GIÁO TRÌNH CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

Chất lượng các sản phẩm dầu mỏlượng, sự kiểm tra này được thực hiện theo các tiêu chuẩn, phương phápquy trình đã được tiêu chuẩn hóa bởi các tổ chức trong nước hoặc trên thếgiới: TCVN: A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

GIÁO ÁN CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

Thành Phố Hồ Chí Minh 2014

MỤC LỤC

Đề mục

Trang CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG 5

1.1.Nguồn gốc và phân loại các sản phẩm dầu khí 5

1.2.Chất lượng các sản phẩm dầu mỏ 6

1.3.Sự cấu thành một sản phẩm hoàn tất 6

1.4.Thị trường các sản phẩm dầu khí 7

CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM DẦU KHÍ 9

2.1.Độ bay hơi 9

2.2.Sự cháy 10

2.3.Sự lưu chuyển 11

2.4.Tính ăn mòn và sự độc hại của các sản phẩm dầu mỏ 13

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ THỬ NGHIỆM TIÊU CHUẨN (ASTM) 14

3.1.Chưng cất ASTM (ASTM D86) 14

3.2.Áp suất hơi 15

3.3.Điểm chớp cháy 15

3.4.Nhiệt trị: 16

3.5.Cặn Cacbon conradson (ASTM 189) 16

3.6.Độ nhớt 17

3.7.Tỷ trọng: ASTM D1298 17

3.8.Điểm vẫn đục - điểm chảy: ASTM D2500 17

3.9.Nhiệt độ giới hạn lọc được 18

3.10.Hàm lượng S tổng: ASTM D1266-91 18

3.11.Hàm lượng Mecaptan: ASTM D3227- 89 18

3.12.Độ ăn mòn tấm đồng: ASTM D130 19

3.13.Các nhóm hydrocacbon: ASTM D1319 (xem SGK) 19

3.14.Điểm Anilin 20

3.15.Hàm lượng nước: ASTM D95 20

3.16.Hàm lượng Sediment: ASTM D473 20

3.17.Hàm lượng nhựa thực tế: ASTM D381 20

3.18.Hàm lượng nhựa tiềm năng (potential Gum) 21

3.19.Màu Saybolt 21

CHƯƠNG 4: KHÍ HÓA LỎNG (LPG) 22

4.1.Định nghĩa 22

4.2.Thành phần và phân loại 22

4.3.Các thông số chỉ tiêu 22

4.4.Thị trường LPG 23

4.5.Nhận xét 24

CHƯƠNG 5: XĂNG 25

5.1.Định nghĩa: 25

5.2.Thành phần: 25

5.3.Các thông số chỉ tiêu 25

5.4.Phân loại, chất nền, phụ gia 29

5.5.Xăng máy bay 29

5.6.Các ứng dụng khác của xăng 30

5.7.Thị trường 31

CHƯƠNG 6: NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC 32

6.1.Định nghĩa: 32

6.2.Thành phần: 32

6.3.Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực 32

6.4.Các thông số chỉ tiêu 34

6.5.Thị trường 36

CHƯƠNG 7: DẦU HỎA 38

7.1.Định nghĩa: 38

7.2.Thành phần: 38

7.3.Thông số chỉ tiêu 38

7.4.Thị trường: VN 38

CHƯƠNG 8: DẦU DIESEL 40

8.1.Định nghĩa: 40

8.2.Thành phần: 40

8.3.Các thông số chỉ tiêu 40

8.4.Các chất nền và phụ gia 44

8.5.Các loại dầu Diesel: loại động cơ 45

8.6.Thị trường: 45

CHƯƠNG 9: DẦU ĐỐT (FO - FUEL OIL) 46

9.1.Định nghĩa: 46

9.2.Thành phần: các phân đoạn nặng 46

9.3.Các thông số chỉ tiêu: 46

9.4.Thị trường Việt Nam 47

CHƯƠNG 10: DẦU BÔI TRƠN 48

10.1.Sự bôi trơn: 48

10.2.Dầu bôi trơn 48

10.2.1 Định nghĩa: 48

10.2.2 Các thông số chỉ tiêu: 48

10.2.3 Thành phần 54

10.2.4 Sản xuất dầu nhờn 56

10.2.5 Công dụng của dầu bôi trơn 58

CHƯƠNG 11: BITUME 60

11.1.Định nghĩa 60

11.2.Thành phần 60

11.3.Phân loại và ứng dụng 60 11.4.Các thông số chỉ tiêu 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG

1.1 Nguồn gốc và phân loại các sản phẩm dầu khí

Nguồn gốc: sản phẩm dầu khí là sản phẩm của một quá trình lọc dầu,nguyên liệu là dầu thô

1.2 Chất lượng các sản phẩm dầu mỏ

lượng, sự kiểm tra này được thực hiện theo các tiêu chuẩn, phương phápquy trình đã được tiêu chuẩn hóa bởi các tổ chức trong nước hoặc trên thếgiới:

TCVN:

ASTM: American Society for Testing and Material

IP: Institute of Petroleum

AFNOR: Association Francaise de Normalisation (Pháp)

CEN: Comite Europeen de Normalisation

GOST: Tiêu chuẩn nhà nước Liên Xô

DIN: Tiêu chuẩn Đức

- Xác định các thông số: thông số hóa lý và thông số tính năng

- Các chỉ tiêu chất lượng đưa ra cho từng sản phẩm phụ thuộc vào:

 Trình độ phát triển công nghệ lọc dầu

 Chỉ tiêu thay đổi theo từng nước, từng thời kỳ

1.3 Sự cấu thành một sản phẩm hoàn tất

đủ đặc tính để đưa ra thị trường tiêu thụ

nền và tùy trường hợp có thêm các phụ gia, thay đổi tùy theo sản phẩm vàtùy theo từng tập đoàn đoàn dầu khí

- Chất nền:

Đáp ứng đủ nhu cầu về số lượng

Hỗn hợp có đầy đủ chức năng mà bản thân một chất không thể có được

Tăng cường tính năng cho hỗn hợp chất nền

tấn/nă

m

Chương 2: CÁC TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM DẦU KHÍ

Đối với cấu tử nhẹ dễ bay hơi thì áp suất hơi càng cao và nhiệt độ sôicàng thấp Ngược lại cấu tử càng nặng càng khó bay hơi thì áp suất hơi càngthấp và nhiệt độ sôi càng cao

Nhưng đối với các sản phẩm dầu khí được đặc trưng bởi khoảng nhiệt độsôi Ví dụ phân đoạn xăng, khoảng nhiệt độ sôi từ 300C đến 1800C

Trong quá trình sử dụng các sản phẩm năng lượng phải chuyển từ dạnglỏng khi tồn trữ sang dạng hơi khi sử dụng Vi vậy nó đòi hỏi phải có giai đoạnhóa hơi, đối với các sản phẩm dầu khí sự hóa hơi xảy ra ở nhiệt độ tăng dầntrong quá trình hóa hơi Mặt khác một đặc điểm rất quan trọng có liên quan đếnquá trình hóa hơi đó là sự hóa hơi tiêu thụ năng lượng Ngược lại quá trìnhngưng tụ là quá trình tỏa nhiệt Đặc tính cần phải chú ý khi sử dụng các sảnphẩm dầu khí vì nó dẫn đến vấn đề như: làm hạ nhiệt độ môi trường, khó khởiđộng khi lạnh…

2.2 Sự cháy

Cháy là quá trình oxi hóa một chất diễn ra rất nhanh và kèm theo tỏanhiều nhiệt, đây là quá trình phức tạp, trong đó phản ứng oxy hóa là cơ sở củaquá trình cháy khi đốt cháy các sản phẩm dầu khí bằng oxi (không khí) thì sẽtạo thành các sản phẩm cháy CO2, H2O, SO2…Nhiệt trị của các chất có thể thamkhảo ở bảng 3.1

(C, H, S) + O2 CO2 + H2O + SO2 + Q

Bảng 2.1 Nhiệt cháy của một số chất

thì tỷ lệ nhiên liệu và không khí phải nằm trong khoảng giữa giới hạn cháydưới và giới hạn cháy trên

- Cần có năng lượng khơi mào: tia lửa điện của buri, ngọn lửa mồi hoặcnhiệt độ cao.

2.3 Sự lưu chuyển

Sự lưu chuyển của các sản phẩm dầu khí thông qua hai thông số: tỷ trọng

và độ nhớt là hai thông số thay đổi theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng tỷ trọng và

độ nhớt giảm ảnh hưởng này là đáng kể

a. Tỷ trọng

Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhấtđịnh và trọng lượng riêng của một vật khác được chọn là chuẩn, xác định ởcùng vị trí Đối với các loại sản phẩm dầu lỏng đều lấy nước cất ở nhiệt độ 40C

và áp suất 760 mmHg làm chuẩn

Tỷ trọng của dầu mỏ, hoặc một phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ t trên trọnglượng riêng của nước ở 40C, ta có thể ghi dt

4, và trong hệ CGS biểu thị bằngg/cm3 Để dễ so sánh, tỷ trọng được biểu thị ở cùng một nhiệt độ, phần lớn cácnước đều lấy ở 200C (d20

4) hoặc 15,60C (tương ứng với 600F) so với nước ởcùng nhiệt độ

Ở một số nước còn biểu thị tỷ trọng bằng độ 0API Công thức chuyển đổi

tỷ trọng sang độ 0API như sau:

131,5 d

141,5 API 15,6

15,6

Tỷ trọng của sản phẩm dầu mỏ thay đổi rất nhiều khi nhiệt độ thay đổi,nhưng không phụ thuộc vào áp suất Tuy nhiên nếu áp suất cao thì có ảnhhưởng chút ít

b. Độ nhớt

Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội của chấtlỏng và cản trở sự chảy của chất lỏng Nguyên nhân có độ nhớt là do ái lực cơhọc giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng

Độ nhớt của dầu mỏ có liên quan đến quá trình bơm vận chuyển, sự bôitrơn, sự phun nhiên liệu trong các động cơ Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khinhiệt độ tăng độ nhớt giảm

Độ nhớt động lực (η): Độ nhớt động lực biểu thị cho các chất lỏng dòngkhông có gia tốc, được tính bằng công thức:

η = t.CTrong đó: t là thời gian chảy của chất lỏng

C là hằng số nhớt kế, không phụ thuộc vào nhiệt độ mà chỉphụ thuộc vào kích thước hình học của nhớt kế

Nếu độ nhớt lớn phải dùng mao quản có đường kính mao quản lớn; còn

độ nhớt của chất lỏng cần đo nhỏ, thì dùng nhớt kế có đường kính mao quảnnhỏ; sao cho thời gian chảy của chất lỏng không quá 200 giây

Độ nhớt động lực được tính bằng poazơ (P) hay centipoazơ (cP)

1 P = 100 cP = 0,1 N.s/ m2= 1 dyn.s/ cm2 = 1 g/cm.s

Độ nhớt động học (ν):Động nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lựchọc và tỷ trọng nó (cả hai đều xác định ở cùng nhiệt độ và áp suất):

Độ nhớt còn ảnh hưởng đến khả năng bơm, khả năng phun sương và khả năngbôi trơn

c. Tính lưu chuyển trong điều kiện lạnh

Khi nhiệt độ của sản phẩm dầu khí giảm, độ nhớt tăng dẫn đến tính lưuchuyển giảm Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ, bắt đầu xuất hiện các vi tinh thể rắn,các tinh thể này to dần đến một lúc nào đó lưu chất sẽ đặc lại và đóng khối làmcản trở quá trình lưu chuyển Khả năng kết tinh phụ thuộc vào các hydrocacbon

có mặt trong sản phẩm và được xếp theo thứ tự tăng dần như sau:

Aromatic < Naphtenic < iso-parafinic < n-parafinic

Như vậy khả năng kết tinh chủ yếu là do n-parafinic và tăng dần khi sốnguyên tử cacbon tăng Ví dụ nhiệt độ kết tinh của một số n-parafinic được chotrong bảng 2.2

Bảng 2.2 Nhiệt độ kết tinh của n-parafinic

2.4 Tính ăn mòn và sự độc hại của các sản phẩm dầu mỏ

Khi đốt cháy các sản phẩm dầu khí sẽ sinh ra một lượng lớn khí thảigồm: CO2, CO, SO2, NOx …và muội than gây ô nhiểm bầu khí quyển độc hạiđối với con người và thực vật Ngoài ra trong khói thải còn có một lượng chìgây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Các hợp chất chì hữu cơ đi vào cơ thểngười qua phổi và ruột thậm chí có thể hấp thụ qua da Ảnh hưởng độc hại củachì hầu hết là đối với hệ thần kinh Các triệu chứng nhiễm độc rõ ràng là mấtngủ, có những giấc mơ kinh hoàng, mất tập trung, kém ăn, buồn nôn, rối loạncảm xúc…

Các hợp chất SOx sinh ra trong khói thải khi gặp hơi nước trong khôngkhí tạo thành axit gây ăn mòn động cơ

SO2 + 1/2O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

Ngoài ra trong các sản phẩm dầu khí có thể chứa các hợp chất axít màchúng có mặt như các phụ gia hoặc các sản phẩm biến chất tạo thành trong quátrình tồn trữ, các hợp chất lưu huỳnh mà chủ yếu là các hợp chất mercaptan

(RSH), các hợp chất oxi, các axit hữu cơ (RCOOH) Sự có mặt của chúng sẽgây nên quá trình ăn mòn đường ống và các thiết bị tồn trữ.

Chương 3: MỘT SỐ THỬ NGHIỆM TIÊU CHUẨN (ASTM)

3.1 Chưng cất ASTM (ASTM D86)

Mỗi sản phẩm có 1 khoảng nhiệt độ sôi tương ứng với mục đích sử dụng.Chưng cất ASTM nhằm xác định khoảng trên, và tính chất này được áp dụngcho hầu hết các sản phẩm dầu khí ngoại trừ: khí hóa lỏng và butume

Sau đó, đọc thể tích hứng được: ta gọi đó là Vngưng, đong lượng còn lạitrong bình chưng cất (thể tích cặn)

3 vùng quan trọng: tùy theo cách chia

Điểm sôi đầu (điểm 10%)

Điểm 50%

Điểm sôi cuối (điểm 90%)

Sản phẩm được gọi là đạt yêu cầu khi phần nhẹ, phần nặng, phần trungbình, phải phân bố thích hợp

Điểm sôi đầu: đảm bảo đủ cấu tử nhẹ để cho đọng cơ dễ khởi động

Điểm sôi cuối: phải giới hạn, thường điểm sôi cuối khong quá cao để hạnchế các cấu tử nặng.

Phần 50%: phần thích hợp đối với động cơ

3.2 Áp suất hơi

Thông qua độ bay hơi  ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc, tồn trữ, bảoquản, an toàn, người ta dùng phương pháp tĩnh

Áp suất REID (Reid Vapor Pressure): ASTM D323

Thường dùng để đo áp suất của xăng, nhiệt độ dùng để đo áp suất hơi là100F (37.8C)

Thí nghiệm:

Cho đầy sản phẩm vào buồng lỏng, nối buồng lỏng với buồng hơi, đỉnhbuồng hơi nối với 1 áp kế Buồng lỏng và buồng hơi đưa vào bể điều nhiệt,nhiệt độ là 37.8C Đến khi áp suất không tăng nữa  ghi áp suất tại đó

Đun nóng mẫu trong 1 cốc kín hay cốc hở với tốc độ xác định cho đếnkhi 1 lượng đủ cho các cấu tử bay hơi gây ra sự chớp cháy Khi có ngọn lửa mồiđưa qua trên miệng cốc, nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ chớp cháy Nếu tiếp tục đunmẫu đến 1 nhiệt độ nào đó mà tại đó sự bắt cháy được duy trì thì gọi là nhiệt độbốc cháy (fire point)

Nhiệt độ tự bốc cháy (không cần ngọn lửa mồi): thường nó cao hơn rấtnhiều so với nhiệt độ chớp cháy

Nhiệt độ chớp cháy càng thấp có nhiều cấu tử nhẹ.

Ý nghĩa: Flash point là 1 thông số liên quan đến các vấn đề an toàn,phòng cháy chữa cháy Khi tồn trữ, nhiệt độ tồn trữ phải thấp hơn nhiệt độ chớpcháy, nhiệt độ chớp cháy còn giúp ta đánh giá về chất lượng sản phẩm

3.4 Nhiệt trị:

Là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu trong điều kiện xácđịnh: kcal/ kg, MJ/ kg

Có 2 loại:

Nhiệt trị tổng (Gross calorific value): là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy

1 đơn vị nguyên liệu trong 1 bình có V = const với toàn bộ lượng nước đượcngưng tụ ở trạng thái lỏng

Nhiệt trị thực (Net calorfic value): là nhiệt sinh ra khi đốt cháy 1 đơn vịkhối lượng nguyên liệu ở điều kiện P= 1at với lượng nước tồn tại ở dạng hơi

2 dạng này khác nhau do nhiệt lượng của nước ngưng tụ tỏa ra

Nhiệt trị cao khi tỉ lệ H/C cao, S thấp

3.5 Cặn Cacbon conradson (ASTM 189)

Mục đích: tiêu chuẩn này nhằm đo hàm lượng cặn cacbon có trong mẫusản phẩm Sau khi đốt nóng, đốt cháy và nhiệt phân Thử nghiệm này nhằmđánh giá lượng cấu tử không bay hơi lượng crăcking cốc hóa trong quá trìnhlàm việc

Ý nghĩa: Đánh giá khả năng bị cốc hóa

Tro: là những phần không cháy được ( các oxit, muối…)

Cặn cacbon: đốt cháy trong điều kiện hiếm khí (phần không cháy được)đánh giá khả năng tạo thành cốc trong điều kiện cháy không hoàn toàn

Trong phương pháp đo này: khối lượng cặn cacbon bao gồm cả khốilượng tro

3.6 Độ nhớt

Độ nhớt động học: ASTM D2270 - 91

Nguyên tắc: Đo thời gian chảy của sản phẩm giữa 2 vạch chuẩn của 1

nhớt kế mao quản xác định dưới tác dụng của trọng lực ở điều kiện nhiệt độ quyđịnh (đơn vị: cst)

 = c.t

t : thời gian chảy

c: hằng số nhớt kế (phụ thuộc vào điều kiện mao quản)

Chọn nhớt kế để thời gian chảy t > 200s

Trong công nghiệp ta dùng nhớt kế quy ước: Saybolt, Engler

3.7 Tỷ trọng: ASTM D1298

Mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích: tồn trữ, xác định lưu lượng,buôn bán

3.8 Điểm vẫn đục - điểm chảy: ASTM D2500

Khi hạ nhiệt độ, độ nhớt tăng Tiếp tục hạ nhiệt độ, khi bắt đầu xuất hiệncác vi tinh thể  đục Tại đó, ta gọi là “ điểm vẫn đục” (cloud point)

Tiếp tục hạ nhiệt độ, sệt  đặc: nhiệt độ đông đặc Gia nhiệt đến nhiệt

độ bắt đầu chảy được (pour point) (cao hơn nhiệt độ đông đặc vài độ)

Đối với hệ đa cấu tử, nhiệt độ đông đặc và nhiệt độ nóng chảy là khácnhau Thường điểm chảy cao hơn điểm đông đặc là 30c

Ý nghĩa:

Điểm vẫn đục dùng để đánh giá khả năng làm bít lưới lọc

Điểm chảy đánh giá khă năng sản phẩm lưu chuyển được hay không

3.9 Nhiệt độ giới hạn lọc được

Nhiệt độ giới hạn lọc được (nhiệt độ làm bít lưới lọc) là nhiệt độ cao nhất

mà tại đó 1 thể tích xác định của sản phẩm ngưng chảy qua bộ phận lọc tiêuchuẩn trong 1 thời gian quy định

Cách tiến hành: (nhiệt độ bắt đầu tiến hành lớn hơn nhiệt độ vẫn đục là5C)

Lọc sơ bộ mẫu sản phẩm

Cho mẫu với lượng xác định vào ống thử (Test Jar) khoảng 45ml

Nối với hệ thống hút chân không (ghi thời gian bắt đầu) khi mực chất

lỏng đến vạch chuẩn, ta ghi thời gian và chuyền qua nối với không khí.Nếu thờigian đó < 60s ta lặp lại quá trình ở nhiệt độ thấp hơn 1C Tuần tự làm đến khinào tại nhiệt độ mà thời gian chảy > 60s thì nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ giới hạnlọc được.

3.10 Hàm lượng S tổng: ASTM D1266-91.

Nguyên tắc: 1 lượng xác định mẫu được đốt nóng trong hệ thống kín, cácoxit lưu huỳnh (SO2, SO3) hình thành trong quá trình đốt cháy sẽ được hấp thụtrong 1 dung môi chọn lọc rồi đem chuẩn độ quy ra hàm lượng S, và tính ra %khối lượng

3.11 Hàm lượng Mecaptan: ASTM D3227- 89

Dùng phương pháp chuẩn độ điện thế

Ag2NO3 + RSH  RSAg + HNO3

Có thể xác định hàm lượng mercaptan từ 0.0003 - 0.01% khối lượng

Mẫu:Không đổi màu: âm tính < 5g/tấn

Chuyển sang màu sẫm: dương tính

3.12 Độ ăn mòn tấm đồng: ASTM D130

Ăn mòn do: hợp chất S: RSH, H2S

hợp chất hữu cơ: RCOOH

Nguyên tắc: Đánh bóng và làm sạch miến đồng rồi nhúng vào trong sảnphẩm cần đo ở điều kiện thời gian và nhiệt độ quy định sau đó lây miếng đồng

ra rửa sạch và làm khô, quan sát trạng thái và màu sắc trên miếng đồng dựa theobảng phân cấp: 4 cấp:

Mờ nhạt: da cam sáng, da cam xậm

Mờ vừa: đỏ rượu van, tía nhạt, màu bạc

Mờ đậm: đỏ thẩm

Ăn mòn:đen rỏ, đen huyền, xám đậm, đen mờ.

3.13 Các nhóm hydrocacbon: ASTM D1319 (xem SGK)

Quyết định đến tính chất của dầu thô

Có 3 loại hydrocacbon:

Parafin, naphten

OlefinCác hợp chất thơm (aromatic)Nguyên tắc xác định:

Cho mẫu vào cột tháp hấp thụ chứa Silicagel và thuốc nhuộm huỳnhquang

Cho dung môi isopropylen alcol vào, các hợp chất hữu cơ chịu tác dộngcủa tướng động và tướng tĩnh

Dung môi isopropylen alcol kéo các parafin xuống đáy cột Dưới tácdụng của ánh sáng đèn tử ngoại

Phân thành 3 vùng quan sát được:

Vùng trên cùng: màu xanh (hợp chất aromatic)Vùng giữa:màu vàng (olefin)

Vùng không màu: tương ứng hợp chất no

Nếu trong hợp chất có nhiều aromatic thì điểm Anilin sẽ thấp

Nếu hợp chất chứa nhiều parafin thì điểm Anilin sẽ cao

Vd: Benzen điểm anilin + 30C

n - hexan: điểm anilin + 60C

3.15 Hàm lượng nước: ASTM D95

Dựa theo nguyên tắc lôi cuốn hơi nước Mẫu trộn với dung môi (dungmôi không hòa tan trong nước) có thể là Xilen Trong quá trình sôi, Xylen lôicuốn hơi nước, gặp ống sinh hàn hỗn hợp ngưng tụ và rơi xuống Trap, do Xylen

và hơi nước không tan nên nước nằm dưới, Xylen nằm trên Đến khi nào mựcnước không tăng nữa ghi giá trị đó  % nước có trong mẫu (Phương pháp nàydùng để xây dựng hàm lượng nước tương đối lớn)

3.16 Hàm lượng Sediment: ASTM D473

Trong quá trình trích ly Toluen nóng sẽ kéo các hydrocacbon xuống còncác tạo chất bị giữ lại trong ống sứ (cho đến khi mẫu chuyển từ nâu trắng thìlúc đó hydrocacbon đã hết, nhưng vẫn đun thêm)

Water cup dùng để giữ nước lại, Toluen nhẹ hơn sẽ tràn qua miệng cốcchảy xuống kéo hydrocacbon

3.17 Hàm lượng nhựa thực tế: ASTM D381

Hàm lượng nhựa thực tế là hàm lượng nhựa tại lúc đo

Cho mẫu vào, gia nhiệt không khí 160C rồi phun khí vào sản phẩm Lấycốc ra, bỏ phần nhẹ ở trên ra, có 1 lớp bám vào đáy cốc, trừ khối lượng ban đầucủa cốc  % khối lượng bị polymer hóa Đối với nhiên liệu phản lực ta gianhiệt đến 120C

3.18 Hàm lượng nhựa tiềm năng (potential Gum).

Là hàm lượng nhựa hình thành trong quá trình tồn trữ lâu dài

Nén oxi tới áp suất 7 bar, đưa vào bể 100C, trong thời gian (phụ thuộcvào nhiên liệu)  lấy cốc ra, đo hàm lượng nhựa

Chương 4: KHÍ HÓA LỎNG (LPG) 4.1 Định nghĩa

LPG (Liquifield Petroleum Gas) dùng để chỉ hỗn hợp hydrocacbon C3, C4

chúng tồn tại ở dạng lỏng khi tồn trữ và dạng hơi khi sử dụng

Sử dụng: Làm chất đốt dân dụng, công nghiệp, làm nhiên liệu cho động

cơ, LPG

Nguyên liệu: Lấy từ phân đoạn C3, C4 trong nhà máy lọc dầu

Lấy từ phần lỏng của khí thiên nhiên (NMCBK)

b. Áp suất hơi (ASTM D1267): đánh giá về mặt an toàn khi tồn trữ

hoặc vận chuyển LPG, liên quan đến bề dày của bồn chứa Đánh giá

về lượng cấu tử nhẹ, áp suất tăng cấu tử nhẹ càng nhiều

100% butan ở 30C thì p=4.8kg/cm2

100% propan ở 30C thì p=13kg/cm2

c. Độ bay hơi: ASTM D1837

Áp suất hơi cho ta đánh giá lượng cấu tử bay hơi không đánh giá đượclượng cấu tử khó bay hơi Đưa ra đánh giá hiệu suất sử dụng của LPG

d. Nhiệt trị

Năng lượng sinh ra khi đốt cháy 1kg sản phẩm hoặc có đo gián tiếp bằngcách chạy sắc ký khí  thành phần các cấu tử  tính được nhiệt trị từng cấu tử

e. Hàm lượng lưu huỳnh (ASTM D2784)

f. Độ ăn mòn miếng đồng (ASTM D130)

g. Hàm lượng nước (ASTM D2713)

Nhiệt độ hóa hơi của propan = - 42C, với nhiệt độ đó nếu có lẫn nước nó

hàm lượng cho phép tránh nguy cơ nghẹt đường ống

h. Mùi và màu

Không màu, không mùi nhưng khi sử dụng có mùi do người ta đưamercaptan vào với hàm lượng nào đó để phát hiện mùi nhưng chỉ đạt 1/5 giớihạn cháy dưới

Sạch, tiện lợi và nhanh chóng.

Nhiệt trị cao, giá tương đối

Chất đốt dân dụng nên dùng butan

Chất đốt công nghiệp nên dùng propan

Chương 5: XĂNG 5.1 Định nghĩa:

Xăng ô tô là nhiên liệu cho các động cơ đốt trong có bộ đánh lửa điều khiển(bugi)

5.2 Thành phần:

Xăng ôtô là nhiên liệu có khoảng nhiệt độ sôi từ 27 - 200C tùy theo từng nước.Nằm trong phân đoạn này là các hydrocacbon từ C5 - C10 đôi khi sử dụng C4,bao gồm chất nền + phụ gia

5.3 Các thông số chỉ tiêu

a. Tỷ trọng: ASTM D1298

Mặc dù tỷ trọng bản thân nó không thể đánh giá cho chất lượng của xăngnhưng trong một chừng mực nào đó nó thể hiện 1 công suất và độ tiêu thụ củađộng cơ

Đối với xăng có tỷ trọng thấp  sức đẩy Archimet thấp  xăng đi vàonhiều: tỷ lệ xăng / không khí cao

Mức tiêu thụ cao (hao xăng)

Xăng hóa hơi kém  công suất động cơ thấp

Dễ đóng bẩn trong buồng đốt

Đối với xăng có tỷ trọng cao sức đẩy Archimet lớn xăng đi vào ít: tỷ

lệ xăng/ không khí thấp công suất động cơ thấp

Do đó tỷ trọng của xăng phải nằm trong 1 khoảng xác định (do các nhàchế tạo động cơ quy định) theo tiêu chuẩn ASTM D1298

b. Đường chưng cất ASTM : ASTM D86.

Điểm sôi đầu (10%) đảm bảo đủ cấu tử nhẹ cho lúc khởi động

Điểm giữa (50%) đảm bảo tính bốc hơi cho xăng

Điểm sôi cuối (90%) giới hạn hàm lượng cấu tử nặng

c. Áp suất hơi bảo hòa:

Giới hạn hàm lượng cấu tử nhẹ

Dễ khởi động

Nhiều cấu tử nhẹ sự hóa hơi rất mạnh làm hạ nhiệt dộ môi trường

gây đóng băng làm tắt nghẽn đường ống

Tạo nút hơi làm ngăn cản sự lưu chuyển của lưu chất, do cấu tử nhẹ hóahơi

Vận chuyển và tồn trữ: hao hụt, bảo quản khó  được xác định qua ápsuất hơi REID ( ASTM D323)

d. Hàm lượng lưu huỳnh: ASTM D1266

Gây ô nhiễm môi trường: SO2, SO3…

Gây ăn mòn thiết bị: H2S, H2SO4…

Giảm tác dụng của phụ gia chì

e. Độ ăn mòn miếng đồng: ASTM D130

f. Hàm lượng nhựa (do olefin)

Olefin có mặt trong sp sẽ tạo nhựa (gum) Thường nhựa này nó tan trongxăng nhưng khi xăng bay hơi để lại nhựa (đóng lại trong 1 số máy móc, thiết bị)

Hàm lượng nhựa thực tế (ASTM D381)

Hàm lượng nhựa tiềm năng (ASTM D525): theo phương pháp thời kỳcảm ứng, thời gian cảm ứng càng dài càng tốt

g. Chỉ số octan: là chỉ tiêu quan trọng hàng đầu đối với xăng, nó đặc

trưng cho khả năng cháy đúng của nhiên liệu trong động cơ

Nguyên tắc hoạt động của động cơ:

Động cơ xăng là một kiểu động cơ đốt trong, nhằm thực hiện chuyển hóanăng lượng hóa học của nhiên liệu khi cháy thành năng lượng cơ học dưới dạngchuyển động quay Động cơ xăng bao gồm động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ, trong

đó động cơ 4 kỳ phổ biến hơn Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ được thểhiện trong hình 5.1

Xăng từ thùng nhiên liệu của phương tiện được bơm chuyển đến bộ chếhòa khí (Carburettor), hoặc hệ thống phun nhiên liệu cơ điện tử Tại đây nóđược phun sương và phối trộn với không khí để tạo thành hỗn hợp cháy Hỗnhợp nhiên liệu và không khí sau đó được đưa vào xylanh động cơ thông qua

ống góp đầu vào và van hút.

Kỳ hút: Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, van hút mở ra

để hút hỗn hợp xăng và không khí vào xylanh Lúc này van thải đóng

Kỳ nén: Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, lúc này van hútđóng lại để nén hỗn hợp xăng và không khí Khi bị nén, áp suất tăng (6-12kg/cm2) dẫn đến nhiệt độ tăng (250 – 3500C), chuẩn bị cho quá trình cháy tiếptheo

Kỳ cháy: Khi piston lên đến điểm chết trên thì bugi đánh lửa, sẽ đốt cháyhỗn hợp xăng và không khí Khi cháy, nhiệt năng biến thành cơ năng đẩy pistonxuống điểm chết dưới, đồng thời truyền chuyển động qua thanh truyền làmchạy máy

Kỳ xả: Lúc này piston bị đẩy xuống điểm chết dưới, và do quán tính củabánh đà piston tiếp tục đi lên, van xả sẽ mở ra để khí đã cháy thoát ra ngoài vàkhi piston lên điểm chết trên thì xylanh đã thải sạch khí thải, van thải sẽ đónglại

Khi piston bắt đầu đi xuống thì van hút lại mở ra và bắt đầu cho một chutrình mới…

 Bản chất của quá trình cháy trong động cơ xăng

Để động cơ làm việc bình thường thì trong xylanh, các mặt lửa phải lan

truyền đều đặn, hết lớp nọ đến lớp kia, với tốc độ khoảng 15 đến 40 m/s Nếumặt lửa lan truyền với tốc độ quá lớn (nghĩa là sự cháy diễn ra cùng một lúctrong xylanh) thì xem như là quá trình cháy không bình thường và được gọi làcháy kích nổ Đó là sự cháy rất nhanh hỗn hợp nhiên liệu và không khí trongbuồng đốt do nhiệt độ và áp suất gia tăng nhanh tiếp theo sự cháy khởi đầu củahỗn hợp chung quanh bugi.

Xác định chỉ số octan: là 1 đại lượng dùng để đánh giá khả năng chốngkích nổ của nhiên liệu

Chọn 2 chất chuẩn

n-heptan: rất dễ kích nổ, gán cho n-heptan có chỉ số octan bằng 0

iso - octan: rất khó kích nổ, gán cho iso - octan có chỉ số octan bằng 100(2,2, 4 trimetyl pentan C8H18)

Định nghĩa: chỉ số octan là giá trị của % thể tích của iso-octan có tronghỗn hợp n-heptan và iso-octan có cùng độ kích nổ với mẫu xăng được xác địnhtrên động cơ tiêu chuẩn CFR

Có 2 phương pháp để đo chỉ số octan:

RON (Reseach Octan Number) : tốc độ vồng quay 600 v/ph (ASTMD2699)

MON (Motor Octan Number): tốc độ vòng quay 900 v/ph (ASTMD2700)

Cả 2 phương pháp này đều được xác định trên động cơ tiêu chuẩn CRFMON: biểu thị khả năng chống kích nổ của nhiên liệu khi chạy trênđường trường còn RON phản ánh khả năng chống kích nổ của nhiên liệu khichạy trong đường phố với tốc độ thấp

Đối với xăng RON > MON

Chỉ số octan phụ thuộc vào loại hydrocacbon

n-parafin (rất thấp) < naphten (trung bình) < iso-parafin olefin (cao) <aromatic (rất cao)

Ngoài ra, hoạt tính kích nổ còn phụ thuộc vào 1 số yếu tố khác: dạng

buồng đốt, tỷ lệ nhiên liệu không khí mức đánh lửa sớm, chỉ số nén, điều kiệnkhí hậu.

5.4 Phân loại, chất nền, phụ gia

h. Phân loại: xăng được phân loại dựa vào chỉ số octan (2 - 5 loại)

i. Chất nền:

Các phân đoạn trong nhà máy lọc dầu

Hướng pha xăng:

Giảm bớt hàm lượng chất thơm (đặc biệt là benzen)Giảm bớt hàm lượng olefin

Giảm bớt hàm lượng lưu huỳnh

j. Phụ gia:

Chống kích nổ: hợp chất chì

Chất chống sinh muội (cháy hết)

Chất chống oxi hóa : giảm khả năng tạo nhựa

Chất khử hoạt tính kim loại

Chất chống đóng băng ( giảm nhiệt độ đóng băng xuống )

Chất chống ăn mòn, mài mòn

Chất tạo màu

Màu đỏ: cho xăng thườngMàu lục (xanh lá cây): xăng không chìMàu lam: cho xăng miễn thuế

5.5 Xăng máy bay

Xăng máy bay thuộc loại xăng cao cấp, không thể lấy được lấy được từmột loại xăng thuần nhất mà thường là hỗn hợp của một số thành phần đặc biệtnhằm thu được xăng có phẩm chất tốt Xăng máy bay phải có những tiêu chuẩncần thiết sau đây

Trị số octan bằng hoặc lớn hơn 100, ngoài ra phải đảm bảo trị số octankhi hỗn hợp cháy thiếu xăng, thừa không khí và hỗn hợp cháy thừa xăng, thiếukhông khí Động cơ máy bay khi làm việc có hai quá trình: quá trình cất cách

bao giờ cũng phải sử dụng công suất tối đa, lượng xăng trong hỗn hợp phảiđược tăng tối đa (gọi là hỗn hợp giàu) Trong quá trình bay, có lúc động cơ phảigiảm công suất, lượng xăng giảm (hỗn hợp nghèo) Trị số octan trong trườnghợp hỗn hợp giàu gọi là trị số phẩm độ Người ta thể hiện trị số octan của xăngmáy bay bằng phân số, trong đó: tử số là trị số octan, mẫu số là trị số phẩm độ.

Ví dụ xăng loại B 100/ 130 thì 100 là trị số octan, 130 là trị số phẩm độ

Thành phần cất phân đoạn của xăng máy bay phải lấy hẹp (từ 40 đến

1800C) để tránh có nhiều cấu tử nhẹ tạo nút hơi trong hệ thống cấp liệu, và cónhiều cấu tử nặng, vì khi cháy sẽ cháy không hoàn toàn tạo cặn

Hàm lượng olefin phải thấp (< 3%) để tránh sự trùng hợp tạo nhựa, làmcho xăng bị biến màu và không bảo quản được lâu

Xăng máy bay thường là xăng pha trộn, ví dụ, xăng loại B 100/ 130 thuđược bằng cách trộn xăng cracking xúc tác với những thành phần cao octan nhưizo-octan Xăng B 91/ 115 là xăng pha trộn giữa xăng crăking xúc tác, xăngchưng cất trực tiếp và thành phần cao octan Bảng 4.13 cho biết chỉ tiêu chấtlượng của xăng máy bay theo tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ)

5.6 Các ứng dụng khác của xăng

Ngoài công dụng chính là nhiên liệu, xăng còn được sử dụng làm dungmôi hoặc nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu

Phân đoạn xăng được sử dụng làm dung môi trong công nghiệp sơn, cao

su, keo dán, ngoài ra còn sử dụng để trích ly chất béo, trong công nghiệp hươngliệu, dược liệu…

Trong các loại dung môi, phổ biến là xăng parafinic và aromatic Thôngthường xăng dung môi lấy trực tiếp từ dầu mỏ là xăng parafinic, có hàm lượnghydrocacbon thơm thấp Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của xăng xem ởbảng 4.12

Xăng sử dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu còn gọi là phânđoạn naphta Từ phân đoạn này người ta sản xuất được các hydrocacbon thơmkhác nhau như benzen, toluen, xylen Ngoài ra, còn thu được các olefin nhẹ nhưetylen, propylen, butadien…

Để thu được các hydrocacbon thơm (BTX), người ta sử dụng các phânđoạn hẹp khi chưng cất

5.7 Thị trường

1992: 678.2731993: 730.0001994: 947.5771995: 1.107.9872000: 1.900.000Xăng chiếm 20-25% tổng số lượng dầu khí

Chương 6: NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC 6.1 Định nghĩa:

Là loại nhiên liệu dùng cho máy bay động cơ phản lực do sử dụng trongngành hàng không mà nhiên liệu phản lực phải gắn liền với những tiêu chuẩnrất khắc nghiệt và luôn được kiểm tra qua rất nhiều giai đoạn từ lúc sản xuấtcho đến lúc sử dụng

6.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực

Đối với nhiên liệu phản lực: khả năng cháy tốt đánh giá giá trị của nhiênliệu

Tuabin chính chỉ sử dụng một phần động năng của sản phẩm cháy ở buồng đốtnhằm làm quay tuabin máy nén, phần động năng quan trọng còn lại sẽ đượcgiản nở qua tuy-e ra ngoài với tốc độ rất lớn, tạo nên một phản lực tác động lênđộng cơ, đẩy động cơ tiến lên phía trước Đây là động cơ phản lực tuabin

Hình 6.1 Động cơ phản lựcChú thích: