quả:
Tên mẫu A W %Cốc
8.6 Độ chính xác
Độ lặp lại: Sai số giữa những kết quả thử nghiệm trên cùng điều kiện do một ngƣời thao tác cho phép chỉ 1 trong 20 lần thử nghiệm vƣợt quá trong bảng đồ thị hình phía sau.
Độ tái lặp: Sai số giữa hai kết quả độc lập trên hai điều kiện máy mĩc, con ngƣời khác nhau, cho phép 1 trong 20 thử nghiệm vƣợt quá giá trị trong bảng đồ thị hình sau.
Phiếu đánh giá thực hành:
Mục tiêu: Xác định hàm lƣợng cacbon Conradson Cĩ thực hiện Khơng thực hiện Bƣớc hoạt động Đạt Khơng đạt
Tiêu chuẩn của hoạt động
1. Mặc trang phục Mặc áo blu 2. Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị Theo đúng thủ tục, quy trình của phịng thí nghiệm 3. Sắp xếp chỗ làm việc Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện 4. Hiệu chỉnh thiết bị Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo
phân tích yêu cầu kỹ thuật 6. Tiến hành kiểm
nghiệm
Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật 7. Đọc kết quả Đảm bảo chính xác và ghi kết quả 8. Kết thúc kiểm nghiệm Trả lại tình trạng ban đầu
9. Xử lý kết quả Đánh giá và ghi nhận xét kết quả 10. Kết thúc cơng việc Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận 9. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG NƢỚC – ASTM D 4006 9.1. Phạm vi ứng dụng
Đây là phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nƣớc cĩ trong dầu thơ bằng phƣơng pháp chƣng cất.
9.2. Mục đích và ý nghĩa
Hàm lƣợng nƣớc trong dầu thơ cĩ ý nghĩa rất quan trọng trong chế biến, mua bán và vận chuyển sản phẩm.
Lƣợng nƣớc đƣợc xác định theo phƣơng pháp này cĩ thể đƣợc sử dụng để hiệu chỉnh thể tích trong vận chuyển sản phẩm dầu thơ.
9.3. Tĩm tắt phƣơng pháp
Mẫu đƣợc trộn lẫn với dung mơi khơng tan trong nƣớc, nƣớc trong dầu đƣợc chƣng cất lơi cuốn trong thiết bị chƣng cất cĩ hồi lƣu. Dung mơi và nƣớc đƣợc ngƣng tụ trong ống hứng và phân lớp. Nƣớc đọng lại trong bẫy chia độ, dung mơi quay trở lại bình cất.
9.4. Tiến hành thực nghiệm 9.5. Thiết bị - hĩa chất a. Thiết bị
Hệ thống bao gồm bình cầu chƣng cất bằng thủy tinh, thiết bị ngƣng tụ, ống thu cĩ chia vạch và nồi gia nhiệt:
Hình 1.10. Thiết bị xác định hàm lƣợng nƣớc
Bình chƣng cất: cĩ thể tích 1000ml với đáy trịn bằng thủy tinh. Hệ thống ống thu cĩ thể tích 5ml với vạch chia 0,05ml.
Thiết bị gia nhiệt: cĩ thể sử dụng thiết bị gia nhiệt bằng khí đốt hay bằng điện. Thiết bị gia nhiệt chỉ đƣợc bao phủ ít hơn phân nửa bình cầu. Loại bếp gia nhiệt bằng điện thƣờng đƣợc sử dụng nhất.
Tất cả các thiết bị sử dụng phải đƣợc kiểm tra mức độ an tồn và hiệu chuẩn trƣớc khi đƣợc phép sử dụng.
b. Hĩa chất
Xylen: Mẫu trắng phải đƣợc kiểm tra hàm lƣợng nƣớc bằng cách chƣng cất 400ml xylen ở điều kiện tƣơng tự nhƣ điều kiện thử nghiệm. Kết quả đƣợc xác định chính xác đến 0,025ml.
Xylen sử dụng cĩ thể chứa các đồng phân ortho, meta, para và một ít benzene, tuy nhiên nĩ phải thỏa mãn một số đặc tính nhƣ sau:
Màu sắc (APHA) khơng quá 10 Khoảng nhiệt độ sơi 137 – 144o
C Hàm lƣợng cặn sau bay hơi 0,002 % Hàm lƣợng S 0,003 % Hàm lƣợng nƣớc 0,02 % Kim loại nặng 0,1 ppm Đồng 0,1 ppm Sắt 0,1 ppm Niken 0,1 ppm Bạc 0,1 ppm
9.5.1 Lấy mẫu, kiểm tra mẫu và thiết bị
Mẫu dầu thơ dùng để xác định hàm lƣợng nƣớc phải là mẫu đại diện cho lƣợng chứa trong ống dẫn, bồn chứa hoặc các hệ thống chứa khác và đƣợc đựng trong bình chứa mẫu thử của phịng thí nghiệm.
Lƣợng mẫu lấy xác định hàm lƣợng nƣớc phụ thuộc vào hàm lƣợng nƣớc dự kiến cĩ trong mẫu, sao cho lƣợng nƣớc thu khơng vƣợt quá dung tích của bẫy (trừ khi bẫy cĩ khĩa cho phép rút bớt nƣớc vào ống đong chia độ).
Bảng 1.8. Khối lƣợng mẫu phân tích Hàm lƣợng nƣớc dự kiến,
% V hoặc KL
Khối lƣợng mẫu, g hoặc ml
50,1 – 100,0 5
25,1 – 50,0 10
10,1 – 25,0 20
1,1 – 5,0 100
0,5 – 1,0 200
Thấp hơn 0,5 200
Đối với các mẫu chƣa biết hàm lƣợng nƣớc dự kiến cần thử với một thể tích hay khối lƣợng mẫu trong các khoảng kể trên để xác định hàm lƣợng nƣớc dự kiến, từ đĩ chọn khối lƣợng mẫu cho phù hợp.
9.5.2 Quy trình thử nghiệm
Độ chính xác của phƣơng pháp chịu ảnh hƣởng rất lớn bởi các giọt nƣớc bị dính lại trên bề mặt của thiết bị mà khơng đi vào bẫy nƣớc. Để hạn chế tác động của nguyên nhân này ngƣời ta phải thƣờng xuyên làm sạch thiết bị hằng ngày bằng hĩa chất để loại bỏ lớp phim mỏng trên bề mặt thiết bị và các chất bẩn bám trên đĩ.
Để xác định hàm lƣợng nƣớc phải cho đủ 400ml xylen vào bình cầu. Trong đĩ 200 ml thƣờng đƣợc dung để rửa sạch ống đong trong 5 lần.
Để tăng hiệu quả quá trình chƣng cất nên sử dụng khuấy từ và một ít đá bọt để tránh hiện tƣợng sơi bùng.
Thiết bị đƣợc lắp đúng theo hình vẽ, lƣu ý các khớp nối phải kín và khơng đƣợc sử dụng mỡ bơi trơn. Phải sử dụng hệ thống hút ẩm trên ống sinh hàn để ngăn ngừa hơi ẩm từ khơng khí đi vào ống ngƣng tụ. Nƣớc sinh hàn phải giữ ở nhiệt độ từ 20 – 25 o
C.
Bắt đầu gia nhiệt cho bình cầu, phải gia nhiệt với tốc độ chậm trong giai đoạn đầu ( từ 0,5 đến 1h) để tránh hiện tƣợng sơi bùng và mất nƣớc từ hệ thống. Phần ngƣng tụ khơng đƣợc cao quá ¾ chiều cao ống ngƣng tụ.
Sau gia đoạn đầu, bắt đầu tăng nhiệt độ cung cấp nhƣng khơng để phần hơi ngƣng tụ vƣợt quá ¾ chiều cao ống. Phần ngƣng tụ vào ống hứng với tốc độ từ 2 – 5 giọt/giây.
Tiếp tục chƣng cất đến khi lƣợng nƣớc trong bẫy chất lỏng khơng đổi ít nhất 5 phút.
Nếu xuất hiện một ít giọt nƣớc bám trên thành ống ngƣng tụ ta phải rửa bằng một ít xylen nĩng, cĩ thể sử dụng kết hợp với một ít chất phá nhũ với hàm lƣợng 1000 ppm (nhiệt phải đƣợc tắt trƣớc 15 phút khi tiến hành rửa để tránh sơi bùng).
Lặp lại quá trình chƣng cất nhƣ trên đến hàm lƣợng nƣớc trong bẫy ổn định trong 5 phút.
Tháo bẫy ra khỏi hệ thống chƣng cất và làm lạnh đến 20oC, trong trƣờng hợp cĩ nƣớc bám vào thành của bẫy thì phải sử dụng dây TFE- Fluorocacbon hay các thiết bị tƣơng tự để kéo nƣớc xuống đáy của bẫy.
Đọc thể tính nƣớc trong bẫy chính xác đến 0,025ml (đối với bẫy cĩ vạch chia 0,05ml).
9.6. Báo cáo kết quả
Tính tốn: phần trăm nƣớc cĩ trong mẫu đƣợc tính tốn theo các cơng thức sau: % thể tích = % thể tích = % khối lƣợng = Trong đĩ: A : ml nƣớc trong bẫy
B : ml nƣớc của dung mơi trắng C : ml mẫu
M : g mẫu
D : khối lƣợng riêng, g/ml
Kết quả báo cáo là hàm lƣợng nƣớc gần nhất đến 0,025%. Bảng kết quả:
Tên mẫu %V %Wt
9.7. Độ chính xác và sai số
Độ chính xác của phƣơng pháp này đƣợc xác định từ kết quả thống kê của phịng thí nghiệm và thƣờng nằm trong khoảng 0,01 – 1,0%.
Độ lặp lại: Sự khác nhau giữa các kết quả thử nghiệm liên tiếp đạt đƣợc bởi một ngƣời phân tích trên cùng một một dụng cụ dƣới các điều kiện làm việc khơng đổi trên cùng một mẫu thử chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp đƣợc phép vƣợt quá 0,08%.
Độ tái lặp: Sự khác nhau giữa hai kết quả độc lập và đơn lẻ đạt đƣợc bởi các ngƣời phân tích khác nhau trong các phịng thí nghiệm khác nhau, chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp vƣợt quá 0,11%.
Phiếu đánh giá thực hành:
Mục tiêu: Xác định hàm lƣợng nƣớc trong dầu thơ Cĩ thực hiện Khơng thực hiện Bƣớc hoạt động Đạt Khơng đạt
Tiêu chuẩn của hoạt động
1. Mặc trang phục Mặc áo blu 2. Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị Theo đúng thủ tục, quy trình của phịng thí nghiệm 3. Sắp xếp chỗ làm việc Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện 4. Hiệu chỉnh thiết bị Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM 5. Chuẩn bị mẫu
phân tích
Đúng quy trình và đạt yêu cầu kỹ thuật 6. Tiến hành kiểm
nghiệm
Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật 7. Đọc kết quả Đảm bảo chính xác và ghi kết quả 8. Kết thúc kiểm nghiệm Trả lại tình trạng ban đầu
9. Xử lý kết quả Đánh giá và ghi nhận