CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU XĂNG DẦU TRONG CÔNG TY B12
1.2. Các phương pháp đánh giá ở công ty xăng dầu B12
1.2.23. Xác định hàm lượng Asphaten (ASTM D6560- 2005 )
Phương pháp thử này qui định để xác định hàm lượng alphantene không tan trong heptane của DO, FO, dầu nhờn, nhựa đường, cặn dầu thô đặt đỉnh nhiệt độ ở 2600C. Các asphaltene là các phân tử hữu cơ có khối lượng phân tử và tỷ lệ C:H cao nhất, xuất hiện trong dầu thô và các sản phẩm dầu hỏa chứa các cặn. Chúng có thể gây ra các vấn đề trong tồn chứa và bảo quản nếu sự lơ lửng của các phân tử asphaltene là quá độ hoặc không tương thích. Chúng là những phân tử cuối cùng được đốt cháy hoàn toàn, vì thế cũng là dấu hiệu sinh ra khói đen. Thông thường những thành phần của chúng thường gồm những hợp phần định lượng cao của lưu huỳnh, nitrogen, các kim loại.
Tóm tắt phương pháp
- Một phần của mẫu thử được trộn với heptane và gia nhiệt hỗn hợp với điều kiện hồi lưu: asphaltene kết tủa, sáp và các chất vô cơ kết tụ thu được trên giấy lọc. Sáp bị loại khi rửa với heptan nóng trong thiết bị trích ly.
- Sau khi loại bỏ sáp, các asphaltene được tách khỏi các chất vô cơ bằng cách hòa tan với toluen nóng, dung môi trích ly được hóa hơi và cân khối lượng asphaltene.
1.2.24. Xác định hàm lượng kim loại trong FO qua tro nóng chảy và cặp phát xạ cảm ứng plasma (IP501/05 )
Tiêu chuẩn này là một quy trình đặc thù để xác định Al, Si,V, Fe, Ni, Na, Ca, Zn và P trong FO ở các mức trong bảng phổ phát xạ plasma cặp cảm ứng.
Bảng 1. 2. Phổ phát xạ plasma cặp cảm ứng
Nguyên tố Khoảng mg/l
Al 5 ÷ 150
Si 10 ÷ 250
Na 1 ÷ 100
V 1 ÷ 400
Ni 1 ÷ 100
Fe 2 ÷ 60
Ca 3 ÷ 100
Zn 1 ÷ 70
P 1 ÷ 60
Dầu FO với hàm lượng S lớn hơn 0,3% khối lượng không đòi hỏi việc tro hóa mẫu. Dữ liệu độ chụm dựa trên các FO có hàm lượng S lớn hơn 0,3% khối lượng.
Nhôm và silic được tìm thấy thường kèm theo các nguyên tố có trong FO, và là đặc trưng, phân tách hoặc kết hợp, để dự báo hàm lượng xúc tác.
Thành phần kim loại trong FO có tác hại tới hoạt động của lò đốt. Với các lò đốt có bề mặt kim loại, các thành phần kim loại valadi và natri trong FO khi ở nhiệt độ cao chúng dễ tạo hợp kim với sắt gây hỏng lò. Do vậy xác định hàm lượng các kim loại trong dầu FO cũng là một chỉ tiêu quan trọng.
Tóm tắt quá trình
- Khối lượng mẫu thử: Chọn khối lượng mẫu thử từ 20÷50g để có từ 5÷50mg tro.
- Nếu các mức nguyên tố vượt ra ngoài khoảng hiệu chuẩn đã lập, cần pha loãng dung dịch thử để đạt yêu cầu.
- Chuẩn bị dung dịch thử: ngay sau khi đồng nhất mẫu, chuyển phần mẫu thử từ vật vào cốc platin (5.3). Cân lại cốc và các thành phần chính xác đến 0,1g để có khối lượng mẫu thử. Nếu cần, thêm 0,3g tác nhân tro hóa(4.3) vào cốc, phân bố nó đều
trên bề mặt các thành phần trong cốc. Nếu chỉ có Al, Si,Fe được xác định, hoặc nếu biết rằng tác nhân tro hóa đang dùng không đóng góp đáng kể vào nền mẫu trắng thì tiếp tục đi thẳng đến quy trình sau. Tuy nhiên, nếu tác nhân tro hóa có ảnh hưởng đến nền( mà chưa biết), hoặc V, Ni, Ca, Zn hoặc P có trong phép xác định, thì phải chuẩn bị phần thử mẫu trắng chỉ gồm tác nhân tro hóa và cũng sử dụng nó trong quy định hoàn chỉnh dưới đây.
- Làm nóng cốc và thành phần từ từ với đèn bunsen cho đến khi thành phần thử cháy.
Duy trì các thành phần của cốc ở nhiệt độ như thế để hầu hết các chất có thể cháy được loại bỏ và chỉ còn lại tro và carbon.
- Nếu bọt và sủi bọt xảy ra, loại bỏ phần thử và thêm từ 1÷2ml propan - 2 - ol (4.4) trước khi gia nhiệt. Nếu bọt và sủi bọt không giảm, thêm 10ml toluen/propan - 2 - ol (4.6) vào phần thử khác và trộn kỹ. Đặt nhiều miếng giấy lọc (5.14) vào hỗn hợp trước khi gia nhiệt từ từ.
- Đặt cốc và thành phần vào trong lò nung, gia nhiệt trước ở nhiệt độ 525±250C. Đảm bảo thành phần cốc không bị nhiễm bẩn từ gạch chịu lửa của thành lò nung, vì nó góp phần làm sai số kết quả Si. Duy trì lò nung ở nhiệt độ này cho đến khi tất cả carbon bị loại bỏ và chỉ còn lại tro.
- Để nguội cốc đến nhiệt độ phòng, thêm 0,4g chất trợ dung (4.8 )và trộn nó với tro.
Đặt cốc và thành phần vào lò nung đã gia nhiệt trước ở nhiệt độ 925±250C trong 5 phút. Lấy cốc ra xem để đảm bảo chất trợ dung tiếp xúc với tro. Đặt cốc trở lại lò nung và duy trì ở nhiệt độ 925±250C trong 10 phút nữa.
- Lấy cốc ra và để nguội phần nóng chảy đến nhiệt độ phòng. Thêm 50ml dung dịch Tartaric acid/hydrochloric acid (4.9.1) vào cốc và đặt trên bếp điện (5.8). Duy trì ở nhiệt độ vừa phải để tránh sôi.
- Để nguội dung dịch và sau đó chuyển vào bình định mức 100ml với nước, rửa cốc nhiều lần để đảm bảo định lượng. Định mức với nước và chuyển ngay vào chai nhựa 100ml.
- Chuẩn bị dung dịch trắng: chuẩn bị một dung dịch trắng chỉ chứa 0,4g chất trợ dung và 50ml dung dịch Tartaric acid/hydrocholoric acid, pha loãng đến 100ml và chuyển ngay vào chai nhựa 100ml.
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn: Al, Si,V, Ni, Fe, Na, Ca, Zn và P. Chuẩn bị các dung dịch công tác 250mg/l bằng cách pha loãng 25ml của dung dịch chuẩn 1000mg/l
thành 100ml với nước. Dùng 4 bình định mức sạch 100ml thêm vào 0,4g chất trợ dung và 50ml dung dịch Tartaric acid/hydrocholoric acid. Thêm bốn bình trên 2 ml, 4 ml, 10 ml và 20 ml dung dịch công tác Al 250 và định mức với nước. Tiếp tục thực hiện các dung dịch tương tợ cho các nguyên tố khác.
- Tồn chứa: Chuyển ngay tất cả các chuẩn sau khi chuẩn bị vào chai nhựa 100ml.
- Cài đặt máy phổ: bơm peristatic: Nếu sử dụng bơm peristatic, xem các ống bơm và lắp đặt nó, nếu cần, trước khi khởi động mỗi ngày. Kiểm tra mức đáp ứng dung dịch và điều chỉnh theo mong muốn.
- Nguồn phát xạ ICP: đánh lửa nguồn kích thích ICP ít nhất 30 phút trước khi thực hiện phân tích. Trong suốt giai đoạn gia nhiệt này, nước phun sương qua ngọn đèn plasma.
- Định hình bước sóng: Thực hiện định hình bước sóng theo vận hành của thiết bị.
- Thông số vận hành: Ấn định các thông số vận hành thích hợp cho các tập tin thực hiện trong thiết bị để có thể xác định nguyên tố mong muốn. Bao gồm: nguyên tố, bước sóng, các điểm hiệu chỉnh nền(optional), các hệ số hiệu chỉnh liên nguyên tố, thời gian thích hợp, và ba lần phân tích lặp lại liên tiếp.
- Đường chuẩn: Chuẩn bị một đường chuẩn 5 điểm sử dụng các chuẩn công tác và mẫu trắng lúc bắt đầu phân tích mỗi lô mẫu.
- Khi tiến hành phương hấp thử này lần đầu tiên, kiểm tra độ tuyến tính của máy phổ sử dụng các chuẩn công tác và mẫu trắng. Nếu có được tuyến tính trên khoảng phân tích một đường chuẩn Two - point (mẫu trắng + chuẩn cao) hoặc nếu thích hợp, một đường chuẩn three – point (mẫu trắng + giữa +cao) là thích hợp. Nếu độ tuyến tính không đạt được, sử dụng nhiều chuẩn hơn để lập đường chuẩn.
- Phân tích các dung dịch thử: phân tích các phần tử theo cách đã lập đường chuẩn (nghĩa là thời gian phân tích như nhau, cùng các điểm hiệu chỉnh nền, các điều kiện plasma…). Rửa ngọn lửa plasma giữa các mẫu bằng nước phun sương trong 10 giây. Nếu có một dung dịch thử cho hàm lượng một nguyên tố vượt ngoài dung dịch chuẩn cao nhât, pha loãng nó trong một nền tương tự, nghĩa là dung dịch mẫu trắng, để đưa nó vào trong khoảng của các dung dịch chuẩn. Phân tích một chuẩn trong các chuẩn của đường chuẩn sau mỗi đợt thử 5 lần mẫu. Nếu có hàm lượng nguyên tố vượt quá 5% giá trị trước, thì điều chỉnh thiết bị là cần thiết và lặp lại hiệu chuẩn
Tính toán
Tính E, hàm lượng của nguyên tố dựa vào Al, Si,V,Ni,Fe,Na,Ca,Zn và P theo mg/l (ppm) từ phương trình sau:
100cd
E m (1.1) Trong đó
- c: Hàm lượng nguyên tố quan tâm theo mg/l đọc từ giản đồ hiệu chuẩn hoặc từ trực tiếp đầu ra.
- d: Hệ số pha loãng, tính toán từ các thể tích và các phân lượng thực hiện tạo ra dung dịch thử.
- m: Khối lượng của phần tử theo g.
Lưu ý: báo cáo hàm lượng nguyên tố của mỗi nguyên tố quan tâm chính xác đến 1mg/l (1ppm).