Phân tích dầu thô và khí

Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này học viên có năng lực - Mô tả các tính chất của dầu thô - Xác định được hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng của dầu thô theo tiêu chuẩn ASTM trên các t

MỤC LỤC

Đề mục Trang

MỤC LỤC 1

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN 3

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun 3

Mục tiêu của mô đun 3

Mục tiêu thực hiện của mô đun 3

Nội dung chính của mô đun 3

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔĐUN 3

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔĐUN 4

Về kiến thức 4

Về kỹ năng 4

Về thái độ 4

BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA DẦU THÔ 5

1 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG DẦU THÔ– ASTM D 1298/ TCVN 6594 6

2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH - ASTM D4294 12

3 XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI BÃO HÕA REID – ASTM D 323/ TCVN 5731 23

4 XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC - ASTM D 445 29

5 XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHẢY – ASTM D 97/ TCVN 3753 35

6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO – ASTM D 482/ TCVN 2690 39

7 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TẠP CHẤT CƠ HỌC – ASTM D 473 43

8 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CẶN CACBON CONRADSON – ASTM D 189/ TCVN 6324 46

9 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC – ASTM D 4006 52

10 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT TỔNG (TAN) – ASTM D 664//TCVN 2695 57

11 BÀI TẬP 65

BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA KHÍ HÓA LỎNG 71

3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH – ASTM D2784 82

5 BÀI TẬP 95

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun

Phân tích dầu thô và khí là mảng kiến thức và kỹ năng cơ bản cho bất kỳ người lao động nào làm việc liên quan đến lĩnh vực phòng thí nghiệm dầu khí

Nó giúp cho thí nghiệm viên xác định chính xác các chỉ tiêu chất lượng của các loại dầu thô và khí

Mục tiêu của mô đun

Học xong mô đun, học viên có khả năng:

- Hiểu được các tính chất của dầu thô và khí hóa lỏng

- Phân tích được các chỉ tiêu của dầu thô và khí hóa lỏng

- Đánh giá được chất lượng của dầu thô và khí hóa lỏng

Mục tiêu thực hiện của mô đun

- Mô tả lý thuyết và thực hiện các phương pháp lấy mẫu dầu thô và khí dầu mỏ hóa lỏng

- Xác định thành phần của dầu thô

- Xác định các chỉ tiêu của dầu thô và khí hóa lỏng

- Các thí nghiệm của môđun làm trong PTN hóa dầu

Nội dung chính của mô đun

Bài 1: Xác định các chỉ tiêu của dầu thô

Bài 2: Xác định các chỉ tiêu của khí hóa lỏng (LPG)

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔĐUN

- Học trên lớp và tham gia thảo luận về: ý nghĩa của các chỉ tiêu và phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng các sản phẩm dầu mỏ Cách sử dụng, bảo quản các dụng cụ phân tích chỉ tiêu các sản phẩm dầu mỏ Phương pháp chuẩn bị mẫu phân tích Tổ chức, trang bị và an toàn phòng thí nghiệm

- Tham gia buổi trình diễn của giáo viên về cách sử dụng, bảo quản, hiệu chuẩn các dụng cụ phân tích các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm dầu

- Tham quan về trang bị, thiết kế, thao tác trong một phòng thí nghiệm

- Tham gia khảo cứu thị trường cung cấp các trang thiết bị, hóa chất cho các phòng thí nghiệm

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔĐUN

Về kiến thức

- Nắm vững ý nghĩa của các thông số chỉ tiêu của dầu thô và khí dầu

mỏ

- Vận dụng đúng và chính xác các thao tác xác định các chỉ tiêu chất lượng các sản phẩm dầu mỏ

- Mô tả chính xác phương pháp tiến hành thực nghiệm

- Giải thích được ý nghĩa của các thao tác khi tiến hành thực nghiệm

Về kỹ năng

- Vận hành được các thiết bị phân tích dầu khí

- Thao tác thực nghiệm đúng theo các tiêu chuẩn quy định (ASTM)

- Chuẩn bị mẫu đúng theo tiêu chuẩn quy định

- Bảo quản và bảo dưỡng thiết bị đúng quy cách

- Tổ chức trang bị và an toàn cho phòng thí nghiệm

Về thái độ

- Nghiêm túc trong việc sử dụng và bảo dưỡng các thiết bị

- Luôn chủ động kiểm tra và đảm bảo về an toàn phòng thí nghiệm

- Chủ động xem xét tình trạng thiết bị trong phòng thí nghiệm

- Nhắc nhở đồng nghiệp đảm bảo về an toàn phòng thí nghiệm

BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA DẦU THÔ Mã bài: HD F1

Giới thiệu

Dầu thô là sản phẩm đặt biệt, tính chất của các sản phẩm này được xác định thông qua các chỉ tiêu chất lượng của nó Việc xác định các chỉ tiêu này không phải thực hiện một cách tùy tiện mà được thống nhất theo một vài tiêu chuẩn nhất định và được thực hiện trên các thiết bị tiêu chuẩn riêng biệt

Việc nắm vững các quy trình phân tích các chỉ tiêu chất lượng của dầu thô

là yêu cầu cần thiết đối với các nhân viên làm việc trong lĩnh vực dầu khí

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này học viên có năng lực

- Mô tả các tính chất của dầu thô

- Xác định được hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng của dầu thô theo tiêu chuẩn ASTM trên các thiết bị chuyên dùng như: khối lượng riêng,

áp suất hơi, độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, hàm lượng tro, tạp chất cơ học, cặn cacbon, hàm lượng nước và trị số axít, v.v…

- Thực hiện các thí nghiệm làm trong PTN

Nội dung chính

- Xác định khối lượng riêng của dầu thô, ASTM D 1298

- Xác định hàm lượng lưu huỳnh, ASTM D 4294

- Xác định áp suất hơi bão hoà, ASTM D 323

- Thảo luận để đưa ra ưu khuyết điểm của phương pháp này

- Tự nghiên cứu tài liệu liên quan tại thư viện

- Rèn luyện các kỹ năng thực hành cho học viên trong phòng thí nghiệm

- Thực hành viết báo cáo về bài thí nghiệm

1 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG DẦU THÔ– ASTM D 1298/ TCVN 6594 1.1 Phạm vi áp dụng

Phương pháp áp dụng cho dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đồng nhất Có áp suất hơi bão hòa 14.696 psi hoặc thấp hơn

Khối lượng riêng (Density): Là khối lượng của chất lỏng trên một đơn vị thể tích ở 15oC và 101.325 kPa có đơn vị đo là kg/m3

(Ở nhiệt độ khác như là đo ở 20oC và các đơn vị đo có thể được sử dụng như kg/l hoặc g/ml)

Tỷ trọng (Specific gravity - Spgr): Là tỷ số khối lượng của một thể tích chất lỏng ở nhiệt độ quy định với khối lượng của cùng thể tích nước tinh khiết ở cùng nhiệt độ hoặc nhiệt độ khác Cả hai nhiệt độ được nghi rõ

1.4 Tiến hành thực nghiệm:

Hiệu chỉnh Khối lƣợng riêng,

20

50

50

0.020 0.050 0.050

0.2 0.2 0.5 0.3 1.0 0.6

0.0002 0.0002 0.0005 0.0003 0.001 0.0006

+0.3 +0.7 +1.4

+0.0003 +0.0007 +0.0014

Bảng 1.2: Thang chia nhiệt kế

0.1 0.2 0.5

0.1 0.15 0.25

Ống đong: Bằng thủy tinh hay kim loại có miệng rót và đường kính trong lớn hơn đường kính ngoài của phù kế ít nhất 25 mm, chiều cao của ống đong phải phù hợp để phù kế nổi hoàn toàn trong mẫu và đáy phù kế cách đáy ống đong ít nhất 25 mm

Bể ổn nhiệt: Có khả năng ổn nhiệt mẫu ở nhiệt độ thích hợp cho từng loại mẫu, có sai lệch nhiệt độ 0.25o

C

Hệ thống khuấy: Bằng nhựa hay thủy tinh dài khoảng 400 mm

1.4.2 Quy trình thực nghiệm

3.4.2.1 Quy trình chuẩn bị mẫu

Các sản phẩm dầu không bay hơi thì lấy mẫu theo cách được mô tả trong tiêu chuẩn ASTM D4057 và ASTM D4177

Lấy mẫu và chứa trong chai có nút kín tránh bay hơi và bảo quản trong phòng lạnh sau khi lấy mẫu

Nhiệt kế và phù kế cũng được đưa đến nhiệt độ trong khoảng (5oC so với nhiệt độ thử)

Rót mẫu vào ống đo sạch đã được ổn nhiệt, tránh tạo bọt Với mẫu dễ bay hơi dùng siphon để chuyển mẫu Loại các bọt khí hình thành sau khi chúng tập trung trên bề mặt mẫu thử bằng cách dùng giấy lọc thấm trước khi thả phù kế vào

Đặt ống đong chứa mẫu ở vị trí thẳng đứng ở nơi không gió và có nhiệt độ thay đổi ít hơn 2oC trong suốt thời gian thử Khi nhiệt độ thử khác nhiệt độ môi trường nhiều hơn 2oC thì sử dụng bể ổn nhiệt để duy trì nhiệt độ trong suốt thời gian thử

Đặt nhiệt kế phù hợp vào mẫu thử và khuấy mẫu bằng que khuấy theo hướng lên xuống và xoay tròn để nhiệt độ và tỷ trọng được đều Ghi nhiệt độ mẫu chính xác đến 0.1oC và nhấc nhiệt kế và que khuấy ra khỏi ống đo

Thả từ từ phù kế phù hợp vào chất lỏng và thả tay khi đến vị trí cân bằng, chú ý tránh làm ướt thân trên vạch mà tại đó phù kế nổi tự do

Đối với chất lỏng trong suốt và mờ, quan sát bóng mặt cong khi phù kế bị

ép dưới điểm cân bằng khoảng 1 – 2 mm và quay trở lại vị trí cân bằng Nếu mặt cong thay đổi thì làm sạch thân phù kế và lặp lại cho đến khi bóng mặt cong không thay đổi Kéo phù kế lên khỏi chất lỏng khoảng 2 vạch thang chia

và thả ra Để cho phù kế quay nhẹ khi thả ra giúp cho phù kế dừng nổi tự do cách đều thành ống Giữ cho phần còn lại của thân phù kế trên mức chất lỏng không bị dính ướt Để đủ thời gian cho phù kế dừng lại và tất cả bọt nổi lên trên

1/5 vạch thang đo như sau:

Đối với chất lỏng trong:

Ghi số đo phù kế tại điểm trên

thang phù kế tại đó mặt chính

của chất lỏng cắt thang đo

bằng cách đặt mắt hơi thấp

hơn mực chất lỏng và từ từ

đó trở thành đường thẳng cắt thang đo phù kế

Đối với chất lỏng nhớt đục: Đọc tại điểm mà tại đó mẫu dâng lên, bằng cách quan sát bằng mắt đặt cao hơn mặt phẳng bề mặt chất lỏng

Ngay sau khi đọc phù kế, nhấc phù kế ra khỏi chất lỏng, đặt nhiệt kế vào

và khuấy mẫu bằng que khuấy, đọc ngay nhiệt độ chỉ trên nhiệt kế chính xác đến 0.1o

C Nếu nhiệt độ đọc khác nhiệt độ ban đầu nhiều hơn 0.5oC, lặp lại quan sát cho đến khi nhiệt độ trở nên ổn định trong khoảng 0.5oC Nếu không đạt được nhiệt độ ổn định, đặt ống đong vào bể ổn nhiệt và lặp lại thí nghiệm

1.5 Báo cáo kết quả

Kết quả báo cáo cuối cùng là giá trị khối lượng riêng (kg/m3) tại nhiệt độ chuẩn thì phải chính xác đến 0,1 kg/m3

Kết quả báo cáo cuối cùng là giá trị khối lượng riêng (kg/l) tại nhiệt độ chuẩn thì phải chính xác đến 0,0001 kg/l

Báo cáo kết quả cuối cùng là tỷ trọng tương đối tại nhiệt độ thử, tỷ trọng tương đối ở điều kiện chuẩn, tỷ trọng oAPI chính xác gần 0.1 đơn vị

Bảng kết quả:

Tên mẫu Giá trị quan sát (tại

nhiệt độ thử)

Khối lượng riêng (ở điều kiện chuẩn)

Tỷ trọng API

Độ tái lặp: Sự khác nhau giữa các kết quả của 2 người thử ở 2 phòng thí nghiệm khác nhau chỉ cho phép 1/20 lần vượt quá giá trị trong bảng sau:

Độ tái lặp lại

0.5 0.0005

1.2 0.0012

Khối lƣợng

C

Kg/m3, kg/l, g/ml

0.6 0.0006

1.5 0.0015

Tiêu chuẩn của hoạt

động

2 Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị

Theo đúng thủ tục, quy trình của phòng thí nghiệm

3 Sắp xếp chỗ làm việc

Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện

4 Hiệu chỉnh thiết

bị

Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM

5 Chuẩn bị mẫu phân tích

Đúng quy trình và đạt yêu cầu kỹ thuật

6 Tiến hành kiểm nghiệm

Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật

và ghi kết quả

8 Kết thúc kiểm nghiệm

Trả lại tình trạng ban đầu

xét kết quả

10 Kết thúc công việc

Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ,

2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH - ASTM D4294

2.1 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp thử nghiệm này dùng để xác định lưu huỳnh trong các hidrocacbon như là diezel naptha, kerozen, các phần cặn, các loại dầu nhớt gốc, thủy lực, nhiên liệu phản lực, dầu thô, xăng (tất cả các loại xăng không pha chì) và các phân đoạn chưng cất khác

Ngoài ra lưu huỳnh trong các sản phẩm khác như là M85, M100 cũng có thể áp dụng các phương pháp phân tích này Khoảng nồng độ được áp dụng là 0.0150 đến 5.00% khối lượng lưu huỳnh

Các giá trị đơn vị trong hệ SI được xem là chuẩn Các đơn vị nồng độ thích hợp là % khối lượng lưu huỳnh

2.2 Mục đích và ý nghĩa sử dụng

Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh là loại hợp chất khá phổ biến trong dầu Người ta phát hiện trong dầu có khoảng 450 các hợp chất khác nhau, thì các hợp chất chứa lưu huỳnh đã chiếm tới 380 hợp chất Phổ biến là các hợp chất như H2S, mercaptan (RSH), disunfua, sunfua vòng…

Xác định hàm lượng lưu huỳnh là không thể thiếu đối với dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ Vì các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu là các chất có hại, vì trong khi chế biến chúng thường tạo ra các hợp chất ăn mòn thiết bị, gây

ô nhiễm môi trường do khi cháy tạo ra SOx, gây ngộ độc xúc tác và làm giảm chất lượng của sản phẩm chế biến Vì thế, nếu hàm lượng S cao hơn giới hạn cho phép, người ta phải áp dụng các biện pháp xử lý tốn kém Do vậy mà hàm lượng của hợp chất lưu huỳnh được coi là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu thô và sản phẩm dầu

Phương pháp thử nghiệm này cung cấp số đo lưu huỳnh tổng trong các sản phẩm dầu mỏ một cách nhanh chóng và chính xác với sự thao tác mẫu tối thiểu Thời gian để phân tích một mẫu đặc thù từ 2 – 4 phút

Chất lượng của phần lớn các sản phẩm dầu thô liên quan tới hàm lượng lưu huỳnh trong mẫu Sự hiểu biết về nồng độ lưu huỳnh là cần thiết cho mục đích chế biến Các quốc gia, các địa phương cũng có những quy định ban hành

để hạn chế hàm lượng lưu huỳnh trong một số nhiên liệu

Phương pháp thử nghiệm này cung cấp một số phương tiện phù hợp với yêu cầu kỹ thuật hay các mức giới hạn của các quy định về hàm lượng lưu huỳnh của các sản phẩm dầu mỏ

Nếu áp dụng các chất nền có thành phần khác biệt đáng kể so với các dầu trắng hiệu chuẩn quy định trong phương pháp thử nghiệm này, thì những điều ghi chú và giới thiệu trong mục 5 phải được lưu ý trong khi giải thích kết quả

So với các phương pháp xác định lưu huỳnh khác, phương pháp D4294 xác định cho nhiều loại mẫu, thao tác mẫu tối thiểu, độ chính xác tốt và khả năng xác định lưu huỳnh ở các nồng độ rộng Thiết bị được quy định trong hầu hết các trường hợp rẻ hơn các thiết bị được yêu cầu đối với các phương pháp khác

2.3 Tóm tắt phương pháp

Mẫu được đặt trong chùm tia phát xạ từ nguồn tia X Bức xạ tia X đặc trưng kích thích thu được, được đo và phép đếm tích lũy được so sánh với phép đếm của các mẫu chuẩn hiệu chuẩn được thực hiện trước đó Mà khoảng nồng độ lưu huỳnh theo phần trăm khối lượng của các mẫu cần phân tích nằm trong khoảng nồng độ của mẫu chuẩn

2.4 Các nguồn nhiễu xạ

Nhiễu phổ gây ra khi một nguyên tố thành phần nào đó của mẫu hay các nguyên tố phát xạ của tia X mà đầu dò không thể phân giải được từ sự phát xạ tia X của lưu huỳnh Các kết quả là các đường tạo ra đỉnh phổ chồng lấn lên nhau Nhiễu phổ có thể xuất hiện từ những mẫu chứa nước, các ankyl chì, silicon, photpho, canxi, kali và các hợp chất halogen nếu chúng có mặt với nồng

độ lớn hơn 1/10 nồng độ lưu huỳnh đo được hay vài trăm mg/kg Thực hiện theo hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất để bù vào các nguồn nhiễu

Sự thay đổi nồng độ của các nguyên tố trong một mẫu gây ra hiệu ứng chất nền Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp tới sự hấp thụ và thay đổi cường

độ đo của mỗi nguyên tố Ví dụ, các phụ gia nâng cao tính năng như là các oxigenate trong xăng có thể tác động tới số đo lưu huỳnh biểu kiến Các loại nhiễu này luôn có mặt trong phép phân tích huỳnh quang tia X và hoàn toàn không liên quan tới nhiễu phổ

Cả hai loại nhiễu này được bù trong các thiết bị hiện thời cùng với việc sử dụng phần mềm đi kèm Nên thỉnh thoảng kiểm tra các nguồn nhiễu này và đôi khi giá trị hiệu chỉnh phần mềm được nhà sản xuất đưa ra không phù hợp với giá trị chính Sự hiệu chỉnh phải được thẩm định cho các công thức mới

M85 và M100 là các nhiên liệu chứa 85% và 100% Metanol tương ứng Như vậy chúng ta có hàm lượng oxi hóa cao, vì thế chúng hấp thụ sự phát xạ

được pha chế phù hợp với chất nền của mẫu Trong trường hợp này, độ nhạy

và độ chính xác có thể bị giảm, độ lặp lại, độ tái lặp và độ lệch của phương pháp thử nghiệm này không bao gồm các mẫu M85 và M100

Thông thường các mẫu dầu mỏ có các thành phần khác với dầu trắng có thể được phân tích bằng các chất chuẩn mà các chất chuẩn này được làm từ các vật liệu gốc có cùng thành phần hay có thành phần tương tự nhau Bằng cách này, xăng có thể được mô phỏng bằng việc pha trộn iso octan và toluen theo tỉ lệ xấp xỉ hàm lượng aromatic thực của các mẫu đem phân tích Các chất chuẩn tạo bởi xăng mô phỏng này sẽ đạt được các kết quả chính xác hơn các kết quả khi sử dụng dầu trắng

Chú ý 1: Trong trường hợp các vật liệu dầu mỏ chứa nước ở dạng lơ lửng, nên loại nước trước khi thử nghiệm hay làm cho mẫu hoàn toàn đồng nhất và phải thử nghiệm ngay lập tức Nhiễu rất lớn nếu nước tạo một lớp trên màng phim trong suốt bởi vậy nó sẽ làm giảm cường độ tia X của lưu huỳnh Một phương pháp loại nước thành công là ban đầu ly tâm mẫu dưới điều kiện kín xung quanh, cẩn thận không làm tổn hại đến tính chất mẫu

dụng, nhất thiết phải được bảo vệ theo yêu cầu chuẩn quốc tế và vì thế không

để xảy ra bất cứ mối nguy nào Tuy nhiên điều quan trọng là những người thành thạo và được huấn luyện đầy đủ, kỹ thuật che chắn đúng mới được thực hiện

a Nguyên tắc hoạt động

Máy phân tích lưu huỳnh RX-350SH sử dụng một ống X quang cỡ nhỏ làm nguồn phát tia X Mẫu được chiếu tia X quang sơ cấp sẽ làm phát huỳnh quang tia X đặc trưng cho từng nguyên tố cần phân tích và tán xạ Compton trên bề mặt của nó Sự phóng xạ tia X hợp thành sẽ được ống đếm tỷ lệ ghi nhận và biến đổi thành xung điện Nồng độ lưu huỳnh được tính dựa trên trị số xung nhận được và tán xạ Compton, trị số của xung thay đổi tuỳ theo hàm lượng lưu huỳnh, còn tán xạ Compton biến đổi phụ thuộc vào C/H Như vậy đồng thời sẽ hiệu chỉnh C/H

b Nguyên tắc chung của thao tác

Trước khi sử dụng máy cần kiểm tra:

Điện áp nguồn phù hợp với điện áp ghi trên máy

Giấy cuộn được lắp đặt đúng cho máy in bên trong

Kiểm tra trước khi vận hành: Tuân theo trình tự sau khi nối dây để vận hành, tháo những nắp chụp ở các đầu cắm của các dây trước khi cắm dây

Bật máy và khởi động:

Sau khi hoàn tất cài đặt, bật công tắc nguồn của bộ nguồn, khi đó đèn tia X bật, máy khởi động, ổn định, chờ 30 phút, máy sẽ phát tín hiệu báo sẵn sàng cho mode phân tích thông thường

Chú ý 2: Trong quá trình máy khởi động, có thể thực hiện các thao tác sau: Ngừng quá trình khởi động: Nhấn phím STOP, máy sẽ thực hiện mode phân tích thông thường Cần khởi động đủ thời gian (30 phút)

Hộp mẫu - mẫu phải được đổ vào hộp với bề dày ít nhất 4mm và được trang bị màng tia plastic trong suốt, loại có thể thay thế được làm cửa sổ để tia X có thể xuyên qua

Đầu dò tia X - với độ nhạy 2.3 kev và giá trị phân giải không vượt quá

800 ev Một máy đếm tỉ lệ được nạp đầy ga để sử dụng

Các bộ phận lọc hay phương tiện khác để phân biệt tia bức xạ Ka của lưu huỳnh với các tia X khác có năng lượng cao hơn

Các thiết bị điện tử điều hòa tín hiệu và xử lý dữ liệu bao gồm các chức năng đếm cường độ tia X, cực tiểu của hai vùng năng lượng (để hiệu chuẩn tia X nền), hiệu chuẩn phổ trùng lấp, và chuyển đổi cường

độ tia X của lưu huỳnh thành phần trăm nồng độ lưu huỳnh

Màn hiện số hay máy in hiển thị %KL lưu huỳnh

2.5.1.1 Thuốc thử và vật liệu

Các hóa chất loại tinh khiết hóa học được sử dụng trong tất cả các thử nghiệm Trừ khi có các chỉ thị khác, tất cả các loại thuốc thử phải tuân theo các yêu cầu kỹ thuật của ủy ban thuốc thử phân tích của hội hóa chất Hoa Kỳ Các loại hóa chất khác có thể được sử dụng nếu chứng minh là có độ tinh khiết đủ cao, cho phép sử dụng mà không làm giảm độ chính xác

Di-n-butyl sulfide (DBS), một chất chuẩn có độ tinh khiết cao, với hàm lượng lưu huỳnh đã được chứng nhận Sử dụng hàm lượng lưu huỳnh

đã được chứng thực để tính toán nồng độ chính xác của các chất chuẩn hiệu chuẩn, (cảnh báo – Di –n-butyl sulfide là chất dễ cháy và độc)

Chú ý 4: Cần biết nồng độ của lưu huỳnh trong di-n-sulfide không tinh khiết, bởi vì các tạp chất cũng có thể là hợp chất lưu huỳnh

Dầu khoáng trắng (Mow), loại thuốc thử ACS hay loại thuốc thử có hàm lượng lưu huỳnh < 2mg/kg

Màng phim tia X trong suốt, bất cứ màng phim nào không phản ứng với mẫu, không có lưu huỳnh và có đủ độ trong suốt đều có thể sử dụng Các loại phim phù hợp để sử dụng là polyester, polypropylen, polycacbonate và polyimide

Các mẫu có hàm lượng aromatic cao có thể hòa tan các màng phim polyester và polycacbonate Trong trường hợp này, các loại màng khác với các màng polyester và polycacbonate có thể được sử dụng

làm cửa sổ cho tia X đi qua nếu chúng không chứa bất kỳ tạp chất nguyên tố nào Có thể chọn màng mỏng polyimide là vật liệu cửa sổ Mặc dù màng polyimide hấp thụ lưu huỳnh tia X nhiều hơn các màng phim khác, nhưng nó là màng cửa sổ thích hợp hơn bởi vì nó hầu như không phản ứng hóa học với các aromatic và nó có độ bền cơ học cao hơn

Hộp mẫu: Hộp mẫu phải không phản ứng với mẫu và đáp ứng các yêu cầu về kích thước của phổ kế

2.5.2 Chuẩn bị mẫu và lấy mẫu

Mẫu được lấy theo hướng dẫn thực hành D4057 hay D4177 Mẫu phải được phân tích ngay sau khi đổ mẫu vào hộp và phải làm thoát bọt khí gây ra

do trộn mẫu

Nếu sử dụng hộp mẫu có thể dùng lại được, phải làm sạch và khô hộp trước khi sử dụng Loại hộp mẫu sử dụng một lần thì không được sử dụng lại Một miếng màng tia X mới được phủ trên hộp mẫu cũ trước khi phân tích mẫu Tránh chạm vào bên trong hộp mẫu hay phần màng cửa sổ của hộp mẫu hay cửa sổ của thiết bị mà tia X đi qua Dầu từ các dấu tay có thể ảnh hưởng tới số

đo khi phân tích mẫu có hàm lượng lưu huỳnh thấp Các nếp nhăn của màng sẽ tác động tới cường độ truyền tia X của lưu huỳnh Vì thế màng nhất thiết phải căng và sạch để các kết quả đảm bảo độ tin cậy Máy phân tích cần hiệu chuẩn lại nếu loại màng cửa sổ hay độ dày của màng bị thay đổi

Các tạp chất hay sự thay đổi độ dày của màng có thể ảnh hưởng tới số đo hàm lượng lưu huỳnh ở mức thấp, đã phát hiện được ở màng polyester và chúng khác nhau đáng kể vì thế phải hiệu chuẩn lại khi bắt đầu một cuộn màng mới

2.5.3 Hiệu chuẩn và chuẩn hóa

Pha chế các chất chuẩn để hiệu chuẩn:

Mặc dù có thể thực hiện việc hiệu chuẩn đơn lẻ để đo lưu huỳnh trong một dãy các chất nền nhưng bất cứ khi nào có thể, nên hiệu chuẩn các chất nền đặc trưng, nghĩa là một sự hiệu chuẩn diezen phải dựa trên các chất chuẩn diezen Điều này đặc biệt đúng khi phân tích lưu huỳnh ở các mức thấp Vì lý

do này, chất nền pha loãng càng gần với các chất nền được phân tích càng tốt Dầu khoáng trắng được chấp nhận là chất nền lựa chọn

Thực hiện việc pha chế các chất chuẩn ban đầu một cách độc lập ở các

pha chế hàng loạt từ một nồng độ đơn lẻ Hàm lượng lưu huỳnh chính xác trong mỗi chất chuẩn được tính toán tới bốn số thập phân

Cân một lượng chất nền pha loãng chính xác tới 0.1mg, khối lượng cân được chỉ rõ trong bảng 1, vào một bình cổ hẹp phù hợp và sau đó cân chính xác hàm lượng di-n-butylsunfide Trộn đều hỗn hợp ở nhiệt độ phòng (có thể dùng khuấy từ bọc PTFE)

Pha chế các chất chuẩn hiệu chuẩn có nồng độ bao được khoảng nồng độ lưu huỳnh dự kiến trong các mẫu, sử dụng các chất nền pha loãng như trên để pha chế mẫu trắng và các mẫu chuẩn ban đầu để pha chế các nồng độ của các chất chuẩn đã biết cho mỗi khoảng hiệu chuẩn được thiết lập.Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất cho việc xác định số các mẫu chuẩn và các khoảng để pha chế

Bảng 1.3: Thành phần của các chất chuẩn ban đầu

loãng, G

Khối lượng butylsulfide,

di-n-5 0.1

48.6 43.6

14.4 0.200 Bảng 1.3 cung cấp hai khoảng nồng độ có thể áp dụng để pha một mẫu bằng cách pha loãng mỗi chất chuẩn gốc với một chất nền pha loãng

Bảng 1.4: Các chất chuẩn hiệu chuẩn

Có thể lựa chọn các chất chuẩn có liên kết chuẩn của viện quốc gia về chất chuẩn và công nghệ NIST, được pha chế theo miêu tả trên hay đuợc hình thành trên chất nền được phân tích, đều có thể được sử dụng

Nếu chất nền pha loãng được sử dụng để pha chế các chất chuẩn mà chúng chứa lưu huỳnh, thêm giá trị này để tính toán hàm lượng lưu huỳnh của các mẫu chuẩn pha chế (tham khảo nhà cung ứng để biết nồng độ lưu huỳnh

đã chứng thực hay xác định dầu khoáng theo phương pháp thử nghiệm D3120 hay bất cứ phương pháp phân tích lưu huỳnh nồng độ thấp tương đương nào khác với giới hạn xác định nhỏ nhất không lớn hơn 1ppm)

Các chất chuẩn dùng để hiệu chỉnh đã được chứng nhận: Các chất chuẩn hiệu chuẩn đã được chứng nhận bởi một tổ chức chất chuẩn quốc gia, có thể

sử dụng để thay thế một số hay tất cả các chất chuẩn được quy định trong mục trên khi mà các chất này tương tự với mẫu quan tâm Các chất chuẩn như thế bao gồm các vật liệu chuẩn đối chứng (SRM) được pha chế và chứng thực bởi viện chất chuẩn và công nghệ quốc gia (NIST), vídụ SRM 2724 là chất chuẩn hiệu chuẩn lưu huỳnh trong diezel Các chất chuẩn được sử dụng nhất thiết phải phủ các khoảng nồng độ danh nghĩa được đưa ra trong bảng 2

Các chất chuẩn kiểm tra sự hiệu chuẩn: Một vài chất chuẩn bổ sung (các chất chuẩn kiểm tra hiệu chuẩn) mà chúng không được sử dụng trong việc tạo

ra đường cong hiệu chuẩn có thể được sử dụng để kiểm tra giá trị của sự hiệu chuẩn Các chất chuẩn kiểm tra hiệu chuẩn có thể được pha chế độc lập hay các chất chuẩn đã được chứng thực Nồng độ các chất chuẩn kiểm tra hiệu chuẩn phải gần với nồng độ dự kiến của mẫu được phân tích

Các mẫu kiểm tra chất lượng: Dầu mỏ ổn định hay các mẫu sản phẩm (chúng là các mẫu kiểm tra chất lượng) đại diện cho các mẫu quan tâm, có thể chạy đều đặn để kiểm tra hệ thống theo chương trình kiểm soát thống kê

Bảo quản mẫu chuẩn và các mẫu kiểm tra chất lượng: Tồn trữ tất cả các mẫu chuẩn trong các chai thủy tinh tối màu hay được bọc trong các vật liệu mờ đục, được đậy bằng nắp thủy tinh, nút vặn Plastic trơ hay các loại nút trơ không thấm tương đương khác, để ở nơi mát, tối cho tới khi sử dụng Khi quan sát thấy bất cứ tạp chất nào hay sự thay đổi nồng độ nào, phải loại bỏ chất chuẩn

2.5.4 Quy trình thực nghiệm

2.5.4.1 Chuẩn bị thiết bị

Lắp đặt thiết bị theo hướng dẫn nhà sản xuất Bất cứ khi nào có thể, thiết

bị luôn bật để duy trì sự ổn định tối ưu

2.5.4.2 Quy trình

Tuy sự phát xạ tia X chỉ thấu suốt một khoảng ngắn trong mẫu nhưng sự

này nếu có rót đầy thêm hộp mẫu thì tốc độ đếm cũng thay đổi không đáng kể Nói chung, cốc mẫu được làm đầy ở mức tối thiểu là 3/4 dung tích hộp mẫu là

đủ Thao tác hộp mẫu bằng việc cung cấp đủ không gian ở đầu hộp mẫu Cung cấp một lỗ thông hơi ở đỉnh để ngăn ngừa sự uốn cong của màng tia X khi đo các mẫu dễ bay hơi (cảnh báo- tránh làm tràn các chất lỏng dễ cháy bên trong máy phân tích)

a Hiệu chuẩn thiết bị

Chuẩn hóa thiết bị ở độ thích hợp theo hướng dẫn của nhà sản xuất Quy trình hiệu chuẩn điển hình bao gồm việc thiết lập dụng cụ để ghi cường độ tia X thực của lưu huỳnh, sao đó là đo các chất chuẩn đã biết Với độ trễ tối thiểu, lặp lại quy trình bằng việc sử dụng hộp mẫu mới và phần mẫu chuẩn mới Tất cả các mẫu chuẩn được phân tích một lần theo hướng dẫn của nhà sản xuất để tạo đường cong hiệu chuẩn tối ưu dựa trên các số đếm lưu huỳnh thực cho mỗi chất chuẩn mà chúng được phân tích 4 lần Ngay sau khi hoàn thành việc hiệu chuẩn, xác định nồng độ lưu huỳnh của 1 hay nhiều mẫu kiểm tra hiệu chuẩn Các giá trị đo phải nằm trong khoảng 3% các giá trị đã được chứng nhận Nếu các giá trị đo không nằm trong khoảng này thỉ phải xem lại sự hiệu chuẩn hay các chất chuẩn, phải hiệu chỉnh các số đo và phải hiệu chuẩn lại Mức độ không phù hộp của chất nền giữa các mẫu và các chuẩn cũng được xem xét khi đánh giá sự hiệu chuẩn

b Phân tích các mẫu chưa biết

Đổ đầy mẫu vào hộp để đo theo quy định Trước khi làm đầy hộp, phải làm nóng những mẫu có độ nhớt cao sao cho chúng đổ vào hộp một cách dễ dàng Phải đảm bảo rằng không có bọt khí giữa cửa sổ hộp mẫu và mẫu lỏng Lấy giá trị trung bình của hai số đo hàm lượng lưu huỳnh trong mẫu chưa biết Nếu số

đo trung bình không nằm trong khoảng nồng độ hiệu chuẩn, lặp lại thao tác đo mẫu đúp sử dụng khoảng nồng độ bao được giá trị trung bình đã xác định của mẫu

2.5.4.3 Hướng dẫn sử dụng máy đo hàm lượng lưu huỳnh tia X- Ray

Chuẩn bị máy: Bật công tắc ổn áp - Bật công tắc nguồn Chờ 30 phút máy

sẽ phát tính hiệu báo sẳn sàng phân tích

Định chuẩn tự động hai điểm: Vào Mode menu, chọn “2- Auto Calibration”, chọn “Low và Hight” bằng phím có mũi tên lên xuống Nhấn Start

Cài đặt nồng độ mẫu chuẩn: tăng giá trị bằng phím có mũi tên lên xuống Bật Low hoặc Hight bằng phím có mũi tên nằm ngang Nhấn Start ghi nhận giá trị cài đặt Chờ 2-3 giây trước khi đi tiếp

Đặt ô chứa mẫu chuẩn vào buồng đo Nhấn Start để bắt đầu chuẩn mẫu Zero, nếu nhấn stop quay về menu Mode Kết thúc phép đo máy sẽ in ra kết quả 3 lần đo, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn của mẫu có nồng độ thấp

Thực hiện định chuẩn cho mẫu SPAN theo thao tác tương tự như trên Máy tính toán và xuất ra giá trị đã định chuẩn, tự động xuất hiện menu Mode

Đo mẫu: Lắc mẫu trước khi rót, lắp ráp ô mẫu sao cho bề mặt ô mẫu phải phẳng và được tráng đều kín mẫu (độ dày mẫu giữa hai tấm Mylar khoảng 3-5 mm)

Đặt ô mẫu vào buồng đo khi màng hình hiển thị trạng thái dừng, đóng nắp, nhấn Start Kết thúc phép đo, máy sẽ in ra kết quả Lấy mẫu ra khỏi buồng

đo

2.6 Báo cáo kết quả

Nồng độ lưu huỳnh được tính toán một cách tự động từ đường cong hiệu chuẩn

Các kết quả được báo cáo sang các đơn vị SI khác như mg/kg nhưng đơn

vị nồng độ thích hợp để báo cáo hàm lượng lưu huỳnh tổng là phần trăm khối lượng Các kết quả được báo cáo với ba chữ số có nghĩa, sử dụng thực hành E29, và báo cáo các kết quả đạt được theo phương pháp thử nghiệm D4294

Kiểm soát chất lượng

Việc kiểm tra kiểm soát hệ thống thông qua việc sử dụng các mẫu QC và tiến hành kiểm tra rất được khuyên dùng Các quy trình QC là phạm trù của từng phòng thí nghiệm riêng biệt

Để thiết` lập trạng thái kiểm soát thống kê quá trình thử nghiệm từ giá trị hiệu chuẩn cuối cùng, các mẫu kiểm tra chất lượng được pha chế từ vật liệu tuyển chọn và tồn trữ , được thử nghiệm một cách đều đặn như chúng là các mẫu sản phẩm chưa biết Các kết quả được ghi nhận và phân tích ngay lập tức bằng các biểu đồ kiểm tra hay các kỹ thuật thống kê tương đương khác để xác minh trạng thái kiểm soát thông kê của toàn bộ quá trình thử nghiệm Bất cứ dữ liệu nào không nằm trong dữ liệu kiểm soát cũng sẽ phải được kiểm tra tìm các nguyên nhân gốc Hậu quả của việc thẩm tra có thể dẫn đến phải hiệu chuẩn lại dụng cụ Phụ thuộc vào tính tới hạn của chất lượng đo và tính bền vững đã được chứng minh của quá trình thử nghiệm các mẫu kiểm tra chất lượng có thể mỗi ngày 1 lần khi có sử dụng thiết bị thử nghiệm, tới hai lần 1 tuần khi sử dụng thiết bị Nhà sản xuất đề nghị ít nhất phải có một loại mẫu kiểm tra chất lượng

Tên mẫu Hàm lượng lưu huỳnh, %Wt

2.7 Độ chính xác và độ lệch

Độ chính xác: Độ chính xác của phương pháp thử nghiệm này đạt được

bởi phép phân tích thống kê các kết quả thử nghiệm liên phòng thí nghiệm như sau:

Độ lặp lại: Sự khác nhau giữa các kết quả thử nghiệm liên tiếp đạt được

bởi một người phân tích trên cùng một một dụng cụ dưới các điều kiện làm việc không đổi trên cùng một mẫu thử chỉ 1 trong 20 trường hợp được phép vượt quá giá trị sau:

0.02894 (X + 0.1691) Trong đó: X là phần trăm khối lượng lưu huỳnh

Độ tái lặp: Sự khác nhau giữa hai kết quả độc lập và đơn lẻ đạt được bởi các người phân tích khác nhau trong các phòng thí nghiệm khác nhau, chỉ 1 trong 20 trường hợp vượt quá giá trị sau:

0.1215 (X + 0.05555) Trong đó: X là phần trăm khối lượng lưu huỳnh

Tiêu chuẩn của hoạt

động

2 Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị

Theo đúng thủ tục, quy trình của phòng thí nghiệm

3 Sắp xếp chỗ làm việc

Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện

4 Hiệu chỉnh thiết

bị

Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM

phân tích yêu cầu kỹ thuật

6 Tiến hành kiểm nghiệm

Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật

và ghi kết quả

8 Kết thúc kiểm nghiệm

Trả lại tình trạng ban đầu

xét kết quả

10 Kết thúc công việc

Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận

3 XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI BÃO HÕA REID – ASTM D 323/ TCVN 5731 3.1 Phạm vi áp dụng

Đây là phương pháp thực nghiệm cung cấp quy trình cho việc xác định áp suất hơi cho các sản phẩm như xăng, dầu thô dễ bay hơi và những sản phẩm dầu mỏ dễ bay hơi khác

Quy trình này được dùng cho xăng và những sản phẩm dầu mỏ khác có

áp suất hơi thấp hơn 180 KPa (26 psi)

3.2 Ý nghĩa và ứng dụng

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 37,8o

C (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

3.3 Tóm tắt phương pháp

Cho mẫu đã được làm lạnh trước vào bình chứa chất lỏng của dụng cụ đo

trong bể ổn nhiệt Ngâm toàn bộ hệ thống vào bể ổn nhiệt ở nhiệt độ 37,8o

C cho đến khi áp suất quan sát được trên dụng cụ đo là không đổi Đọc chính xác giá trị đo Giá trị đo này gọi là áp suất hơi Reid

Quy trình A, C, D sử dụng trên cùng một thiết bị Quy trình B được sử dụng trên thiết bị bán tự động, nó được nhúng vào một bể ổn nhiệt nằm ngang và xoay đến khi áp suất hơi đạt trạng thái cân bằng Áp suất hơi có thể được đo bằng đồng hồ Bourdon hoặc các thiết bị cảm biến Đối với quy trình C thì phải

sử dụng bình chứa mẫu có 2 cửa Quy trình D thì đòi hỏi tỷ lệ thể tích giữa buồng lỏng và buồng hơi khắt khe hơn

3.4 Tiến hành thực hành kiểm tra áp suất hơi bão hòa Reid

3.4.1 Thiết bị - hoá chất

- Thiết bị đo áp suất hơi

Hình 1.4 Thiết bị đo áp suất hơi

3.4.2 Một số lưu ý trước khi làm thực nghiệm

- Phải tiến hành đúng các bước theo quy trình để tránh các sai số

- Kiểm tra đồng hồ đo áp

- Kiểm tra sự rò rỉ

- Mẫu phải là mẫu đại diện, tránh bị thay đổi thành phần (do bay hơi) khi bảo quản

- Phải làm sạch thiết bị trước khi đo

- Lắp đặt thiết bị phải đúng thao tác

- Lắc mạnh thiết bị trong khi đo để đạt cân bằng ổn định

3.4.3 Chuẩn bị mẫu

- Độ chính xác của phương pháp đo áp suất hơi thì chịu ảnh hưởng rất lớn của cách thức bảo quản và chuẩn bị mẫu, do đặc tính dễ bay hơi

và làm thay đổi thành phần của mẫu

- Dụng cụ chứa mẫu có thể tích khoảng 1 lít, mẫu được chứa đầy từ 70 – 80% thể tích

- Các mẫu lấy ra từ bình chứa chỉ được sử dụng một lần, phần còn lại không được sử dụng cho lần đo lần thứ hai Nếu cần thiết thì phải lấy mẫu mới

- Bảo vệ mẫu tránh tiếp xúc với các nguồn nhiệt trước khi đo

- Nhiệt độ bảo quản mẫu: mẫu phải được bảo quản ở điều kiện nhiệt độ

- Nhúng buồng chứa hơi đã lắp đồng hồ đo áp vào bể ổn nhiệt ở 37,8o

C

ít nhất là 10 phút sao cho khoảng cách từ đỉnh của buồng hơi đến bề mặt thoáng bể ổn nhiệt không thấp hơn 25,4mm Không được lấy buồng hơi ra khỏi bể ổn nhiệt khi mẫu chưa được đổ vào buồng lỏng

3.4.5 Quy trình thực nghiệm

- Lấy bình chứa mẫu ra khỏi bể làm lạnh và không được mở nắp bình, gắn ống chuyển mẫu đã được làm lạnh vào bình chứa mẫu Lấy buồng mẫu ra khỏi bể ổn nhiệt và lắp theo chiều quay xuống vào đỉnh ống chuyển mẫu, quay ngược nhanh toàn hệ thống sao cho buồng mẫu quay lên với đầu cuối ống chuyển mẫu cách đáy buồng chứa mẫu lỏng khoảng 6mm

- Cho đầy mẫu vào buồng chứa mẫu lỏng Rút ống chuyển mẫu ra khỏi buồng chứa mẫu và tiếp tục để cho mẫu chảy hết vào buồng chứa mẫu

- Ngay lập tức di chuyển bình chứa hơi ra khỏi bể ổn nhiệt đến buồng chứa mẫu, tránh làm đổ mẫu Khi buồng chứa hơi được lấy ra khỏi bể

ổn nhiệt thì lắp ngay vào buồng chứa mẫu tránh làm thay đổi nhiệt độ khối không khí bên trong buồng chứa hơi (37,8oC) Thời gian từ lúc lấy buồng ra khỏi bể ổn nhiệt đến khi lắp hoàn chỉnh thiết bị không được vượt quá 10s

Hình 1.5 Phương pháp chuyển mẫu sang buồng chứa mẫu lỏng

- Lắc mạnh thiết bị đo lên xuống theo chiều thẳng đứng khoảng 8 lần (cho phép mẫu đi vào buồng chứa hơi) Khi đồng hồ đo áp không tăng nữa thì nhúng thiết bị đo vào bể ổn nhiệt và duy trì ở 37,8 0,1o

C

- Sau khi ngâm trong bể ổn nhiệt ít nhất 5 phút, đọc chính xác giá trị trên áp kế Lấy thiết bị ra khỏi bể và lắc như trên và ngâm lại 5 phút trước khi đọc lại kết quả Lặp lại quy trình trên đến khi hai lần đọc kề nhau có giá trị không đổi Đọc chính xác đến 0,25 kPa

3.4.6 Chuẩn bị thiết bị cho việc kiểm tra kế tiếp

- Làm sạch phần mẫu còn lại trong buồng chứa hơi và buồng mẫu bằng nước ấm có nhiệt độ trên 32oC, lặp lại quá trình làm sạch này ít nhất 5 lần

- Rửa sạch buồng chứa mẫu và ống chuyển mẫu bằng naphtha và tráng lại bằng axeton, sau đó sấy khô Để buồng chứa mẫu vào bể làm lạnh hoặc tủ lạnh chuẩn bị cho lần thí nghiệm kế tiếp

Kết quả chỉ được chấp nhận khi đạt 95% độ tin cậy

Độ lặp lại: Với cùng một người vận hành, thiết bị, mẫu, điều kiện vận hành và thời gian đo thì chỉ cho phép 1 trong 20 lần đo không được vượt quá giá trị trong bảng sau

Độ tái lặp: Với cùng một người vận hành, thiết bị, mẫu, điều kiện vận hành và thời gian đo thì chỉ cho phép 1 trong 20 lần đo không được vượt quá giá trị trong bảng sau

Tiêu chuẩn của hoạt

động

2 Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị

Theo đúng thủ tục, quy trình của phòng thí nghiệm

3 Sắp xếp chỗ làm việc

Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện

4 Hiệu chỉnh thiết

bị

Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM

5 Chuẩn bị mẫu phân tích

Đúng quy trình và đạt yêu cầu kỹ thuật

6 Tiến hành kiểm nghiệm

Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật

và ghi kết quả

8 Kết thúc kiểm nghiệm

Trả lại tình trạng ban đầu

xét kết quả

10 Kết thúc công việc

Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận

4 XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC - ASTM D 445

4.1 Phạm vi áp dụng

Phương pháp này dùng để đo độ nhớt của các sản phẩm dầu lỏng sáng và tối màu đồng nhất có tính chất như chất lỏng Niuton Bằng cách đo thời gian chảy của một thể tích chất lỏng qua nhớt kế mao quản thủy tinh đã chuẩn hóa dưới tác dụng của trọng lực Độ nhớt động lực học được tính bằng cách nhân

độ nhớt động học với tỷ trọng của mẫu

Khi đo cho dầu cặn F.O trong một vài điều kiện dầu là chất lỏng phi Niuton cũng được áp dụng phương pháp này

Khoảng độ nhớt động học áp dụng cho phương pháp này từ 0.2 – 300.000 cSt (mm2/s) ở tất cả các nhiệt độ

4.2 Mục đích và ý nghĩa

Trong sử dụng dầu bôi trơn, việc vận chuyển, bơm rót, sử dụng 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

4.3 Tóm tắt phương pháp

Đo thời gian chảy của một thể tích cố định chất lỏng qua mao quản của nhớt kế đã chuẩn hóa dưới tác dụng của trọng lực ở nhiệt độ cho trước Độ nhớt động học là kết quả của thời gian chảy đo được và hệ số nhớt kế

Hình 1.6 Một số nhớt kế mao quản

- Nhớt kế: Dùng nhớt kế mao quản bằng thủy tinh theo qui định của tiêu chuẩn ASTM D446 đã được kiểm định Lựa chọn nhớt kế cho phù hợp với mẫu thử như: Nhớt kế chảy xuôi dùng cho các mẫu có màu sáng, còn nhớt kế chảy ngược dùng cho các mẫu có màu tối như dầu thô, dầu F.O Nhớt kế được lựa chọn sao cho thời gian chảy của mẫu thử không nhỏ hơn 200 giây Hằng số của nhớt kế được chọn theo cách sau:

C = /200 C: là hằng số nhớt kế

: là độ nhớt dự đoán của mẫu

200: là thời gian chảy tối thiểu của mẫu

- Dụng cụ kẹp nhớt kế: Giữ cho nhớt kế ở vị trí thẳng đứng, chỉ lệch ±

1oC về mọi hướng đối với nhớt kế có mặt cong theo đường thẳng, chỉ lệch ± 0.3oC về mọi hướng đối với nhớt kế có mặt cong lệch khỏi đường thẳng

- Bể ổn nhiệt: Có thể dùng chất lỏng trong suốt như glyxerin, dầu nhớt gốc sáng màu để làm chất ổn nhiệt Mẫu phải nằm dưới bề mặt ổn nhiệt là 20 mm và cao hơn đáy ổn nhiệt khoảng 20 mm Bể ổn nhiệt

có thể cài đặt và duy trì nhiệt độ qui định trong suốt thời gian đo, với khoảng đo từ 15 – 100oC Nhiệt độ tại các điểm xung quanh nhớt kế

đo của bể không được khác nhau nhiều hơn ± 0.02oC Ngoài khoảng

nhiệt độ này thì độ lệch nhiệt độ trong bể không được vượt quá ± 0.05oC

- Nhiệt kế: Sử dụng nhiệt kế thủy tinh đã hiệu chỉnh có độ chính xác ± 0.02oC

- Đồng hồ bấm giây: Sử dụng mọi đồng hồ bấm giây có thể đo được 0.1s hay tốt hơn, và có độ chính xác trong khoảng ± 0.07% của số đo khi đo trong khoảng 200 - 900s

- Dung dịch làm sạch nhớt kế: Axit cromic

- Dung môi rửa: Naphtha cho đa phần mẫu, đối với dầu cặn rửa ngay với dung môi thơm như: Toluen, xylen để loại hợp chất nhựa asphanten

- Dung môi nhẹ, axeton, nước cất

4.4.2 Hiệu chuẩn và kiểm định

Dùng dầu nhớt chuẩn (có độ nhớt động học chính xác): Tiến hành xác định thời gian chảy của dầu nhớt đó trên nhớt kế cần hiệu chuẩn

Nếu độ nhớt xác định có sai số không nằm trong khoảng ± 0.35% của giá trị chứng nhận, kiểm tra lại các bước của quy trình, bao gồm hiệu chuẩn nhớt

kế và nhiệt kế, để tìm ra nguồn gốc của sai số Các nguồn sai số thông thường nhất là do các hạt bụi lọt vào thân mao quản nhớt kế và sai số đo nhiệt độ Cần phải đánh giá được là kết quả đúng có được trên mẫu thử không bao gồm khả năng kết hợp cả các nguồn sai số có thể

Hằng số C phụ thuộc vào gia tốc trọng trường tại vị trí hiệu chuẩn Khi gia tốc trọng trường khác nhau nhiều hơn 0.1%, hiệu chỉnh hệ số hiệu chuẩn như sau:

C2 = (g2/g1)xC1

C1: Là hằng số đo được

g1: Giá trị tại phòng thí nghiệm hiệu chuẩn

g2: Giá trị tại phòng thí nghiệm thử nghiệm

4.4.3 Quy trình thực nghiệm

Cài đặt nhiệt độ cần thử cho bể ổn nhiệt, khuấy và bật đèn chiếu sáng Cắm nhiệt kế phù hợp đã được hiệu chuẩn

Có thể dùng kính lúp để loại bỏ sai số do quan sát

Khi nhiệt độ thử thấp hơn điểm ngưng sương, nạp mẫu bình thường để đảm bảo hơi nước không ngưng tụ hay đóng băng trên thành mao quản Đậy

Nhớt kế sử dụng cho chất lỏng silicon, fluocacbon và các chất lỏng khác khó rửa bằng các dung môi rửa, sẽ được dùng riêng trở lại với các chất lỏng

đó, trừ khi hiệu chuẩn Các nhớt kế này phải kiểm tra hiệu chuẩn thường xuyên hơn Dung môi rửa các nhớt kế này không được sử dụng để rửa các nhớt kế khác

4.4.3.1 Quy trình đo với chất lỏng trong suốt

Nạp nhớt kế theo chỉ dẫn của thiết kế dụng cụ Nếu mẫu có các hạt rắn thì cần lọc mẫu qua lưới No.200 (75 m)

Đối với mẫu có độ nhớt cao cần đo ở nhiệt độ cao để dầu có thể chảy tự

do, dùng các nhớt kế có kích thước thích hợp

Ngâm nhớt kế có chứa mẫu trong bể ổn nhiệt ít nhất là 30 phút để mẫu đạt nhiệt độ cần thử Bể ổn nhiệt có thể đặt từ 4-8 nhớt kế, không được thêm hay lấy nhớt kế khác khi đang đo thời gian chảy Vì nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt, tránh thay đổi nhiệt độ

Khi nhiệt độ nhớt kế đạt yêu cầu, điều chỉnh thể tích mẫu đến vạch yêu cầu sau khi mẫu đạt cân bằng nhiệt độ

Dùng quả bóp cao su (nếu mẫu không chứa chất dễ bay hơi) hay áp suất

để điều chỉnh mức dầu của mẫu thử ở vị trí trong nhánh mao quản khoảng 7

mm cao hơn vạch mức thời gian thứ nhất Đo thời gian (s), chính xác đến 0.1s Cần để vòm khum mẫu đi từ vạch mức thời gian thứ nhất đến thứ hai Nếu thời gian nhỏ hơn 200s, thay nhớt kế khác có mao quản nhỏ hơn và lặp lại phép đo Đối với nhớt kế chảy xuôi, dùng quả bóp bơm lên và đo lại lần hai Nếu hai lần xác định phù hợp với bảng khả năng đối với sản phẩm, lấy giá trị trung bình để tính toán kết quả báo cáo Nếu hai lần đo không phù hợp, lặp lại phép

đo sau khi đã rửa kỹ và làm khô nhớt kế và lọc mẫu

4.4.3.2 Quy trình đo với chất lỏng tối màu

Độ nhớt của dầu nhờn, cặn FO, sản phẩm parafin có thể bị ảnh hưởng bởi chế độ gia nhiệt trước đó Thường nhớt kế dùng cho chất lỏng đục là loại chảy ngược

Đun nóng mẫu trong bình chứa đến 60 ± 2oC trong một giờ Khuấy kỹ mẫu bằng que khuấy cho mẫu lỏng đồng nhất Rót một lượng mẫu vào bình nhỏ có nút, lắp chặt nút bình và lắc mạnh trong một phút để trộn đều

Nếu mẫu nhiều parafin hoặc độ nhớt cao, có thể tăng nhiệt độ đun lên trên

60oC để mẫu chảy lỏng hoàn toàn Rót mẫu vào bình thủy tinh 100ml và đun trên bếp cách thủy trong 30 phút Lấy bình ra khỏi bể, đậy nút và lắc trong 60s

Lọc qua lưới 75 m, lưới cần phải được gia nhiệt trước khi lọc tránh tình trạng đông đặc khi lọc

Nhớt kế trước khi lấy mẫu cần gia nhiệt để mẫu không bị nguội bám vào thành nhớt kế lấy mẫu vào nhớt kế theo mức quy định và đặt nhớt kế có mẫu vào bể ổn nhiệt Khi nhớt kế đạt nhiệt độ thử không được thêm hoặc rút bớt nhớt kế trong bể làm thay đổi nhiệt độ

Đo thời gian chảy của mẫu khoảng chính xác đến 0,1s, mẫu chảy từ vạch mức thứ nhất đến mức thứ hai

Rửa nhớt kế: dùng dung môi rửa, rửa một vài lần sau đó dùng dung môi nhẹ tráng lại và sấy khô bằng không khí khô cho đến khi không còn vết dung môi

Định kỳ làm sạch bằng acid cromic trong vài giờ để loại cặn hữu cơ, rửa bằng nước và acetone và làm khô bằng cách thổi không khí Cặn vô cơ có thể

xử lý HCl trước khi dùng acid cromic để làm sạch, đặc biệt nếu nghi ngờ có muối bari

4.5 Báo cáo kết quả

Độ nhớt động học: = C x t ( mm2

/s ) Trong đó: C: là hằng số nhớt kế (mm2

/s2) t: là thời gian chảy (s)

Độ nhớt động lực học: = x d x 10-3

(mPa.s) Trong đó: : là độ nhớt động học ( mm2

/s ) d: là khối lượng riêng mẫu ở nhiệt độ xác định độ nhớt (kg/m3)

Bảng kết quả:

Tên mẫu

4.6 Độ chính xác

Khả năng xác định (d) – Sai khác giữa hai giá trị xác định kế tiếp do cùng

một thí nghiệm viên tiến hành trên cùng thiết bị đưa đến một kết quả đơn, ở

y – Giá trị trung bình của các kết quả được so sánh

Độ lặp lại(r) – Sai khác giữa các kết quả thu được do cùng một loại thí

nghiệm viên tiến hành trên cùng thiết bị, ở điều kiện vận hành ổn định và đúng phương pháp thử chỉ được 1 trong 20 trường hợp vượt các giá trị sau:

x – Giá trị trung bình của kết quả được so sánh

Độ tái lặp (R) Sai khác giữa hai kết quả đơn và độc lập do các thí nghiệm

viên ở các phòng thí nghiệm khác nhau thực hiện, trong điều kiện vận hành ổn định và đúng phương pháp thử chỉ 1 trong 20 trường hợp được vượt các giá trị sau:

Tiêu chuẩn của hoạt

động

2 Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị

Theo đúng thủ tục, quy trình của phòng thí nghiệm

3 Sắp xếp chỗ làm việc

Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện

5 Chuẩn bị mẫu phân tích

Đúng quy trình và đạt yêu cầu kỹ thuật

6 Tiến hành kiểm nghiệm

Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật

và ghi kết quả

8 Kết thúc kiểm nghiệm

Trả lại tình trạng ban đầu

xét kết quả

10 Kết thúc công việc

Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận

5 XÁC ĐỊNH ĐIỂM CHẢY – ASTM D 97/ TCVN 3753

Điểm đông đặc có ý nghĩa rất quan trọng trong vận chuyển, tồn trữ sản

Loại 6C ( -80 đến +20o

C ) Loại 61C ( +32 đến +127o

C )

- Nút lie: Vừa khít với ống thử và giữ cho nhiệt kế luôn ở chính giữa

- ống bao: Hình trụ, kín nước, đáy bằng, cao 115 (3 mm, đường kính ngoài 44.2 – 45.8 mm ống bao được giữ ở vị trí thẳng đứng trong bể lạnh và không nhô lên quá 25 mm trên môi trường lạnh

- Đĩa đệm: Bằng lie hay nỉ, đặt dưới đáy ống bao

- Miếng đệm bằng cao su để giữ cho ống thử không chạm vào ống bao

- Bể lạnh: Duy trì nhiệt độ qui định, có giá đỡ chắc chắn cho ống bao thẳng đứng Nhiệt độ của bể làm lạnh có thể lấy từ máy điều lạnh hay hỗn hợp làm lạnh thích hợp Các hỗn hợp làm lạnh thường sử dụng như bảng sau:

-57oC

5.4.2 Quy trình thực nghiệm

Rót mẫu vào ống thử đến vạch mức, đậy chặt ống bằng nút có cắm nhiệt

kế, chỉnh cho nhiệt kế thẳng đứng, bầu nhiệt kế đặt chìm trong mẫu cách bề

mặt mẫu khoảng 3 mm

Khi không biết rõ lịch sử nhiệt của các mẫu thì cần giữ ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ trước khi thử

Dầu trong ống thử được xử lý sơ bộ như sau:

Dầu có điểm chảy cao hơn -330C: Gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm chảy dự đoán 90C nhưng không thấp hơn 450C (giữ trong bể ổn nhiệt có nhiệt

độ cao hơn điển chảy dự kiến 120C nhưng không thấp hơn 480C) Sau đó

chuyển ống bao mẫu sang bể ổn nhiệt 240C và bắt đầu quan sát điểm chảy

Dầu có điểm chảy thấp hơn hay bằng -330C: Gia nhiệt mẫu không khuấy đến 450C (đặt trong bể ổn nhiệt 480C), sau đó làm lạnh đến 150C (đặt trong bể

ổn nhiệt 60C), thay nhiệt kế phù hợp

Kiểm tra đĩa, đệm và bên trong ống bao đảm bảo khô và sạch Đặt đĩa đệm vào đáy ống bao, đặt vòng đệm quanh ống thử cách đáy 25 mm, đặt ống thử vào trong ống bao, toàn bộ đặt trong bể làm lạnh

Sau khi làm lạnh, dần dần các tinh thể parafin đông đặc, không được làm

di chuyển nhiệt kế (mọi sự xáo động mạng lưới tinh thể sáp đều dẫn đến kết quả sai và thấp), bắt đầu quan sát ở nhiệt độ cao hơn điểm chảy dự kiến 90

C, bằng cách nhấc ống thử lên và nghiêng ống thử xem dầu còn linh động không, thời gian nghiêng không quá 3 giây, cứ giảm 30C thử một lần

Nếu mẫu thử vẫn lỏng ở 270C thì chuyển ống bao mẫu vào bể làm lạnh có nhiệt độ thấp hơn theo các khoảng sau:

Bảng 1.6 Nhiệt độ bể làm lạnh Mẫu vẫn lỏng ở (o

C) Nhiệt độ bể làm lạnh (o

C) +27

+9 -6 -24 -42

0 -18 -33 -51 -69

Không được đặt trực tiếp ống mẫu vào trong bể lạnh

Khi mẫu trong ống đo không dịch chuyển khi nghiêng thì giữ ống đo ở vị trí nằm ngang trong thời gian 5s Nếu mẫu vẫn còn linh động, đặt trở lại ống bao

và thử lại ở nhiệt độ thấp hơn 30C tiếp theo Nếu mẫu bất động, ghi lại nhiệt độ quan sát được, đó chính là điểm đông đặt của mẫu dầu

5.5 Báo cáo kết quả

Điểm chảy báo cáo là nhiệt độ quan sát được trong phép thử cộng thêm

3oC

Bảng kết quả:

5.6 Độ chính xác

Tiêu chuẩn của hoạt

động

2 Nhận mẫu và dụng cụ, thiết bị

Theo đúng thủ tục, quy trình của phòng thí nghiệm

3 Sắp xếp chỗ làm việc

Đúng quy định, ngăn nắp và thuận tiện

4 Hiệu chỉnh thiết

bị

Đúng quy trình hiệu chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM

5 Chuẩn bị mẫu phân tích

Đúng quy trình và đạt yêu cầu kỹ thuật

6 Tiến hành kiểm nghiệm

Đúng thao tác và đạt yêu cầu kỹ thuật

và ghi kết quả

8 Kết thúc kiểm nghiệm

Trả lại tình trạng ban đầu

xét kết quả

10 Kết thúc công việc

Nộp phiếu kết quả và bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận

6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO – ASTM D 482/ TCVN 2690

6.1 Phạm vi sử dụng

Phương pháp này dùng để xác định hàm lượng tro trong khoảng 0,001

dầu nhờn, parafin và các sản phẩm dầu mỏ khác, tro hình thành là do tạp chất hoặc các chất nhiễm bẩn không mong muốn

6.2 Mục đích và ý nghĩa

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

6.3 Tóm tắt phương pháp

Mẫu thử đựng trong cốc nung được cô cạn và đốt cháy cho đến khi còn lại tro và cặn cacbon, rồi nung trong lò nung ở 7750C, sau đó để nguội và cân khối lượng

6.3.1 Thiết bị và hóa chất

- Cốc nung làm bằng platin, thạch anh, sứ có dung tích từ 90 đến 120

ml

- Lò nung điện có thể duy trì ở nhiệt độ 775 250C và tốt nhất là có khe

hở ở phía trước và bên cạnh cho phép không khí lưu thông một cách nhẹ nhàng

- Mỏ đèn xì Meeker hoặc dụng cụ tương tự không tạo tro

- Isopropanol, toluen

- Mẫu kiểm tra chất lượng: tốt nhất là các sản phẩm của một hay nhiều dầu lỏng ổn định và đại diện cho mẫu quan tâm Các mẫu kiểm tra chất lượng này có thể sử dụng để kiểm tra hiệu lực của quá trình thử được mô tả trong phần kiểm tra chất lượng

6.3.2 Chuẩn bị mẫu

Lấy mẫu đại diện theo ASTM D4057 và D4177

Gia nhiệt mẫu ở nhiệt độ thích hợp để mẫu đủ linh động (đặc biệt là đối với các mẫu đặc nhớt hay rắn ở nhiệt độ phòng), lắc mạnh trộn kỹ mẫu đến khi mẫu đồng nhất hoàn toàn trước khi lấy mẫu