4.3.1. Tóm tắt phương pháp
Mẫu được cất ở áp suất 101.3 kPa (760 mmHg) ở các điều kiện thiết kế cho phép chưng cất phân đoạn một đĩa lý thuyết. Từ các thông số thu được có thể xác định nhiệt độ điểm sôi đầu, điểm sôi cuối và một đường cong chưng cất liên quan đến thành phần phần trăm thể tích cất được, cũng như điểm sôi tương ứng với áp suất khí quyển.
Hình 4.6. Thiết bị chưng cất phân đoạn tự động AD-6
4.3.3. Nguyên lý hoạt động của thiết bị a. Bắt đầu thử nghiệm
Bật công tắc điện chính, kiểm tra cho đến khi màn hình hiển thị như sau: < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 STANDBY 1> *GASOLIN (300) KEROSIN (300) NAPHTHA (300) KEROSIN (450) GAS−OIL (450) BAROMETER 1013 hPA INITN TEMP 1 2500C INIT TEMP 2 4500C HEAT/FREEZ 90.5% FINAL H (AUTO) +0.0% TEMP RANGE 300 RESIDUE 1.0% DIST RATE 4.5% SET BATH 0.50C SET REC 15.00C START TEMP 25.00C BATH TEMP 12.30C REC TEMP 18.00C
– Chờ cho đến khi bể ngưng và thu đạt đến nhiệt độ quy định. Nhấn nút START.
(1) Điều chỉnh các mức hình ảnh của cảm biến nhiệt độ sôi ban đầu và cảm biến theo mức chất lỏng.
(2) Sau khi điều chỉnh mức độ hình ảnh, cảm biến theo mực nước bắt đầu đi xuống, trong quá trình đi xuống, hiển thị trên màn hình.
(3) Khi cảm biến theo mức hiện số 0.0 của ống chia độ, màn hình RUNNING hiển thị như hình 4.7 và đèn RUN sáng. Nếu ống chia độ không chia ra thì quá trình thử nghiệm gặp vấn đề và bị gián đoạn.
Hình 4.7. Màn hình RUNNING của thiết bị chưng cất phân đoạn tự động AD-6
b. Trình tự thí nghiệm – 4 phút đầu:
+ Khối nhiệt độ đun nóng được thay đổi với nhiệt độ cài đặt IT1; + Bắt đầu đếm thời gian.
– Bắt đầu tìm IBP:
+ Điểm sôi ban đầu và thời gian cho đến khi tìm thấy điểm sôi được hiển thị trên IBP;
+ Thiết lập lại nhiệt độ và tiếp tục đếm.
– Kết thúc tìm kiếm IBP: Chưng cất tự động điều khiển tốc độ chưng cất từ 4 ÷ 5%/phút khi thêm 0.5% là đạt.
– 5% thể tích chưng cất:
+ Nhiệt độ chưng cất và thời gian từ điểm sôi đầu đến 5% được hiển thị trên màn hình;
+ Thiết lập lại nhiệt độ và tiếp tục đếm.
– 10%, 20% thể tích chưng cất: Nhiệt độ chưng cất và tỷ lệ được hiển thị ở thể tích chưng cất từ 10 đến 90%.
– 90% thể tích chưng cất: Thời gian được thiết lập lại và tiếp tục tính.
– 95%, 97% thể tích chưng cất: Nhiệt độ chưng cất được hiển thị ở thể tích chưng cất 95, 97%.
– Bắt đầu gia nhiệt cuối cùng:
+ Tự động dừng điều khiển lại, và nhiệt độ được kiểm soát. + Thiết lập lại thời gian và tiếp tục đếm.
– Xác định điểm kết cuối: + Tắt thiết bị gia nhiệt;
+ Nhiệt độ điểm cuối là thời gian từ khi bắt đầu đến cuối cùng của quá trình gia nhiệt và được hiển thị tại điểm cuối.
– 5 phút sau:
+ Dữ liệu chưng cất được in bằng máy in nếu được thiết lập chế độ tùy chọn;
– 10 phút sau làm nguội: Đèn COOL tắt và dừng quá trình làm nguội. c. Kết thúc quá trình thử nghiệm
• Kết thúc và điểm khô: Thử nghiệm có thể kết thúc tại điểm khô bằng một trong 2 cách sau:
– Điểm khô được xác định bằng các cảm biến điểm khô (phụ kiện tự chọn) hoặc tự động kết thúc.
– Người điều khiển xem phần thử nghiệm gần cuối thử nghiệm và nhấn nút MAINUAL CUT trên điều khiển điểm khô.
• Thiết lập tỷ lệ phần trăm chưng cất
Thiết lập điểm cuối tại % CUT các số liệu thử nghiệm để kết thúc thử nghiệm.
Phương pháp có hiệu quả để thử nghiệm chưng cất 10% cặn và kiểm tra lượng cặn cacbon.
Đối với chưng cất 10% cặn và kiểm tra lượng cặn cacbon, cần dùng bình 250ml và 200ml một ống chia độ.
• Thiết lập nhiệt độ kết thúc
Giống như thiết lập tỷ lệ phần trăm chưng cất.
• Kết thúc sau 5 phút từ 90% thu hồi
Dựa vào ASTM D1070, ghi lại nhiệt độ sau 5 phút từ 95% thu hồi và kết thúc thử nghiệm nếu điểm khô hoặc điểm cuối không thể xác định.
4.3.4. Hóa chất và nguyên liệu Dầu và sản phẩm dầu. 4.3.5. Cách lấy mẫu
Xác định xem mẫu thuộc nhóm nào trong bảng, sau đó tiến hành lấy mẫu đúng trình tự.
chai vào thùng mẫu thì có thể rót mẫu nhưng cố gắng tránh việc lắc xốc mẫu. Đóng chặt chai với nút sạch và đặt trong thùng đá hoặc tủ lạnh.
– Bảo quản mẫu ở nhiệt độ thường.
b. Những mẫu quan sát thấy có lẫn nước phải tách loại nước trước khi chưng như sau:
– Nhóm 1và nhóm 2: Nếu mẫu có loại nước thì loại bỏ lấy mẫu khác. Phải đảm bảo mẫu không có lẫn nước ở dạng nhũ tương trước khi đưa vào chưng cất. – Nhóm 3 và nhóm 4: Trong trường hợp không thể lấy được mẫu khô (không chứa
nước tự do) thì tách nước trong mẫu bằng cách lắc nó với Natri sunfua (Na2SO4) khan hoặc các tác nhân làm khô khác, sau đó tách nước và muối ra ngoài bằng cách để lắng và gạn. Bảng 4.3. Đặc tính các nhóm dầu Các đặc tính của nhóm Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 3 Nhóm 4 Áp suất hơi + 37.80C, kPa ≥65.5 <65.5 <65.5 < 65.5 Chưng cất
Nhiệt đội sôi đầu, 0C
Nhiệt độ sôi cuối, 0C
− ≤ 250 − ≤ 250 < 100 > 250 < 100 > 250
4.3.6. Các bước tiến hành thí nghiệm
Cấp nhiệt cho bình cất có chứa mẫu điều chỉnh tốc độ giai đoạn này sao cho khoảng thời gian bắt đầu cấp nhiệt đến điểm sôi đầu phù hợp như sau:
lạnh,0C
Nhiệt độ làm lạnh của ống
đong, 0C 13 − 18 13 − 18 13 – 18
± 3 so với nhiệt độ bảo quản mẫu Thời gian bắt đầu cấp nhiệt
đến nhiệt độ sôi đầu, phút 3 − 5 5 − 10 5 – 10 5− 15 Tốc độ trung bình của quá
trình ngưng tụ bắt đầu từ thu 5% đến khô còn lại 5ml cặn trong bình cất, phút
4 − 5 4 − 5 4 − 5 4 − 5
Thời gian còn 5ml đến điểm
sôi cuối, phút 3 − 5 3 − 5 Tối đa là 5 Tối đa là 5
Bảng 4.4. Điều kiện thử nghiệm các nhóm dầu
Quan sát và ghi lại điểm sôi đầu. Ngay sau khi có giọt chất lỏng đầu tiên vừa rơi xuống dịch chuyển trong ống đong sao cho đầu của ống ngưng luôn chạm vào thành bình của ống đong.
Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt sao cho thời gian từ điểm sôi đầu đến điểm cất 5 ÷ 10% phù hợp theo quy định.
Tiếp tục khống chế tốc độ gia nhiệt sao cho tốc độ chưng từ điểm cất 5% đến khi trong bình còn lại 5ml cặn là 4 ÷ 5ml/phút.
Trong khoảng thời gian từ điểm sôi đầu đến khi kết thúc chưng cất, quan sát và ghi lại số liệu để tính toán. Các số liệu thể tích ghi chính xác đến 0.5 ÷ 1 ml. nhiệt độ chính xác đến 0.5 ÷ 10C.
Khi cặn còn lại 5ml điều chỉnh lại tốc độ chưng sao cho thời gian từ khi còn lại 5ml cặn lỏng trong bình đến nhiệt độ sôi cuối sẽ nằm trong giới hạn bảng 4.4, nếu thời gian này nằm ngoài mức giới hạn thì phải tiến hành chưng cất lại.
sát thấy thể tích của 2 lần liên tiếp trùng nhau, ghi lại chính xác thể tích.
Sau khi bình cất đã nguội, để xác định phần trăm cặn, rót tất cả cặn lỏng còn lại vào ống đong và dốc miệng cốc trên thành ống đong cho đến khi nào thể tích trong ống không tăng được nữa.
4.3.7. Tính toán
Tính toán đầy đủ các kết quả cần thiết theo yêu cầu. Các giá trị thể tích (%) chính xác đến 0.5÷ 1, giá trị nhiệt độ chính xác đến 0.5 ÷ 10C, áp suất chính xác đến 0.1 kPa (1 mmHg).
– Hiệu chỉnh nhiệt độ về áp suất 101.3 kPa (760 mmHg). Hiệu chỉnh được tính theo công thức sau:
( ) ( ) 0,00012 760 273 C C C = × − ×P +t Trong đó: CC : Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ
Pk : Áp suất môi trường, mmHg, khi tiến hành chưng cất P : Áp suất môi trường, mmHg, khi tiến hành chưng cất tC : Nhiệt độ đo tại áp suất khi tiến hành chưng cất
Sau khi đã hiệu chỉnh và làm tròn từng kết quả đến 0.50C hoặc 10C thì trong các tính toán tiếp theo có thể sử dụng giá trị nhiệt độ này.
– Hiệu chỉnh phần trăm hao hụt về áp suất 101.3 kPa (760 mmHg) như sau: LC = AL + B
Trong đó:
L : Phần trăm hao hụt lấy từ thực nghiệm LC: Hao hụt hiệu chỉnh
A, B: Hệ số
R : Phần trăm thu hồi quan sát được RC: Phần trăm thu hồi hiệu chỉnh L : Phần trăm hao hụt quan sát được LC: Phần trăm hao hụt hiệu chỉnh 4.3.8. Kết quả thực nghiệm
Thành phần chưng cất phân đoạn của mẫu dầu 152.
Bảng 4.5. Thành phần chưng cất phân đoạn của mẫu dầu 152
Stt Nhiệt độ (0C) Thể tích thu được (%v)
1 100 2.4 2 150 10.0 3 200 16.6 4 250 24.3 5 300 32.9 6 350 48.1 4.3.9. Độ chính xác và sai số a. Độ lặp lại
Độ lặp lại: Sai số giữa các kết quả phân tích thành công đạt được bởi cùng một người thực hiện trên cùng một dụng cụ thí nghiệm trong những điều kiện làm việc không thay đổi với những vật tư phân tích xác định, trong một thời gian dài.
b. Độ tái lập
Độ tái lập: Sai lệch giữa hai kết quả phân tích độc lập và đơn lẻ đạt được bởi những người thực hiện khác nhau trong những phòng thí nghiệm khác nhau trên vật tư phân tích xác định, thì trong một thời gian dài.
Bảng 4.6. Độ lặp lại, độ tái lập của nhóm 1 khi chưng cất tự động
Điểm bay hơi Độ lặp lại0 Độ tái lập
C 0C
Điểm sôi đầu 5 10 20 30−70 80 90 95 Điểm sôi cuối
3.9 t0 +1.0 t0 + 0.56 t0 t0 t0 t0 t0 +1.4 4.4 7.2 R0 + 1.78 R0 + 0.72 R0 + 0.72 R0 R0 + 0.94 R0 + 1.9 R0 8.9
– Nhóm 2, 3 và 4 xác suất lặp lại cho trong bảng 4.8 là không vượt quá 1/20.
Bảng 4.7. Độ lặp lại, độ tái lập của nhóm 2, 3 và 4
4.4.
Phương pháp tiêu chuẩn xác định độ nhớt động học của chất lỏng sáng và
Phần trăm thu hồi 0C Độ lặp lại0F 0C Độ tái lập0F Điểm sôi đầu
2 5 10 20 đến 70 80 90 đến 95 Điểm sôi cuối
3.5 3.5 1.1 1.2 1.2 1.2 1.1 3.5 6.3 6.3 2.0 2.2 2.2 2.2 2.0 6.3 8.5 2.6 2.0 3.0 2.9 3.0 2.0 10.5 15.5 4.7 3.6 5.4 2.2 5.4 3.6 19
- Nhớt kế: sử dụng nhớt kế thủy tinh mao quản có thể đo được độ nhớt động học - Giá đỡ nhớt kế: sử dụng loại giá đỡ giữ cho vạch trên của ống nhớt kế nằm ngang trên vạch dưới với độ nghiêng trong khoảng 1 độ từ tất cả các hướng. - Bể kiểm soát nhiệt (ổn nhiệt):
- Bộ đo nhiệt độ trong khoảng từ 0 đến 1000C: sử dụng nhớt kế thủy tinh. - Bộ đếm thời gian:
+ Sử dụng bất kỳ bộ đếm thời gian có khả năng đọc được khoảng dưới 0,1 giây hoặc tốt hơn và có độ chính xác trong khoảng +/- 0,07 giây so với số đọc được khi thí nghiệm được tiến hành trong khoảng 200-900 giây.
+ Sử dụng bộ đếm thời gian điện tử có thể được sử dụng nếu dòng điện kiểm soát đến độ chính xác 0,05% hoặc tốt hơn.
4.4.3. Nguyên lý hoạt động của thiết bị 4.4.4. Nguyên liệu và hóa chất
Dung dịch rửa axit cromic, hoặc dung dịch có tính oxy hóa mạnh. - Dung môi mẫu, phải hòa tan được với mẫu (lọc trước khi sử dụng):
+ Đối với phần lớn lớn mẫu có thể dùng dầu nhẹ trắng (spirit) hoặc naphta
+ Đối với cặn nhiên liệu cần rửa sơ bằng một loại dung dịch chất thơm như toluen hoặc xylen.
- Dung môi sấy khô, là loại dễ bay hơi, hòa tan được với dung môi mẫu và nước (lọc trước khi dùng), có thể chọn axeton (chú ý: dễ cháy nổ).
- Nước, khử ion hoặc nước cất (lọc trước khi dùng).
- Mẫu chuẩn độ nhớt có chứng nhận để so sánh: mẫu chuẩn độ nhớt để so sánh được chấp nhận bởi một phòng thí nghiệm được kiểm định.
- Nạp mẫu vào nhớt kế. Nếu mẫu có chứa tạp chất rắn cần phải lọc bằng phin lọc có kích thước 75m. Để giảm thiểu lượng tạp chất đi qua bộ lọc khi lấy mẫu, nên để khoảng thời gian giữa lọc và nạp mẫu là ngắn nhất.
+ Đối với chất lỏng sáng sử dụng kiểu nhớt kế liệt kê.
+ Với mẫu chất lỏng dạng gel, khi thao tác phải chú ý thời gian chảy ở nhiệt độ cao thích hợp nhằm tạo cho mẫu chảy tự do, như vậy kết quả đo độ nhớt động lực học xác định được sẽ tương đương khi được đo bởi các loại nhớt kế mao quản khác nhau.
+ Ngâm nhớt kế chứa mẫu trong bể đủ thời gian cho mẫu đạt nhiệt cần thiết khi một bể được sử dụng cho nhiều nhớt kế, không được cho vào hoặc lấy ra nhớt kế khi có nhớt kế khác đang được đo thời gian chảy.
+ Thời gian khác nhau đối với các thiết bị khác nhau, các nhiệt độ khác nhau, và cho các độ nhớt khác nhau, chọn thời gian cân bằng thích hợp qua thực tế: thời gian 30 phút được xem là thích hợp, trừ các độ nhớt động lực học lớn nhất.
+ Khi yêu cầu của loại nhớt kế cần phải lấy chính xác lượng mẫu, chuẩn lại mẫu vạch dần sau khi đã ổn định nhiệt bằng với nhiệt cần đo.
- Dùng lực hút (nếu mẫu không có chứa thành phần bay hơi) không lực đẩy để chuẩn mức cột mẫu trong ống mao quản đến vị trí khoảng 7mm trên vạch đầu tiên, nếu phần hướng dẫn thao tác của nhớt kế không nêu các giá trị khác nhau. Khi mẫu chảy tự do, đo với độ chính xác 0,1 giây, thời gian cần cho bề mặt cong trên (meniscus) của mẫu đi từ vạch mức đầu đến vạch mức thứ hai. Nếu thời gian chảy nhỏ hơn mức tối thiểu đã cho; chọn nhớt kế có ống mao quản với điều kiện nhỏ hơn và lặp lại thao tác.
- Lặp lại thí nghiệm lần hai, ghi lại thời gian chảy 2 lần đo.
- Lấy số đọc của 2 lần đo thời gian chảy để tính giá trị của hai độ nhớt động học. - Nếu 2 lần tính độ nhớt động học thời gian chảy đều nằm trong điều kiện đã quy định, sử dụng giá trị trung bình của chúng để tính kết quả giá trị độ nhớt động học cuối cùng. Ghi lại kết quả. Nếu không, lặp lại các bước tiến hành đo thời