3.3.1.1Thi t b phân tích s c ký GC.
Hình 3.3. Thi t b phân tích s c khí khí GC
Trong đ tài này, ph ng pháp xác đnh thành ph n khí cracking đ c áp d ng v i m c đích phân tích ph n tr m mol các khí hydrocacbon t C1 – C6+ và khí H2
trong m u s n ph m khí cracking d a trên tiêu chu n ASTM D 1945 – 03[23]. L ng m u khí trong loop 0,25 ml. Quá trình phân tích di n ra trong kho ng 8 phút.
S c kí là k thu t phân tích d a trên s khác bi t trong phân b gi a pha đ ng và pha t nh đ tách các thành ph n trong h n h p. Các thành ph n c a h n h p cĩ th t ng tác v i pha t nh d a trên đi n tích, đ tan t ng đ i và tính h p ph . Nĩ bao g m vi c cho m u ch a ch t c n phân tích trong "pha đ ng", di chuy n qua "pha t nh." Pha t nh trì hỗn s di chuy n c a các thành ph n trong m u. Khi đĩ các thành ph n này di chuy n qua h th ng v i t c đ khác nhau, chúng s đ c tách kh i nhau theo th i gian. M t cách lí t ng, m i thành ph n đi qua h th ng trong m t kho ng th i gian riêng bi t, g i là "th i gian l u."
S c ký khí [23] là m t ph ng pháp tách trong đĩ pha đ ng là ch t khí (khí mang) và pha t nh ch a trong c t là m t ch t r n ho c m t ch t l ng ph trên m t ch t mang tính tr d ng r n, ho c m t l p phim m ng ph đ u trên thành phía trong
Máy s c ký khí cĩ các thành ph n c b n sau: ngu n cung c p khí, b ph n n p m u, c t s c ký, h th ng phát hi n và ghi nh n s c ký đ .
M u đ c tách do s phân b gi a pha t nh và pha đ ng nh c ch h p ph , phân b hay k t h p c hai c ch này. Khi pha t nh là m t ch t h p ph r n thì k thu t phân tích đ c g i là s c kí khí-r n (GSC). Khi pha l ng đ c g n lên b m t c a ch t mang tr ho c đ c ph d i d ng m t l p màng m ng lên thành c t mao qu n thì k thu t này đ c g i là s c kí khí-l ng (GLC).
3.3.1.2Thi t b phân tích s c ký l ng GC - RON
Hình 3.4. Thi t b phân tích s c ký l ng GC-RON
Ph ng pháp này giúp xác đnh t ng c u t hydrocarbon c a phân đo n x ng (t C5 - C12) c a nhiên li u h n h p (d u thơ, syncrude t C4 - C44) và các h n h p c a chúng v i các h p ch t ch a oxy (MTBE, ETBE, ethanol…) v i kho ng nhi t
đ sơi d i 225oC [24], nh v y ph ng pháp phân tích này s giúp ta phân tích thành ph n nhĩm c a phân đo n x ng. T thành ph n các nhĩm paraffin, olefin, iso-paraffin, napthen, aromatic (PIONA) ph n m m Hydrocarbon Expert và ph n m m G-Con s tính tốn tr s octan (RON, MON) và các ch s khác nh ch s brom, aniline,… c a phân đo n x ng trong m u đo.
Do m u d u phân tích cĩ th ch a t l l n phân đo n hydrocacbon cĩ nhi t
đ sơi l n h n 225oC, do đĩ sau khi n p m u vào s c ký khí, m u đ c gia nhi t hĩa h i và d n qua valve đĩng ng t trong kho ng th i gian đ đ tách lo i đ c phân đo n x ng c n phân tích, sau đĩ phân đo n x ng đã tách này ti p t c qua c t mao qu n. Phân đo n x ng đi qua c t mao qu n v i pha t nh đ c ph b i ch t li u
đ c bi t. Khí mang Heli s chuy n m u đã đ c hĩa h i đi qua c t. trong c t, các hydrocarbon s phân tách ra theo t ng c u t và đ c nh n bi t b i đ u dị ion hĩa cu i c a c t. M i c u t đ c xác đnh b ng cách so sánh th i gian l u c a m u chu n và m u đo, cùng đi u ki n. N ng đ c a m i c u t tính b ng %kl đ c xác đnh sau khi quy đ i v 100%.
3.3.2Ph ng pháp ch ng c t chân khơng
Hình 3.5. Thi t b ch ng c t chân khơng theo tiêu chu n ASTM D1160
Ph ng pháp này dùng đ xác đnh kho ng nhi t đ sơi c a h n h p hydrocac bon n ng nh Wax và VGO.
Ch ng c t là quá trình phân tách h n h p l ng ho c khí l ng thành các c u t riêng bi t d a trên s khác nhau v đ bay h i c a chúng hay nhi t đ sơi khác
khơng nh m gi m nhi t đ sơi c a các c u t nh áp su t gi m. nhi t đ sơi c a các c u t gi m theo áp su t đ c tính theo cơng th c sau:
(3.1) Trong đĩ: T là nhi t đ t i áp su t làm vi c h th ng. Khi P > 0,266 kpa (2mmHg): (3.2) Khi P < 0,266 Kpa (2mmHg) (3.3) AET: nhi t đ t i áp su t khí quy n (oC). P là áp su t t i đi u ki n ho t đ ng tính b ng mmHg.
3.3.3Ph ng pháp đo hàm l ng c c trong xúc tác.
Hình 3.6. Thi t b xác đnh hàm l ng Carbon trong xúc tác
Ph ng pháp này dùng đ xác đnh hàm l ng Carbon trong kim lo i, qu ng, ceramics và các v t li u vơ c khác. c bi t thi t b cĩ th xác đnh chính xác hàm
l ng Carbon trong xúc tác cracking (Fluid catalytic cracking) c a các nhà máy L c d u cĩ thành ph n Carbon t 0,6 ppm t i 60000 ppm.
Nguyên t c: Thành ph n carbon cĩ trong m u đ c oxy hĩa ch y u thành khí CO2 cùng v i m t l ng nh khí CO. Các khí này đ c dịng khí oxy đ y đi qua m t b l c tro b i và h i m. Sau đĩ dịng khí này ti p t c qua b l c xúc tác nhi t
đ chuy n hĩa h t l ng CO thành CO2. Khí CO2 đ c đo qua đ u dị h ng ngo i (IR cell) riêng bi t. Vi c xác đ nh hàm l ng carbon s phù h p theo ph m vi đo
đ c l a ch n. V i thành ph n carbon th p s đ c đo b i đ u dị h ng ngo i cĩ
đ ng d n dài h n, ng c l i thành ph n carbon cao s đ c đo b i đ u dị h ng ngo i cĩ đ ng d n ng n h n. S phân bi t chi u dài đ ng d n c a đ u dị nh m t i u hĩa vi c l a ch n ph m vi đo cho phù h p. Thi t b s t đ ng nh n d ng ph m vi phát hi n t i u nh t.
3.3.4Ph ng pháp đo đ nh t đ ng h c.
Ph ng pháp này dùng đ xác đnh đ nh t đ ng h c c a s n ph m d u m trong su t và khơng trong su t b ng các đo th i gian ch y c a m t l ng ch t l ng d i tác d ng c a tr ng l c qua m t nh t k mao qu n th y tinh đã đ c hi u chu n [26]. Tính tốn: - nh t đ ng h c: ν = C x t (mm2 /s) (3.4) Trong đĩ: C là H ng s nh t k , (mm2/s)/s t – Th i gian ch y, s - nh t đ ng l c h c: η = ν * * 10-3 (mPa.s) (3.5) Trong đĩ: ν - nh t đ ng h c, mm2/s; - T tr ng m u nhi t đ xác đnh đ nh t, kg/m3.
Hình 3.7. Thi t b xác đnh đ nh t đ ng h c 3.3.5Ph ng pháp đo t tr ng.
Ph ng pháp này dùng đ xác đnh t tr ng c a Wax và VGO.
a m t l ng nh m u l ng ( kho ng 2 mL ) vào ng m u dao đ ng, s thay
đ i t n s dao đ ng gây ra b i s thay đ i kh i l ng ng đ c s d ng ph i h p v i s hi u chu n đ xác đ nh kh i l ng riêng m u [27].
Hình 3.8. Thi t b xác đnh t tr ng b ng ph ng pháp hi n s theo D5002
3.3.6Hàm l ng Parafin r n
Ph ng pháp này dùng đ xác đ nh hàm l ng parafin r n trong d u thơ, các s n ph m d u m .
M u th đ c dùng silicagen ho t tính đ h p ph tách các ch t nh a - asphanten, chi t ph n parafin b ng ete d u m ho c n-heptan cho đ n khi dung mơi ch y qua gi y l c khơng cịn v t d u m . Ph n dung d ch r a parafin hịa tan đem c t lo i dung mơi và ph n cơ đ c đ c hịa tan l i b ng h n h p dung mơi benzen- axeton t l 1/1 ho c axeton/toluen t l 35: 65 theo th tích, sau đĩ k t tinh parafin r n - 21 oC trong th i gian 1 gi . L c parafin trên ph u l c và r a d u m 2 - 3 l n b ng h n h p dung mơi benzen/axeton c ng đ c làm l nh -21 oC, parafin r n trên gi y l c đ c hịa tan b ng benzen nĩng và c t lo i dung mơi, sau đĩ s y parafin trong t s y 105 - 110 oC, cân đ n tr ng l ng khơng đ i.
Hàm l ng parafin đ c tính theo cơng th c:
(3.6)
Trong đĩ: M1 : kh i l ng parafin r n. M2 : kh i l ng m u th .
3.3.7Hàm l ng Asphanten
Ph ng pháp xác đnh hàm l ng asphanten theo tiêu chu n IP 143 [28]. Ph ng pháp này dùng đ xác đnh hàm l ng asphanten cĩ trong s n ph m d u m
Ph ng pháp đo: m u đ c đun nĩng h i l u b ng n-heptan, sau đĩ đ l ng, asphanten đ c l c tách kh i các h p ch t parafin trên gi y l c, sau đĩ r a s ch parafin b ng cách chi t v i n-heptan nĩng. S n ph m asphanten sau đĩ đ c hịa tan b ng benzen nĩng, làm bay h i dung mơi, cân đ n kh i l ng n đnh và tính %kl theo m u ban đ u.
Hàm l ng asphanten c a m t m u A đ c bi u di n b ng ph n tr m kh i l ng (%kl) theo cơng th c:
Trong đĩ: m1: kh i l ng asphanten thu đ c. m2: kh i l ng m u đã l y.
3.3.8 i m Anilin
Ph ng pháp xác đnh đi m anhilin d a trên ph ng pháp ASTM D 611- 01a[29] Ph ng pháp này dùng đ xác đnh đi m anilin c a s n ph m d u m .
Ph ng pháp đo: l y m t th tích xác đnh c a anilin và m u vào ng nghi m và khu y tr n c h c. H n h p đ c gia nhi t v i t c đ đ c ki m tra đ n khi hai pha hịa tr n l n nhau. Sau đĩ h n h p đ c làm ngu i c ng v i t c đ đ c ki m tra và nhi t đ mà t i đĩ hai pha tách ra đ c coi là đi m anilin hay đi m anilin h n h p.
3.3.9Ph ng pháp ch ng c t theo ASTM D2892 và D5236.
Tĩm t t ph ng pháp ASTM D2892:
Ph ng pháp này dùng đ ch ng c t tách phân đo n đ thu đ c phân đo n Wax cĩ nhi t đ sơi > 360oC và phân đo n VGO (360 - 540 oC).
Cân m t l ng m u d u thơ đã n đnh, th tích t 1- 30L đ c ch ng c t đ n nhi t đ t i đa 400 oC AET (nhi t đ chuy n đ i v áp su t khí quy n) v i m t c t ch ng c t phân đo n cĩ hi u su t tách khi h i l u hồn tồn ít nh t là 14 và khơng l n h n 18 đa lý thuy t[30].
T s h i l u 5:1 đ c duy trì t t c các áp su t v n hành, ngo i tr khi v n hành kho ng áp su t quá th p t 0.674 - 0.27 kPa (5-2 mmHg) thì t s h i l u 2:1 là thích h p.
Các k t qu nhi t đ , áp su t và các thơng s v n hành khác đ c ghi l i trong t ng kho ng và cu i m i đi m c t hay phân đo n.
Cân đo kh i l ng và t tr ng c a m i phân đo n. Các hi u su t ch ng c t theo kh i l ng đ c tính t kh i l ng c a tồn b các phân đo n k c phân đo n khí hĩa l ng và ph n c n.
T các s li u này cĩ th v các đ ng cong ch ng c t đi m sơi th c - ST (TBP) c a ph n tr m kh i l ng hay th tích ho c c 2 theo nhi t đ đã chuy n đ i v áp su t khí quy n (AET).
Tĩm t t ph ng pháp ASTM D5236:
Ph ng pháp này dùng đ thu phân đo n VGO (360 - 540oC).
M t th tích m u đ c cân và ch ng c t t i áp su t tuy t đ i trong kho ng 6,6 và 0,013 kPa (50 và 0,1 mmHg) v i t c đ ch ng c t nh t đnh. Nhi t đ c a phân
đo n l y ra s đ c đnh tr c. Ghi l i nhi t đ h i, áp su t làm vi c và các thơng s làm vi c khác trong kho ng ch ng c t và cu i m i đi m c t [31].
Xác đnh kh i l ng m i phân đo n thu đ c. Hi u su t ch ng c t theo kh i l ng đ c tính d a trên t l kh i l ng m i phân đo n v i t ng kh i l ng thu h i đ c.
Xác đ nh t tr ng m i phân đo n thu đ c. Hi u su t ch ng c t tính theo th tích d a trên vi c tính th tích các phân đo n t i 15oC (59o F) trên t ng th tích thu h i đ c.
ng cong ch ng c t bi u di n t ng quan gi a nhi t đ v i ph n tr m kh i l ng hay th tích ho c c 2 đ c v d a trên các s li u trên.
3.3.10Ph ng pháp phân tích di n tích b m t c a xúc tác.
Ph ng pháp đ ng nhi t h p ph và gi i h p ph v t lý đ c s d ng đ đo di n tích b m t riêng và kích th c l x p c a các v t li u r n x p[32] .
Di n tích b m t riêng cĩ ý ngh a r t l n đ phân bi t s khác nhau gi a v t li u r n x p và khơng x p. V i v t li u r n khơng x p thì di n tích b m t riêng là t ng di n tích bên ngồi c a các h t hay kh i v t li u; đ i v i v t li u r n x p thì b m t riêng là t ng di n tích bên ngồi và t ng di n tích c a các l x p, cĩ giá tr l n h n r t nhi u so v i di n tích b m t ngồi.
Nguyên t c:
o di n tích b m t riêng và phân b l x p c a v t li u r n d a trên ph ng trình c a Brunauner-Emmett-Teller (BET).
Ph ng pháp BET (Brunauner-Emmett-Teller) là ph ng pháp đ c s d ng r ng rãi nh t đ xác đnh di n tích b m t c a v t li u thơng qua ph ng trình BET:
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 0 − 0 1 1 1 1 P P C V C C V P P V m m (3.8) Trong đĩ: - P: áp su t ch t b h p ph pha khí.
- P0: áp su t h i bão hịa c a ch t b h p ph tr ng thái l ng tinh khi t cùng nhi t đ .
- V: th tích ch t b h p ph áp su t t ng đ i P/P0 tính b ng cm3. - Vm: th tích l p h p ph đ n phân t trên tồn b b m t S tính b ng cm3.
- C: h ng s liên quan đ n n ng l ng h p ph đ i v i l p b h p ph đ u tiên hay liên quan đ n m c đ t ng tác gi a ch t h p ph và ch t b h p ph .
ng đ ng nhi t h p ph N2 đ c ghi trên máy Tristar (Micromeritics).Tr c khi đo m u đ c làm s ch trong dịng khí heli nhi t đ
350oC trong 90 phút v i t c đ gia nhi t 5oC/phút. Quá trình h p ph nhi t đ - 196oC, áp su t 770mmHg, l u l ng khí mang 25ml/phút.
a, Ph ng pháp xác đnh b m t riêng c a v t li u cĩ mao qu n
Ph ng pháp ph bi n đ xác đ nh di n tích b m t riêng c a m t ch t r n là