Đang tải... (xem toàn văn)
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ và khí đã và đang là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của mỗi Quốc gia nói chung và toàn nhân loại nói riêng. Ngày nay sản phẩm của dầu mỏ và khí đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp. Dưới gốc độ năng lượng thì dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi Quốc gia trên thế giới. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65 đến 70% năng lượng được sử dụng đi từ dầu mỏ và khí, chỉ có khoảng 20 đến 22% từ than, 5 đến 6% từ năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân. Về gốc độ nguyên liệu thì ta có thể hình dung với một lượng nhỏ khoảng 5% dầu mỏ và khí được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá dầu đã có thể cung cấp được trên 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất. Thực tế, từ dầu mỏ người ta có thể sản xuất cao su, chất dẻo, sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, hợp chất trung gian, phân bón … Ngoài những mục đích trên thì các sản phẩm phi năng lượng của dầu mỏ như dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp. Sản phẩm năng lượng là một trong những sản phẩm quan trọng của công nghiệp chế biến dầu mỏ và ngày nay đã thực sự trở thành một sản phẩm quen thuộc với con người. Đặc biệt là xăng và dầu DO. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu biết được thật đầy đủ về xăng động cơ, cũng như dầu DO, bao gồm cả bàn chất hóa học, phẩm cấp chất lượng. Cũng như các vấn đề liên quan như: Vì sao ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ ngày càng gia tăng, vì sao sự hao tổn công suất, tuổi thọ động cơ càng nhanh. Tất cả các điều này đang đòi hỏi các nhà khoa học phải nghiên cứu tìm ra các biện pháp nhằm góp phần giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng nhiên liệu. Xuất phát từ những vấn đề trên nên em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu DO” cho đồ án tốt nghiệp của em. Việc tìm hiểu đề tài này không những giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về những tính chất, thông số cần có của sản phẩm xăng và dầu DO, mà còn giúp chúng ta biết được ý nghĩa của các thông số này đối với chất lượng của xăng và dầu DO
1 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp đúc kết lại sau trình học tập, nghiên cứu sinh viên hướng dẫn quý thầy cô Sau ba tháng làm việc, em hoàn thành đề tài Thành đạt hôm nỗ lực thân hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm quý thầy cô, bố mẹ anh chị em bạn bè Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội truyền đạt kiến thức giúp đỡ chúng em năm học vừa qua, đặc biệt thầy cô Khoa Dầu khí môn Lọc-Hóa dầu Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô TS Nguyễn Thị Linh hướng dẫn đề tài tận tình giúp đỡ em suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình bạn bè em lời cảm ơn lời chúc tốt đẹp Trong trình thực hiện, nhiều nguyên nhân khác nên thiếu sót điều khó tránh khỏi Em mong đóng góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Công Thắng MỤC LỤC DANH LỤC BẢNG BIỂU DANH LỤC HÌNH VẼ DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM (American Society for Testing and Material): Hiệp hội đo lường thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ LPG ( Lequifield petroleum gas): Khí dầu mỏ hóa lỏng CNG ( Compress natural gas): Khí tự nhiên nén LNG ( Liquid natural gas): Khí tự nhiên hóa lỏng DO ( Diesel oil): Dầu dùng cho động diezen FO ( Fuel oil): Dầu đốt công nghiệp RVP (Reid vapour pressure): Áp suất bão hòa Reid API (American Petroleum Institute): Viện dầu mỏ Hoa kỳ TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam 10 HDS (Hydrodesulfur reaction): Phản ứng hydrodesunfua hóa 11 FCC ( Fluid Catalytic Cracker): Cracking xúc tác tầng sôi 12 CN ( Cetane number): Trị số xetan 13 CI ( Cetane index): Chỉ số xetan 14 ON ( Octan number): Trị số octan 15 OI ( Octane index): Chỉ số octan 16 RON ( Research octane number): Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu 17 MON ( Moter octane number): Trị số octan theo phương pháp mô tơ 18 IBP (Intial boil point) : Điểm sôi đầu 19 EBP ( End boil point): Độ sôi cuối LỜI MỞ ĐẦU Từ phát đến nay, dầu mỏ khí nguồn nguyên liệu vô quý giá Quốc gia nói chung toàn nhân loại nói riêng Ngày sản phẩm dầu mỏ khí có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày người công nghiệp Dưới gốc độ lượng dầu mỏ nguồn lượng quan trọng Quốc gia giới Theo số liệu thống kê có khoảng 65 đến 70% lượng sử dụng từ dầu mỏ khí, có khoảng 20 đến 22% từ than, đến 6% từ lượng nước đến 12% từ lượng hạt nhân Về gốc độ nguyên liệu ta hình dung với lượng nhỏ khoảng 5% dầu mỏ khí sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá dầu cung cấp 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất Thực tế, từ dầu mỏ người ta sản xuất cao su, chất dẻo, sợi tổng hợp, chất hoạt động bề mặt, hợp chất trung gian, phân bón … Ngoài mục đích sản phẩm phi lượng dầu mỏ dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … đóng vai trò quan trọng phát triển công nghiệp Sản phẩm lượng sản phẩm quan trọng công nghiệp chế biến dầu mỏ ngày thực trở thành sản phẩm quen thuộc với người Đặc biệt xăng dầu DO Tuy nhiên, hiểu biết thật đầy đủ xăng động cơ, dầu DO, bao gồm bàn chất hóa học, phẩm cấp chất lượng Cũng vấn đề liên quan như: Vì ô nhiễm môi trường khí thải động ngày gia tăng, hao tổn công suất, tuổi thọ động nhanh Tất điều đòi hỏi nhà khoa học phải nghiên cứu tìm biện pháp nhằm góp phần giải vấn đề tồn lĩnh vực sản xuất sử dụng nhiên liệu Xuất phát từ vấn đề nên em chọn đề tài: “Tìm hiểu số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm xăng dầu DO” cho đồ án tốt nghiệp em Việc tìm hiểu đề tài giúp có nhìn tổng quát tính chất, thông số cần có sản phẩm xăng dầu DO, mà giúp biết ý nghĩa thông số chất lượng xăng dầu DO CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ 1.1 Giới thiệu tổng quan dầu mỏ 1.1.1 Tổng quan dầu mỏ Dầu mỏ tên gọi tắt dầu thô, hỗn hợp hợp chất hữu tự nhiên, chứa chủ yếu hai nguyên tố cacbon (C) hydro (H) Ngoài có lượng nhỏ nitơ (N), oxy (O), lưu huỳnh (S) nguyên tố kim loại khác (Ni, V, …) Dầu mỏ có nhiều loại, từ lỏng đến đặc quánh, màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến đen sẫm, có ánh huỳnh quang Thường thể lỏng nhớt, có loại dầu nhiệt độ thường đông đặc Độ nhớt dầu mỏ thay đổi khoảng rộng, từ tới 100 cSt (10 - m2/s) [8,9] 1.1.2 Thành phần dầu mỏ 1.1.2.1 Các hợp chất hydrocacbon dầu mỏ Hydrocacbon thành phần quan trọng dầu mỏ Các hydrocacbon có dầu mỏ thường chia làm loại sau [4]: - Các parafin cấu trúc thẳng (n-parafin) - Các parafin cấu trúc nhánh (i-parafin) - Các parafin cấu trúc nhánh (cycloparafin naphten) - Các hydrocacbon thơm - Các hydrocacbon hỗn hợp (hoặc lai hợp) Số nguyên tử cacbon hydrocacbon dầu thường từ C đến C60 (còn C1 đến C4 nằm khí) tương ứng với trọng lượng phân tử khoảng 855-880 Cho đến với phương pháp phân tích đại xác định hydrocacbon riêng lẽ dầu đến mức sau (bảng 1.1) Bảng 1.1 Các hydrocacbon riêng lẻ xác định loại dầu mỏ [4] Tổng cộng hydrocacbon riêng lẻ xác định 425 Còn chất không thuộc loại hydrocacbon dầu mỏ, đến xác định khoảng 380 hợp chất, phần lớn hợp chất lưu huỳnh (khoảng 250 hợp chất) Các hydrocacbon n-parafin dầu mỏ [1,4,7] Hydrocacbon n-parafin loại hydrocacbon phổ biến loại hydrocacbon dầu mỏ Dầu mỏ có độ biến chất cao, tỷ trọng nhẹ có nhiều hydrocacbon loại Mặt khác hydrocabon n-parafin loại hydrocacbon dễ tách dễ xác định số loại hydrocacbon dầu mỏ, với việc sử dụng phương pháp sắc ký kết hợp với rây phân tử để tách n-parafin, xác định tất n-parafin từ C1- C45 Hàm lượng chung n-parafin dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích Tùy theo dầu mỏ tạo thành từ thời kỳ địa chất nào, mà phân bố n-parafin dầu khác Nói chung phân bố tùy tuân theo hai quy tắc sau: tuổi cao, độ sâu lớn, hàm lượng n-parafin phần nhẹ dầu mỏ nhiều Như phần trước khảo sát, axit béo có nguồn gốc động thực vật biển số nguyên tử cacbon chẵn mạch cacbon chiến đa số mức độ biến đổi dầu ít, di chứng thể rõ, nghĩa phân tử chiếm phần lớn độ biến chất dầu tăng lên, hình thành n-parafin phản ứng hóa học phức tạp nhiều, san tỷ số hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẳn hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẵn tăng dần n-parafin có số nguyên tử lẻ, chủ yếu phụ thuộc vào độ sâu lún chim, phụ thuộc vào độ sâu lún chìm, phụ thuộc vào tuổi địa chất chúng Một đặc điểm đáng chý ý hydrocacbon n-parafin nparafin có số nguyên tử cacbon từ C 18 trở lên, nhiệt độ thường chúng chuyển sang trạng thái rắn, nằm dầu mỏ chúng nằm trạng thái hòa tan dạng tinh thể lơ lửng dầu Nếu hàm lượng n-parafin tinh thể cao, có khả làm cho toàn dầu mỏ tính linh động, bị đông đặc lại Trong bảng 1.2 thấy rõ nhiệt độ sôi nhiệt độ kết tinh nparafin từ C18 trở lên: Bảng 1.2 Tính chất vật lý số n-parafin dầu mỏ [4] - Một số dầu mỏ giới có hàm lượng parafin rắn (tách -21 oC) cao, nhiệt độ thường toàn dầu mỏ bị đông đặc lại Tính chất n-parafin có trọng lượng phân tử lớn gây nhiều khó khăn cho trình sản xuất, vận chuyển chế biến dầu mỏ Các hydrocacbon i-parafin dầu mỏ [1,4,7] Loại i-parafin thường nằm phần nhẹ, phần có nhiệt độ sôi trung bình cao nói chung chúng Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm sau: Nói chung, parafin dầu mỏ có cấu trúc đơn giản, mạch dài Mạch phụ ngắn Các nhánh phụ thường gốc metyl Đối với i-parafin nhánh phụ thường đính vào vị trí cacbon số số Đối với loại có 2,3 nhánh phụ xu hướng tạo thành cabon bặc nhiều tạo nên cacbon bậc 4, nghĩa hai nhánh phụ đính vào mạch thường 10 - Đặc điểm thứ hai dầu có i-parafin với nhánh phụ nằm cách đầu nguyên tử cacbon (cấu tạo isoprenoil) Như phần trước khảo sát, vật liệu hữu ban đầu để tạo nên dầu mỏ có mặt hợp chất có cấu trúc isoprenoil, trình biến đổi chúng để lại di chứng với số lượng kích thước khác nhau, tùy theo mức độ trình biến đổi Các hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) dầu mỏ [1,4,7] Hydrocacbon naphtenic (cylcloparafin số hydrocacbon phổ biến quan trọng dầu mỏ Hàm lượng chúng dầu mỏ có thẻ thay đổi từ 30-60% trọng lượng Hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) dầu mỏ thường gặp dạng chính: loại vòng cạnh, loại vòng cạnh loại nhiều vòng ngưng tụ qua cấu nối loại vòng cạnh trở lên thường không đáng kể Tuy nhiên, dầu mỏ loại naphtenic (cycloparafin) vòng (5,6 cạnh) có nhánh phụ xung quanh lại loại chiếm phần lớn chủ yế nhất, loại nghiên cứu đầy đủ Các hydrocacbon thơm dầu mỏ [1,7] Các hydrocacbon thơm dầu mỏ thường gặp loại vòng thơm loại nhiều vòng thơm có cấu trúc ngưng tụ qua cầu nối Loại hydrocacbon thơm vòng đồng đẳng loại phổ biến Benzen thường gặp với số lượng tất Những đồng đẳng benzen (C7 – C15) nói chung tách xác định nhiều loại dầu mỏ, loại ankylbenzen với 1, 2, 3, nhánh phụ toluen, xylen, 1-2-4 trimetylbenzen loại chiếm đa số hydrocacbon thơm Các hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-thơm [1,4] Nếu hydrocabon thơm khiết vừa khảo sát có không nhiều dầu mỏ hydrocacbon dạng hỗn hợp thơm naphten (tức loại mà cấu trúc vừa có vòng thơm cừa có vòng naphten) lại phổ biến chiếm đa số phấn có nhiệt độ sôi cao dầu mỏ Cấu trúc hydrocacbon hỗn hợp dầu mỏ gần với cấu trúc hỗn hợp tương tự vật liệu hữu ban đầu tạo thành dầu, dầu có độ biến chất thấp nhiều hydrocacbon loại Loại hydrocacbon hỗn hợp dạng đơn giản tetralin, indan, loại gồm vòng thơm vòng naphten kết hợp: 58 E Mô tơ thay đổi tỷ số nén (CR) K: Bộ đếm bằn tỷ số tỷ số nén (CR) Xác định hợp chất thơm Trong số sản phẩm dầu mỏ, có mặt hydrocacbon thơm như: benzen, toluen, xylen, etylbenzen… với lượng lớn làm giảm đáng kể chất lượng chúng khí thải gây ô nhiễm môi trường Chẳng hạn, nhiên liệu phản lực, hydrocacbon thơm làm giảm tăng khả tạo cặn, dẫn đến giảm chiều cao lửa không khói Trong dầu diezen, hydrocacbon làm giảm khả tự bắt cháy nhiên liệu, giảm trị số cetan Benzen có nhiều xăng gây ngộ độc có khả dẫn đến bệnh ung thư Hydrocacbon ngưng tụ đa vòng dầu nhờn làm giảm khả bôi trơn, độ nhớt, số độ nhớt Vì vậy, hàm lượng hợp chất thơm sản phẩm dầu mỏ thường khống chế hàm lượng định Phương pháp ASTM D 5580-02; TCVN 3166-2008 quy định phương pháp xác định hợp chất thơm benzen, etylbenzen, p/m-xylen, o-xylen, chất thơm C9 nặng hơn, tổng chất thơm phương pháp sắ ký khí • Quy trình xác định [3] Dùng pipet lấy ml chất chuẩn nội cho vào định mức 10 ml có nắp trừ bì Ghi lại khối lượng tính chất chuẩn nội cho vào, xác đến 0,1 mg cân lại bình đậy nắp (đã trừ bì) Cho ml mẫu làm lạnh vào bình lọ, đậy nắp ghi lại khối lượng tịnh (W g) mẫu cho vào Trộn mẫu dùng lấy mẫu tự động, chuyển lượng dung dịch vào lọ thủy tinh GC Đậy kín lọ nắp TFE-fluorocacbon Hệ thống sắc ký hai cột trang bị van chuyển cột detector ion hóa lửa thể tích mẫu chứa châts chuẩn nội thích hợp 2-hexanon bơm vào bên cột đầu chứa pha chất lỏng phân cực (TCEP) Các chất không thơm cà C9 nhẹ thoát không khí rửa giả từ cột đầu dùng detector dẫn nhiệt để theo dõi tách Cột dầu đảo ngược rửa giải benzen, phần lại mẫu đưa trực tiếp vào cột thứ hai chứa lỏng không phân cực (WCOT) Benzen, toluen chất chuẩn nội thoát theo thứ tự điểm sôi chúng phát bằn detector ion hóa lửa chất chuẩn nội tách ra, lưu lượng cột không phân cực WCOT đảo ngược để thổi ngược phần lại mẫu thử (các chất thơm C nặng cộng chất không thơm C10 nặng ) từ cột đến detector ion hóa lửa Việc phân tích lặp lại lần thứ hai C 12 hợp chất không thơm nhẹ hơn, benzen toluen rửa giải từ cột dầu phân cực TCEP tới lỗ thoát Có thể dùng detector dẫn nhiệt để theo dõi tách Cột đầu TCEP 59 thổi ngược trước có rửa giải etylbenzen phần hợp chất thơm lại mẫu đưa vào cột WCOT Chất chuẩn độ thành phần hợp chất thơm C8 rửa giải theo thứ tự điểm sôi chúng phát detector ion hóa lửa sau o-xylen rửa giải, lưu lượng chảy qua cột không phân cực WCOT đảo ngược để thổi chất thơ, C nặng đến detector ion hóa lửa Sau lần phân tích đầu tiên, diện tích pic benzen, toluen chất chuẩn nội (2-hexanon) đo ghi lại Diện tích pic etylbenzen, o-xylen, chất thơm C9 nặng chất chuẩn nội đo ghi lại từ lần phân tích thứ hai Pic di thổi ngược tách từ cột WCOT lần phân tích thứ hai chứa chất thơm C9 nặng Tín hiệu detector ion hóa lửa tỷ lệ với nồng độ thành phần dùng để tính số lượng hợp chất thơm diện có so sánh với chất chuẩn nội so sánh thời gian lưu thành phần mẫu với thời gian lưu chất hiệu chuẩn để nhậ dạng có mặt chất thơm Phát benzen, toluen chất chuẩn nội từ lần phân tích thứ Phát chất chuẩn nội, etylbenzen, p/mxylene, o-xylen, chất thơm C9 nặng từ lần phân tích thứ hai 3.2.2 Phương pháp đánh giá tiêu chất lượng dầu diezen DO Tỷ trọng Phương pháp xác định tỷ trọng sản phẩm dầu diezen ASTM D129896; TCVN 6594 : 2007 • Quy trình xác định tỷ trọng [3] Mẫu đưa nhiệt độ chuẩn quy định xác mày điều nhiệt (là 15 C 20 oC) mẫu giữ nhiệt độ thích hợp khác nhiệt độ đo mẫu nhiệt độ mẫu trùng với nhiệt độ phòng Ống đong hình trụ, có đường kính ống ≥25 mm so với đường kính tỷ trọng kế Chiều cao ống đong phải đủ để tỷ trọng kế mẫu đáy tỷ trọng kế cách đáy ống đong 25 mm Đưa nhiệt độ ống đong nhiệt độ tỷ trọng kế gần nhiệt độ mẫu thử Rót mẫu nhẹ nhàng vào ống đong cho tránh tạo bọt tránh bay phân đoạn nhẹ (khi cần thiết phải dùng xi phông), cho đủ lượng để tỷ trọng kế đọc số Gạt bỏ tất bọt khí sau chúng bề mặt mẫu cách dùng giấy lọc chạm vào chúng o 60 Đặt ống đong chứa mẫu vị trí thẳng đứng, thả từ từ tỷ trọng kế thích hợp vào cho không chạm vào thành nống để yên Chú ý phần tỷ trọng kế không ướt Dùng nhiệt kế để khuấy mẫu cho bầu thủy ngân ngập mẫu thử Ngay sau số đọc nhiệt kế ổn định, ghi lại nhiệt độ mẫu xác đến 0,25 oC sau lấy nhiệt kế Ấn tỷ trọng kế xuống khoảng hai vạch sau thả tỷ trọng kế xoay nhẹ để đưa tỷ trọng kế trạng thái cân bằng, tự không chạm vào thành ống Đặt mắt ngang bề mặt chất lỏng, đọc vạch cắt thang chia độ mặt chất lỏng theo hai trường hợp: chất lỏng suốt chất lỏng đục Độ nhớt dầu diezen Có hai loại độ nhớt độ nhớt động lực độ nhớt động học Trong công nghiệp dầu mỏ thường dùng độ nhớt động học, độ nhớt động lực sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu Độ nhớt động học xác định phương pháp ASTM D445 - 06; TCVN 3171: 2007 sử dụng nhớt kế mao quản chảy ngược với đơn vị đo chủ yếu cSt - • Quy trình xác định độ nhớt nhớt kế mao quản [3]: Chọn nhớt kết phù hợp với độ nhớt cho tốc độ chảy khoảng 200 - 800 giây Nạp vào dụng cụ đo (nhớt kế) lượng dầu thích hợp Để ổn định nhiệt nhiệt độ định bình ổn định nhiệt khoảng 30 phút cho đạt cân nhiệt độ bên mẫu cần đo nhiệt độdầu thiết bị ổn định nhiệt, dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian chảy lượng dầu từ vạch đến vạch dụng cụ đo, phụ thuộc vào số nhớt kế(k) ta tính độ nhớt động học dầu theo công thức sau đây: v = k.t Trong đó: ν: độ nhớt động học (cSt); k: số nhớt kế (cSt/s); t: thời gian chảy (s) Trị số xêtan (CN – Cetane number) – Chỉ số xêtan (CI –Cetane Index) Trị số xêtan ý nghĩa quan trọng sống trị số Octan, không hoàn toàn định hiệu suất động cơ, song nhiên liệu có trị số xêtan thấp yêu cầu dẫn đến khó khăn, trục trặc khởi động máy, gây tiếng ồn, khí thải độc hại 61 Hình 3.6 Cụm thiết bị đo trị số xêtan [3] Trị số xêtan thường đo động CFC phòng thí nghiệm theo phương pháp ASTM D613 – 05; TCVN 7630:2007 Động CFC hoàn toàn tương tự động dùng để đo ON, dĩ nhiên có xilanh kiểu động diezen Bản chất phương pháp là: so sánh đặc tính cháy mẫu động thử 62 nghiệm điều kiện tiêu chuẩn với hai hỗn hợp nhiên liệu so sánh biết trước trị số xêtan Điều thực cách sử dụng quy trình chặn chặn tay quay để thay đổi tỷ số nén (số đọc thước tay quay) mẫu cặp nhiên liệu chuẩn chặn chặn Dựa vào thời gian cháy trễ mẫu hai mẫu so sánh cho phép ta nội suy trị số xêtan mẫu cần xác định Quá trình nội suy minh họa hình 3.5 tính trị số xêtan mẫu theo biểu thức sau: Hình 3.7 Trình tự đo mẫu nhiên liệu chuẩn so sánh [3] 63 Cách tiến hành [3] Đưa mẫu vào bình chứa nhiên liệu, rửa buret chứa nhiên liệu, đuổi không khí khỏi ống dẫn nhiên liệu bơm Đặt van chuyển đổi nhiên liệu để vận hành động với nhiên liệu Chú ý: Việc lựa chọn mẫu chuẩn quan trọng đến sai số phép đo Mẫu đo phải có trị số xêtan nằm trị số xêtan hai mẫu chuẩn Song chênh lệch trị số xêtan hai mẫu chuẩn so sánh phải không vượt 5,5 đơn vị xêtan - Kiểm tra tốc độ chảy nhiên liệu chỉnh núm điều chỉnh tốc độ nhiên liệu bơm cho lượng nhiên liệu tiêu thụ 13 ml phút - Điều chỉnh núm thời điểm phun nhiên liệu bơm để đạt số đọc góc phun sớm 13o - Điều chỉnh tay quay để thay đổi tỷ số nén có số đọc góc cháy trễ 13o - Vận hành máy, khoảng thời gian từ – 10 phút máy chạy ổn định Quan sát ghi lại số đọc thước tay quay Trong thực tế người ta hay dùng đại lượng gọi số xetan (CI: cetan index) Chỉ số xetan tính toán từ phương trình kinh nghiệm Hầu hết nhà máy lọc dầu dùng cách tính ASTM D 976 - 06, theo số xêtan tính sau : CI = 65,011(logT)2 + [0,192(oAPI).logT] + 0,16 (oAPI)2 −0,0001809(T)2 −420,34 Trong : T: nhiệt độ điểm sôi 50%V, oF o API xác định 60 oF (15,5 oC) tính theo công thức sau: 141,5 o API = 60 − 131,5 d 60 64 d: tỷ trọng dầu so với nước 15 oC, kg/l Hoặc CI tính theo công thức sau: CI = 454,74 – 1642,416D – 774,74D2- 0,554B + 97,803(log B)2 D: tỷ trọng dầu 15 oC, g/ml (kg/l) B: nhiệt độ cất 50%V, oC Tiêu chuẩn ASTM D4737 – 04; TCVN 3180:2007 đưa cách tính số xêtan cho nhiên liệu diezen phân loại theo tiêu chuẩn ASTM D975 Theo tiêu chuẩn này, có hai quy trình tính số xêtan dựa vào mối liên hệ thông số khối lượng riêng, T10, T50 T90 Quy trình A: quy định cách tính số xêtan cho nhiên liệu diezen loại 1- D: CI = 45,2 + 0,0892.T10N + (0,131+ 0,901.B).T50N + (0,0523 - 0,420.B).T90N + 0,00049[(T10N)2 - (T90N)2]+107B+60B2 Trong đó: D: khối lượng riêng mẫu 15 oC, g/ml DN = D – 0,85; B = e-3,5DN – 1; T10; T50; T90: Nhiệt độ chưng cất thu 10%V; 50%V; 90%V mẫu, oC T10N = T10 – 215 T50N = T50 – 260 T90N = T90 - 310 Quy trình B: quy định cách tính số xêtan cho nhiên liệu diezen loại 2- D: CI = - 386,26D + 0,1740T10 + 0,1215T50 + 0,01850T90 + 297,42 Nhiệt độ hóa đục [3] Xác định nhiệt độ hóa đục, nhiệt độ rót theo tiêu chuẩn ASTM D2500 – 03 thiết bị bố trí hình 3.6 Đầu tiên, mẫu dầu đựng ống mẫu đặt bao không khí Tất nhúng bình điều nhiệt Hạ dần nhiệt độ theo dõi độ suốt mẫu dầu độ bách phân, mẫu bắt đầu xuất tinh thể có dạng mây nhiệt độ gọi nhiệt độ hóa đục Tương tự trên, nhiên nhiệt kế phép thử nhiệt độ hóa đục đặt chạm đáy ống đựng mẫu phép thử nhiệt độ rót, nhiệt kế đặt cao hơn, mép bầu thủy ngân nằm cách mặt mẫu dầu khoảng mm Khi qua nhiệt độ hóa đục, tiếp tục hạ nhiệt độ, nhiệt độ thay đổi oC, lấy ống mẫu để quan sát, sau lại cho vào vỏ không khí Cứ làm khí không nhìn thấy chuyển động mẫu dầu ống giữ sang vị trí nằm ngang giây Nhiệt độ gọi nhiệt độ rót 65 Hình 3.8 Thiết bị xác định nhiệt độ hóa đục, nhiệt độ rót [9] Nhiệt độ đông đặc Xác định nhiệt độ đông đặc theo tiêu chuẩn ASTM D97 – 03 Đong 25 ml mẫu cho vào ống mẫu Ống mẫu đưa vào bao không khí, đậy lắp kín cho giữ chặt cánh khuấy, điều chỉnh vị trí nhiệt kế cho mép bầu thủy ngân cách đáy ống mẫu khoảng 10 -15 mm Bề mặt mẫu phải thấp bề mặt chất lỏng làm mát từ 10 – 20 mm Thêm đá khô vào trì mức nước làm mát bao chân không Khuấy liên tục mẫu với tốc độ khuấy khoảng – 1,5 vòng/giây Hạ nhiệt độ mẫu xuống xuất tinh thể hydrocacbon bỏ ống mẫu khỏi bao không khí, trì khuấy Quan sát mẫu, tinh thể hydrocacbon biến hoàn toàn ghi lại nhiệt độ Nhiệt độ xác định gọi nhiệt độ chảy hay điểm đông đặc 66 Hình 3.9 Thiết bị xác định nhiệt độ đông đặc [9] Ăn mòn đồng Ăn mòn đồng 50 oC xác định theo phương pháp ASTM D130 – 04; TCVN 2694 : 2007 • Quy trình xác định [3]: Cho 30 ml mẫu hoàn toàn sạch, tạp chất nước lơ lửng vào ống thử khô, (làm hoá chất), ống có đường kính 25 mm dài 150 mm, vòng phút thả trượt đồng đánh bóng lần cuối vào ống mẫu Đặt cẩn thận ống thử vào bình thử vặn nắp chặt Nếu phân tích nhiều mẫu thời gian, phép chuẩn bị bình áp suất mẻ, trước nhúng chìm bình áp suất vào bể chất lỏng nhiệt độ quy định Sau thời gian định bình áp suất, lấy ống thử đánh giá kết thử nghiệm so với bảng tiêu chuẩn ASTM ăn mòn đồng Đánh giá đồng Rót toàn mẫu ống thử vào vật chứa thích hợp Nếu vật chứa cốc thuỷ tinh cao thành có dung tích 150 ml, nhẹ nhàng thả trượt đồng vào cốc để tránh vỡ cốc Dùng kẹp thép không gỉ lấy đồng nhấn chìm vào dung môi rửa, sau lại lấy đồng ngay, làm khô kiểm tra độ xỉn 67 ăn mòn cách so sánh với bảng chuẩn ăn mòn đồng ASTM theo bảng 3.5 Để làm khô đồng, thấm giấy lọc, làm khô không khí, biện pháp thích hợp khác Đặt đồng bảng chuẩn ăn mòn đồng ASTM nghiêng góc 45o để quan sát Bảng 3.5 Đánh giá mức độ ăn mòn đồng [9] Hàm lượng tro Hàm lượng tro xác định theo tiêu chuẩn ASTM D482 - 03; TCVN 2690:2007 Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định hàm lượng tro khoảng 0,001% đến 0,180% khối lượng có loại nhiên liệu phần cất nhẹ nhiên liệu cặn, nhiên liệu tuốc bin khí, dầu thô, dầu bôi trơn, sáp sản phẩm dầu mỏ khác, chất tạo tro có mặt thường coi tạp chất chất nhiễm bẩn không mong muốn • Quy trình xác định Nung đĩa chén bay dùng phép thử 700 oC đến 800 oC 10 phút Làm nguội đến nhiệt độ phòng bình làm nguội phù hợp cân với độ xác đến 0,1 mg 68 Bảng 3.6 Hàm lượng tro dự kiến [3] Lượng mẫu thử cần lấy phụ thuộc vào tro dự kiến có mẫu bảng 3.6 Cân đủ mẫu vào đĩa chén xác đến 0,1 g để có lượng tro đến 20 mg Dùng đèn đốt Meeker loại tương đương cẩn thận nung đĩa chén mẫu cháy thành lửa Duy trì nhiệt độ nung đĩa chén cho mẫu tiếp tục cháy với tốc độ vừa phải, để lại tro cacbon dừng cháy Nung cặn lò nung 775 oC ± 25 oC tất hợp chất chứa bon biến Làm nguội đĩa tới nhiệt độ phòng bình làm nguội cân xác đến 0,1 mg Nung lại đĩa 775 oC ± 25 oC 20 - 30 phút, làm nguội bình làm nguội cân lại Lặp lại thao tác nung cân chênh lệch kết hai lần cân liên tiếp không lớn 0,5 mg Tính kết quả: Tro tính phần trăm khối lượng mẫu thử ban đầu theo công thức: Tro,%kl = w × 100 W Trong đó: w khối lượng tro, gam; W khối lượng mẫu thử, gam Hàm lượng cặn cacbon conradson Phương pháp xác định cặn cacbon conradson thực theo tiêu chuẩn ASTM D 189 – 05; TCVN 6324 : 2006 • Quy trình xác định Cho lượng mẫu cân trước vào chén sứ, lắc kỹ mẫu thử, cần giảm độ nhớt, làm nóng mẫu nhiệt độ 50 oC ± 10 oC 0,5 Ngay sau làm nóng lắc mẫu, cho lọc phân chia qua sàng 100 Cân 10 gam không chứa ẩm chất lơ lửng, cho vào chén sứ chén thuỷ tinh cân bì trước có 69 sẵn hai hạt thuỷ tinh đường kính khoảng 2,5 mm Đặt chén vào chén Skidmore, san phẳng lớp cát rải chén sắt đặt chén Skidmore lên lớp cát Đậy nắp hai chén Skidmore chén sắt, riêng nắp chén sắt đậy hờ tự thoát Đặt giá đỡ tam giác làm dây niken – Crôm lên giá vòng đỡ thích hợp đặt cách nhiệt lên giá đỡ Sau đặt chén sắt cách nhiệt cho đáy nằm mặt tam giác, đậy toàn chụp sắt để nhiệt phân bố đồng suốt trình thử Dùng đèn Meker để đốt với lửa cao mạnh, cho thời gian từ lúc bắt đầu đốt đến lúc mẫu bắt cháy (10 ± 1,5) phút (thời gian ngắn mẫu bay nhanh gây nên sủi bọt lửa cao) Khi khói xuất phía ống khói, nhanh chóng di chuyển nghiêng đèn cho lửa dọi vào thành chén để đốt cháy Sau tạm thời bỏ đèn ngoài, trước đặt đèn trở lại cần điều chỉnh cách vặn van ống dẫn khí đốt cho cháy đặn với lửa ống khói, không vượt cầu bắt ngang sợi dây làm mức Nếu cần thiết, phải tăng nhiệt độ không thấy lửa cháy ống khói Thời gian đốt 13 phút ± phút Nếu đạt hai yêu cầu thời gian đốt lửa yêu cầu thời gian đốt quan trọng Khi ngừng cháy quan sát không thấy khói xanh điều chỉnh lại đèn đốt trì việc cấp nhiệt ban đầu để phần đáy chén sắt có màu đỏ tím, trì phút Tổng thời gian đốt 30 phút ± phút, kéo dài thêm giai đoạn trước bắt cháy thời gian cháy Tắt đèn đốt thiết bị nguội khí không khói sau mở nắp chén Skidmore (sau khoảng 15 phút) Dùng cặp hơ nóng gắp chén sứ chén thuỷ tinh ra, đặt vào bình chống ẩm, để nguội cân Cặn cacbon mẫu cặn cacbon có cặn chưng cất 10% (X) tính phần trăm khối lượng theo công thức: X = Trong đó: A × 100% W A: khối lượng cặn cacbon, gam; W: khối lượng mẫu, gam 70 KẾT LUẬN - - Sau thời thời gian tìm hiểu đề tài:“Tìm hiểu số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm xăng dầu DO ” em đạt kết sau: Tìm hiểu cách tổng quan dầu mỏ như: Thành phần dầu mỏ, sản phẩm chế biến từ dầu mỏ Tìm hiểu cách tổng quan sản phẩm xăng thương phẩm nhiên liệu dầu DO Tìm hiểu cách chi tiết phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm xăng: Đo áp suất bão hòa Reid sử dụng phương pháp ASTM D323-99 (TCVN 5731-2006) Đo nhiệt độ thành phần cất sử dụng phương pháp ASTM D86-85 (TCVN 2698-2007) Đo tạp chất học sử dụng phương pháp ASTM D473-84 Đo trị số ON sử dụng phương pháp ASTM D2699-06a (TCVN 2703-2007) Đo hợp chất thơm sử dụng phương pháp ASTM D5580-02 (TCVN 31662008) Đo nhiệt chớp cháy sử dụng phương pháp ASTM D93-02 (TCVN 26931995) Đo hàm lượng nước sử dụng phương pháp ASTM D6304-04 (TCVN 31822008), ASTM D95e1 (TCVN 2692-2007) Đo hàm lượng S sử dụng phương pháp ASTM D1266-03 (TCVN 27082007) Đo độ bền oxi hóa sử dụng phương pháp ASTM D4871-06 Tìm hiểu cách chi tiết phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm dầu DO: Đo độ nhớt sử dụng phương pháp ASTM D445 – 06 (TCVN 3171: 2007) Đo hàm lượng cặn cacbon sử dụng phương pháp ASTM D189-08 (TCVN 6324-2008) Đo hàm lượng tro sử dụng phương pháp ASTM D482-03 (TCVN 26902007) Đo tỷ trọng sử dụng phương pháp ASTM D1298-96 (TCVN 6594-2007) Đo hàm lượng nước sử dụng phương pháp ASTM D6304-04 (TCVN 31822008), ASTM D95 -05e1 (TCVN 2692-2007) Đo hàm lượng S sử dụng phương pháp ASTM D1266-03 (TCVN 27082007) Đo trị số CN sử dụng phương pháp ASTM D613-05 (TCVN 7630-2007) Đo độ ăn mòn đồng sử dụng phương pháp ASTM D130-04 (TCVN-) Đo nhiệt độ hóa đục sử dụng phương pháp ASTM D2500-03 (TCVN 71 Đo độ bền oxi hóa sử dụng phương pháp ASTM D4871-06 Đo nhiệt chớp cháy sử dụng phương pháp ASTM D93-02 (TCVN 26931995) Đo nhiêt độ đông đặc sử dụng phương pháp ASTM D97-03 Từ kết thu thấy xăng thương phẩm dầu diezen bắt buộc phải bảo đảm yêu cầu liên quan đến trình cháy động cơ, hiệu suất nhiệt mà phải bảo đảm yêu cầu bảo vệ môi trường Vì cần phải vào phương pháp đáng giá để xác định chất lượng xăng thương phẩm dầu diezen, xem xăng thương phẩm dầu diezen có đạt yêu cầu chất lượng hay không TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Tử Bằng, (1999), Hóa học dầu mỏ khí tự nhiên NXB Giao thông vận tải Hà Nội [2] Phan Tử Bằng, (2002).Công nghệ chế biến dầu khí NXB Xây dựng Hà Nội [3] Dương Viết Cường Giáo trình Sản phẩm dầu mỏ phụ gia 72 [4] Trương Hữu Trì Giáo trình hóa học dầu mỏ Trường ĐH Đà Nẵng [5] Lê Văn Hiếu, (2001) Công nghệ chế biến dầu mỏ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Kiều Đình Kiểm (Tổng Công ty dầu khí Việt Nam), (1999) Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [7] Đinh Thị Ngọ, (2003) Hóa học dầu mỏ khí NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [8] Giáo trình thí nghiệm dầu mỏ, (1999) Trường ĐHSP Quy Nhơn - Khoa Công nghệ Quy Nhơn [9] Giáo trình thực hành phân tích sản phẩm dầu khí Trường ĐH Công nghiệp TP HCM [10].http://hoa.hoctainha.vn/Thu-Vien/Ly-Thuyet/4109/nguon hidrocacbonthien-nhien [...]... parafin rắn và xerizin… Nhóm các sản phẩm cuối: Những sản phẩm cuối cùng của ngành công nghiệp hóa dầu là các loại chất dẻo, chất hoạt động bề mặt Các sản phẩm cuối cùng của ngành chế biến hóa dầu có mặt trong hầu hết các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân và phục vụ mọi mặt đời sống con người 19 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XĂNG VÀ DẦU DIESEL (DO) 2.1 Giới thiệu chung về nhiên liệu cho động cơ xăng 2.1.1... trong xăng Mặc dù thành phần hóa học của xăng không phức tạp như dầu mỏ nhưng việc xác định chính xác các cấu tử hydrocacbon là không thực sự cần thiết Người ta chủ yếu dựa vào các tính chất hóa lý cơ bản của xăng để đánh giá chất lượng của xăng [4] Hợp phần pha xăng (xăng gốc ) chủ yếu được sản xuất từ các quá trình: - Xăng của quá trình FCC (crackat) - Xăng của quá trình Reforming (Reformat) - Xăng. .. loại dầu già có độ biến chất cao Ngoài ra tùy theo loại vật liệu hữu cơ ban đầu tạo ra dầu khác nhau, hàm lượng và tỷ lệ của từng loại chất của O, N, S trong từng loại dầu cũng sẽ khác nhau Các hợp chất của lưu huỳnh trong dầu mỏ [1,4] Đây là loại hợp chất có phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các hợp chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ Những loại dầu ít lưu huỳnh thường có hàm lượng. .. nhiều chất lượng của xăng 22 - 2.1.2.2 Một số yêu cầu chất lượng của xăng thương phẩm Cùng với sự gia tăng về số lượng động cơ xăng, nhu cầu về xăng nhiên liệu ngày càng tăng nhanh, điều này đã mang đến cho các nhà sản xuất nhiên liệu những cơ hội và cả những thách thức mới, bởi trong thực tế, bên cạnh những lợi ích mà động cơ này mang lại cho con người thì đồng thời nó cũng thải ra môi trường một lượng. .. phân đoạn nặng hơn, vì vậy tính chất của từng phân đoạn đều khác nhau Hơn nữa, các loại dầu mỏ ban đầu đều có tính chất và sự phân bố các hợp chất hữu cơ trong đó cũng khác nhau, cho nên tính chất của từng phân đoạn dầu mỏ còn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính hoá học của loại dầu ban đầu nữa [1] 16 Hình 1.1 Sơ đồ các quá trình sản xuất và sản phẩm của quá trình lọc dầu [10] Khi đã thu được các phân... được lượng chất độc hại trong khói thải Vì vậy, để đánh giá khả năng làm việc và cháy của xăng người ta thường căn cứ vào một số tính chất hóa lý đặc trưng của chúng Khả năng bay hơi của xăng Để quá trình cháy cho hiệu suất cao, hế số tác dụng hữu ích lớn, xăng phải bay hơi hoàn toàn trước khi có tia lửa điện Như vây xăng phải có khẳ năng bay hơi đủ tốt ( nhưng không được quá tốt), vì từ khi xăng. .. bình chứa và cả trong bộ chế hòa khí Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu Dầu bôi trơn bị pha loãng bởi xăng là ít nhất Trị số octan ít bị thay đổi khi thay đổi tốc độ động cơ Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt 2.1.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của xăng thương phẩm Ngày nay động cơ đã trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống sản xuất và sinh hoạt của con người... gốc thu được từ dầu mỏ người ta đã chế biến ra các loại bitum có các đặc tính khác nhau để phục vụ cho nhiều mục đích khác Các sản phẩm hóa học Từ nguyên liệu dầu khí có thể chế biến ra các sản phẩm phục vụ cho mục đích sản xuất, đời sống con người gọi là sản phẩm hóa học… Thực tế có hơn 90% sản phẩm hữu cơ hiện nay có nguồn gốc từ hóa dầu Nguồn nguyên liệu để sản xuất các chế phẩm hóa dầu bắt nguồn...11 1.1.2.2 Các chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ Đây là những hợp chất, mà trong phân tử của nó có chứa O, N, S tức là hợp chất hữu cơ của oxy, nitơ, lưu huỳnh Một loại hợp chất khác mà trong thành phấn của nó cũng có cả đồng thời O, N, S sẽ không xét ở đây, nó thuộc nhóm chất nhựa và asphalten [1] Nói chung, những loại dầu non, độ biến chất thấp, hàm lượng các hợp chất chứa các dị nguyên... lỏng vào bộ chế hòa khí đến khi 23 xăng cháy thường rất nhỏ, chỉ khoảng 0,05 – 0,1 giây Nhưng nếu giá trị này lớn quá thì chúng sẽ gây mất mát vật chất và dễ tạo ra hiện tượng nút hơi Khả năng bay hơi của xăng trong động cơ phụ thuộc vào bản chất hóa học của xăng, cấu tạo động cơ đốt trong, môi trường làm việc của động cơ Trong đó, bản chất hoa học của xăng có ý nghĩa quyết định đến khả năng bay hơi của ... cứu tìm biện pháp nhằm góp phần giải vấn đề tồn lĩnh vực sản xuất sử dụng nhiên liệu Xuất phát từ vấn đề nên em chọn đề tài: Tìm hiểu số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm xăng dầu DO ... em Việc tìm hiểu đề tài giúp có nhìn tổng quát tính chất, thông số cần có sản phẩm xăng dầu DO, mà giúp biết ý nghĩa thông số chất lượng xăng dầu DO 6 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ 1.1... đích sản phẩm phi lượng dầu mỏ dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … đóng vai trò quan trọng phát triển công nghiệp Sản phẩm lượng sản phẩm quan trọng công nghiệp chế biến dầu mỏ ngày thực trở thành sản phẩm