Đề tài Phân tích dầu thô, khí và các sản phẩm lọc dầu

psi) và < 101kPa (14.7 psi) Bể chứa, hầm tàu, xà lan, ôtô xitec, xe tải Lấy mẫu bằng chai, bằng “bẫy” ống Chất lỏng có RVP ≤ 101 kPa Bể chứa có vòi Lấy mẫu bằng vòi Lấy mẫu đáy đối với chất lỏng có RVP ≤ 13.8 kPa Bể chứa có vòi Lấy mẫu vòi Chất lỏng có RVP ≤ 101 kPa Đường ống Lấy mẫu trong đường ống Chất lỏng có RVP ≤ 13.8 kPa Bể chứa, hầm tàu, xà lan Lấy mẫu bằng chai Chất lỏng có RVP ≤ 13.8 kPa Dòng chảy tự do hoặc nạp hở Lấy mẫu múc Như trên Phuy, thùng, hộp Lấy mẫu ống Lấy mẫu đáy hoặc bằng “bẫy” ống đối với chất lỏng có RVP ≤ 13.8 kPa Ô tô xitec, bể chứa, Lấy mẫu bằng bẫy ống Chất lỏng và chất bán lỏng có RVP ≤ 13.8 kPa Dòng chảy tự do hoặc nạp hở, bể chứa hở hoặc thùng có nắp mở, ô tô xitec, xe tải, phuy Lấy mẫu múc Dầu thô Bể chứa, hầm tàu, xà lan, ôtô xitec, xe tải Lấy mẫu tự động, bằng “bẫy” ống, 23 bằng chai, vòi Hydrocacbon thơm công nghiệp Bể chứa, hầm tàu, xà lan Lấy mẫu bằng chai Sáp, bitum đặc, các chất đặc xốp khác Thùng, hòm, bao, bánh Lấy mẫu khoan Than cốc dầu mỏ, các chất rắn đóng cục Xe chuyên chở, băng tải, bao, thùng, hộp Lấy mẫu xúc Mỡ, sáp mềm, asphalt Thùng, phuy, can, ống Lấy mẫu mỡ Vật liệu asphalt Bể chứa, ôtô xitec, đường ống, bao gói Asphalt nhũ hóa Như trên Dụng cụ lấy và chứa mẫu Dụng cụ lấy mẫu tự động: Được dùng để lấy mẫu một cách tự động. Tuy nhiên trên cơ sở thỏa thuận có thể dùng các phương pháp lấy mẫu thủ công để lấy mẫu từ các bể kho ven biển hay lấy mẫu khoang tàu. Chai lấy mẫu: Có thể làm bằng chai thủy tinh hay bằng đồng, có độ nặng đủ sức làm chìm bình, miệng chai lấy mẫu phải phù hợp với cách lấy mẫu. Bình chứa mẫu: Có thể là chai lọ, bình thủy tinh không màu hay màu nâu. Chai không màu có thuận lợi cho người đi lấy mẫu là dễ kiểm tra độ sạch bằng mắt thường và cũng dễ kiểm tra mẫu có nước hay cặn lẫn vào. Chai thủy tinh màu nâu lại có tác dụng chống ánh sáng. Chỉ có một loại can được sử dụng là loại can mà mép nối được hàn ở mặt ngoài với nhựa thông trợ dung trong một dung môi thích hợp. Chất trợ dung đó dễ tẩy đi bằng xăng, trong khi các chất khác rất khó khăn. Một vết nhỏ của nhựa thông cũng làm bẩn mẫu và làm sai lệch kết quả kiểm nghiệm về độ cách điện, độ bền oxy hóa và sự tạo cặn. Các chai bằng chất dẻo được làm bằng polyetylen mạch thẳng không pha màu có thể dùng để đựng và cất giữ các loại dầu hỏa, diezen, mazut và dầu nhờn. Các chai này không nên dùng đựng xăng, nhiên liệu máy bay, dầu thô, phân đoạn rượu dầu mỏ, dầu trắng y tế và các sản phẩm có độ sôi đặc biệt, trừ trường hợp hóa nghiệm xác định không có sự hòa tan, sự nhiễm bẩn, tổn thất phân đoạn nhẹ. Một số điều cần lƣu ý 24 Khi lấy mẫu từ một số các kiện hàng thì phải lấy đủ để làm một tổ hợp mẫu đại diện cho toàn bộ lô hàng hoặc tàu chuyên chở. Tuyển chọn một cách ngẫu nhiên những kiện hàng để lấy mẫu. Số lượng những kiện ngẫu nhiên như vậy sẽ phụ thuộc vào tình trạng thực tế chẳng hạn như: Sự chặt chẽ của các tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm. Kinh nghiệm trước đó với sự chuyên chở tương tự, đặc biệt lưu ý tới sự đồng nhất và chất lượng giữa kiện này với kiện khác. Trong hầu hết các trường hợp phải thỏa mãn tiêu chuẩn chung. Do các mẫu là các chất dễ cháy nên phải đảm bảo các yêu cầu sau: Để xa nguồn nhiệt, tia lửa, ngọn lửa hở khi lấy mẫu cũng như khi tiến hành thử mẫu. Bảo quản mẫu trong bình chứa và đậy kín. Tránh cho bốc hơi và loại trừ mọi nguồn phát lửa, đặc biệt các thiết bị điện không có bảo vệ chống cháy nổ và nguồn phát nhiệt. 6. Các qui định về an toàn phòng thí nghiệm dầu khí An toàn lao động - Người lao động trong điều kiện nặng nhọc, độc hại phải nghiên cứu kỹ các qui định về an toàn lao động cho từng nội dung công việc cụ thể và kí xác nhận vào sổ theo dõi của đơn vị về việc đã nghiên cứu kỹ các nội dung qui định đó . - Mọi người lao động phải tuân thủ các qui phạm và các tiêu chuẩn an toàn lao động, vệ sinh lao động. Người lao động phải tham gia đầy đủ các buổi tổ chức huấn luyện hướng dẫn về các qui trình, quy phạm về an toàn kỹ thuật, biện pháp làm việc an toàn liên quan đến nhiệm vụ đã được giao (do khối ,phòng thực hiện ). - Chấp hành lệnh khám sức khỏe định kỳ hoặc đột xuất (khi cần) cho người lao động, do cán bộ Trung tâm đề xuất thực hiện . - Trước khi ra về phải kiểm tra và thực hiện biện pháp an toàn điện, nước, lửa nơi làm việc. - Phải chấp hành nghiêm túc nội qui phòng cháy chữa cháy của Trung tâm. Vệ sinh lao động - Người lao động có trách nhiệm giữ gìn sạch sẽ nơi làm việc. - Không nấu, ăn, uống tại nơi làm việc. 25 - Có ý thức giữ gìn vệ sinh chung tại nơi làm việc và toàn cơ quan. - Các thiết bị máy móc, dụng cụ văn phòng … có liên quan đến công việc của người lao động phải luôn luôn được giữ gìn sạch sẽ, bảo trì, bảo dưỡng và thực hiện đúng qui định về vận hành và bảo dưỡng. Phòng chống cháy nổ Để bảo vệ tài sản XHCN bảo vệ trật tự và an toàn cơ quan người lao động phải tuân thủ nội qui sau đây: Điều 1: Tất cả các phòng làm viềc đều phải sắp xếp gon gàng, trật tự, không, để những vật liệu dễ cháy gần nguồn nhiệt, lửa, điện. Điều 2: Không dùng điện nấu cơm, nấu nước (trừ phòng y tế và phòng hành chánh) không tự tiện mắc điện, sửa điện, nếu cần báo cho ban quản trị để sửa chữa. Điều 3: Quản trị phải thường xuyên kiểm tra vào bảo vệ hệ thống điện, tu sửa chỗ hư hỏng, chập mạch. Dùng cầu chì đúng tiên chuẩn, các thiết bị điện đóng kín. Điều 4: Xăng dầu phải cách ly riêng biệt và bảo vệ chu đáo, tuyệt đối không để chung với vật dễ cháy, không được hút thuốc ở gần nguồn xăng. Văn phòng phẩm và những chỗ cất trữ nguyên liệu, đồ gỗ …phải sắp xếp có trật tự gọn gàng không sắp chung với vật dễ cháy. Điều 5: Không được tự tiện di chuyển hay sử dụng dụng cụ PCCC. Đội PCCC của cơ quan có trách nhiệm quản lý và kiểm tra thường xuyên những dụng cụ PCCC để sẵn sàng khi cần sử dụng. Điều 6: Khi có dấu hiệu cháy hay đám cháy ở chỗ nào thì người lao động phải lập tức kêu to “CHÁY” và báo cho mọi người ở tại chỗ để biết tìm cách dập tắt ngay. Nếu cần thì báo cho phòng PCCC thuộc sở công an thành phố (điện thoại số 114). Mọi người phải bình tỉnh tham gia tích cực khi có đám cháy xảy ra. Điều 7: Nội dung này phải được chấp hành triệt để, ai có công sẽ được đề nghị khen thưởng, ai vi phạm gây ra hoả hoạn sẽ bị xử lý theo pháp luật. Bƣớc 2: Hướng dẫn cho học sinh tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến các chỉ 26 tiêu chất lượng của sản phẩm dầu khí và phương pháp thực nghiệm. Bƣớc 3: Trình diễn về cách sử dụng, bảo quản, hiệu chuẩn các dụng cụ phân tích các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm dầu mỏ. Bƣớc 4: Hướng dẫn cho học sinh làm các bài thí nghiệm về phân tích các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm dầu mỏ. Bƣớc 5: Luyện tập cho học sinh các xử lý số liệu từ kết quả phân tích và phương pháp xác định sai số thực nghiệm. Bƣớc 6: Tham gia các hoạt động ngọai khóa như: Tổ chức tham quan về trang bị, thiết kế trong một phòng thí nghiệm. Khảo cứu thị trường cung cấp các trang thiết bị, hóa chất cho các phòng thí nghiệm 27 LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN 1. Trang bị, dụng cụ: Cân thô, 1 cân kỹ thuật, 1 cân phân tích điện tử, máy sấy tay, tủ sấy, bình hút ẩm, máy thổi khí, tủ hút khí. Các thiết bị xác định chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu theo tiêu chuẩn ASTM như: Thiết bị xác định áp suất hơi bão hòa Reid Thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc kín Thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc hở Thiết bị xác định điểm vẩn đục và kết tinh Thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh Thiết bị xác định độ ăn mòn tấm đồng Thiết bị xác định điểm anilin Thiết bị xác định hàm lượng nước Thiết bị xác định hàm lượng tạp chất cơ học Thiết bị xác định chiều cao ngọn lửa không khói Thiết bị xác định hàm lượng cặn cacbon condrason Thiết bị xác định chỉ số axít Thiết bị xác định hàm lượng tro Thiết bị xác định nhiệt độ đông đặc Thiết bị xác định hàm lượng nhựa Thiết bị xác định hàm lượng nitơ Thiết bị xác định độ xuyên kim Thiết bị xác định độ chảy mềm Thiết bị xác định độ nhớt biểu kiến Thiết bị xác định điểm nhỏ giọt Thiết bị xác định khả năng tách nhũ Thiết bị xác định độ nhớt Thiết bị xác định độ tạo bọt 28 Thiết bị xác định chỉ số phá nhũ Thiết bị xác định tỷ trọng Thiết bị xác định hàm lượng nước Thiết bị xác định đặc tính tách khí Thiết bị xác định độ bay hơi. Thiết bị xác định chỉ số màu saybolt. Thiết bị xác định chỉ số khúc xạ Dụng cụ thủy tinh và một số thiết bị thí nghiệm khác như: Pipet, buret, bình định mức, ống đong có dung tích 500 ml, 5 becher, chén nung, phễu, bình cầu, ống nghiệm, bình hút ẩm, giá sắt, kẹp ống nghiệm, kẹp gắp chén nung. 2. Vật tƣ, hóa chất: Hóa chất chính bao gồm: Anilin, aceton, toluen, HCl, NaOH, … Một số loại khí thường dùng như: khí LPG, khí CO2, N2, H2, O2, … Các mẫu nhiên liệu cần cho thực nghiệm như: Các loại dung môi, xăng, dầu diezel, nhiên liệu đốt lò (FO), nhiên liệu phản lực, dầu nhờn, mỡ nhờn, … Các thiết bị phòng cháy, chữa cháy trong phòng thí nghiệm. Các catolague hướng dẫn sử dụng dụng cụ, thiết bị. Tủ thuốc phòng tai nạn. Tài liệu hướng dẫn phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn ASTM và TCVN. 29 GỢI Ý TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY Bài 1. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA SẢN PHẨM NHIÊN LIỆU Mã bài: HD E1 Công việc chuẩn bị Tiến hành tại phòng thí nghiệm. Yêu cầu có sẵn các trang thiết bị, bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Yêu cầu có một số thiết bị như: Thiết bị xác định áp suất hơi bão hòa Reid Thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc kín Thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc hở Thiết bị xác định khối lượng riêng Thiết bị xác định độ nhớt Thiết bị xác định điểm vẩn đục và kết tinh Thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh Thiết bị xác định độ ăn mòn tấm đồng Thiết bị xác định điểm anilin Thiết bị xác định hàm lượng nước. Thiết bị xác định hàm lượng tạp chất cơ học. Thiết bị xác định chiều cao ngọn lửa không khói Thiết bị xác định hàm lượng cặn cacbon Condrason Thiết bị xác định hàm lượng cặn cacbon Ramsbottom Thiết bị xác định chỉ số axít Thiết bị xác định hàm lượng tro Thiết bị xác định nhiệt độ đông đặc Thiết bị xác định chỉ số màu saybolt Thiết bị xác định hàm lượng nhựa Thiết bị xác định hàm lượng nitơ Thiết bị xác định nhiệt cháy 30 Các bài kiểm tra. (giáo viên tự chuẩn bị theo bài mẫu) Các mẫu nhiên liệu cần thiết cho việc phân tích như: xăng, diezel, nhiên liệu đốt lò (FO), nhiên liệu phản lực, ... Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng của các sản phẩm nhiên liệu và đăng ký chất lượng của một số sản phẩm nhiên liệu thông dụng. Tổ chức các hoạt động dạy-học 1. Giảng cho học sinh về ý nghĩa của các chỉ tiêu chất lượng đối với từng sản phẩm nhiên liệu như. - Áp suất hơi bão hòa Reid: Áp suất hơi là một tính chất vật lý quan trọng của các chất lỏng dễ bay hơi. Phương pháp này được sử dụng để xác định áp suất hơi ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) cho các sản phẩm dầu mỏ và dầu thô có nhiệt độ sôi đầu lớn hơn 0oC(32oF). Áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cho cả xăng máy bay và xe cộ. Giới hạn áp suất hơi cực đại của xăng thường được xác định dựa trên những yêu cầu về khống chế mức độ ô nhiễm. Áp suất hơi của dầu thô thì có ý nghĩa quan trọng cho việc bảo quản và chế biến. Áp suất hơi cũng là một trong những thông số gián tiếp để xác định tốc độ bay hơi của những sản phẩm dầu mỏ dễ bay hơi. - Nhiệt độ chớp cháy: Dùng để phát hiện các chất dễ bay hơi và dễ cháy nhiễm trong các sản phẩm dầu mỏ. Nó đánh giá hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong các mẫu sản phẩm, từ đó áp dụng vào vấn đề bảo quản, vận chuyển và bảo đảm an toàn. - Tỷ trọng hay khối lƣợng riêng: Phương pháp này dùng một phù kế thủy tinh để đo khối lượng riêng (Density). Tỷ trọng (Specific Gravity) hay oAPI của dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ để tính toán chuyển đổi thể tích ra khối lượng hoặc khối lượng ra thể tích và tỷ trọng ở nhiệt độ khác. - Độ nhớt: Khi sử dụng các sản phẩm dầu mỏ, việc vận chuyển, bơm rót, sử dụng 31 nhiên liệu, vận hành đúng thiết bị phụ thuộc đáng kể vào việc xác định được độ nhớt phù hợp của chất lỏng sử dụng. - Nhiệt độ đông đặc: Điểm đông đặc là nhiệt độ mà tại đó mẫu nhiên liệu mất đi tính linh động, dựa vào điểm đông đặc có thể dự đoán được thành phần các parafin có trong mẫu nhiên liệu nhiều hay ít. Điểm đông đặc có ý nghĩa rất quan trọng trong vận chuyển, tồn trữ sản phẩm. Điểm đông đặc có giá trị càng cao thì có nguy cơ gây nghẹt lọc, hư hỏng bơm,… - Nhiệt độ kết tinh: Điểm kết tinh của nhiên liệu hàng không là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vẫn chưa xuất hiện các tinh thể hydrocacbon trong nhiên liệu. Các tinh thể hydrocacbon có khả năng làm nghẹt hệ thống lọc trên máy bay, vì thế nhiệt độ kết tinh phải luôn thấp hơn nhiệt độ hoạt động của buồng chứa nhiên liệu trên máy bay trong suốt quá trình hoạt động. - Nhiệt độ vẩn đục: Nhằm xác định nhiệt độ vẩn đục của các sản phẩm dầu mỏ sáng màu. Điểm vẩn đục của sản phẩm dầu mỏ là nhiệt độ thấp nhất mà sản phẩm vẫn còn được sử dụng. - Hàm lƣợng lƣu huỳnh: Chỉ tiêu này được dùng để xác định hàm lượng lưu huỳnh có trong xăng, dầu lỏng nhằm đánh giá chỉ tiêu chất lượng sản phẩm có chứa lưu huỳnh. - Điểm anilin: Sự có mặt của hydrocacbon thơm có trong xăng nâng cao tính chống kích nổ của xăng, tuy nhiên nó làm tăng khuynh hướng dẫn đến tạo muội. Việc nâng cao hàm lượng hydrocacbon thơm trong nhiên liệu phản lực làm giảm khả năng sinh nhiệt của nó, làm kém đi tính bắt lửa và tăng khả năng tạo muội. Vì thế hàm lượng hydrocacbon thơm có trong xăng và nhiện liệu phản lực đã được giới hạn ở mức quy định (không quá 35% trong xăng máy bay và 22% trong nhiên liệu phản lực). - Hàm lƣợng nƣớc: Biết hàm lượng nước trong dầu có ý nghĩa quan trọng trong chế biến, mua bán, vận chuyển sản phẩm. Lượng nước được xác định theo phương pháp này có thể được sử dụng để hiệu chỉnh thể tích trong vận chuyển sản phẩm dầu và vật liệu bitum. 32 - Hàm lƣợng tạp chất cơ học: Hàm lượng tạp chất cơ học có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tồn trữ, bảo quản và sử dụng. Sự có mặt của các tạp chất cơ học gây nên nguy cơ hỏng hóc thiết bị trong quá trình bơm chuyển, nó cũng là nguyên nhân tạo muội cặn và mài mòn bét phun nhiên liệu. - Chiều cao ngọn lửa không khói: Phương pháp kiểm tra này cung cấp cho ta tính chất tạo khói của nhiên liệu phản lực. Chiều cao ngọn lửa không khói có liên quan đến thành phần các hợp chất hyđrocacbon trong nhiên liệu. Thông thường nhiên liệu có chứa nhiều aromatic thì tạo nhiều khói hơn. Một nhiên liệu có chiều cao ngọn lửa không khói cao thì có xu hướng tạo ít khói. Chiều cao ngọn lửa không khói có liên quan đến khả năng chuyền nhiệt bằng bức xạ trong buồng đốt của nhiên liệu. - Hàm lƣợng cặn cacbon condrason: Giá trị hàm lượng cặn cacbon của nhiên liệu đốt dùng để đánh giá khả năng tạo cặn trong thiết bị đốt loại ống bọc. Với điều kiện mẫu không có chứa ankyl nitrate ( nếu mẫu có chứa ankyl nitrate thì phải tiến hành thử nghiệm trên mẫu nhiên liệu gốc không có phụ gia ) hàm lượng cặn cacbon của nhiên liệu diesel gần tương đương với cặn trong buồng đốt. Giá trị cặn cacbon của dầu động cơ, là chỉ tiêu đánh giá khả năng tạo cặn trong buồng đốt của dầu động cơ. Hiên nay chỉ tiêu này phản ánh không được chính xác do phần lớn dầu có phụ gia. Ví dụ như: Một mẫu tro có chứa phụ gia tẩy rửa có thể làm gia tăng trị số hàm lượng cặn cacbon trong dầu, nhưng thật ra chúng làm giảm khuynh hướng tạo cặn. Giá trị hàm lượng cặn cacbon của Gasoil rất quan trọng trong sản xuất gas từ gasoil, trong khi giá trị hàm lượng cặn cacbon của cặn dầu thô rất có ích trong sản xuất dầu nhờn. - Hàm lƣợng cặn cacbon Ramsbottom: Giá trị hàm lượng cặn cacbon Ramsbottom chỉ có ý nghĩa đánh giá sơ bộ xu hướng tạo cặn trong các bình chứa hay đường ống dẫn đếh buồng đốt của động cơ. Theo quy định thì hàm lượng cặn không bao gồm những Alkyl nitrat, nếu diesel có chứa alkyl nitrat thì ta tiến hành kiềm tra trên chất nền không có phụ gia. Giá trị hàm lượng cặn của xăng động cơ cũng chỉ ra lượng cacbon có thể 33 lắng đọng trong buồng đốt của động cơ. Sự có mặt của phụ gia trong nhiên liệu ngày càng nhiều cũng làm tăng hàm lượng cặn của nhiên liệu. Còn hàm lượng cặn của sản phẩm gas oil thì có ý nghĩa trong việc sản xuất gas từ gas oil, trong khi đó hàm lượng cặn trong những sản phẩm nặng (dầu thô nặng, dầu gốc) thì được sử dụng trong sản xuất dầu nhờn. - Hàm lƣợng tro: Hàm lượng tro là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại sau khi đốt cháy dầu. Một lượng tro nhỏ cũng có thể là thông tin cho phép xem xét liệu sản phẩm đó có thích hợp để sử dụng cho mục đích đã chọn không. Tro có trong nhiên liệu đốt lò sẽ làm giảm nhiệt lượng của nhiên liệu. Tro đọng lại trong ống dẫn có thể làm hỏng các bộ phận đó. - Chỉ số màu saybolt: Màu saybolt đánh giá thành phần của các cấu tử nặng có trong sản phẩm dầu mỏ. Ngoài ra, thông qua màu saybolt ta có thể đánh giá hàm lượng nhựa có trong sản phẩm dầu mỏ và sự thay đổi tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng. - Hàm lƣợng nhựa thực tế: Ý nghĩa thật sự của phương pháp này cho việc xác định hàm lượng nhựa có trong xăng ôtô thì không được thiết lập một cách vững chắc. Nó chứng minh rằng hàm lượng nhựa cao là nguyên nhân gây nên hiện tượng lắng đọng trên hệ thống cảm ứng và làm nghẹt van. Và trong hầu hết các trường hợp, hàm lượng nhựa thấp cũng gây khó khăn cho hệ thống cảm ứng. Mục đích chính của phương pháp là đo đạc khả năng bị oxi hóa của mẫu sản phẩm trong điều kiện thông thường trong một chu kỳ. Nhiều chủng loại xăng được pha trộn từ dầu khó bay hơi và phụ gia, việc trích ly từng bước bằng n-heptan là cần thiết để loại hết những phần có thể bay hơi, phần còn lại được xem như là hàm lượng nhựa. - Hàm lƣợng nitơ trong dầu: Hàm lượng nitơ là thước đo để đánh giá sự có mặt của phụ gia trong mẫu. Sự hiểu biết về hàm lượng của nitơ trong mẫu có thể sử dụng để tiên đoán một số tính chất của mẫu. - Nhiệt lƣợng cháy: Nhiệt trị là số đo năng lượng có được từ nhiên liệu. Sự hiểu biết về giá trị này là cần thiết khi đánh giá hiệu suất nhiệt của thiết bị trong việc sản xuất năng lượng hay nhiệt. 34 Nhiệt trị khối lượng là nhiệt trị trên 1 đơn vị khối lượng của nhiên liệu được đo bởi qui trình này. Nó có tầm quan trọng đặc biệt là để giới hạn trọng lượng của các máy móc như là máy bay, phương tiện tác động bề mặt và các tàu có thiết bị nâng thân tàu lên khỏi mặt nước khi tàu di chuyển, vì khoảng cách mà tàu có thể đi được trên một khối lượng nhiên liệu đã cho là hàm số trực tiếp của nhiệt trị khối của nhiên liệu và tỉ trọng của nó. Nhiệt trị thể tích là nhiệt trị trên 1 đơn vị thể tích của nhiên liệu, được tính bằng cách nhân nhiệt trị khối với tỷ trọng của nhiên liệu (khối lượng/đơn vị thể tích). So với nhiệt trị khối, nhiệt trị thể tích quan trọng hơn đối với các phương tiện bị giới hạn về thể tích như là ô tô hay tàu thuỷ, bởi vì nó liên quan trực tiếp đến khoảng cách đi được giữa các trạm tiếp liệu. 2. Giới thiệu các quy định về chất lượng của các sản phẩm nhiên liệu thông dụng như: - Qui định về chất lượng của xăng (bảng 1) - Qui định về chất lượng của diesel (bảng 2) - Qui định về chất lượng của F.O (bảng 3) Bảng 1. Chỉ tiêu chất lượng xăng không chì (TCVN6776-2000) Tên chỉ tiêu Xăng không chì Phƣơng pháp thử 90 92 95 1. Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu (RON) không nhỏ hơn 90 92 95 ASTM D2699 2. Hàm lượng chì (g/l), không lớn hơn 0,013 TCVN 6704-2000 ASTM D3237 3. Thành phần cất phân đoạn: - Điểm sôi đầu, 0 C, không lớn hơn -10% thể tích, 0 C, không lớn hơn - 50%, 0 C, không lớn hơn - 90%, 0 C, không lớn hơn Báo cáo 70 120 190 215 ASTM D86 35 - Cặn cuối, % thể tích, không lớn hơn 2.0 4. Ăn mòn tấm đồng ở 50 0 C, không lớn hơn. số 1 TCVN 2694-2000 (ASTM D130) 5. Hàm lượng nhựa thực tế (đã rửa dung môi), mg/100ml, không lớn hơn. 5 TCVN 6593-2000 (ASTM D381) 6. Độ ổn định oxy hóa, phút, không nhỏ hơn. 240 TCVN 6778-2000 (ASTM D525) 7. Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng, không lớn hơn. 0.15 TCVN 1266-2000 8. Áp suất hơi Ried, ở 37,8 0 C, kPa. 43-80 TCVN 5731-2000 (ASTM D323) 9. Hàm lượng Benzen, % thể tích, không lớn hơn. 5 TCVN 6703-2000 (ASTM D3606) 10. Khối Lượng Riêng (15 0 C), Kg/m3 Báo cáo ASTM D1298 11. Ngoại quan Trong suốt, không có tạp chất lơ lững Kiểm tra bằng mắt thường Bảng 2. Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu Diezel (TCVN:5689-2002) Tên chỉ tiêu : Mức Phƣơng Pháp Thử DO 0.05S DO 0.025S DO 0.5S 1. Hàm lượng lưu huỳnh , % Khối lượng không lớn hơn . 0.05 0.25 0.5 TCVN 2708:2002 (ASTM D 1266) 2. Chỉ số cetan (1) không nhỏ hơn 45 ASTM D976 3. Nhiệt độ cất,0C, 90% thể tích không lớn hơn. 370 TCVN 2698:2002 ADTM D86 4. Điểm chớp cháy cốc kín,0C không lớn hơn. 50 TCVN 6608:2002 (ASTM D 3828) 5. Độ nhớt động học Ở 400C , cSt 1.6 – 5.5 ASTM D 445 36 6. Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất, % khối lượng khơng lớn hơn . 0.3 ASTM D 189/ ASTM D 4530 TCVN 3753:1995 7. Điểm đơng đặc 0C, khơng lớn hơn +9 ASTM D 97 TCVN 2690: 1995 8. khối luợng tro , % khối lượng không lớn hơn 0.01 ASTM D 482 ASTM D 2709 9. Hàm lượng nước và tạp chất động học , % thể tích không lớn hơn 0.05 TCVN 2694:2000 10. Ăn mòn tấm đồng ở 500C , 3h không lớn hơn 1 ASTM D 130 TCVN 6594:2000 11. Khối lượng riêng ở 150C kg/l Báo cáo ASTM D 1298 1) Phương pháp tính chỉ số cetan không áp dụng cho c ác loại nhiên liệu Diezen có phụ gia cải thiện. 2) 1 Cst = 1mm2/s Bảng 3. Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu đốt lò (TCVN:6239-2002) Tên chỉ tiêu Mức Phƣơng pháp thử FO N01 FO N02 FO N03 FO N02A (2,0 S) FO N02B (3,5 S) 1. Khối lượng riêng ở 150C kg/l, max 0.965 0.991 0.991 0.991 TCVN 6594:2000 ASTM D 1298 2. Độ nhớt động học ở 500C, cSt, max 87 180 180 380 ASTM D 445 3. Hàm lượng lưu huỳnh, %kl, max . 2.0 2.0 3.5 3.5 TCVN6701:2000 ASTM D 2622/ 37 (ASTM D 129)/ (ASTM D 4294) 4. Điểm đông đặc 0C, max +12 +24 +24 +24 TCVN 3753:1995 ASTM D 97 5. Khối lượng tro, %kl,max 0.15 0.15 0.15 0.35 TCVN 2690:1995 ASTM D 482 6. Cặn cacbon coradson, %kl, max 6 16 16 22 TCVN 6324:2000 ASTM D 189/ ASTM D 4530 7. Điểm chớp cháy cốc kín, 0C, min. 66 TCVN 6680:2000 ASTM D 3828/ ASTM D93 8. Hàm lượng nước, % thể tích, max. 1.0 TCVN 2692:1995 ASTM D 95 9. Hàm lượng tạp chất,%kl,max. 0.15 ASTM D 473 10. Nhiệt trị cal/g2), min. 9800 ASTM D 240/ ASTM D 4809 1) 1Cst = 1 mm2/s 2) 1 Cal = 4,1868 J 3. Giới thiệu các phương pháp tiến hành thực nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM. 4. Phải làm cho học sinh nắm vững ý nghĩa của các thông số chỉ tiêu của từng sản phẩm nhiên liệu. 38 5. Hướng dẫn cho học sinh quy trình tiếp nhận, phân tích và quản lý mẫu tại phòng kiểm nghiệm. Học sinh phải nắm bắt được các nội dung chính về: Mục đích: Để đảm bảo tất cả các mẫu thử gữi đến phòng dầu khí đều được tiếp nhận, đảm bảo tốt trong quá trình thí nghiệm và được chuyển giao đầy đủ sang kho lưu mẫu (hoặc trả khách hàng) sau khi thử nghiệm xong. Phạm vi: Áp dụng cho tất cả các mẫu gữi đến thử nghiệm tại phòng bao gồm các mẫu gữi đến từ các phòng thí nghiệm của khối thử nghiệm. Bảo quản mẫu trong quá trình thử nghiệm: - Sau khi đưa vào phòng, mẫu thử được phân ra từng loại, để trên từng ngăn riêng có ký hiệu . - Diezel (DO) - Nhiên liệu đốt lò (FO) - Xăng, condensate, các dung môi nhẹ được bảo quản trong tủ lạnh. - Trong quá trình thử nghiệm phải đảm bảo sự đồng nhất của mẫu bằng cách lắc đều mẫu hay khuấy mẫu. Trong trường hợp một mẫu đựng trong hai bình hoặc bình chứa quá đầy mẫu thì cần đổ ra ca để khuấy, sau khi khuấy xong phải đổ mẫu trở lại bình. - Kiểm nghiệm viên sau khi cân hoặc rót mẫu xong phải để mẫu lại chỗ cũ để người khác còn sử dụng. - Kiểm nghiệm viên không được rót mẫu gần nguồn nhiệt, các mẫu xăng, condensate không được rót dưới quạt hạn chế bay hơi của cấu tử nhẹ. - Nếu có phát hiện điều gì nghi ngờ về mẫu, phải báo cho phụ trách phòng, để xử lý kịp thời. 39 TRÁCH NHIỆM LƢU TRÌNH Hình 2. Lưu trình tiếp nhận mẫu và lập phiếu kết quả thí nghiệm Chú thích: - PCM : Phân công mẫu - PTP : Phụ trách phòng Nhận mẫu + PCM Xem xét mẫu Gởi hồ sơ mẫu ra PHK Phân công thử Thử nghiệm mẫu Báo cáo KQTN Xem xét báo cáo Lập phiếu KQTN PTP KNV PTP PTP KNV được phân công Bộ phận nhận mẫu Không phù hợp Không đồng ý PTP-Q.O 40 - Q.O : Cán bộ chất lượng - KQTN : Kết quả thí nghiệm - PHK : Phòng hỗ trợ kỹ thuật Chuyển mẫu ra kho sau khi thí nghiệm xong: - Tất cả mẫu thử nghiệm của phòng Dầu khí sau khi thử nghiệm xong đều được chuyển sang phòng lưu mẫu, kể cả không còn mẫu trong bình. - Sau khi trả kết quả cho khách hàng kiểm nghiệm viên được phân công trả mẫu sẽ căn cứ trên mẫu trả kết quả trong sổ theo dõi mẫu để chọn ra mẫu cần đem trả ghi nhận vào sổ theo dõi (hết mẫu, đã trả mẫu cho khách hàng ). - Khi giao mẫu, người phụ trách kho lưu mẫu phải ký nhận trong sổ giao mẫu lưu của phòng Dầu khí. 6. Tiến hành thao tác mẫu cho học sinh quan sát về phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của các sản phẩm nhiên liệu như: - Chỉ tiêu áp suất hơi bão hòa Reid theo ASTM D323 - Chỉ tiêu nhiệt độ chóp cháy cốc kín, ASTM D56 - Chỉ tiêu nhiệt độ chóp cháy cốc kín, ASTM D93 - Chỉ tiêu điểm chớp cháy cốc hở theo ASTM D92 - Chỉ tiêu tỷ trọng, ASTM D1298 - Chỉ tiêu độ nhớt, ASTM D 445 - Chỉ tiêu nhiệt độ đông đặc, ASTM D 97 - Chỉ tiêu nhiệt độ kết tinh, ASTM D2386 - Chỉ tiêu nhiệt độ vẩn đục, ASTM D2500 - Chỉ tiêu hàm lượng lưu huỳnh, ASTM D 1266 - Chỉ tiêu độ ăn mòn tấm đồng, ASTM D 130 - Chỉ tiêu điểm anilin, ASTM D 611 - Chỉ tiêu hàm lượng nước, ASTM D 95 - Chỉ tiêu hàm lượng tạp chất cơ học, ASTM D 473 - Chỉ tiêu chiều cao ngọn lửa không khói, ASTM D1332 - Chỉ tiêu hàm lượng cặn cacbon condrason, ASTM D 189 - Chỉ tiêu chỉ số axít, ASTM D 974 - Chỉ tiêu hàm lượng cặn cacbon Ramsbotton, ASTM D 524 41 - Chỉ tiêu hàm lượng tro, ASTM D482 - Chỉ tiêu chỉ số màu sayboyt, ASTM D 156 - Chỉ tiêu hàm lượng nhựa thực tế, ASTM D 381 - Chỉ tiêu hàm lượng nitơ trong dầu, ASTM D3228 (TCVN 2687) - Chỉ tiêu nhiệt lượng cháy, ASTM D4809 7. Tổ chức thảo luận về ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến kết quả thực nghiệm và cách khắc phục những sai số đó. 8. Học sinh phải tiến hành phân tích được các chỉ tiêu của các sản phẩm nhiên liệu theo tiêu chuẩn ASTM. Đánh giá được chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích thu được. 9. Tạo cho học sinh nhận diện rõ được ý nghĩa của các thông số cho từng loại sản phẩm. 10. Tổ chức cho học sinh tham quan các thiết bị phân tích chỉ tiêu của các sản phẩm nhiên liệu. 11. Hướng dẫn học sinh thiết lặp các công thức tính toán kết quả từ kết quả phân tích thô. 12. Phải làm cho học sinh nắm vững các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo. Từ yêu cầu chất lượng của từng loại sản phẩm từ đó dẫn đến các yêu cầu về các chỉ tiêu cho từng loại sản phẩm. 13. Cho học sinh tự thao tác và giáo viên sẽ hiệu chỉnh các thao tác chưa phù hợp. Cách thức đánh giá- kiểm tra Đánh giá sự hiểu biết của học sinh thông qua các ví dụ cụ thể, kiểm tra đầu giờ như: - Kiểm tra nhanh qua bài trắc nghiệm - Học viên trả lời trực tiếp về ý nghĩa của các thông số chỉ tiêu của các sản phẩm nhiên liệu. - Khả năng đánh giá chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích. Đánh giá kiến thức của học viên qua: - Kỹ năng thao tác tiến hành thực nghiệm xác định các chỉ tiêu theo tiêu 42 chuẩn ASTM. - Kết quả của các phép đo trên các mẫu đối chứng. - Kết quả giải bài tập, làm bài trắc nghiệm. - Cách trình bày, bảo vệ các kết quả thu được. - Cách sử dụng và bố trí các trang thiết bị, dụng cụ trong quá trình làm thực nghiêm. Bài kiểm tra mẫu, thực hiện trong 15 phút (bài 1) Sinh viên hãy khoanh tròn vào câu trả lời chính xác nhất 1. Áp suất hơi bão hòa phụ thuộc vào thông số nào sau đây: a. Thể tích mẫu b. Thời gian kiểm tra c. Nhiệt độ d. Áp suất môi trường 2. Nhiệt độ chóp cháy cốc kín đánh giá: a. Hàm lượng các chất dễ bay hơi có trong mẫu b. Hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong mẫu c. Hàm lượng các cầu tử có trong mẫu d. a và b 3. Nhiệt độ chóp cháy cốc kín phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố nào sau đây: a. Thể tích mẫu b. Thời gian kiểm tra c. Tốc độ tăng nhiệt độ d. a và c 4. Độ nhớt của nhiên liệu phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây: a. Áp suất b. Lượng mẫu c. Loại nhớt kế d. Nhiệt độ 5. Điểm kết tinh đánh giá hàm lượng hydrocacbon nào sau đây: a. Parafin 43 b. n-parafin c. naphtha d. aromatic 6. Hàm lượng lưu huỳnh xác định theo phương pháp trên là: a. Hàm lượng lưu huỳnh ở dạng H2S b. Hàm lượng lưu huỳnh ở dạng mercaptan c. Hàm lượng lưu huỳnh ở dạng sunfua d. Hàm lượng lưu huỳnh ở dạng lưu huỳnh tổng 7. Độ ăn mòn tấm đồng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố nào sau đây: a. Thời gian thử nghiệm b. Thể tích mẫu c. Áp suất thử nghiệm d. a và c 8. Điểm anilin càng cao thì mẫu chứa ít: a. Parafin b. n-parafin c. naphtha d. aromatic 9. Nguồn gốc các tạp chất cơ học trong mẫu là do: a. Xuất hiện trong quá trình chế biến b. Từ thành phần ban đầu của dầu thô c. Lẫn vào sản phẩm trong quá trình tồn trữ và vận chuyển d. Từ việc cốc hóa các hợp chất nặng có trong mẫu 10. Chiều cao ngọn lửa không khói phản ánh: a. Hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong mẫu b. Hàm lượng lưu huỳnh có trong mẫu c. Hàm lượng các chất khó bắt cháy d. Hàm lượng các cấu tử nặng có trong mẫu 11. Hàm lượng cặn cacbon conradson phản ánh: a. Lượng muội tạo nên trong quá trình đốt cháy b. Hàm lượng các hợp chất nặng 44 c. Hàmlượng parafin có trong mẫu d. Hàm lượng các chất khó bắt cháy 12. Hàm lượng nhựa càng lớn thì: a. Trong quá trình đốt cháy sinh ra nhiếu khói b. Nhiệt trị thấp c. Khó bắt cháy d. Tạo nhiều muội 45 Bài 2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHÂN CHƢNG CẤT PHÂN ĐOẠN Mã bài: HD E2 Công việc chuẩn bị Tiến hành tại phòng thí nghiệm. Yêu cầu có sẵn các trang thiết bị, bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Yêu cầu phải có thiết bị xác định thành phần chưng cất phân đoạn. Các bài kiểm tra (giáo viên tự chuẩn bị theo bài mẫu). Các mẫu nhiên liệu cần thiết cho việc phân tích như: xăng, DO, nhiên liệu phản lực, ... Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng của các sản phẩm nhiên liệu và đăng ký chất lượng của một số sản phẩm nhiên liệu thông dụng (dựa vào bài mẫu trong sách dành cho học viên, giáo viên cung cấp thêm) Tổ chức các hoạt động dạy-học - Giảng về ý nghĩa của các chỉ tiêu thành phần chưng cất đối với từng sản phẩm. Phương pháp chưng cất là cơ sở xác định khoảng sôi của sản phẩm dầu mỏ bằng chưng cất mẻ đơn giản. Tính chất bay hơi của hydrocacbon có ý nghĩa quan trọng trong việc giữ an toàn và sử dụng, đặc biệt trong lĩnh vực sử dụng nhiên liệu và dung môi. Giới hạn sôi cho biết thông tin về thành phần và sự thay đổi của nhiên liệu trong lưu trữ bảo quản và sử dụng. Khả năng bay hơi của các hydrocacbon xác định khuynh hướng tạo hỗn hợp nổ tiềm ẩn. Tính chất bay hơi là đặc tính tối quan trọng để đánh giá chất lượng cho cả xăng máy bay và xăng ôtô, khả năng khởi động, khả năng đốt nóng, và khả năng tạo hơi khi vận hành ở nhiệt độ cao hay ở độ cao. Sự hiện diện của cấu tử có giới hạn sôi cao trong nhiên liệu dẫn đến mức độ hình thành muội than rắn cao. Tính chất dễ bay hơi, nó tác động đến tốc độ bay hơi, là chỉ tiêu và yếu tố quan trọng được dùng rất nhiều trong dung môi, đặc biệt là trong ngành sơn. Giới hạn chưng cất thường được đưa vào trong các yêu cầu chất lượng sản phẩm dầu mỏ thương mại, ứng dụng điều khiển quá trình lọc dầu. 46 Một số thuật ngữ: Thể tích mẫu (Charge volume): Thể tích của mẫu đem phân tích, 100ml, được nạp vào bình chưng cất. Sự phân hủy (Decomposition): Hydrocacbon bị phân huỷ nhiệt (Cracking) sinh ra các phân tử nhỏ hơn có nhiệt độ sôi thấp hơn so với các Hydrocacbon ban đầu, thậm chí có thề thực hiện phản ứng dehydro hóa. Điểm sôi đầu (Innital boiling point): Là nhiệt đo tại đó giọt lỏng đầu tiên ngưng tụ rơi từ hệ thống sinh hàn xuống ống đong hứng mẫu. Điểm sôi cuối (Final boiling point): Là nhiệt độ cao nhất đọc được trên nhiệt kế. Phần trăm thu hồi được (Percent recovered): Thể tích của phần mẫu ngưng tụ quan sát được trong ống đong hứng mẫu ở mỗi nhiệt độ tương ứng được tính theo phấn trăm thể tích mẫu được nạp vào bình cất. Tổng phần trăm thu hồi (Percent total recovery): Kết hợp phần trăm thu hồi và phần trăm cặn trong bình cất. Phần trăm cặn (Percent residue): Thể tích của phần cặn trong bình và được tính bằng phần trăm so với thể tích mẫu đem cất. - Giới thiệu các quy định về thành phần chưng cất của các sản phẩm nhiên liệu thông dụng. - Giới thiệu phương pháp tiến hành xác định thành phần chưng cất theo tiêu chuẩn ASTM. - Phải làm cho học sinh nắm vững ý nghĩa của các thông số thu được từ kết quả chưng cất như: điểm sôi đầu, điểm 10%, 50%, 90%, điểm sôi cuối. - Làm thao tác mẫu cho sinh viên tham khảo. - Tổ chức thảo luận về ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến kết quả thực nghiệm và cách khắc phục những sai số đó. - Học sinh phải tiến hành phân tích được các chỉ tiêu của các sản phẩm nhiên liệu theo tiêu chuẩn ASTM. Đánh giá được chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích thu được. - Tổ chức cho học sinh tham quan các thiết bị chưng cất trong công nghiệp dầu khí. - Cho học sinh tự thao tác trên các mẫu đối chứng, giáo viên sẽ hiệu 47 chỉnh các thao tác chưa phù hợp. Cách thức đánh giá- kiểm tra Đánh giá sự hiểu biết của học sinh thông qua các ví dụ cụ thể, kiểm tra đầu giờ như: - Kiểm tra nhanh qua bài trắc nghiệm - Học viên trả lời trực tiếp về ý nghĩa của các thông số thu được từ kết quả của quá trình thực nghiệm. - Khả năng đánh giá chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích. Đánh giá kiến thức của học viên qua: - Kỹ năng thao tác tiến hành xác định thành phần chưng cất trên thiết bị chưng cất. - Kết quả thu được từ việc phân tích mẫu đối chứng. - Kết quả giải bài tập, làm bài trắc nghiệm. - Cách trình bày, bảo vệ các kết quả thu được. - Cách sử dụng và bố trí các thiết bị, dụng cụ trong quá trình thực nghiệm. 48 Bài kiểm tra mẫu, thực hiện trong 10 phút (bài 2) Sinh viên hãy khoanh tròn vào câu trả lời chính xác nhất 1. Từ kết quả phân tích thành phần chưng cất có thể: a. Dự đoán thành phần các cấu tử nhẹ b. Thành phần các cấu tử có trong mẫu c. Hàm lượng các cấu tử nặng d. Dự đoán hàm lượng lưu huỳnh có trong mẫu 2. Điểm sôi đầu càng cao thì a. Hàm lượng aromatic càng nhiều b. Hàm lượng các cấu tử nhẹ càng nhiều c. Hàm lượng nhựa càng nhiều d. Hàm lượng metan càng cao 3. Điểm sôi đầu có ý nghĩa: a. Đảm bảo lượng nhiên liệu cho quá trình khởi động của động cơ b. Đảm bảo nhiệt trị cho quá trình khởi động c. Tránh mất mát trong quá trình tồn trữ d. a và b 4. Điểm sôi cuối có ý nghĩa: a. Hạn chế hảm lượng aromatic b. Đánh giá mức độ nặng nhẹ của nhiện liệu c. Đảm bảo nhiệt trị cho quá trình họat động của động cơ d. Hạn chế hàm lượng các hợp chất tạo muội có trong nhiên liệu 5. Chất lượng xăng được đánh giá chủ yếu dựa vào: a. Điềm sôi đầu điểm 10% b. Điểm 50% c. Điểm 70% d. a và b 49 Bài 3. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA SẢN PHẨM PHI NHIÊN LIỆU Mã bài: HD E3 Công việc chuẩn bị Tiến hành tại phòng thí nghiệm. Yêu cầu có sẵn các trang thiết bị, bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Yêu cầu có một số thiết bị thử nghiệm như: - Thiết bị xác định đặc tính tách khí - Thiết bị xác định độ xuyên kim của mỡ và bitum - Thiết bị xác định độ chảy mềm của bitum - Thiết bị xác định độ nhớt qui ước của các sản phẩm dầu mỏ - Thiết bị xác định điểm nhỏ giọt của mỡ - Thiết bị xác định hàm lượng không tan trong dầu nhờn đã qua sử dụng - Thiết bị xác định độ nhớt và chỉ số độ nhớt của dầu nhờn - Thiết bị xác định độ tạo bọt của dầu nhờn - Thiết bị xác định khả năng tách nước của dầu nhờn - Thiết bị xác định đặc tính tách khí của dầu nhờn - Thiết bị xác định hàm lượng nước trong dung môi - Thiết bị xác định chỉ số khúc xạ của dung môi – ASTM Các bài kiểm tra. (giáo viên tự chuẩn bị theo bài mẫu) Các mẫu phi nhiên liệu cần thiết cho việc phân tích như: Dầu nhờn, mỡ nhờn, bitum, dung môi... Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng của các sản phẩm phi nhiên liệu và đăng ký chất lượng của một số sản phẩm phi nhiên liệu thông dụng (dựa vào bài mẫu trong sách dành cho học viên, giáo viên cung cấp thêm) Tổ chức các hoạt động dạy-học 1. Giảng về ý nghĩa sử dụng của các chỉ tiêu chất lượng đối với từng sản phẩm phi nhiên liệu như: - Chỉ tiêu độ xuyên kim của mỡ và bitum: Độ xuyên kim của các sản phẩm dầu mỏ là thông số phản ánh mức độ 50 cứng (độ nhớt) của các sản phẩm dạng bán rắn. Qua đó giúp ta chọn lựa sản phẩm bôi trơn thích hợp cho các thiết bị hoạt động ở các tốc độ và tải trọng khác nhau. - Chỉ tiêu độ chảy mềm của bitum: Nhằm xác định độ cứng của bitum. Ngoài ra nhiệt chảy mềm của bitum còn có ý nghĩa quan trọng trong quá trình tồn trữ và vận chuyển. - Chỉ tiêu độ nhớt qui ƣớc của các sản phẩm dầu mỏ: Độ nhớt quy ước là tỷ số giữa thời gian chảy qua nhớt kế (tính bằng giây) của 200 ml sản phẩm dầu mỏ cần thử nghiệm ở nhiệt độ cần thiết, và thời gian chảy của 200 ml nước cất ở 200C. Giá trị của tỷ số này biểu thị thành độ nhớt quy ước Engle ( 0E ). Cách ghi: E5020 :ch ữ số ở trên ghi nhiệt độ khi đo thời gian chảy của chất lỏng khảo sát, chữ số ở dưới chỉ nhiệt độ của nước khi đo. Giữa độ nhớt quy ước và độ nhớt động học có mối quan hệ thực nghiệm, nó được biểu thị bởi công thức gần đúng sau: - Nếu độ nhớt từ 1 đến 120mm2/s thì: t = 7,31x 0E - E 31,6 o - Nếu độ nhớt >120mm2/s thì : t = 7,4x 0E hay 0E = 0,0135 x t p là mật độ Chú ý: công thức này có thể dùng để tính chuyển độ nhớt động học thành độ nhớt quy ước dùng trong thực tế. Việc tính chuyển ngược lại từ độ nhớt quy ước Qu.t thành độ nhớt động học thì không nên do việc xác định độ nhớt quy ước không chính xác và chủ yếu là độ nhớt quy ước không phản ánh tính chất vật lý của chất lỏng. - Chỉ tiêu điểm nhỏ giọt của mỡ: Thông thường, nhiệt độ nhỏ giọt là nhiệt độ mà tại đó mỡ chuyển từ trạng thái bán rắn sang lỏng dưới điều kiện thử. Sự thay đổi trạng thái này là điển hình cho mỡ có chứa xà phòng làm đặc loại thường. Mỡ chứa các chất làm đặc khác xà phòng thông thường sẽ tách dầu mà không làm thay đổi trạng thái. Phương pháp này có ích giúp cho việc định danh mỡ về chủng loại và để thiết lập duy trì dấu hiệu kiểm tra chất lượng. Kết quả chỉ được coi như có ý nghĩa giới hạn về khía cạnh tính năng vì đây là thử nghiệm tĩnh. - Chỉ tiêu hàm lƣợng không tan trong dầu nhờn đã qua sử dụng: 51 Phần không tan trong pentan có thể bao gồm những chất không tan trong dầu và một số chất nhựa không tan trong dầu có nguồn gốc từ dầu hoặc phụ gia bị biến tính hay cả hai. Những chất không tan trong toluen có nguồn gốc từ việc nhiểm bẩn từ bên ngoài, những hợp chất có hàm lượng cacbon cao sinh ra do sự biến tính của dầu hay phụ gia hay do sự ăn mòn vật liệu. Ý nghĩa của hàm lượng chất không tan trong pentan hay không tan trong toluen (không có chất đông tụ) và hàm lượng nhựa không tan là đánh giá sự thay đổi tính chất của dầu nhờn. - Chỉ tiêu độ nhớt và chỉ số độ nhớt của dầu nhờn: Chỉ số độ nhớt VI (Viscosity Index) là con số trên thang quy ước được dùng để đặc trưng cho sự thay đổi độ nhớt của sản phẩm dầu mỏ theo nhiệt độ. Chỉ số độ nhớt cao chứng tỏ độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ và ngược lại. - Chỉ tiêu độ tạo bọt của dầu nhờn: Khuynh hướng tạo bọt của dầu nhờn có thể gây nên những vấn đề nghiêm trọng cho hệ thống khi hoạt động với tốc độ cao, thể tích bơm lớn và sự bắn tung tóe dầu. Sự thiếu hụt dầu, sự tạo bong bóng hay sự chảy tràn làm mất mát dầu nhờn có thể gây nên những hỏng hóc cho máy móc. Phương pháp kiểm tra này sử dụng cho việc đánh giá những loại dầu dùng cho họat động ở điều kiện bình thường. - Chỉ tiêu khả năng tách nƣớc của dầu nhờn: Phương pháp kiểm tra này được xác định khả năng tách của nước trong dầu đã nhiểm bẩn. Nó có thể dùng để kiểm tra những loại dầu mới hoặc đã qua sử dụng. - Chỉ tiêu đặc tính tách khí của dầu nhờn: Sự hòa lẫn giữa dầu nhờn với không khí trong một số chi tiết thiết bị như: đệm bích, các bánh răng truyền động, bơm và các ống dẫn dầu có thể xảy ra sự phân tán các bọt khí li ti khắp trong thể tích dầu. Nếu thời gian trong bồn chứa quá ngắn, bọt khí sẽ nổi lên trên bề mặt dầu, hỗn hợp khí và dầu sẽ tuần hoàn trong hệ thống dầu nhờn. Điều này có thể dẫn đến ta không thể duy trì được áp suất của dầu (đặc biệt là đối với bơm ly tâm) không đủ các màng dầu trong đệm và các bánh răng truyền động và dẫn đến hệ thống thủy lực hoạt động bị thiếu hụt áp hoặc không thực hiện được. 52 Đây là phương pháp thử nghiệm đo thời gian khí thoát ra đến một hàm lượng tương đối thấp là 0,2% thể tích dưới sự tiêu chuẩn hóa đã cài đặt các điều kiện thử nghiệm và từ đó cho phép so sánh khả năng tách bọt khí của các loại dầu dưới các điều kiện thử nghiệm thông qua thời gian tách. Ý nghĩa của phép thử này đã không được thiết lập một cách đầy đủ. Tuy nhiên, trạng thái bọt và độ nhạy thấp của một số hệ thống điều khiển áp suất các tuabin có thể liên quan đến tính thoát khí của dầu. Áp suất hệ thống kế và áp suất hệ thống không thay đổi khác nhau. Ngày nay, ứng dụng của phương pháp thử này được tìm thấy ở các tuabin được sản xuất ngoài nước Mỹ. Hàm lượng khí càng cao thì thời gian lưu càng ngắn và điều này không phụ thuộc vào loại dầu được sử dụng. - Chỉ tiêu độ bay hơi của dung môi: Áp suất hơi là một tính chất vật lý quan trọng của các chất lỏng dễ bay hơi. Phương pháp này được sử dụng để xác định áp suất hơi ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) cho các loại dung môi có nhiệt độ sôi đầu lớn hơn 0oC(32oF). Áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cho dung môi. Giới hạn áp suất hơi cực đại dung môi thường được xác định dựa trên những yêu cầu về khống chế mức độ ô nhiễm do bay hơi. Áp suất hơi của dung môi thì có ý nghĩa quan trọng cho việc bảo quản và sử dụng. Áp suất hơi cũng là một trong những thông số gián tiếp để xác định tốc độ bay hơi của những sản phẩm dung môi dễ bay hơi. - Chỉ tiêu hàm lƣợng nƣớc trong dung môi: Kỹ thuật chuẩn độ bằng chất chuẩn KF là một trong các phương pháp rất phổ biến để xác định hàm lượng nước trong một khoảng rất rộng. Mặc dầu chuẩn độ thể tích KF cũng có thể áp dụng đối với các mẫu có hàm lượng nước thấp nhưng nó không chính xác bằng phương pháp chuẩn độ độ dẫn (E 1064), theo quy tắc chung là nếu mẫu có hàm lượng nước thấp hơn 500ppm thì sử dụng chuẩn độ độ dẫn. Việc áp dụng có thể được chia thành hai phần: (1) các mẫu hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể xác định hàm lượng một cách trực tiếp và (2) các mẫu không thể xác định hàm lượng nước một cách trực tiếp nhưng các nhiễu có thể được loại trừ bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học hay thay đổi qui trình. - Chỉ tiêu chỉ số khúc xạ của dung môi: 53 Chỉ số khúc xạ và độ tán xạ là tính chất vật lý cơ bản có thể sử dụng khi kết hợp với các tính chất khác để dự đoán độ tinh khiết của hydrocacbon và hỗn hợp. 2. Giới thiệu các quy định về chất lượng của các sản phẩm phi nhiên liệu thông dụng. 3. Giới thiệu các phương pháp tiến hành thực nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM. 4. Phải làm cho học sinh nắm vững ý nghĩa của các thông số chỉ tiêu của từng sản phẩm phi nhiên liệu. 5. Tiến hành thao tác mẫu cho học sinh quan sát về phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của các sản phẩm nhiên liệu như: - Xác định đặc tính tách khí - Xác định độ xuyên kim của mỡ và bitum - Xác định độ chảy mềm của bitum - Xác định độ nhớt qui ước của các sản phẩm dầu mỏ - Xác định điểm nhỏ giọt của mỡ - Xác định hàm lượng không tan trong dầu nhờn đã qua sử dụng - Xác định độ nhớt và chỉ số độ nhớt của dầu nhờn - Xác định độ tạo bọt của dầu nhờn - Xác định khả năng tách nước của dầu nhờn - Xác định đặc tính tách khí của dầu nhờn - Xác định hàm lượng nước trong dung môi - Xác định chỉ số khúc xạ của dung môi 6. Tổ chức thảo luận về ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến kết quả thực nghiệm và cách khắc phục những sai số đó. 7. Học sinh phải tiến hành phân tích được các chỉ tiêu của các sản phẩm phi nhiên liệu theo tiêu chuẩn ASTM. Đánh giá được chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích thu được. 8. Tổ chức cho học sinh tham quan các thiết bị phân tích chỉ tiêu của các sản phẩm phi nhiên liệu. 9. Hướng dẫn học sinh thiết lặp các công thức tính toán kết quả từ kết quả phân tích thô. 54 10. Phải làm cho học sinh nắm vững các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo. Từ yêu cầu chất lượng của từng loại sản phẩm từ đó dẫn đến các yêu cầu về các chỉ tiêu cho từng loại sản phẩm. 11. Cho học sinh tự thao tác trên các mẫu đối chứng, giáo viên sẽ hiệu chỉnh các thao tác chưa phù hợp. Cách thức đánh giá- kiểm tra Đánh giá sự hiểu biết của học sinh thông qua các ví dụ cụ thể, kiểm tra đầu giờ như: - Kiểm tra nhanh qua bài trắc nghiệm - Học viên trả lời trực tiếp về ý nghĩa của các thông số chỉ tiêu của các sản phẩm phi nhiên liệu. - Khả năng đánh giá chất lượng của các sản phẩm dựa vào kết quả phân tích. Đánh giá kiến thức của học viên qua: - Kỹ năng thao tác tiến hành thực nghiệm xác định các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn ASTM. - Kết quả của các phép đo trên các mẫu đối chứng - Kết quả giải bài tập, làm bài trắc nghiệm. - Cách trình bày, bảo vệ các kết quả thu được. - Cách sử dụng và bố trí các trang thiết bị và dụng cụ trong quá trình làm thực nghiệm. 55 Bài kiểm tra mẫu, thực hiện trong 15 phút (bài 3) Sinh viên hãy khoanh tròn vào câu trả lời chính xác nhất 1. Độ xuyên kim đánh giá: a. Độ nhớt của sản phẩm b. Hàm lượng xà phòng có trong mẫu c. Độ cứng của mẫu d. Hàm lượng parafin có trong mẫu 2. Kết quả phân tích độ xuyên kim phụ thuộc vào: a. Nhiệt độ b. Áp suất c. Lượng mẫu d. a và c 3. Điểm nhỏ giọt đánh giá: a. Hàm lượng parafin b. Hàm lượng aromatic c. Hàm lượng các hợp chất xà phòng d. Hàm lượng olefin 4. Khả năng tách nhủ phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố nào sau đây: a. Nhiệt độ b. Áp suất c. Tốc độ sụt khí d. a và c 5. Thành phần chính của dầu nhờn là a. Phụ gia b. Parafin c. Dầu gốc d. Napthta 6. Áp suất hơi bão hòa càng cao thì: a. Hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong mẫu càng nhiều b. Hàm lượng các cấu tử nhẹ có trong mẫu ít c. Hàm lượng metan có trong mẫu càng nhiều 56 d. Hàm lượng etan có trong mẫu càng nhiều 7. Áp suất hơi bão hòa phụ thuộc vào thông số nào sau đây: a. Thể tích mẫu b. Thời gian kiểm tra c. Nhiệt độ d. Áp suất môi trường 8. Màu saybolt càng lớn thì sản phẩm: a. Càng sáng màu b. Càng tối màu c. Tùy thuộc từng chủng loại sản phẩm d. Hàm lượng parafin càng lớn 9. Chỉ số khúc xạ liên quan đến thống số nào sau đây: a. Hàm lượng parafin b. Hàm lượng arotatic c. Hàm lượng cặn d. Độ tinh khiết của sản phẩm 10. Chỉ số khúc xạ của nước tinh khiết là: a. 100 b. 1 c. 0 d. 10 57 ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI KIỂM TRA Bài kiểm tra số 1: 1. a 2. b 3. d 4. d 5. b 6. d 7. a 8. d 9. b 10. d 11. b 12. d Bài kiểm tra số 2: 1. b 2. b 3. a 4. d 5. d Bài kiểm tra số 3: 1. c 2. a 3. c 4. d 5. c 6. a 7. c 58 8. b 9. d 10. c 59 KẾ HOẠCH VÀ CÁCH THỨC ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔ ĐUN Bài tập Sinh viên phải làm tất cả các bài tập trong mỗi bài thí nghiệm. Đó là cơ sở nền tảng ôn tập cách tiến hành nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm. Bài kiểm tra: Sinh viên sẽ làm bài kiểm tra trắc nghiệm 15 phút trước giờ thực hành nhằm xác định mức độ chuẩn bị bài của sinh viên trước khi tiến hành thực nghiệm. Điểm đánh giá - Điểm phần trắc nghiệm sẽ tính 20% trong điểm tổng kết của sinh viên. - Điểm bài thi (dựa trên bài báo cáo) sẽ chiếm 50% số điểm tổng kết - Thao tác thực hành, các câu trả lời trong khi thí nghiệm, thảo luận chiếm 30% trên tổng số điểm - Điểm chấm sẽ trên thang 10 điểm và nhân với trọng số của từng phần trong mỗi bài - Điểm cuối cùng là điểm trung bình của 4 bài Cách tính điểm Điểm thực hành, thảo luận (ĐTH) Điểm bài kiểm tra (ĐKT) Điểm bài thi (dựa trên báo cáo, tiểu luận, bản vẽ) (ĐBT) Trọng số 30% 20% 50% Ví dụ: Điểm bài 1 = (ĐTH)bài 1 x 0,3 + (ĐKT) bài 1 x 0,2 + (ĐBT) bài 1 x 0,5 Điểm bài 2 = (ĐTH)bài 2 x 0,3 + (ĐKT) bài 2 x 0,2 + (ĐBT) bài 2 x 0,5 ............... Điểm tổng kết = ( 4 1i điểm bài i )/4 60 Cách xếp loại điểm của môn học Điểm Xếp loại Đạt Không đạt 8- 10 Giỏi X 7- cận 8 Khá X 5- cận 7 Trung bình X 3,5-cận 5 Yếu X < 3,5 Kém X 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đinh Thị Ngọ - Hóa học dầu mỏ và khí - Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội 2001. 2. Bộ môn công nghệ hữu cơ hóa dầu trường ĐHBK Hà Nội - Các bài thí nghiệm về hóa dầu, Hà Nội 2000. 3. Oil and chemical processing - Public Affairs Department, Esso UK PLC, Leatherhead, Surrey KT22 8UX, UK. 4. Kiều Đình Kiểm - Các sản phẩm dầu mỏ - Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội 1999.