Phương pháp phân tích hóa lý ứng dụng trong lọc hóa dầu

Tiêu chuẩn ASTM D 5863 là phương pháp thử nghiệm xác định hàm lượng vanadi, nikel, iron, natriV, Ni, Fe, Na trong các loại dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp sử dụng quang p

Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh

Cơ sở Thanh Hóa Khoa Kỹ Thuật Công nghệ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU

  

TIỂU LUẬN:

Phương pháp phân tích hóa lý ứng dụng trong lọc

hóa dầu

ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU ASTM D 5863

GVHD : Khưu Châu Quang SVTH : Nhóm 3

Lớp : DHHD7BLTTH

MỤC LỤC

DANH SÁCH SINH VIÊN THỰC HIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Mỹ (American Society for Testing and Materials) là tổ chức phi lợi nhuận chuyên phát triển và ấn hành các tiêu chuẩn đồng thuận và tự nguyện về vật liệu, sản phẩm, hệ thống và dịch vụ Các tiêu chuẩn của ASTM được chấp nhận và sử dụng trong nghiên cứu và phát triển, thử sản phẩm, hệ thống chất lượng và giao dịch thương mại trên toàn thế giới

Tiêu chuẩn ASTM D 5863 là phương pháp thử nghiệm xác định hàm lượng vanadi, nikel, iron, natri(V, Ni, Fe, Na) trong các loại dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp sử dụng quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa.(AAS) góp phần đáng

kể trong công tác phân tích đánh giá chất lượng các loại dầu thô và hoàn thiện các tính chất đặc trưng của sản phẩm

Tiêu chuẩn này được ban hành theo chỉ định cố định D5863 ngay sau chỉ định cho thấy năm thông qua ban đầu hoặc trong trường hợp sửa đổi của phiên bản cuối cùng Một số trong dấu ngoặc đơn cho biết năm cuối cùng lại được chấp nhận Cho thấy một sự thay đổi biên tập kể từ khi phiên bản cuối cùng sau khi được phê duyệt lại

1 Phạm vi áp dụng

Các phương pháp thử nghiệm bao gồm việc xác định niken, sắt, vanadi và natri trong các loại dầu thô và cặn nhiên liệu còn lại bằng quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa Hai phương pháp thử nghiệm khác nhau được trình bày

1.1 Phương pháp thử A

Phần 7-12 ngọn lửa AAS được sử dụng để phân tích một mẫu được phân hủy bằng axit cho việc xác định tổng số Ni, V và Fe

1.2 Phương pháp thử B

Phần 13-17 ngọn lửa AAS được sử dụng để phân tích một mẫu mà bị phân hủy với một dung môi hữu cơ để xác định Ni, V và Na Phương pháp thử nghiệm này sử dụng kim loại hoà tan trong dầu để hiệu chuẩn để xác định và hạn chế của phương pháp này là không phát hiện được các hạt không hòa tan

Các phương pháp thử nghiệm này xác định được nồng độ bởi độ nhạy của các dụng cụ, số mẫu lấy để phân tích và khối lượng pha loãng Một báo cáo cụ thể được đưa

ra trong chú giải 3

Đối với mỗi nguyên tố, mỗi phương pháp thử nghiệm có độ chính xác của riêng Người dùng có thể lựa chọn phương pháp thử nghiệm phù hợp dựa trên độ chính xác cần thiết cho việc phân tích cụ thể

Tiêu chuẩn này không giải quyết tất cả các vấn đề an toàn nếu có kết hợp với việc

sử dụng của nó.Đó là những mối quan tâm về an toàn nếu có, liên quan với việc sử dụng Đây là trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này để thiết lập an toàn thích hợp và sức khỏe khi tiến hành và xác định việc áp dụng quy định hạn chế trước khi sử dụng Báo cáo cảnh báo cụ thể được đưa ra trong chú giải 1, 2, 5 và 6

Các giá trị nêu trong đơn vị SI được coi là tiêu chuẩn Các giá trị trong ngoặc đơn

là thông tin duy nhất

2 Tài liệu tham khảo

2.1 Tiêu chuẩn ASTM

D1193 đặc điểm kỹ thuật của nước cất

D1548 Phương pháp kiểm tra V trong phần dầu nặng

D4957 hướng dẫn thực hành lấy mẫu của các sản phẩm dầu mỏ và dầu khí

D4177 lấy mẫu các sản phẩm dầu mỏ và dầu mỏ bằng cách tự động

E 288 đặc điểm kỹ thuật của bình thủy tinh cho phòng thí nghiệm

E 969 đặc điểm kĩ thuật cho pipet

3 Tóm tắt các phương pháp thử nghiệm

3.1 Phương pháp thử A

Hai gam mẫu được cân vào cốc thủy tinh và phân hủy với axít sulfuric đậm đặc bằng cách nung nóng đến khi khô cạn Cặn carbon được đốt cháy bằng cách nung nóng đến khi khô cạn Cácbon còn được đốt cháy bằng cách nung nóng ở 525oC trong lò nung múp cặn vô cơ được phân hủy trong axit nitric loãng , làm bay hơi đến khi khô cạn còn tinh thể, hòa tan trong nitric tạo thành dung dịch axit nitric loãng dung dịch này được khí mang đưa vào ngọn lửa của máy quang phổ hấp thu nguyên tử Một ngọn lửa acetylene nitơ oxit được sử dụng cho vanadi và một ngọn lửa khí / acetylene được sử dụng cho niken và sắt Thiết bị được hiệu chuẩn với nền các dung dịch phù hợp tiêu chuẩn Các cường độ hấp thụ đo được liên quan đến nồng độ bằng việc sử dụng dữ liệu hiệu chuẩn phù hợp

Phương pháp thử B mẫu được pha loãng với dung môi hữu cơ để cung cấp cho một dung dịch thử có chứa hoặc 5% (m / m) 20% (m / m) mẫu Nồng độ mẫu nên phụ thuộc vào nồng độ của các chất phân tích trong mẫu Đối với việc xác định vanadium, chất ức chế được thêm vào dung dịch thử.các dung dịch thử nghiệm được khí mang đưa vào ngọn lửa của một máy quang phổ hấp thu nguyên tử Một ngọn lửa nitrous oxide / acetylene được sử dụng cho vanadi và ngọn lửa khí / acetylene được sử dụng cho niken

và natri.Các cường độ hấp thu đo được liên quan với nồng độ được sử dụng thích hợp của

dữ liệu hiệu chuẩn

4 Ý nghĩa và sử dụng

Khi nhiên liệu được đốt, kim loại có mặt trong các loại nhiên liệu có thể hình thành các hợp chất nóng chảy ở nhiệt độ thấp có ăn mòn các bộ phận kim loại Kim loại

có mặt trong hàm lượng dạng vết xăng dầu với có thể đầu độc các chất xúc tác trong quá trình chế biến Các phương pháp thử nghiệm cung cấp một phương tiện định lượng xác định nồng độ của vanadi Niken, sắt và natri Vì các phương pháp thử nghiệm có thể được

sử dụng để hỗ trợ việc xác định chất lượng và giá trị của dầu thô và lượng dầu dư thừa

5 Độ tinh khiết của thuốc thử

Thuốc thử là loại hóa chất được sử dụng cho mọi thử nghiệm Trừ khi nếu không

có chất chỉ thị, nó được dự định rằng tất cả các thuốc thử phù hợp với các thông số kỹ thuật của Ủy ban về các thuốc thử phân tích xã hội hóa học Mỹ mà các chi tiết kỹ thuật như vậy được cung cấp Các loại khác có thể được sử dụng và được xác định chắc chắn rằng thuốc thử này là có độ tinh khiết cao đủ cho phép sử dụng của nó mà không làm giảm tính chính xác của việc xác định

Khi xác định kim loại ở nồng độ ít hơn 1 mg / kg, sử dụng các thuốc thử loại siêu tinh khiết

Nước cất phù hợp với loại II của các đặc điểm kỹ thuật D 1193

6 Lấy mẫu và xử lý mẫu

Mục tiêu lấy mẫu là để có được một mẫu cho mục đích thử nghiệm là đại diện của toàn bộ số lượng Chỉ có mẫu đại diện thu được như quy định cụ thể trong thực tiễn D

4057 và D 5177 sẽ được sử dụng Không đổ đầy bình đựng mẫu hơn hai phần ba toàn thể tích bình

Trước khi cân cần khuấy mẫu và sau đó lắc mẫu trong bình chứa Nếu mẫu không

dễ dàng chảy ở nhiệt độ phòng, cần đun nóng mẫu đến một nhiệt độ đủ cao và an toàn để đảm bảo tính lưu động phù hợp

Kiểm tra phương pháp hấp thu nguyên tử ngọn lửa sau khi mẫu được phân hủy bởi axit

7 Thiết bị

Hấp thu nguyên tử quang phổ kế, kết nối thiết bị với đèn cực âm rỗng và bộ phận ghi nhận tín hiệu với nguồn cung cấp khí để hỗ trợ khí acetylene và ngọn lửa acetlene oxit nitơ (cảnh báo xem chú thích 1)

Lưu ý 1: cảnh báo nguy hiểm Có khả năng độc hại và chất nổ Hãy tham khảo hướng dẫn

sử dụng dụng cụ sản xuất cho các mối nguy hiểm an toàn liên quan

Thiết bị phân hủy mẫu (tùy chọn) được mô tả trong hình 1.nó bao gồm một cốc thủy tinh Vycor hoặc pyrex 400ml cho dung dịch thử, một buồng chứa không khí (hình 2) nằm trên một cái đĩa nóng và một bóng đèn 250W hồng ngoại hỗ trợ 2,5 cm phía trên buồng chứa không một biến áp điều khiển điện áp cho đèn

Thủy tinh - Vycor hoặc pyrex 400 ml/ cốc, bình tích dung lượng khác nhau khi vận hành với công suất khác nhau Khi xác định nồng dưới 1mg/kg, tất cả thủy tinh phải được làm sạch hoàn toàn (hoặc ngâm nước qua đêm) với 5% HNO3 và rửa sạch năm lần với nước

Lò điện, có duy trì 525 ± 250C và đủ lớn để chứa cốc 400ml Có thể thoát oxy dễ dàng và điều khiển

Steam Bath

Đĩa kiểm soát nhiệt độ (tùy chọn)

Lò sấy, (tùy chọn), chống cháy nổ, nếu được sử dụng để làm nóng dầu thô để có được tính lưu động

Hoá chất

Dung dịch nước Tiêu chuẩn là nước với nồng độ niken, vanadium và sắt là 1000mg/kg để đảm bảo sự ổn định

Axit nitric HNO3 đậm đặc (cảnh báo: xem chú thích 2)

Lưu ý 2: độc, chất ôxy hóa, gây bỏng nặng Có khả năng gây tử vong nếu nuốt hoặc hít phải

Axit nitric 50% (v / v) tiến hành một cách cẩn thận khi thêm một thể tích axit nitric đậm đặc vào một thể tích của nước, khuấy đều

Axit nitric Pha loãng 5% (v / v) tiến hành một cách cẩn thận thêm và khuấy một thể tích của axit nitric đậm đặc vào 19 thể tích nước

Axit sulfuric đậm đặc H2SO4 (cảnh báo- xem chú thích 2)

Aluminum Nitrate, Al(NO3)3 9HOH

Kali Nitrate, KNO3

9 Chuẩn bị tiêu chuẩn

Nhiều nguyên tố tiêu chuẩn sử dụng các dung dịch tiêu chuẩn , chuẩn bị nhiều nguyên tố tiêu chuẩn có chứa 100mg/kg từng nguyên tố vanadium, niken và sắt.mẫu chuẩn nên được chuẩn bị để đảm bảo độ chính xác và ổn định và phải được chuẩn bị để đảm bảo độ chính xác và ổn định và cần được lưu trữ trong các thùng chứa sạch để bảo

vệ chống lại sự biến tính

Tiến hành xác định tiêu chuẩn cần chuẩn bị ít nhất hai mẫu chuẩn làm việc bao gồm các nồng độ trong khoảng xác định trong bảng 1 Vanadium, thêm chất ức chế Mỗi mẫu chuẩn làm việc phải có 5% (V / V) axit nitric mẫu chuẩn nên được chuẩn bị để đảm bảo độ chính xác và ổn định và cần được lưu trữ trong các thùng chứa sạch để bảo vệ chống lại sự biến tính

Tiêu chuẩn trắng là tiêu chuẩn có chứa axit nitric 5% (v / v) và thêm chất ức chế theo quy định trong bảng 1

9.1 Kiểm tra Mức Tiêu Chuẩn

Chuẩn bị một hiệu chuẩn kiểm tra tiêu chuẩn trong cùng một tiêu chuẩn làm việc

và ở nồng độ chất phân tích đó là điển hình của những mẫu đang được phân tích

10 Chuẩn bị các dung dịch thử nghiệm

Cân một số mẫu ước tính có từ 0,0025 và 0,12 mg mỗi kim loại được xác định cho vào cốc thủy tinh một khối lượng điển hình là 10g thêm 0,5 ml H2SO4 cho mỗi gram mẫu

Lưu ý 3 - đó là mong muốn mở rộng các giới hạn nồng độ thấp hơn của phương pháp thử,

sự phân hủy được thực hiện khi gia tăng 10g tối đa là 100g không cần thiết để phá hủy tất cả các chất hữu cơ mỗi lần trước khi bổ sung thêm mẫu và axit Khi đó là cần thiết để xác định nồng độ cao hơn giảm kích thước mẫu cho phù hợp

Đồng thời chuẩn bị sử dụng khoảng trắng tinh khiết bằng cách sử dụng cùng một lượng acid sulfuric để phân hủy mẫu Khoảng trắng Thuốc thử phải được thực hiện thông qua các quy trình tương tự như các mẫu

Lưu ý 4: thận trọng khi dùng thuốc thử: khoảng trắng rất quan trọng khi xác định nồng dụng dưới 1mg/kg để đơn giản hóa việc phân tích sử dụng cùng một khối lượng axit và các dung dịch pha loãng tương tự như được sử dụng cho các mẫu Ví dụ, 20g mẫu được phân hủy, sử dụng 10ml axit slfuric trắng tinh khiết

Tùy chọn sử dụng các thiết bị chứa khí (hình 2) Đặt cốc trong buồng hơi, đĩa nóng lúc này.gia nhiệt nhẹ nhàng từ đầu với đèn hồng ngoại (hình 1), trong khi khuấy dung dịch thử bằng đũa thuỷ tinh Khi tiến hành phân hủy (được chỉ định bởi xuất hiện bọt và chất tạo bọt) Kiểm soát nhiệt độ của đèn hồng ngoại để duy trì sự tạo thành ổn định của khói chú ý gia nhiệt liên tục tốc độ gia nhiệt không đổi cho mỗi hỗn hợp mẫu cho đến khi mẫu không còn nguy cơ bắn tung tóe và tạo bọt Sau đó, dần dần tăng nhiệt độ của đĩa và đèn nóng cho đến khi mẫu còn lại sản phẩm là cặn tro cácbon

Nếu buồng hơi không được sử dụng, đun nóng mẫu và axit trên đĩa kiểm soát nhiệt độ Như đã mô tả trong 10,3 theo dõi việc phản ứng phân hủy và điều chỉnh nhiệt độ của tấm cho phù hợp

Chú 5: Lưu ý khí nóng, acid sulfuric đậm đặc ăn mòn và là một axit có tính oxy hoá mạnh Các nhà phân tích nên làm việc trang bị mũ trùm đầu thông thoáng và đeo găng tay cao su và khuôn mặt của có một lá chắn phù hợp để bảo vệ chống axit bắn tung tóe

Vị trí các mẫu trong lò nung duy trì ở mức 525± 25oC.Tùy chọn, đưa một dòng oxy vào

lò để tiến hành quá trình oxy hóa Tiếp tục nhiệt phân carbon hoàn toàn

Hòa tan cặn vô cơ bằng cách rửa mặt trong của cốc thủy tinh với khoảng 10 ml HNO3 hòa tan trên một bồn từ 15 đến 30 phút chuyển đến đĩa nóng và làm bay hơi từ từ đến khô còn tinh thể

Rửa mặt trong của cốc thủy tinh với khoảng 10 ml axit nitric loãng (4% V / V) làm sạch trên các nơi chứa hơi đến khi tất cả các muối đều hòa tan Để nguội Chuyển định lượng vào bình định mức thể tích phù hợp Đây là giải pháp thử nghiệm

Dùng pipet chia dung dịch thử thành hai bình thể tích riêng biệt Giữ một bình để xác định niken và sắt.Để bình khác thêm chất ức chế xác định alumino vanadium và pha loãng để đánh dấu với axit nitric loãng (5% v / v) tương tự như một dung dịch chuẩn tinh khiết cho phân tích vanadi

11 Chuẩn bị các thiết bị

Cần tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất cho hoạt động của các máy đo quang phổ hấp thu nguyên tử làm cho nó là 1 thiết bị đo chính xác và thật sự cần thiết

Thiết lập các thiết bị để xác định chất phân tích theo thứ tự

12 Hiệu chuẩn và phân tích

Đánh dấu chất phân tích theo thứ tự, thực hiện các tiến hành theo các bước sau đây

Lựa chọn khí mang tiêu chuẩn thích hợp khi đo nền trắng

Các tiêu chuẩn hoạt động, xác định độ hấp thu và xây dựng một đường cong hiệu chuẩn của hấp thu so với nồng độ chất phân tích sử dụng chế độ tập trung của thiết bị nếu

có, nếu vẽ những giá trị

Kiểm tra các tiêu chuẩn để xác định xem hiệu chuẩn cho mỗi chất phân tích là chính xác hay không Nếu kết quả thu được trên các tiêu chuẩn kiểm tra không phải là trong khoảng

± 5% của nồng độ dự kiến cho mỗi chất phân tích, cần khắc phục và lặp lại các hiệu chuẩn

Các dung dịch thử nghiệm, đo lường và ghi lại độ hấp thu Nếu phù hợp, nền trắng chính xác này hấp thu bằng cách trừ đi độ hấp thu thuốc thử trắng

Sau việc đo hấp thu việc cho một dung dịch thử nghiệm kiểm tra các tiêu chuẩn trắng Nếu điều này không đọc không, kiểm tra hệ thống và sau đó lặp lại các bước 12,2 thông qua 12,5

Các dung dịch thử nghiệm cung cấp cho hấp thu thu được lớn hơn, với các tiêu chuẩn làm việc nồng độ cao phải được pha loãng Sự pha loãng phải có thêm chất ức chế với nồng

độ quy định

Kiểm tra phương pháp hấp thu nguyên tử một dung dịch thử nghiệm với dung môi hữu

cơ B-ngọn lửa

13 Thiết bị

Tham khảo phần 7.1

Kiểm tra cốc đựng dung dịch hoặc lọ nhựa hoặc chai, với nắp vít và dung tích đạt yêu cầu

14 Hoá chất

Pha loãng dung môi - Mixed xylene, o-xylene, tetralin và hỗn hợp dung môi thơm Parafin đạt yêu cầu (Cảnh báo xem chú thích 6) Dung môi tinh khiết có thể ảnh hưởng đến độ chính xác phân tích khi mẫu có chứa nồng độ thấp (thông thường, một vài mg / kg) của chất phân tích

Tiêu chuẩn cơ kim - Pre-chuẩn bị nhiều nguyên tố nông độ có chứa 100 mg / kg nồng độ của mỗi phần tử đạt yêu cầu

15 Tiêu chuẩn các mẫu chuẩn và thử nghiệm

Dung dịch thử:

Cân một phần của mẫu hỗn hợp cho vào bình chứa và thêm dung môi để đạt được một nồng độ mẫu là 5% (m / m) hoặc 20% (m / m) trộn đều Nếu nồng độ của V, Ni, Na trong mẫu vượt quá 20 mg / kg, phân tích cho nguyên tố đó được thực hiện trên một dung dịch thử nghiệm có chứa 5% (m / m) mẫu Đối với nồng độ thấp hơn 20 mg / kg, phân tích cho nguyên tố đó được thực hiện trên một dung dịch thử nghiệm có chứa 20% mẫu (m / m)

Tiêu chuẩn

Nếu dung dịch thử nghiệm có chứa mẫu 5% (m / m), sau đó làm việc tiêu chuẩn tương ứng và kiểm tra tiêu chuẩn phải có 5% dầu (m / m) Tương tự như vậy, nếu dung dịch thử có chứa 20% (m / m) mẫu, mẫu chuẩn phải có 20% (m / m) dầu Một yếu tố pha loãng phù hợp là cần thiết để tất cả các mẫu và các tiêu chuẩn hút sẽ có cùng một độ nhớt Điều này là điều cần thiết để có được tỷ lệ hấp thu phù hợp

Tiêu chuẩn chuẩn sử dụng một khoảng trắng (từ dầu khoáng) và thêm ba tiêu chuẩn làm việc (từ các tiêu chuẩn cơ kim) mà bao gồm nồng độ xác định nằm trong phạm

vi quy định trong bảng 2

Kiểm tra tiêu chuẩn

Sử dụng tiêu chuẩn cơ kim, dầu khoáng, và pha loãng dung môi, chuẩn bị kiểm tra mẫu chuẩn để chứa chất phân tích nồng độ xấp xỉ như nhau như dự đoán trong dung dịch thử nghiệm

16 Chuẩn bị của thiết bị

Tham khảo phần 11