1. Phạm vi áp dụng
Phương pháp áp dụng cho dầu thơ và các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đồng nhất. Cĩ áp suất hơi bão hịa 14.696 psi hoặc thấp hơn.
2. Mục đích và ý nghĩa
Phương pháp này dùng một phù kế thủy tinh để đo khối lượng riêng (Density). Tỷ trọng (Specific Gravity) hay tỷ trọng API của dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ để tính tốn chuyển đổi thể tích ra khối lượng hoặc khối lượng ra thể tích và tỷ trọng ở nhiệt độ khác.
3. Tĩm tắt phương pháp
Cho phù kế và nhiệt kế vào mẫu và được giữ ở nhiệt độ quy định trong ống đong cĩ kích thước thích hợp. Khi hệ thống đạt cân bằng, đọc gía trị đo được trên phù kế và nhiệt kế. Dùng bảng chuyển đổi để chuyển đổi về nhiệt độ yêu cầu và loại tỷ trọng yêu cầu.
Khối lượng riêng (Density): Là khối lượng của chất lỏng trên một đơn vị thể tích ở 15oC và 101.325 kPa cĩ đơn vị đo là kg/m3.
(Ở nhiệt độ khác như là đo ở 20oC và các đơn vị đo cĩ thể được sử dụng như kg/l hoặc g/ml)
Tỷ trọng tương đối (Specific gravity): Là tỷ số khối lượng của một thể tích chất lỏng ở nhiệt độ quy định với khối lượng của cùng thể tích nước tinh khiết ở cùng nhiệt độ hoặc nhiệt độ khác. Cả hai nhiệt độ được nghi rõ.
Ví dụ: 20 4
d = ρ20 / ρ4 là tỷ trọng tương đối của sản phẩm ở 20oC (sử dụng ở Việt Nam) ρ20: khối lượng riêng của sản phẩm ở 20oC
ρ4 : khối lượng riêng của nước ở 4oC
Tùy từng quốc gia, tỷ trọng tiêu chuẩn cịn cĩ thể là 20 4
d , spgr 60oF/60oF
Tỷ trọng API: Cĩ liên hệ với tỷ trọng tương đối spgr 60oF/60oF API = [141.5 / ( spgr 60oF/60oF)] – 131.5
Giá trị quan sát (đọc được) là giá trị quan sát được ở nhiệt độ khác với nhiệt độ quy định. Giá trị này chỉ là số đo phù kế mà khơng phải là khối lượng riêng, tỷ trọng tương đối hay tỷ trọng API ở nhiệt độ đĩ.
4. Thiết bị - hĩa chất - Ống đong - Bể ổn định nhiệt độ - Dây khuấy - Xăng - Dầu hỏa - Dầu D.O
Phù kế (tỷ trọng kế) : Tỷ trọng kế được hiệu chuẩn (theo yêu cầu như bảng 1).
Bảng 1
Tỷ trọng kế Khoảng đo Một đơn vị Khoảng chia và sai số Hiệu chỉnh Density, kg/m3 ở 15oC Relative density (specific gravity) Relative density (specific gravity) API 600 -1100 600 -1100 600 -1100 0.600 -1.100 0.600 -1.100 0.600 -1.100 0.650 -1.100 -1 – 101 20 50 50 0.020 0.050 0.050 0.050 12 0.2 ± 0.2 0.5 ± 0.3 1.0 ± 0.6 0.0002 ± 0.0002 0.0005 ± 0.0003 0.001 ± 0.0006 0.0005 ± 0.0005 0.1 ± 0.1 +0.3 +0.7 +1.4 +0.0003 +0.0007 +0.0014
Nhiệt kế: Cĩ thang chia như bảng 2
Bảng 2
Thang đo Khoảng đo Vạch chia độ Sai số
oF oC oF -1 - +38 -20 - +120 -5 - +215 0.1 0.2 0.5 ± 0.1 ± 0.15 ± 0.25
Ống đong: Bằng thủy tinh hay kim loại cĩ miệng rĩt và đường kính trong lớn hơn đường kính ngồi của phù kế ít nhất 25 mm, chiều cao của ống đong phải phù hợp để phù kế nổi hồn tồn trong mẫu và đáy phù kế cách đáy ống đong ít nhất 25 mm.
Bể ổn nhiệt: Cĩ khả năng ổn nhiệt mẫu ở nhiệt độ thích hợp cho từng loại mẫu,
Dây khuấy: Bằng nhựa hay thủy tinh dài khoảng 400 mm.
5. Tiến hành thí nghiệm 5.1. Quy trình chuẩn bị mẫu
Các sản phẩm dầu khơng bay hơi thì lấy mẫu theo cách được mơ tả trong tiêu chuẩn ASTM D4057 và ASTM D4177.
D4177, lấy mẫu và chứa trong chai cĩ nút kín tránh bay hơi và bảo quản trong phịng lạnh sau khi lấy mẫu.
Trộn mẫu:
Mẫu dầu thơ paraffin cĩ điểm đơng đặc cao hơn 10oC hay điểm vẩn đục, điểm xuất hiện tinh thể paraffin lớn hơn 15oC. Cĩ thể hâm nĩng mẫu đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đơng đặc 9oC hoặc cao hơn điểm vẩn đục 3oC, lắc đều mẫu trong chai gốc và rĩt vào ống đong.
Phần cất nhiều sáp: Hâm nĩng mẫu đến nhiệt độ cao hơn điểm vẩn đục 3oC trước khi lắc.
Mẫu dầu F.O: Đun nĩng mẫu đến nhiệt độ thử trước khi trộn.
5.2. Quy trình đo:
On nhiệt mẫu đến nhiệt độ thích hợp cho mẫu lỏng hồn tồn, nhưng khơng để nhiệt độ quá cao sẽ làm bay hơi phần nhẹ hay nhiệt độ quá thấp sẽ làm kết tinh paraffin. Đối với mẫu lỏng nhẹ thì đo ở gần nhiệt độ quy chiếu. Đối với mẫu dầu cĩ sáp, nhớt thì hâm nĩng đến nhiệt độ thử cao hơn nhiệt độ đơng đặc 9oC hoặc trên điểm vẩn đục hay điểm xuất hiện tinh thể sáp 3oC.
Nhiệt kế và phù kế cũng được đưa đến nhiệt độ trong khoảng ± 5oC so với nhiệt độ thử.
Rĩt mẫu vào ống đo sạch đã được ổn nhiệt, tránh tạo bọt. Với mẫu dễ bay hơi dùng siphon để chuyển mẫu. Loại các bọt khí hình thành sau khi chúng tập trung trên bề mặt mẫu thử bằng cách dùng giấy lọc thấm trước khi thả phù kế vào.
Đặt ống đong chứa mẫu ở vị trí thẳng đứng ở nơi khơng giĩ và cĩ nhiệt độ thay đổi ít hơn 2oC trong suốt thời gian thử. Khi nhiệt độ thử khác nhiệt độ mơi trường nhiều hơn 2oC thì sử dụng bể ổn nhiệt để duy trì nhiệt độ trong suốt thời gian thử.
Đặc nhiệt kế phù hợp vào mẫu thử và khuấy mẫu bằng que khuấy theo hướng lên xuống và xoay trịn để nhiệt độ và tỷ trọng được đều. Ghi nhiệt độ mẫu chính xác đến 0.1oC và nhấc nhiệt kế và que khuấy ra khỏi ống đo.
Thả từ từ phù kế phù hợp vào chất lỏng và thả tay khi đến vị trí cân bằng, chú ý tránh làm ướt thân trên vạch mà tại đĩ phù kế nổi tự do.
Đối với chất lỏng trong suốt và mờ, quan sát bĩng mặt cong khi phù kế bị ép dưới điểm cân bằng khoảng 1 – 2 mm và quay trở lại vị trí cân bằng. Nếu mặt cong thay đổi thì làm sạch thân phù kế và lặp lại cho đến khi bĩng mặt cong khơng thay đổi. Kéo phù kế lên khỏi chất lỏng khoảng 2 vạch thang chia và thả ra. Để cho phù kế quay nhẹ khi thả ra giúp cho phù kế dừng nổi tự do cách đều thành ống. Giữ cho phần cịn lại của thân phù kế trên mức chất lỏng khơng bị dính ướt. Để đủ thời gian cho phù kế dừng lại và tất cả bọt nổi lên trên bề mặt, loại bọt khí trứơc khi đọc.
Khi phù kế dừng, nổi tự do cách thành ống, đọc số đo thang phù kế chính xác đến 1/5 vạch than đo như sau:
Đối với chất lỏng trong: Ghi số đo phù kế tại điểm trên thang phù kế tại đĩ mặt chính của chất lỏng cắt thang đo bằng cách đặt mắt hơi thấp hơn mực chất lỏng và từ từ nâng lên đến bề mặt. Ban đầu nhìn thấy hình elip méo, sau đĩ trở thành đường thẳng cắt thang đo phù kế.
Đối với chất lỏng nhớt đục: Đọc tại điểm mà tại đĩ mẫu dâng lên, bằng cách quan sát bằng mắt đặt cao hơn mặt phẳng bề mặt chất lỏng.
Ngay sau khi đọc phù kế, nhấc phù kế ra khỏi chất lỏng, đặt nhiệt kế vào và khuấy mẫu bằng que khuấy, đọc ngay nhiệt độ chỉ trên nhiệt kế chính xác đến 0.1oC. Nếu nhiệt độ đọc khác nhiệt độ ban đầu nhiều hơn 0.5oC, lặp lại quan sát cho đến khi nhiệt độ trở nên ổn định trong khoảng ±0.5oC. Nếu khơng đạt được nhiệt độ ổn định, đặt ống đong vào bể ổn nhiệt và lặp lại thí nghiệm.
6. Tính tốn kết quả
Hiệu chỉnh nhiệt độ đọc trước và sau khi đo rồi lấy giá trị trung bình chính xác đến 0.1oC.
Đối với mẫu đục, áp dụng hiệu chỉnh mặt cong cho trong bảng 1 vào số đo phù kế quan sát, vì phù kế được hiệu chỉnh để đọc ở mặt chính của chất lỏng.
Tính ra tỷ trọng tương đối tiêu chuẩn theo cơng thức sau: d 204 = d t4 + γ ( t – 20)
t – nhiệt độ mẫu thử nghiệm khi đo( oC).
γ – hệ số hiệu chỉnh.
7. Kết quả
Báo cáo kết quả cuối cùng là tỷ trọng tương đối tại nhiệt độ thử, chính xác gần 0.1 đv. Báo cáo kết quả cuối cùng là tỷ trọng tương đối ở đkc, chính xác gần 0.1 đv.
Báo cáo kết quả cuối cùng tỷ trọng API chính xác gần 0.1 oAPI.
8. Độ chính xác Sản phẩm
cần đo Thơng số Khoảng nhiệtđộ Đơn vị đo Độ lặp lại Độ tái lặp lại
Dầu sáng Density - 2 đến 24.5
oC kg/l, g/mlKg/m3, 0.00050.5 0.00121.2 R. Density 29 đến 76oF khơng 0.0005 0.0012 API Gravity 42 đến 78oF oAPI 0.1 0.3 Dầu đen Density -2 đến 24.5
oC kg/l, g/mlKg/m3, 0.00060.6 0.00151.5 R.Density 29 đến 76oF khơng 0.0006 0.0015 API Gravity 42 đến 78oF oAPI 0.2 0.5
BÀI 7: XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG Tên:
API GRAVITY, SPECCIFIC Ngày:
GRAVITY AND DENSITY Điểm:
Báo cáo
Nhiệt độ (0C)
Mẫu API Gravity (kg/m3)
Specific Gravity Sp.gr. (kg/m3)
Density meter (kg/ m3)
1. Ý nghĩa của tỷ trọng đối với các sản phẩm dầu khí.
2. Tại sao phải quy đổi tỷ trọng về điều kiện tiệu chuẩn.
3. Tại sao khi thao tác tránh để mẫu thấm ướt phần khơng chìm của tỷ trọng.
BÀI 8: XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CHỚP CHÁY CỐC KÍN