PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT CỦA LPG , NÊU VÀ BIỆN GIẢI TIÊU CHUẨN, CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU, CHẤT LƯỢNG CỦA LPG

Tiểu Luận PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM DẦU KHÍ ĐỀ TÀI: Khí tự nhiên hoá lỏng LPG từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.. Thông qua các kiến thức th

Tiểu Luận PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM DẦU KHÍ

ĐỀ TÀI:

Khí tự nhiên hoá lỏng (LPG) từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Thông qua các kiến thức thu nhận được, hãy phân tích đặc điểm tính chất của LPG, nêu

và biện giải tiêu chuẩn, các phương pháp cơ bản để đánh giá chỉ tiêu, chất lượng của LPG

BÀI LÀM

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, sự tiến bộ trong khoa học kỹ thuật, nhu cầu về năng lượng ngày càng gia tăng trong khi các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiện, con người ngày càng phải khai thác các tài nguyên có chất lượng kém hơn hoặc khai thác tại các khu vực xa xôi với các điều kiện khai thác khắc nghiệt hơn Một trong những tài nguyên thiên nhiên quan trọng trong lĩnh vực năng lượng đó là các sản phầm của công nghiệp dầu khí, tiêu biểu trong các sản phẩm này là LPG-Khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas) Ưu điểm của sản phẩm là có khả năng vận chuyển với khối lượng lơn bằng các phương tiện vận chuyển đưởng thủy, bộ, đường sắt…

Để đánh giá được chất lượng của sản phẩm LPG phục vụ cho quá trình nghiên cứu đánh giá giá trị phục vụ các mục đích khoa học cũng như kinh tế, hiện nay có nhiều các tiêu chí đã được đưa ra Trong bài tiểu luận sẽ đưa ra các tiêu chí cơ bản này và các phương pháp được sử dụng để đánh giá các chỉ tiêu này cũng như biện giải các lý do sử dụng các tiêu chí này để đánh giá chất lượng LPG

I.1 Giới thiệu về LPG

1 LPG là gì ?

LPG ( Liquefied Petroleum Gas) là khí dầu mỏ hóa lỏng hay khí hóa lỏng có thành phần chính là Propane và Butane

2 Phân loại

Chủ yếu LPG được phân loại theo chỉ tiêu sự khác nhau về độ tinh khiết (hàm lượng propan và butan) hoặc tỉ lệ thành phần của propan : butan

3 Nguồn gốc

LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu Nguyên liệu ban đầu dùng để sản xuất LPG là dòng khí thiên nhiên khai thác từ các mỏ dầu hoặc qua quá trình xử lý dầu thô để thu được LPG Về cơ bản, quy trình sản xuất LPG gồm các bước sau:

• Làm sạch khí: loại bỏ các tạp chất bằng phương pháp lắng, lọc Sau khi loại bỏ các tạp

chất, khí nguyên liệu còn lại chủ yếu là các hydrocarbon như etan, propan, butan…

• Tách khí: hỗn hợp khí nguyên liệu cần được tách riêng từng khí để sử dụng và pha trộn

cho từng mục đích sử dụng khác nhau Có thể dùng các phương pháp tách khí như phương pháp nén, hấp thụ, làm lạnh từng bậc, làm lạnh bằng giãn nở khí… Qua hệ thống các dây chuyền tách khí có thể thu được propan và butan tương đối tinh khiết với nồng độ

từ 96-98%

• Pha trộn: các khí thu được riêng biệt lại được pha trộn theo các tỷ lệ thể tích khác nhau

tùy theo yêu cầu Hiện nay trên thị trường Việt Nam có khá nhiều loại LPG khác nhau do các hãng cung cấp với các tỷ lệ propan: butan là 30:70, 40:60, 50:50… Đối với LPG có tỷ

lệ là 30:70, 40:60 thường được sử dụng trong sinh hoạt Còn tỷ lệ pha trộn 50:50 thường được sử dụng làm nguyên liệu trong các ngành công nghiệp như nấu thủy tinh, sản xuất ắc quy, cơ khí đóng tàu

Khi chuyển từ thể lỏng sang thể khí, LPG có tỷ lệ giãn nở rất lớn 1 lít LPG lỏng sẽ tạo ra khoảng 250 lít khí

Do vậy trong các bồn chứa LPG không bao giờ được nạp đầy, chúng được quy định chỉ chứa từ 80% - 85% dung tích

Sản xuất LPG không khó nhưng có lẽ vấn đề tồn trữ LPG luôn là một trở ngại vì chi phí xây dựng các bồn chứa LPG khá cao Để có được một kho chứa LPG 1.000 tấn theo đúng tiêu chuẩn, cần khoảng 60 tỷ đồng Vì là bồn chứa chịu áp lực cao nên phải tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 6486-1999 hay TCVN 7441-2004 Kho LPG của PVGas Việt Nam hiện có sức chứa lớn nhất nước nhưng cũng chứa được tối đa 7.000 tấn Với số lượng này, chỉ hai tàu bơm trong vài ngày là hết Do không có kho chứa

đủ lớn nên các doanh nghiệp thường không dám ký hợp đồng nhập khẩu dài hạn với số lượng lớn; hoặc ký hợp đồng nhưng không thể cùng lúc chuyển về với khối lượng lớn Vì vậy các doanh nghiệp thường bị động trong việc bình ổn thị trường, và đó cũng là lý do khiến thị trường LPG trong nước thường có nhiều biến động về giá so với thế giới

4 Thành phần của LPG

Thành phần của LPG chủ yếu là propan và butan ngoài ra có một số chất khác nữa nhưng rất ít do tinh chế chưa sạch hoặc là do cho thêm vào để cải thiện tính chất nào đó của LPG hoặc với mục đích nào đó (chất tạo mùi…) Thành phần của LPG thì có thể biến động theo từng cơ sở sản xuất và do ứng dụng của nó

Nhưng thông thường thì tỉ lệ propan : butan = 50 : 50 nhưng đôi khi là 30:70, 40:60 tùy thuộc cơ sở và mục đích sử dụng

5 Tính chất cơ bản LPG

Tính chất của LPG phụ thuộc vào thành phần của nó Ta có tính chất của các thành phần của nó như sau:

ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA LPG

Số TT ĐẶC TÍNH LPG PHƯƠNG PHÁP

THỬ MIN Đặc trưng MAX

1 Tỉ trọng tại 150C 0.55 0.55 0.575 ASTM D1657

2 Áp suất hơi ở 37.80C (Kpa) 420 460 1000 ASTM D2598

3

Thành phần (% khối lượng ):

+ Ethane

+ Propane

+ Butane

+ Pentane và thành phần khác

40 40

50 50

2 60 60 2

ASTM D2163

4 Ăn mòn lá đồng ở (37.80C /giờ) 1A 1A 1A ASTM D1838

5 Nước tự do( % khối lượng ): 0 0 0

6 Sulphur sau khi tạo mùi (PPM) 20 25 30 ISO 4260

7 Cặn còn lại sau khi hoá hơi ( %

9

Nhiệt lượng :

+ KJ/Kg

+ Kcal/m3 (150C , 760 mm Hg)

+ Kcal/kg

50000 26000

11.300 -12.000

10 Nhiệt lượng 1 kg LPG tương

đương :

+ Điện (KW.h)

+ Dầu hỏa (Lít)

14 1.5-2 3-4

+ Than (kg)

11

Nhiệt độ cháy (0C) :

+ Trong không khí

+ Trong oxy

1900 2900

12 Tỉ lệ hoá hơi : Lỏng -> Hơi 250 lần

13 Giới hạn cháy trong không khí

Nhưng nói chung thì LPG:

- Không màu , không mùi , không độc hại ( nhưng được pha thêm chất

Etylmecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát hiện khi có rò xì gas )

- Nhiệt độ sôi của gas thấp ( từ - 45 đến - 2oC ) nên để gas lỏng tiếp xúc trực tiếp với da sẽ bị phỏng lạnh

- Trong điều kiện nhiệt độ môi trường gas bốc hơi rất mãnh liệt , khi gas chuyển

từ trạng thái lỏng sang hơi thì thể tích tăng đến 250 lần

Áp suất của gas phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường , khi nhiệt độ tăng thì áp suất gas sẽ tăng và ngược lại Trong điều kiện nhiệt độ khu vực phía nam thì áp suất gas dao động trong khoảng từ 4 - 7 kg/cm2

Tỉ trọng của gas lỏng nhẹ hơn nước , khối lượng riêng trong khoảng DL = 0.51 -0.575 Kg/Lít

-Tỉ trọng gas hơi nặng hơn không khí DH = 1.51 - 2 lần , nên gas bị rò xì sẽ tích nơi trũng , thấp hơn mặt bằng xung quanh ( cống , rãnh )

6 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng LPG

Các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của LPG được liệt kê trong bảng sau:

S

TT Các chỉ tiêu

Đơn vị

tính

Mức chất lượng Phương pháp thử

1 Áp suất hơi ở 37,8 °C Kpa 1430 ASTM D1267 - 95 0

2

Hàm lượng lưu huỳnh,

0

3 Hàm lượng nước tự do % kl Không có

Quan sát bằng mắt thường 0

4

Độ ăn mòn tấm đồng trong 01 giờ ở 37,8 °C - Số 1 ASTM D1838 - 91 0

5 Tỷ trọng ở 15°C Kg/l

Số liệu báo cáo ASTM D1657 - 91

0

6

Thành phần:

- Hàm lượng Etan

- Hàm lượng Butan và các

chất nặng hơn, max

- Hàm lượng Pentan và các

chất nặng hơn, max

- Hydrocarbon không bão

hòa

% mol

% mol

% mol

% mol

số liệu báo cáo số liệu báo cáo 2,00 số liệu báo cáo

ASTM D2163 - 91 ASTM D2163 - 91 ASTM D2163 - 91 ASTM D2163 - 91

0

7

Thành phần cặn sau khi

bốc hơi 100ml, max ml ASTM D1267 - 95

7 Ưu – nhược điểm của LPG

Ưu điểm:

- Tỏa năng lượng (nhiệt) khá cao:mỗi kg LPG cung cấp khoảng 12.000 kcal năng lượng, tương đương nhiệt năng của 2 kg than củi hay 1,3 lít dầu hỏa hoặc 1,5 lít xăng

- Việc sản sinh ra các loại chất ( khí NOx ,SOx )khí độc và tạp chất trong quá trình cháy thấp đã làm cho LPG trở thành một trong những nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường

- Dễ cháy vì thế nên hiệu suất cháy cao, cháy hoàn toàn, ít gây ô nhiễm

- Nhiệt độ cháy cao (có thể đạt 1900-1950oC ) nên có thể nung chảy hầu hết mọi thứ

- Vận tốc bay hơi của LPG rất nhanh, dễ dàng khuyếch tán, hòa trộn với không khí thành hỗn hợp cháy tốt

- Vì có tương đối ít thành phần hơn nên dễ đạt được đúng tỷ lệ pha trộn nhiên liệu, cho phép sản phẩm cháy hoàn toàn Việc này đã làm cho LPG có các đặc tính của một nguồn nhiên liệu đốt sạch

- Cả Propane và Butane đều dễ hóa lỏng và có thể chứa được trong các bình áp lực Những đặc tính này làm cho loại nhiên liệu này dễ vận chuyển, và vì thế có thể chuyên chở trong các bình hay bồn gas đến người tiêu dùng cuối cùng

- LPG là loại nhiên liệu thay thế rất tốt cho xăng trong các động cơ đánh lửa.Trong một động cơ được điều chỉnh hợp lý, đặc tính cháy sạch giúp giảm lượng chất thải thoát ra, kéo dài tuổi thọ

- Như một chất thay thế cho chất nổ đẩy aerosol và chất làm đông, LPG được chọn để thay cho fluorocarbon vốn được biết đến như một nhân tố làm thủng tầng ozone

- Với các đặc tính là nguồn nhiên liệu sạch và dễ vận chuyển, LPG cung cấp một nguồn năng lượng thay thế cho các nhiên liệu truyền thống như: củi, than, và các chất hữu cơ khác Việc này cung cấp giải pháp hạn chế việc phá rừng và giảm được bụi trong không khí gây ra bởi việc đốt các nhiên liệu truyền thống

Nhược điểm:

- Do hơi LPG có tỷ trọng với không khí lớn hơn 1 (Tỉ trọng LPG nhẹ hơn so với nước là: Butane từ 0,55 – 0,58 lần, Propane từ 0,5 – 0,53 lần; Ở thể hơi (gas) trong môi trường không khí với áp suất bằng áp suất khí quyển, gas nặng hơn

so với không khí: Butane 2,07 lần; Propane 1,55 lần) nên khi thoát ra ngoài sẽ bay là là trên mặt đất, tích tụ ở những nơi kín gió, những nơi trũng, những hang hốc của kho chứa, bếp…thậm chí là mặt nước rất dễ gây cháy nổ

- Màu sắc: LPG ở trạng thái nguyên chất không màu không có mùi nên khó nhận biết sự có mặt của nó (khắc phục nhược điểm này LPG được pha trộn thêm

chất tạo mùi Mercaptan với tỉ lệ nhất định để có mùi đặc trưng nên có thể nhận biết bằng khứu giác)

- LPG là loại nhiên liệu dễ cháy khi kết hợp với không khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ Đạt tới giới hạn nồng độ cháy, dưới tác dụng của nguồn nhiệt hoặc ngọn lửa trần sẽ bắt cháy làm phá hủy thiết bị, cơ sở vật chất, công trình

- LPG tồn tại ở nhiệt độ thường với áp suất khá cao nên cần phải được bảo quản ở nơi có áp suất cao Vì vậy đòi hỏi các thiết bị chứa phải có độ bền cao

8 So sánh tính năng của LPG với các loại nhiên liệu khác

Sản lượng khí dầu mỏ hóa lỏng trên thế giới đạt 130 triệu tấn trong năm 1995 và trong năm 2000 con số này tăng lên đến trên 200 triệu tấn Khí dầu mỏ hóa lỏng đã được phát triển và thương mại hóa từ những năm 1950 Trước đây, chúng được dùng chủ yếu cho công nghiệp và sinh nhiệt gia dụng Việc nghiên cứu sử dụng LPG trên phương tiện giao thông vận tải mới được tiến hành trong những thập niên gần đây Để góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường không khí, một số nước đã áp dụng chính sách thuế đặc biệt để khuyến khích người dân sử dụng khí LPG chẳng hạn như Hà lan, Ý, Hàn quốc …Hình bên dưới giới thiệu tỉ lệ ôtô sử dụng LPG tại một số quốc gia trên thế giới

Tỷ lệ ôtô sử dụng LPG tại một số nước trên thế giới

Quá trình cháy của LPG diễn ra thuận lợi hơn nhiều so với xăng do hỗn hợp được hòa trộn tốt Mặt khác LPG ở thể khí trong điều kiện khí trời nên không có lớp nhiên liệu

lỏng ngưng tụ trên thành xy lanh hay thành đường ống nạp do đó giảm thành phần các chất khí chưa cháy trong khí thải động cơ Thực nghiệm cho thấy ôtô chạy bằng LPG dễ dàng thỏa mãn những tiêu chuẩn khắt khe nhất của luật môi trường hiện nay Trong điều kiện hoạt động bình thường, ôtô LPG có mức độ phát ô nhiễm giảm 80% đối với CO, 55% đối với HC và 85% đối với NOx so với động cơ xăng cùng cỡ Ngoài ra sử dụng nhiên liệu LPG cũng góp phần làm đa dạng hóa nguồn năng lượng sử dụng cho giao thông vận tải

Do LPG có các đặc tính kỹ thuật như có tính chống kích nổ cao, không có chì (khi

so với xăng pha chì) nên sản phẩm cháy không có muội than, không có hiện tượng đóng màng nên động cơ làm việc với LPG ít gây kích nổ hơn, ít gây mài mòn xy lanh, piston, segment, và các chi tiết kim loại khác trong động cơ

So sánh khí thải của các xe chạy bằng xăng, diesel và LPG

So sánh khí thải của một số loại xe chạy bằng Diesel, xăng và LPG

Nguồn sản xuất và đặc tính khí thải động cơ sử dụng Propane

Qua các nghiên cứu thực nghiệm quá trình cháy của động cơ sử dụng LPG, từ các kết quả thực nghiệm các nhà nghiên cứu đã rút ra được những kết luận sau :

Tốc độ cháy của hỗn hợp LPG – không khí lớn hơn tốc độ cháy của hỗn hợp xăng – không khí và phụ thuộc vào tốc độ động cơ Do đó cần điều chỉnh lại góc đánh lửa sớm khi chuyển động cơ xăng sang LPG

Hỗn hợp LPG – không khí có thể cháy ổn định ở giới hạn dưới của độ đậm đặc Vì vậy có thể thiết kế động cơ làm việc với hỗn hợp loãng để nâng cao tính kinh tế

và giảm ô nhiễm môi trường

9 Ứng dụng

LPG được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như sau:

- Dân dụng: các hộ gia đình sử dụng LPG làm nhiên liệu, chất đốt trong sinh

hoạt theo hình thức sử dụng bình gas 12kg (tỷ lệ propan :butan = 30 :70 hoặc

40 :60)

- Thương mại: chủ yếu là các khách sạn, nhà hàng, khu vui chơi giải trí… sử

dụng bình gas 45kg (tỷ lệ propan :butan = 30 :70 hoặc 40 :60)

- Tiêu thụ công nghiệp: các nhà máy sử dụng LPG làm nhiên liệu để phục vụ

sản xuất như nhà máy sản xuất gốm, sứ, thủy tinh, gạch men, chế biến thực phẩm, nông sản, thủy sản… Đây là nguồn tiêu thụ LPG quan trọng ở Việt Nam (LPG có tỉ lệ propan :butan = 50 :50)

- Giao thông vận tải: sử dụng LPG thay thế cho các nhiên liệu truyền thống như

xăng, dầu; và “xanh hóa” nhiên liệu Tuy nhiên đến thời điểm hiện nay việc sử dụng LPG trong giao thông vận tải còn khiêm tốn Đi ngoài đường thỉnh thoảng chúng ta bắt gặp những chiếc taxi “xanh” với nhiên liệu LPG của hãng Petrolimex Kết quả thử nghiệm sử dụng bộ chuyển đổi LPG cho xe taxi sẽ tiết kiệm được khoảng 25-29% chi phí so với chạy xăng Việt Nam cũng bắt đầu ứng dụng LPG làm nhiên liệu thay xăng cho xe gắn máy

10 Thị trường LPG Việt Nam và thế giới

Thị trường LPG Việt Nam

• Nguồn cung LPG

Những năm gần đây chúng ta đã có quá nhiều chuyện để nói về công nghiệp dầu khí Việt Nam Vào những năm 70 của thế kỷ trước, với sự giúp đỡ của các chuyên gia

Liên Xô đã bắt đầu có những điều tra cơ bản và quy mô về tiền năng dầu khí ở Việt Nam Khởi đầu thất bại đã khiến nhiều người cho rằng Việt Nam tuy sở hữu 1 thềm lục địa dài

và rộng nhưng không hề tồn tại các mỏ dầu khí May mắn và 1 chút kiên nhẫn đã phát lộ tiềm năng dầu khí Việt Nam Tuy nhiên thực tế rằng những gì ngành dầu khí làm được từ đó đến nay vẫn chỉ là việc xuất khẩu dầu thô để thu ngoại tệ và lại đem ngoại tệ đó để mua các sản phẩm dầu mỏ đã qua chế biến với giá chắc chắn là cao hơn Tất nhiên không thể 1 sớm 1 chiều đưa nền CN dầu khí VN lên 1 đẳng cấp mới được, nhưng thật sự việc chờ đợi đã khiến nhiều người mất kiên nhẫn trong vấn đề đảm bảo an ninh năng lượng, phát triển kinh bền vững, ổn định an ninh quốc phòng

LPG do nhà máy xử lý khí Dinh Cố (Bà Rịa-Vũng Tàu) sản xuất đáp ứng khoảng 30% nhu cầu thị trường LPG Việt Nam Sản lượng LPG dự kiến năm 2009 sẽ đạt khoảng 270.000 tấn Dự kiến sản lượng LPG Dinh Cố sẽ đạt khoảng 230.000 tấn vào năm 2010, giảm dần xuống còn 173.000 tấn vào năm 2015, tăng trở lại mức 279.000 tấn vào năm

2020 và đạt mức 230.000 tấn vào năm 2025 (số liệu báo cáo đầu tư dự án Kho LPG lạnh Thị Vải của PVGAS) Sản phẩm LPG của nhà máy Dinh Cố đã được Quatest 3 cấp chứng nhận phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế ASTM D 1835-03

Kể từ năm 2009, thị trường LPG Việt Nam có thêm nguồn cung LPG mới từ nhà máy lọc dầu Dung Quất Từ tháng 7/2009, nhà máy lọc dầu Dung Quất đã chính thức cung cấp LPG cho thị trường với sản lượng khoảng 130.000 tấn (năm 2009), các năm tiếp theo sẽ cung ứng cho thị trường khoảng 340.000 tấn/năm

Sản lượng LPG sản xuất nội địa trong năm 2009 đạt khoảng 400.000 tấn, đáp ứng khoảng 42% nhu cầu cả nước

Hàng năm, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu thêm LPG từ các quốc gia lân cận như Thái Lan, Malaysia, Singapore, Đài Loan, Trung Quốc Tuy nhiên trong những năm gần đây, nguồn cung LPG cho thị trường Việt Nam từ các nước trong khu vực Đông Nam Á ngày càng trở nên khan hiếm và không ổn định Dự kiến trong tương lai, nguồn cung LPG nhập khẩu cho thị trường Việt Nam sẽ chủ yếu từ các nước thuộc khu vực Trung Đông

II Một số tiêu chuẩn chính, phương pháp đánh giá chỉ tiêu chất lượng của LPG

2.1 Áp suất hơi bão hòa Reid