Đang tải... (xem toàn văn)
nhóm chúng em mạnh dạn lựa chọn tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu - Chế tạo cải tiến thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ ... Qua thời gian nghiên cứu thực đề tài nhóm nghiên cứu nhân thấy nghiên cứu thành công , cụ thể sau: - Chế tạo thành công thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ Sinh viên Khoa... tượng nghiên cứu: Thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ (bộ phận làm lạnh, phận gia nhiệt, dụng cụ thí nghiệm kèm, vật tư cấu thành thiết bị: nút cao su, đỡ, thiết bị định
Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Về lĩnh vực trang thiết bị ngành vận hành thiết bị chế biến dầu khí hiện nay phục vụ cho công tác giảng dạy và học thực hành còn thiếu rất nhiều so với chương trình đào tạo hoặc giá thành ngoài thị trường, mua của nước ngoài là rất cao, không đủ thiết bị để học sinh, sinh viên thực hành. Trang thiết bị phục vụ cho công tác đào tạo Ngành Vận hành thiết bị dầu khí, Phân tích sản phẩm dầu khí hiện nay của Nhà trường về lĩnh vực Công nghệ Lọc hóa dầu còn nhiều thiếu thốn, dẫn đến phần nào gây nhiều khó khăn trong công tác giảng dạy thực hành của giáo viên và cũng như việc học thực hành của học sinh, sinh viên. Nửa cuối thế kỷ XX, thế giới chứng kiến sự bứt phá và chiếm lĩnh vị trí thống soái của dầu mỏ và khí thiên nhiên với nền công nghiệp và dịch vụ xã hội, bỏ xa nhiên liệu hóa thạch truyền thống là than đá. Và cho đến nay dầu mỏ là một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất trong một nền kinh tế. Chính vì sự ứng dụng rộng rãi trong gần như mọi hoạt động sống của con người, là nguồn nhiên liệu cho hầu hết các phương tiện giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác mà dầu mỏ đã được xem là “vàng đen”. Trải qua các quá trình chế biến, dầu mỏ cho ra nhiều sản phẩm khác nhau phục vụ cho cuộc sống con người. Tuy nhiên để đưa một sản phẩm dầu mỏ ra thị trường tiêu thụ thì nó đó cần đạt được các tiêu chí chất lượng nhất định. Dựa vào thiết bị chưng cất xác định thành phần cất của sản phẩm dầu mỏ ta có thể xác định được các đặc tính chưng cất (tính bay hơi) của hydrocacbon: + Các đặc tính chưng cất (tính bay hơi) của hydrocacbon thường có ảnh hưởng quan trọng đến sự an toàn và tính năng sử dụng của chúng đặc biết đối với các loại nhiên liệu và dung môi. Dựa vào dải sôi có thể biết được các thông tin về thành phần, tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng. Tính bay hơi là một yếu tố chính để xác định xu hướng tạo hơi nổ của hỗn hợp hydrocacbon. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 1 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 + Các đặc tính chưng cất có vai trò đặc biệt quan trọng cho cả xăng ôtô và xăng máy bay, ảnh hưởng đến sự khởi động máy, làm nóng máy và xu hướng tạo nút hơi ở nhiệt độ vận hành cao hoặc độ cao lớn, hoặc cả hai. Sự có mặt của các thành phần có điểm sôi cao trong các loại nhiên liệu có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự tạo thành cặn cháy cứng. + Tính bay hơi ảnh hưởng đến sự bay hơi, tính chất này là một yếu tố quan trọng khi sử dụng các dung môi, đặc biệt là những dung môi pha sơn. Với điều kiện về kinh phí của nhà trường hiện nay có hạn nên việc mua sắm trang thiết bị từ nước ngoài rất hạn chế. Hơn nữa, là sinh viên ngành dầu khí và sẽ là công nhân kĩ thuật trong tương lai gần, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị này sẽ giúp chúng em củng cố và mở rộng hơn nữa những kiến thức đã được học trên trường lớp, gắn lí thuyết với thực hành. Để đáp ứng nhu cầu trong công tác giảng dạy thực hành và việc học thực thực hành của học sinh sinh viên của khoa Công nghệ Lọc Hóa dầu vào những năm tiếp theo, … Chính vì những lí do đó, nhóm chúng em đã mạnh dạn lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu - Chế tạo và cải tiến thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ” 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu: Phân tích các sản phẩm lọc dầu là một công đoạn quan trọng cuối cùng trước khi đưa sản phẩm vào đi vào sử dụng trong thực tế, vì vậy nó quyết định đến chất lượng sản phẩm. Việc sử dụng các thiết bị đạt tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá các tiêu chuẩn chất lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong thời kì hội nhập kinh tế quốc tế của nước ta. * Thuận lợi: Được Đảng ủy-BGH Nhà trường và Thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ lọc hóa dầu quan tâm, chú trọng trong việc tạo điều kiện cho học sinh sinh viên nghiên cứu khoa học trong Nhà trường. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 2 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 * Khó khăn: Các thành viên trong nhóm bên cạnh công tác nghiên cứu khoa học còn phải thực hiện việc học tập nên việc nghiên cứu thường xuyên bị gián đoạn. Một số vật tư và thiết bị đều phải mua ngoài thị trường. Tuy nhiên, với sự cố gắng, nỗ lực của tất cả thành viên thực hiện đề tài chúng em hy vọng đề tài sẽ đạt được kết quả tốt như nhiệm vụ đặt ra. 3. Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu chế tạo thiết bị chưng cất xác định thành phần cất của sản phẩm dầu mỏ đưa vào phục vụ giảng dạy thực hành phù hợp với nội dung chương trình đào tạo ngành Vận hành thiết bị dầu khí đáp ứng trong việc sử dụng thiết bị để giảng dạy và học thực hành của học sinh sinh viên góp phần nâng cao chất lượng đào tạo của Khoa Công nghệ lọc hóa dầu và của Nhà trường. 4. Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị chưng cất xác định thành phần cất của sản phẩm dầu mỏ (bộ phận làm lạnh, bộ phận gia nhiệt, các dụng cụ thí nghiệm đi kèm, các vật tư cấu thành thiết bị: nút cao su, tấm đỡ, thiết bị định tâm đầu dò nhiệt độ…). 5. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng để giảng dạy thực hành thí nghiệm môđun thực hành quá trình chưng cất trình độ trung cấp và cao đẳng nghề thuộc các ngành nghề của khoa Công nghệ lọc hóa dầu như Vận hành thiết bị dầu khí; phân tích các sản phẩm dầu lọc dầu,… 6. Ý nghĩa khoa học * Về cơ sở khoa học: - Giúp người nghiên cứu nắm rõ được cơ sở lý thuyết về chưng cất nói chung cũng như chưng cất các sản phẩm lọc dầu nói riêng. - Giúp sinh viên thực hành nắm rõ quy trình tiến hành chưng cất, các thao tác cơ bản của bài thí nghiệm. Từ đó có thể hiểu rõ hơn về những lý thuyết đã được học. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 3 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 * Về thực tế: Chế tạo được thiết bị hoàn chỉnh phục vụ cho công tác nghiên cứu và học tập cho sinh viên cũng như giáo viên khoa Lọc hóa dầu. 7 .Ứng dụng của đề tài Thiết bị phục vụ tốt cho công tác nghiên cứu và học tập cho sinh viên cũng như giáo viên khoa Lọc hóa dầu. Từ thiết bị đã được chế tạo, làm tiền đề cho các quá trình nghiên cứu sâu hơn về sau. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 4 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Từ thời xưa, con người đã biết phương pháp chưng cất để phục vụ cuộc sống. Trong thời kỳ Cổ đại các loại tinh dầu được chưng cất nhiều nhất. Vào thời kỳ chuyển tiếp thế kỷ (năm 1000), khi axít sulfuric và axít nitric và đặc biệt là từ khi rượu (êtanol) được khám phá thì chưng cất trở thành một phương pháp hết sức quan trọng. Thêm vào đó, trong thế kỷ 17, là việc chưng cất lấy nước ngọt từ nước biển và chưng cất nhựa đường và hắc ín để trét kín tàu. Từ khi dầu mỏ được con người biết đến, Theo Thánh kinh, đó là chất nhựa đường (asphalte hay bitume) mà NOÉ đã xảm thuyền (calfater) cho cái tàu của ông (arche) và mẹ của MOISE đã phết vô nôi của con trai bà trước khi thả trên sông NIL. Những người Ai Cập cũng dùng để bảm đảm sự bảo quản những xác ướp (momie) của họ. Bên Âu Châu, sử dụng hydrocarbure xưa nhất là để cho dầu mỡ vào bánh xe của những xe bò, nhất là dùng trong y học. Dầu hay bitume (là loại đá màu xám đen hay nâu, có tính nhờn mà người ta trộn với đá vôi bột để làm asphalte nhân tạo) thực ra dùng để điều chế thuốc dẻo để bôi cho chứng nhức lưng, vết thương và sưng phồng. Ở Trung Quốc nó được sử dụng như như một chất đốt đơn thuần. Theo thời gian, con người đã biết thành phần của dầu mỏ chứa nhiều họp chất quan trọng. Chính vì vậy, loài người đã tìm tòi, nghiên cứu phương pháp sử dụng tốt nhất dầu mỏ. Từ đó, chưng cất dầu mỏ ra đời. 1.1. Khái niệm, mục tiêu, quá trình chưng cất Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí thành các cấu tử riêng biệt. Nguyên tắc: dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau). Sản phẩm: + Đỉnh: cấu tử có độ bay hơi lớn – nhiệt độ sôi thấp + Đáy: cấu tử có độ bay hơi kém – nhiệt độ sôi cao Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 5 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 Trong tự nhiên, nhiều loại chất lỏng có nhiệt độ sôi ở một điểm cố định, ví vụ như nước có nhiệt độ sôi ở 100oC (ở áp suất khí quyển-1amt), do nước chỉ chứa 1 loại cấu tử. Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều loại phân tử hydrocacbon khác nhau, chưa kể một lượng nhỏ các chất phụ gia có trong xăng. Mỗi loại phân tử hydrocacbon đề có đặc tính hóa lý riêng và nhiệt độ sôi là một trong những đặc tính hóa lý đó. Các phân tử hydrocacbon khác nhau thì có nhiệt độ sôi khác nhau. Chính vì vậy, xăng không có nhiệt độ sôi cố định mà sôi ở trong một khoảng nhiệt độ, thường nằm trong khoảng 30-220oC Để đánh giá nhiệt độ sôi của xăng trong phòng thí nghiệm, người ta tiến hành chưng cất 100ml xăng và ghi lại giá trị nhiệt độ tại các điểm có nhiệt độ sôi khác nhau. Khi đó, các phân tử hydrocacbon khác nhau trong xăng sẽ chuển riêng rẽ từ dạng lỏng sang dạng khí. Vì vậy tính chất sôi và bay hơi của xăng thường được đánh giá bằng nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi cuối và nhiệt độ sôi tương ứng với % thể tích chưng cất được của xăng ngưng tụ trong thiết bị chưng cất và được gọi chung là thành phần cất. Dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ không thể dễ dàng phân tách thành các hydrocacbon riêng biệt, chúng chỉ có thể phân chia ra thành các thành phần nhỏ hơn gọi là phân đoạn. Trong mỗi phân đoạn gồm một hỗn hợp hydrocacbon đơn giản. Ứng với từng phân đoạn ta có thể biết được các sản phẩm thu được và khối lượng của chúng. 1.2. Ý nghĩa 1.2.1. Ý nghĩa sử dụng của phương pháp xác định thành phần cất + Phương pháp cơ bản xác định dải sôi của sản phẩm dầu mỏ bằng việc thực hiện một đợt chưng cất đơn giản đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp dầu mỏ. Phương pháp đã được áp dụng một thơi gian dài nên có môt lượng lớn cơ sở số liệu lưu trữ để dự đoán độ nhạy tối đa đối với sản phẩm và quá trình chế biến. + Các đặc tính chưng cất (tính bay hơi) của hydrocacbon thường có ảnh hưởng quan trọng đến sự an toàn và tính năng sử dụng của chúng đặc biết đối với các loại Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 6 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 nhiên liệu và dung môi. Dựa vào dải sôi có thể biết được các thông tin về thành phần, tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng. Tính bay hơi là một yếu tố chính để xác định xu hướng tạo hơi nổ của hỗn hợp hydrocacbon. + Các đặc tính chưng cất có vai trò đặc biệt quan trọng cho cả xăng ôtô và xăng máy bay, ảnh hưởng đến sự khởi động máy, làm nóng máy và xu hướng tạo nút hơi ở nhiệt độ vận hành cao hoặc độ cao lớn, hoặc cả hai. Sự có mặt của các thành phần có điểm sôi cao trong các loại nhiên liệu có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự tạo thành cặn cháy cứng. + Tính bay hơi ảnh hưởng đến sự bay hơi, tính chất này là một yếu tố quan trọng khi sử dụng các dung môi, đặc biệt là những dung môi pha sơn. + Thông thường trong các tiêu chuẩn chất lượng, hợp đông mua bán, quy trình lọc dầu, kiểm tra và các quy định về sự phù hợp đều quy định các giới hạn chưng cất. 1.2.2. Ý nghĩa của việc xác định thành phần cất Ngoài việc đánh giá thành phần hoá học của xăng thì thành phần cất còn có ý nghĩa rất quan trọng đối với xăng nhiên liệu bởi các giá trị của nó ảnh hưởng trực tiếplên khả năng khởi động, khả năng tăng tốc và cả khả năng cháy hoà toàn trong buồng cháy. * Ảnh hưởng đến khả năng khởi động: Xăng cho động cơ phải có một độ bay hơi nhất định để cho động cơ có thể khởi động được ở nhiệt độ thấp. Qua nghiên cứu thực tế cho thấy khả năng khởi động của động cơ ở nhiệt độ thấp phụ thuộc vào nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi 10%, 20%, 30%. Khi những giá trị này càng thấp thì động cơ càng dễ khởi động, nhưng nếu chúng thấp quá thì xăng bay hơi quá nhiều do đó dễ gây ra hiện tượng nút hơi làm thay đổi thành phần của xăng được nạp vào xylanh ở một số chu kỳ nào đó gây ra hiện tượng thiếu hụt xăng cung cấp cho động cơ, điều này thường dẫn đến quá trình cháy không hoàn toàn và tạo ra nhiều chất độc hại trong khói thải làm ô nhiễm môi trường. Ngoài ra quá trình bay hơi lớn sẻ gây mất mát vật chất và cũng gây ô nhiễm. Ngược lại khi những giá trị quá lớn nghĩa là xăng khó bay hơi thì động cơ khó khởi động khi đang ở nhiệt độ thấp. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 7 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 * Ảnh hưởng lên khả năng tăng tốc Khi chuyển từ chế độ chậm sang chế độ nhanh, động cơ đòi hỏi lượng xăng nạp vào phải đủ lớn và bay hơi nhanh để bảo đảm cho quá trình cháy cung cấp nhiệt. Độ bay hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ sôi đầu đến nhiệt độ sôi t50%, t60%, Cũng tương tự như trên, khi những nhiệt độ sôi này càng nhỏ thì độ bay hơi càng tốt tạo điều kiện tốt cho quá trình cháy tốt. Ngược lại khi những giá trị này lớn thì quá trình hoá hơi không tốt do đó dễ dẫn đến quá trình cháy không hoàn toàn tạo ra nhiều chất độc hại trong khói thải gây ô nhiễm môi trường. Ảnh hưởng đến khả năng cháy hết Nhiệt độ sôi cuối và những nhiệt độ sôi 90%, 95% của xăng phải được giới hạn nhất định để bảo đảm quá trình cháy tốt. Nếu những giá trị này lớn quá thì quá trình cháy sẽ không hoàn toàn. Phần nhiên liệu không cháy hết có thể bị phân huỷ trong điều kiện nhiệt độ cao làm tăng nồng độ chất độc hại trong khói thải hoặc chúng tồn tại ở trạng thái lỏng và đọng lại trên thành xy lanh làm loảng màng dầu bôi trơn gây ra hiện tượng mài mòn, sau đó chúng được xecmăng đưa xuống carter chứa dầu và làm bẩn dầu bôi trơn. 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm dầu mỏ Để đánh giá chất lượng dầu thô trên thị trường, đồng thời định hướng cho các quá trình sử dụng, chế biến, tính toán công suất thiết bị cho nhà máy lọc dầu, việc phân tích, xác định các chỉ tiêu của dầu thô là rất cần thiết. 1.3.1. Thành phần Hydrocacbon trong dầu mỏ Hydrocacbon là thành phần quan trọng nhất của dầu thô, trng dầu chúng chiếm từ 60 đến 90% trọng lượng. dầu chứa càng nhiều Hydrocacbon thì càng có giá trị kinh tế cao. Phù thuộc vào hàm lượng từng loại: Parafin, naphten, aromatic mà có thể sản suất nhiều lại sản phẩm nhiên liệu có chất lượng khác nhau. Dầu chứa nhiều naphten, aromatic sẽ cho phép sản xuất xăng có trị số octan cao. Dầu chứa nhiều n-parafin sẽ là nguồn tạo ra nhiên liệu Diesel có chất lượng tốt, nhưng nếu hàm lượng parafin rắn cao quá sẽ làm tăng điểm đông đặc của dầu, gây khó khăn cho quá trình vận chuyển, bốc rót, phải áp dụng các biện pháp để Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 8 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 hạ điểm đông, gây tốn kém. Dầu trung gian naphteno-parafinic sẽ là nguyên liệu tốt để sản xuất ra dầu nhờn có chỉ số độ nhớt cao. 1.3.2. Tỷ trọng Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và trọng lượng riêng của một vật khác được chọn là chuẩn, xác định cùng vị trí. Dựa vào tỷ trọng có thể đánh giá sơ bộ dầu mỏ thuộc loại nặng hay nhẹ, mức độ biến chất cao hay thấp. theo tỷ trọng người ta chia dầu thành 3 phân cấp: - Dầu nhẹ: d154 < 0,830 - Dầu trung bình : d154 = 0,830 ÷ 0,884 - Dầu nặng: d154 > 0,884 Dầu thô càng nhẹ, hiêu suất và các sản phẩm trắng thu được khi chưng cất càng cao, dầu càng chứa ít S, càng mang nhiều các đặc tính parafin hoặc naphtenoparafinic. Dầu càng nặng thì càng chứa nhiều các dị nguyên tố, các chất nhựa và asphaten,….Không thuận lợi để sản xuất các sản phẩm nhiên liệu và dầu nhờn, nhưng là nguyên liệu tốt để sản xuất bitum (nhựa đường) và cốc. Có thể xác định tỷ trọng bằng các phương pháp như: dùng phù kế, cân thũy tĩnh, picnomet. 1.3.3. Độ nhớt Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội của chất lỏng và cản trở sự chảy của chất lỏng. nguyên nhân có độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng. Độ nhớt của dầu mỏ liên quan đến quá trình bơm vận chuyển, sự bôi trơn, sự phun nhiên liệu trong các động cơ. Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm. Phân loại: - Độ nhớt động lực - Độ nhớt động học Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 9 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 - Độ nhớt quy ước ( độ nhớt Engler) 1.3.4. Điểm Anilin Điểm anilin là nhiệt độ thấp nhất trong điều kiện xác định, anilin và sản phẩm tương ứng thể tích hòa tan vào nhau để tạ một hổn hợp đồng nhất. Khi thành phần hóa học khác nhau thì giá trị điểm Anilin khác nhau. Cụ thể như sau: - Hydrocacbon thơm thì cho giá trị điểm anilin thấp. - Các parafin cho giá trị điểm anilin cao. - Các cyclo parafin và olefin cho điểm anilin có giá trị nằm giữa so với hydrocacbon thơm và parafin. - Trong một dãy đồng đẳng, điểm anilin tăng khi phân tử lượn tăng. Điểm anilin được sử dụng chủ yếu để đánh giá hàm lượng của hydrocacbon thơm trong mẫu dầu. Ngoài ra, AP (Anilin point) còn được dùng để đánh giá ID (Index Diesel) và CN (Cetan Number). 1.3.5. Nhiệt độ chớp cháy Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ tại đó, khi phân đoạn dầu mỏ được đốt nóng, hơi hydrocacbon sẽ thoát ra tạo với không khí xung quanh một hổn hợp mà khi đưa ngọn lữa đến gần thì chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp. Như vậy nhiệt độ chớp cháy có liên quan đến hàm lượng các sản phẩm nhẹ có trong phân đoạn. Dầu càng nhiều cấu tử nhẹ thì nhiệt độ chớp cháy càng thấp. - Phân đoạn xăng thì nhiệt độ chớp cháy không quy định, thường là nhiệt độ âm. - Phân đoạn kerosene nhiệt độ chớp cháy từ 28 đến 60oC. - Phân đoạn diesel nhiệt độ chớp cháy cốc kín từ 35 đến 86oC. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 10 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 - Phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ chớp cháy từ 130 đến 240oC. Có hai phương pháp để đo nhiệt độ chớp cháy: phương pháp cốc kín và phương pháp cốc hở. Phương pháp cốc kín thường được áp dụng đối với các sản phẩm dể bay hơi như: xăng, kerosene, diesel. Phương pháp cốc hở áp dụng với các phân đoạn khó bay hơi như dầu nhờn. Phương pháp cốc kín bao giờ cũng cho nhiệt độ chớp cháy thấp hơn so với phương pháp cốc hở. Xác định nhiệt độ chớp cháy có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tồn chứa bảo quản nhiên liệu. Nếu nhiệt độ chớp cháy của nhiên liệu thấp, khi bảo quản trong bể chứa ngoài trời nắng nóng phải đề phòng có tia lửa điện ở gần để tránh cháy nổ. Khi xác định nhiệt độ chớp cháy của một phân đoạn dầu mỏ nào đó, thấy nhiệt độ chớp cháy thấp khác thường, có thể nghỉ rằng trong phân đoạn đã lẩn các nhiên liệu nhẹ. 1.3.6. Nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ vẩn đục và điểm kết tinh Đông đặc là một tính chất của dầu mỏ và sản phẩm của dầu mỏ. Chúng bị mất tính linh động khi nhiệt độ hạ xuống thấp. Tính linh động mất đi là do sự tạo thành những mạng tinh thể parafin hoặc do độ nhớt tăng mạnh. Mạng tinh thể parafin được tạo thành vì trong những sản phẩm dầu mỏ gồm hổn hợp hydrocacbon có nhiệt độ đông đặc khác nhau. Khi làm lạnh đến một nhiệt độ nhất định, những parafin có phân tử lượng lớn kết tinh trước, những hydrocacbon có phân tử lượng nhỏ sẽ chui vào khung tinh thể đó, dẩn đến sự vẩn đục trước khi đông đặc. Thông thường điểm vẩn đục lớn hơn điểm đông đặc từ 3oC đến 5oC. Xác định nhiệt độ vẩn đục, đông đặc, kết tinh để đánh giá sự tan chảy của các chất trong sản phẩm dầu khi chúng ta làm việc ở nhiệt độ thấp. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 11 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 - Nhiệt độ vẩn đục Là nhiệt độ mà tại đó hệ bắt đầu đùng đục như mây (do những tinh thể hydrocacbon ngậm nước bắt đầu xuất hiện) khi ta hạ nhiệt độ xuống. - Nhiệt độ đông đặc Là nhiệt cao nhất mà sản phẩm dầu lỏng đem làm lạnh trong điều kiện nhất định không còn chảy được nữa. - Nhiệt độ kết tinh Là nhiệt độ để sản phẩm bắt đầu kết tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường. 1.3.7. Chiều cao ngọn lửa không khói Chiều cao ngon lửa không khói là chiều cao cực đại của ngon lửa không có khói khi nhiên liệu bị đót cháy trong một đèn bằng bấc (tim) được thiết kế bởi một thiết bị đo chuyên dụng. Phương pháp này nhằm xác định điểm khói của kerosene. Xác định chiều cao ngọn lửa không khói sẽ cung cấp cho ta một thông tin về đặc tính tạo khói của nhiên liệu trong một ngọn lửa khuếch tán. Điểm khói có liên hệ với thành phần hydrocacbon của nhiên liệu. Tỷ số H/C càng cao thì điểm khói càng cao, nhiên liệu càng chứa nhiều hàm lượng thơm thì ngọn lửa càng có khói, các parafin cho ít khói hơn cả. Điểm khói là một đại lượng có mối liên hệ với khã năng truyền nhiệt từ các sản phẩm cháy của nhiên liệu. Nếu điểm khói càng thấp thì sự truyền nhiệt sẽ kém, ảnh hưởng đến khả năng sinh công của động cơ. Khói càng nhiều sẽ tạo nhiều muội than tích tụ trên cánh quạt tubin, ống phun, gây tiếng ồn, gây mài mòn động cơ, ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy. 1.3.8. Nhiệt hóa hơi Hóa hơi là một tính chất đặc trưng của các chất lỏng. Đối với các đơn chất, quá trình hóa hơi ở nhiệt độ và áp suất không đổi. Ví dụ: Nước sôi ở 100oC với 1atm. Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 12 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 Đối với một hỗn hợp gồm nhiều chất, quá trình hóa hơi có thể thực hiện theo hai cách: - Cố định áp suất, tăng dần nhiệt độ. - Cố định nhiệt độ nhưng thay đổi áp suất. 1.3.9. Nhiệt cháy Nhiệt cháy là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy một lượng thể tích hoặc trọng lượng nhiên liệu ở điều kiện 20oC. Nhiệt cháy là một trong các đặc tính chủ yếu của nhiên liệu. Tùy theo từng loại nhiên liệu mà cho các giá trị nhiệt cháy khác nhau. Trong sản phẩm dầu mỏ thì nhiệt cháy phụ thuộc vào thành phần hydrocacbon có trong sản phẩm đó. Như nhiệt cháy sẽ giảm theo dãy sau: Parafin > Naphaten> Aromatic 1.3.10. Độ xuyên kim Mỡ bôi trơn là sản phẩm của chất bôi trơn lỏng khi nó được trộn với chất làm đặc (dạng sợi không hòa tan hoặc các hạt phân tán đều trong chất lỏng) tạo thành chất ở trạng thái từ bán lỏng đến bán rắn. Độ xuyên kim đặc trưng cho tính đặc, dẻo của mỡ bôi trơn. Người ta đánh giá dộ cứng mền của mỡ bôi trơn qua giá trị của độ xuyên kim. Độ xuyên kim không phải là một đị lượng vật lý, nó là một giá trị quy ước của viện dầu mỏ quốc gia Mỹ (NLGI: The National Lubricating Greases Institude), để đo dộ cứng mền của mỡ theo thang đo NLGI: Bảng 1.1. Bảng đo dộ cứng mền của mỡ theo thang đo NLGI Số đo độ cứng (mềm) Độ xuyên kim (25oC) 000 445 ÷ 475 00 400 ÷ 430 Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 13 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 0 355 ÷ 385 1 310 ÷ 340 2 265 ÷ 295 3 220 ÷ 250 4 175 ÷ 205 5 130 ÷ 160 6 85 ÷ 115 - Tại các nhà máy sản xuất mỡ, người ta điều khiển quá trình sản xuất mỡ bằng cách kiểm tra độ xuyên kim vì chỉ tiêu này có liên hệ với tính chất sử dụng cơ học của mỡ (khã năng làm giảm ma sát giữa các bề mặt khi chúng tiếp xúc với nhau). - Độ xuyên kim còn dùng để đánh giá độ cứng mền của bitum. 1.4. Các cơ sở của quá trình chưng cất 1.4.1. Sự sôi của dung dịch Sự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hoà của nó bằng áp suất môi trường đè lên mặt thoáng. Ví dụ như nước sẽ sôi ở 1000C tại P = 1 atm (760mmHg). Ta gọi chất có áp suất hơi bão hoà lớn, có nhịêt độ sôi thấp là chất dễ sôi. Chất khó sôi có áp suất hơi bão hoà bé, có nhiệt độ sôi cao. Thành phần pha hơi sinh ra khi đun sôi một dung dịch: Pha hơi sinh ra khi chất lỏng nguyên chất sôi là pha hơi đơn chất. Pha hơi sinh ra khi một dung dịch sôi là một hỗn hợp của tất cả các hợp phần của dung dịch và có thành phần phụ thuộc vào thành phần của dung dịch lỏng theo định luật Konovalov. PA=P0A.xlA=P.xhA (1) PB=PoB.xlB=P.xhB (2) Trong đó: PA là áp suất hơi bảo hòa riêng phần của A Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (2009-2012) Trang 14 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 PB là áp suất hơi bảo hòa riêng phần của B P0A , PoB là áp suất hơi bão hòa của A và B nguyên chất P là áp suất hơi bão hòa của dung dịch xlA, xlB là nồng độ phần mol của A và B trong pha lỏng xhA, xhB là nồng độ phần mol của A và B trong pha hơi Gọi α= là độ bay hơi tương đối của B so với A. Nếu α>1 : B dễ sôi hơn A Nếu α770mmHg thì lấy nhiệt độ theo nhiệt kế trừ hệ số hiệu chỉnh C. - Nếu P[...]... gian nghiên cứu thực hiện đề tài nhóm nghiên cứu nhân thấy đã nghiên cứu thành công , cụ thể như sau: - Chế tạo thành công thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 31 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 Hình 3.1 Thiết bị chưng cất của nhóm NCKH Hình 3.2 Thiết bị chưng cất chuẩn ASTM D8 6-0 5 - Lập được quy trình tiến. .. thí nghiệm trên thiết bị chưng cất của nhóm đề tài nghiên cứu (thiết bị chưng cất xác định thành phần cất sản phẩm dầu mỏ) - Có được thiết bị hoàn chỉnh thực tế phục vụ nhu cầu học tập cho sinh viên thực hành, thí nghiệm và nghiên cứu chế tạo tốt hơn - Củng cố và mở rộng kiến thức về chuyên ngành đã học, từ đó có thể độc lập nghiên cứu, chế tạo thiết bị khác 3.2 Kiến nghị - Hàng năm Khoa và Nhà trường... CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHƯNG CẤT 2.1 Thiết bị gia nhiệt Hình 2.1 Thiết bị gia nhiệt (phần khoanh đỏ) 2.1.1 Khái niệm Thiết bị gia nhiệt là thiết bị thực hiện sự gia tăng nhiệt độ với chất cần gia nhiệt 2.1.2 Cấu tạo thiết bị gia nhiệt Gồm các bộ phận sau: - Vỏ thiết bị - Bếp gia nhiệt Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 18 Đề tài nghiên cứu khoa... tích - Thiết bị sấy Hình 2.5 Máy sấy dụng cụ, thiết bị chưng cất - Thiết bị làm lạnh Như hình 2.2 Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 23 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 - Thiết bị định tâm cho đầu dò nhiệt độ Hình 2.6 Thiết bị định tâm đầu dò nhiệt độ Các thành phần chính của thiết bị chưng cất là bình cất, ống ngưng và bể làm lạnh, tấm chắn hoặc lớp bọc bình cất. .. lý của quá trình chưng cất 15 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHƯNG CẤT 18 2.1 Thiết bị gia nhiệt 18 2.1.1 Khái niệm 18 2.1.2 Cấu tạo thiết bị gia nhiệt 18 2.1.3 Vật liệu chế tạo 19 2.1.4 Ứng dụng 19 2.2 Thiết bị làm lạnh 19 2.2.1 Khái niệm 20 2.2.2 Cấu tạo thiết bị làm lạnh ... có nhánh [7] - Pipet[8] - Hai nhiệt kế có thang chia nhiệt độ từ 0oC đến 300oC [9] - Phểu thủy tinh[10] - Cốc thủy tinh 1000ml [11] Ngoài ra còn cần đến: - Các nút vặn cao su - Tấm đỡ bình cất - Bình tam giác - Ca nhựa đựng đá 2.4.2 Thiết bị: - Hệ thống thiết bị chưng cất - Cân phân tích có độ chính xác 4 số Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 22 Đề tài nghiên cứu khoa học... dưới 10oC - Nhóm 3 và 4 nếu ở nhiệt độ môi trường mà mẩu không ở dạng lỏng, thì phải gia nhiệt mẫu đến nhiệt độ từ 9 ÷ 21oC Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 25 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 2.7 Sơ đồ hệ thống thiết bị thực hành quá trình chưng cất: Hình 2.7 Hệ thống thiết bị chưng cất đề tài nghiên cứu 2.8 Cách tiến hành thực hành thiết bị chưng cất: Dùng... 19 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 2.2.1 Khái niệm Thiết bị làm lạnh là thiết bị thực hiện quá trình hạ nhiệt độ với chất cần làm lạnh 2.2.2 Cấu tạo thiết bị làm lạnh Gồm các bộ phận - Vỏ thiết bị - Hệ thống van cấp và xả dung môi làm lạnh 2.2.3 Vật liệu chế tạo - Vỏ thiệt bị được gia công từ vật liệu chính là Inox - Vỏ thiệt bị được gia công từ vật liệu khác tùy thuộc vào nhu cầu 2.2.4... CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 1.1 Khái niệm, mục tiêu, quá trình chưng cất .5 1.2 Ý nghĩa 6 1.2.1 Ý nghĩa sử dụng của phương pháp xác định thành phần cất .6 1.2.2 Ý nghĩa của việc xác định thành phần cất 7 1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm dầu mỏ 8 1.3.1 Thành phần Hydrocacbon trong dầu mỏ 8 1.3.2 Tỷ trọng .9 1.3.3 Độ nhớt 9... cơ 2.4 Dụng cụ và thiết bị thực hành quá trình chưng cất: Hình 2.3 Các dụng cụ thực hành quá trình chưng cất Sinh viên Khoa Công nghệ lọc hóa dầu khóa 8 (200 9-2 012) Trang 21 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2012 2.4.1 Dụng cụ: - Bình định mức [1] - Ống đong 10ml [2] - Ống đong 100ml [3] - Bình cầu có nhánh (bình cất có nhánh) [4] - Đồng hồ bấm thời gian [5] - Bóp cao su [6] - Kẹp để gắp bình