Mô đun Phân tích dầu thô và khí: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nối nội dung phần 1, phần 2 mô đun sẽ học xác định các chỉ tiêu của khí hóa lỏng. Học xong bài này học viên có năng lực: Mô tả các tính chất của khí dầu mỏ; xác định được hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng của khí dầu mỏ theo tiêu chuẩn ASTM trên các thiết bị chuyên dùng như: áp suất hơi, khối lượng riêng, hàm lượng lưu huỳnh, thành phần hydrocacbon, v.v…

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô đun Phân tích dầu thô và khí: Phần 2

BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA KHÍ HÓA LỎNG Mã bài: HD F2 Giới thiệu Khí dầu mỏ là sản phẩm đặt biệt, tính chất của các sản phẩm này đƣợc xác định thông qua các chỉ tiêu chất lƣợng của nó. Việc xác định các chỉ tiêu này không phải thực hiện một cách tùy tiện mà đƣợc thống nhất theo một vài tiêu chuẩn nhất định và đƣợc thực hiện trên các thiết bị tiêu chuẩn riêng biệt. Việc nắm vững các quy trình phân tích các chỉ tiêu chất lƣợng của khí dầu mỏ 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 khí dầu mỏ. - Xác định đƣợc hầu hết các tiêu chuẩn chất lƣợng của khí dầu mỏ theo tiêu chuẩn ASTM trên các thiết bị chuyên dùng nhƣ: áp suất hơi, khối lƣợng riêng, hàm lƣợng lƣu huỳnh, thành phần hydrocacbon, v.v… - Thực hiện các thí nghiệm trong PTN. Nội dung chính - Xác định áp suất hơi của LPG, ASTM D1267 - Xác định khối lƣợng riêng của LPG, ASTM D1657 - Xác định hàm lƣợng lƣu huỳnh của LPG, ASTM D2784 - Xác định thành phần hydrocacbon của LPG bằng phƣơng pháp sắc ký khí, ASTM D2163 Các hình thức học tập - Học trên lớp về các vấn đề liên quan tới phƣơng pháp phân tích Khí dầu mỏ hóa lỏng. - Các vấn đề về an toàn khi sử dụng Khí dầu mỏ hóa lỏng - Thảo luận để đƣa ra ƣu khuyết điểm của các phƣơng pháp. - Tự nghiên cứu tài liệu liên quan tại thƣ viện hay tại nhà. - Trực quan thao tác thực hành của giáo viên hƣớng dẫn trong phòng thí nghiệm. - Rèn luyện các kỹ năng thực hành cho học viên trong phòng thí nghiệm. - Thực hành viết báo cáo về bài thí nghiệm. 71
1. XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI – ASTM D1267 1.1 Phạm vi ứng dụng Đây là phƣơng pháp dùng để xác định áp suất hơi của sản phẩm khí hóa lỏng (LPG) ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) và ở 70oC (158oF). 1.2 Thuật ngữ Áp suất hơi: là áp suất đƣợc tạo ra do sự bay hơi của pha lỏng và nằm cân bằng với pha lỏng. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG): Là phân đoạn có nhiệt độ sôi rất hẹp bao gồm cấu tử chính là propan hoặc butan hay cả hai. Phân đoạn này phải có hàm lƣợng cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn 0oC (32oF) không nhiều hơn 5% thể tích và áp suất hơi đo đƣợc ở 37,8oC (100oF) không đƣợc lớn hơn 1550 kPa (225 psi). 1.3 Ý nghĩa và sử dụng Các thông tin về giá trị của áp suất hơi của sản phẩm khí dầu mỏ hóa lỏng ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) đến 70oC (158oF) có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế các bình chứa LPG, tàu chở LPG hay các thiết bị an toàn đƣợc sử dụng để đảm bảo an toàn cho khách hàng trong quá trình vận chuyển và sử dụng. Xác định áp suất hơi của sản phẩm khí dầu mỏ hóa lỏng có ý nghĩa rất quan trọng về khía cạnh an toàn, nó phải đảm bảo áp suất hoạt động cực đại đƣợc thiết kế cho các hệ thống tồn trữ, vận chuyển và sử dụng phải cao hơn áp suất hoạt động ở điều kiện hoạt động bình thƣờng. Đối với khí dầu mỏ hóa lỏng, áp suất hơi có thể xem nhƣ thƣớc đo gián tiếp đánh giá lƣợng cấu tử bay hơi ban đầu của sản phẩm ở điều kiện nhiệt độ cực thấp. Nó có thể đƣợc xem xét để đánh giá một phần chất lƣợng của sản phẩm thông qua sự hiện diện của các cấu tử bay hơi có trong thành phần. 1.4 Tóm tắt phƣơng pháp Thiết bị đo áp suất hơi bao gồm hai bình chứa đƣợc nối với nhau và đƣợc trang bị một đồng hồ đo áp, rửa sạch bên trong bình chứa với một ít mẫu. Cho mẫu vào đầy bình chứa. 331/3 đến 40 %V lƣợng mẫu chứa của thiết bị đƣợc xả ngay lập tức vào khoảng không tƣơng thích để sản phẩm dãn nở. Sau đó thiết bị đƣợc nhúng vào bể nƣớc ổn nhiệt để duy trì ở nhiệt độ tiêu chuần là 37,8oC (100oF) hoặc ở nhiệt độ cao hơn là 70oC (158oF). Quan sát đồng hồ đo áp suất khi cân bằng, sau khi hiệu chỉnh với độ lệch của đồng hồ đo và hiệu chỉnh với thiết bị đo khí áp ta báo cáo áp suất hơi của LPG tại nhiệt độ kiểm tra. 1.5 Tiến hành thực nghiệm 72
1.5.1 Thiết bị - Thiết bị đo áp suất hơi của LPG nhƣ sau: Hình 2.1. Thiết bị đo áp suất hơi của LPG - Bộ dụng cụ chứa mẫu. - Ống và van chuyển mẫu. 1.5.2 Lấy mẫu và vận chuyển mẫu Mẫu phải đƣợc tồn trữ theo đúng tiêu chuẩn D1265 hoặc IP181 trƣớc khi sử dụng để kiểm tra, trừ trƣờng hợp mẫu đƣợc lấy trực tiếp từ nguồn hàng cần đƣợc kiểm tra. 1.5.3 Chuẩn bị thiết bị Nếu thiết bị đã đƣợc sử dụng trƣớc đó để kiểm tra các sản phẩm khác thì phải tháo thiết bị ra từng phần và rửa sạch bằng hơi nƣớc và dòng không khí khô. Lắp ráp lại thiết bị và mở van đầu vào (inlet valve) của bình chứa dƣới. Van thẳng nối giữa hai bình chứa cũng đƣợc mở, van xả thì đóng. Gắn chặt đồng hồ đo áp vào thiết bình chứa. Phải đảm bảo các mối nối giữa các chi tiết của thiết bị phải thật chặt và không rò gỉ. 1.5.4 Quy trình thử nghiệm 73
Để đảm bảo an toàn phải loại bỏ hết hơi LPG hay mẫu LPG lỏng trong suốt quá trình kiểm tra và lấy mẫu trƣớc đó trong tủ hút hay các thiết bị an toàn khác. a. Làm sạch Lắp đặt các bộ phận của thiết bị vào đúng vị trí, nối van đầu vào của bình chứa dƣới với bình chứa mẫu bằng ống chuyển mẫu. Mở van cho mẫu vào thiết bị. Cẩn thận mở van xả phía trên bình chứa trên để không khí, hơi hay cả hai có trong thiết bị thoát ra ngoài cho đến khi thiết bị chứa đầy chất lỏng. Đóng van đầu vào ở bình chứa dƣới và mở van xả lớn hơn. Tiếp tục cho chất lỏng trong bình chứa bay hơi đến khi thiết bị đƣợc bao phủ một lớp tuyết, sau đó đảo ngƣợc thiết bị để đuổi hết chất lỏng bên trong ra khỏi bình chứa qua van xả. Để cho phần hơi còn lại trong thiết bị tiếp tục thoát ra đến khi áp suất trong thiết bị cân bằng với áp suất khí quyển, sau đó đóng van xả lại. b. Lấy mẫu Quay ngƣợc thiết bị lại, lúc này trong bình chứa chỉ có hơi, để thiết bị đúng vị trí và mở van đầu vào. Ngay khi áp suất bên trong thiết bị về cơ bản giống với áp suất trong bình chứa mẫu thì mở van xả ngay lập tức. Nếu chất lỏng không trào ra ngay lập tức thì phải thực hiện lại các bƣớc làm sạch nhƣ trên. Nếu chất lỏng trào ra ngay lập tức thì đóng van xả và van đầu vào lại. Đóng van trên bình chứa mẫu và tháo ống chuyển mẫu ra khỏi thiết bị. Ngay lập tức đóng van thẳng nối giữa hai bình chứa và mở van đầu vào khi thiết bị ở vị trí thẳng đứng. Đóng van đầu vào ngay khi không còn giọt chất lỏng nào thoát ra và mở lại van thẳng. Khi sử dụng bình chứa dƣới 331/3 % thì tiến hành xác định áp suất hơi theo qui trình đƣợc trình bày tiếp ở phía sau. Khi sử dụng bình chứa 20% thì đóng van thẳng và mở lại van đầu vào để đuổi hết mẫu bên trong bình chứa, ngay khi không còn giọt lỏng nào thoát ra nữa thì đóng van đầu vào lại và mở van thẳng ra. Trƣớc khi tiến hành qui trình này thì bình chứa trên phải chứa đầy chất lỏng ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trƣờng, vì sự tăng nhiệt của thiết bị sẽ là nguyên nhân làm cho chất lỏng bên trong bình chứa dãn nở, sự rò gỉ có thề làm cho bình chứa bị vở. Do đó phải thực hiện các qui trình để cung cấp khoảng không trong bình chứa ngay lập tức. c. Xác định áp suất hơi Quay ngƣợc thiết bị lại và lắc mạnh, sau đó quay thiết bị trở lại vị trí thẳng đứng trƣớc khi nhúng vào thiết bị ổn nhiệt để duy trì nhiệt độ ở nhiệt độ kiểm 74
tra. Toàn bộ thiết bị ngoại trừ đồng hồ đo áp phải ngập trong nƣớc và phải theo dõi định kỳ nhiệt độ của bể ổn nhiệt trong suốt quá trình kiểm tra. Nếu nhiệt độ kiểm tra bằng hoặc thấp hơn 50oC (122oF) thì nhiệt độ bể ổn nhiệt cho phép dao động ± 0,1oC (0,2oF). Nếu nhiệt độ kiểm tra cao hơn 50oC (122oF) thì nhiệt độ bể ổn nhiệt cho phép dao động ± 0,3oC (0,5oF). Quan sát và giữ thiết bị ở vị trí thẳng đứng, nếu bấc kỳ sự rò gỉ nào xảy ra thì phải dừng kiểm tra ngay lập tức để khắc phục và tiến hành lại từ đầu. Sau 5 phút, lấy thiết bị ra khỏi bể ổn nhiệt, đảo ngƣợc và lắc mạnh, sau đó cho lại vào bề. Quá trình lắc phải thực hiện một cách nhanh chóng để tránh thiết bị bị làm lạnh quá mức. Về sau, khoảng thời gian giữa các lần lắc không đƣợc quá 2 phút. Trƣớc khi lấy thiết bị ra lắc phải lau sạch mặt đồng hồ và đọc giá trị áp suất trƣớc. Thực hiện các qui trình trên trong khoảng thời gian từ 20 – 30 phút để đảm bảo áp suất trong thiết bị đƣợc cân bằng. Sau thời gian này nếu áp suất không đổi nữa thì ghi nhận giá trị này và xem nhƣ áp suất hơi chƣa hiệu chỉnh của LPG tại nhiệt độ kiểm tra. Nếu đồng hồ đo áp chƣa đƣợc hiệu chuẩn thì cần phải xác định sai số của nó. Không tháo đồng hồ đo áp ra khỏi thiết bị cũng nhƣ không rút thiết bị ra khỏi bể ổn nhiệt, gắn một đồng hồ đã đƣợc hiệu chuẩn trƣớc đó với van xả và mở van xả. Sau 5 phút so sánh giá trị đọc đƣợc ở hai đồng hồ, sai lệch giữa hai đồng hồ đƣợc xem nhƣ sai số của đồng hồ đo. 1.6 Báo cáo kết quả Hiệu chỉnh kết quả áp suất hơi của LPG đọc đƣợc với sai số của đồng hồ đo. Áp suất hơi sau khi hiệu chỉnh = áp suất đọc đƣợc + sai số của đồng hồ đo. Có thể chuyền đổi áp suất hơi đo đƣợc về điều kiện tiêu chuẩn theo công thức nhƣ sau: Áp suất hơi = Áp suất hơi đã hiệu chỉnh (kPa) – (760-P).0,1333 Áp suất hơi = Áp suất hơi đã hiệu chỉnh (psi) – (760-P).0,0193 Trong đó P là áp suất khí quyển, mmHg. Kết quả báo cáo là áp suất hơi của LPG tính bằng kPa chính xác đến 5 kPa. 75
Bảng kết quả: Tên mẫu Lần 1 Lần 2 Lần 3 Sai số 1.7 Độ chính xác và sai số Độ lặp lại: Sự khác nhau giữa các kết quả thử nghiệm liên tiếp đạt đƣợc bởi một ngƣời phân tích trên cùng một một dụng cụ dƣới các điều kiện làm việc không đổi trên cùng một mẫu thử chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp đƣợc phép vƣợt quá 12 kPa (1,8 psi). Độ tái lặp: Sự khác nhau giữa hai kết quả độc lập và đơn lẻ đạt đƣợc bởi các ngƣời phân tích khác nhau trong các phòng thí nghiệm khác nhau, chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp vƣợt quá 19 kPa (2,8 psi). Phiếu đánh giá thực hành: Mục tiêu: Xác định áp suất hơi bão hòa của LPG Có thực Không Không Tiêu chuẩn của hoạt Bƣớc hoạt động Đạt hiện thực hiện đạt động 1. Mặc trang phục Mặc áo blu 2. Nhận mẫu và Theo đúng thủ tục, dụng cụ, thiết bị quy trình của phòng thí nghiệm 3. Sắp xếp chỗ Đúng quy định, ngăn làm việc nắp và thuận tiện 4. Hiệu chỉnh thiết Đúng quy trình hiệu bị chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM 5. Chuẩn bị mẫu Đúng quy trình và đạt phân tích yêu cầu kỹ thuật 6. Tiến hành kiểm Đúng thao tác và đạt nghiệm yêu cầu kỹ thuật 7. Đọc kết quả Đảm bảo chính xác và ghi kết quả 8. Kết thúc kiểm Trả lại tình trạng ban 76
nghiệm đầu 9. Xử lý kết quả Đánh giá và ghi nhận xét kết quả 10. Kết thúc công Nộp phiếu kết quả và việc bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận 2. XÁC ĐỊNH KHỐI LƢỢNG RIÊNG – ASTM D1657 2.1 Phạm vi ứng dụng Phƣơng pháp này đƣợc dùng để xác định khối lƣợng riêng và tỷ trọng của các hydrocacbon nhẹ nhƣ Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) có áp suất hơi Reid vƣợt quá 101,325 kPa (14,696 psi). Thiết bị sử dụng cho phƣơng pháp này không đƣợc phép sử dụng cho các mẫu có áp suất hơi cao hơn 1,4 Mpa (200 psi) tại nhiệt độ kiểm tra. Áp suất giới hạn cho phép phụ thuộc vào từng loại thiết bị. Nếu áp suất cao hơn thì phải sử dụng những thiết bị đƣơc thiết kế riêng. 2.2 Ý nghĩa và sử dụng Khối lƣợng riêng và tỷ trọng của các hydrocacbon nhẹ và khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) đƣợc sử dụng trong tính toán chuyển đổi khối lƣợng sản phẩm hay đƣa ra các yêu cầu để đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển, tồn trữ. 2.3 Tóm tắt phƣơng pháp Thiết bị phải đƣợc rửa với một ít mẫu trƣớc khi tiến hành cho mẫu kiểm tra vào. Lƣợng mẫu cho vào bình đo phải đạt đến mức mà ở đó phù kế ở trạng thái nổi tự do. Ngâm bình đo trong bể ổn nhiệt, khi nhiệt độ đạt đến cân bằng, ghi nhận giá trị trên phù kế và nhiệt độ của mẫu tại thời điểm này. 2.4 Tiến hành thực nghiệm 2.4.1 Thiết bị - Phù kế: có thang chia từ 500 đến 650 kg/m3 hoặc tỷ trọng nằm trong khoảng 0,500 đến 0,650. - Nhiệt kế: Phải có khoảng chia thích hợp với nhiệt độ trong quá trình đo (12C hay 12F), nó đƣợc lắp vào tỷ trọng kế nhiệt có kích thƣớc phù hợp để nổi tự do đƣợc trong bình đo. Phù kế nhiệt phải cách thành bình 5mm, cách đỉnh và đáy bình 25mm. - Bình đo tỷ trọng: bằng nhựa trong suốt và có kích thƣớc đúng tiêu chuẩn (hình 2.2). 77
- Bể ổn nhiệt: Bể ổn nhiệt phải có kích thƣớc sao cho mặt thoáng chất lỏng trong bể phải cao hơn mặt thoáng của mẫu trong bình đo khi nhúng vào bể. Bể phải có khả năng duy trì nhiệt độ với độ sai lệch nhiệt độ không vƣợt quá 0,25oC trong suốt quá trình thử nghiệm. 2.4.2 Quy trình thực nghiệm a. Vệ sinh thiết bị Trừ khi có chỉ dẫn đặt biệt, tất cả các mẫu chỉ đƣợc sử dụng cho việc kiểm tra khi đƣợc tồn trữ đúng theo tiêu chuẩn D 1265. Dùng ống chuyển mẫu nối bình chứa mẫu với van đầu vào của bình đo, tránh hiện tƣợng rò gỉ xảy ra. Mở van đầu ra và van xả áp để rửa ống chuyển mẫu bằng cách mở nhẹ van đầu vào để sản phẩm đi ra van đầu ra ở đáy của bình đo và van xả áp ở đỉnh bình đo. Khi các ống chuyển mẫu đã đƣợc làm sạch, đóng van đầu ra, van xả áp và mở van đầu vào để cho mẫu vào đầy bình đo. Nếu cần thiết có thể mở nhẹ van xả để mẫu vào đầy hoàn toàn trong bình và sau đó đóng van xả lại. Không cho phép áp suất bên trong bình đo vƣợt quá giới hạn 1,4 Mpa (200 psi). Khi bình đo đã chứa đầy mẫu, đóng van đầu vào và mở hai van đầu ra và van xả để xả hết mẫu trong bình ra đến khi áp suất trong bình bằng với áp suất khí quyển. Đóng van đầu ra và van xả lại, mở van đầu vào để cho mẫu vào bình đo từ từ đến khi phù kế ở trạng thái nổi tự đo thì đóng van đầu vào lại. Khi tất cả các van đã đóng, kiểm tra bình đo xem có rò gỉ hay không. Nếu phát hiện rò gỉ thì phải xả mẫu ra và khắc phục sự rò gỉ ngay lập tức. Mở van xả hết mẫu ra ngoài và để thiết bị trở về áp suất khí quyển. b. Hiệu chỉnh thiết bị Vệ sinh cẩn thận phù kế và thành bên trong của bình đo. Đặt phù kế vào bình đo, gắn nhiệt kế vào và đậy nắp lại. Dùng ống chuyển mẫu nối bình chứa mẫu chuẩn với van đầu vào của bình đo và lƣu ý không để rò gỉ xảy ra. Thực hiện việc cho mẫu chuẩn vào bình đo tƣơng tự nhƣ đối với mẫu kiểm tra ở trên. Ngắt bình đo ra khỏi nguồn mẫu và nhúng bình đo vào bể ổn nhiệt có sai số nhiệt độ là 0,2oC và để yên đến khi nhiệt độ đạt cân bằng. Để nhanh chóng điều chỉnh nhiệt, thỉnh thoảng lấy bình đo ra khỏi bể ổn nhiệt, nghiêng bình đo sang vị trí nằm ngang, rung nhẹ hỗn hợp một vài lần và lắp bình đo lại vào bể ổn nhiệt. Thực hiện các thao tác trên hết sức cẩn thận tránh làm hƣ hỏng hay vỡ phù kế và phù kế nhiệt. 78
Hình 2.2. Thiết bị đo khối lƣợng riêng của LPG Khi nhiệt độ bình đo đạt cân bằng, quan sát nhiệt kế bên trong bình đo và mang bình đo ra khỏi bể ổn nhiệt để ở vị trí cân bằng và nhanh chóng đọc giá trị trên phù kế. Quan sát từ phía dƣới của bề mặt thoáng chất lỏng và nâng lên từ từ đến khi bề mặt quan sát (có bình elip) và hƣớng quan sát thành một đƣờng thẳng, ghi nhận lại giá trị đọc đƣợc trên thang chia của phù kế với độ chính xác là 1/5 thang chia nhỏ nhất trên phù kế. Có thể sử dụng một miếng giấy có màu trắng để đối diện với hƣớng quan sát để nâng cao khả năng quan sát. Đọc và ghi nhận nhiệt độ chính xác đến 0,2oC ngay trƣớc và sau khi đọc phù kế, nếu nhiệt độ thay đổi quá 0,4oC thì phải ngâm bình đo lại vào bể ổn nhiệt và để cho nhiệt độ cân bằng trƣớc khi tiến hành lấy ra ngoài và đọc kết quả. Lặp lại quá trình kiểm tra với hai phần khác nhau của mẫu chuẩn. 79
Nếu nhiệt độ đọc đƣợc ở hai lần kiểm tra có sai số nằm trong khoảng 0,2oC so với nhiệt độ chuẩn và tỷ trọng sai khác nhau trong 0,7 kg/m3 thì kết quả sẽ là trung bình của hai lần đo. Nếu nhiệt độ vƣợt quá 0,2oC so với nhiệt độ chuẩn, chuyển đổi số đo quan sát phù kế về nhiệt độ chuẩn, sử dụng bảng chuyển đổi phù hợp theo tiêu chuẩn D1520. So sánh kết quả trung bình này với khối lƣợng riêng đã biết của mẫu chuẩn. Nếu sự khác biệt nằm trong khoảng 0,2 kg/m3 thì có thể sử dụng trực tiếp thang chia trên phù kế mà không cần hiệu chỉnh. Nếu sự khác biệt nằm trong khoảng 0,2 – 1,0 kg/m3 thì phải thực hiện hiệu chỉnh giá trị thang chia trên phù kế. Nếu sự khác biệt lớn hơn 1,0 kg/m3 thì phải thay thế bằng một phù kế khác. Sau khi thực hiện hiệu chỉnh phù kế ta xả hết mẫu ra khỏi bình đo, mở van xả để áp suất trong bình đo trở về áp suất khí quyển ở nơi an toàn. Các chất lỏng có độ bay hơi cao hay khí dầu mỏ hóa lỏng không đƣợc để lại trong thiết bị bởi vì với nhiệt độ khá cao của môi trƣờng xung quanh nó có thể tạo ra một lƣợng hơi đủ khả năng làm nổ bình đo. c. Qui trình đo Vệ sinh và làm sạch thiết bị trƣớc khi cho mẫu cần đo vào giống nhƣ hƣớng dẫn ở trên. Tiến hành đo và đọc kết quả đối với mẫu cần kiểm tra tƣơng tự nhƣ khi tiến hành với mẫu chuẩn ở trên. Sau khi đo xong, vệ sinh bình đo và mở van xả áp để áp suất trong bình đo trở về áp suất thƣờng và đặt thiết bị ở nơi an toàn. 2.5 Báo cáo kết quả Hiệu chỉnh kết quả trƣớc khi báo cáo và ghi nhận kết quả chính xác đến 0,5 kg/m3 . Nếu nhiệt độ xác định vƣợt quá 0,2oC so với nhiệt độ chuẩn thì hiệu chỉnh kết quả bằng cách sử dụng bảng chuyển đổi theo tiêu chuẩn D1250. Kết quả báo cáo cuối cùng là khối lƣợng riêng chính xác đến 0,5 kg/m3 tại 15oC hay tỷ trọng chính xác đến 0,0005. Kết quả báo cáo phải đƣợc đính kèm các thông tin sau: Chất chuẩn dùng hiệu chỉnh Thông tin mẫu Kết quả kiểm tra Ngày kiểm tra Sự sai lệch của phép thử 80
Loại phù kế nhiệt đƣợc sử dụng Bảng kết quả: Kết quả Giá trị hiệu Kết quả thử Nhiệt độ thử Tên mẫu đã hiệu chỉnh phù kế nghiệm nghiệm chỉnh 2.6 Độ chính xác và độ lệch Độ chính xác: độ chính xác định theo kết quả kiểm tra của từng phòng thí nghiệm cụ thể: Độ lặp lại: Sự khác nhau giữa các kết quả thử nghiệm liên tiếp đạt đƣợc bởi một ngƣời phân tích trên cùng một một dụng cụ dƣới các điều kiện làm việc không đổi trên cùng một mẫu thử chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp đƣợc phép vƣợt quá 1 kg/m3. Độ tái lặp: Sự khác nhau giữa hai kết quả độc lập và đơn lẻ đạt đƣợc bởi các ngƣời phân tích khác nhau trong các phòng thí nghiệm khác nhau, chỉ 1 trong 20 trƣờng hợp vƣợt quá 3 kg/m3. Độ lệch: độ lệch của phƣơng pháp này không đƣợc xác định. Phiếu đánh giá thực hành: Mục tiêu: Xác định khối lƣợng riêng của LPG Có thực Không Không Tiêu chuẩn của hoạt Bƣớc hoạt động Đạt hiện thực hiện đạt động 1. Mặc trang phục Mặc áo blu 2. Nhận mẫu và Theo đúng thủ tục, dụng cụ, thiết bị quy trình của phòng thí nghiệm 3. Sắp xếp chỗ Đúng quy định, ngăn làm việc nắp và thuận tiện 4. Hiệu chỉnh thiết Đúng quy trình hiệu bị chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM 81
5. Chuẩn bị mẫu Đúng quy trình và đạt phân tích yêu cầu kỹ thuật 6. Tiến hành kiểm Đúng thao tác và đạt nghiệm yêu cầu kỹ thuật 7. Đọc kết quả Đảm bảo chính xác và ghi kết quả 8. Kết thúc kiểm Trả lại tình trạng ban nghiệm đầu 9. Xử lý kết quả Đánh giá và ghi nhận xét kết quả 10. Kết thúc công Nộp phiếu kết quả và việc bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận 3. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG LƢU HUỲNH – ASTM D2784 3.1 Phạm vi áp dụng Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng để xác định hàm lƣợng lƣu huỳnh tổng của sản phẩm khí hóa lỏng (LPG) với hàm lƣợng lớn hơn 1 g/g. Mẫu thử nghiệm phải không chứa quá 100 g/g halogen. 3.2 Ý nghĩa và sử dụng Hàm lƣợng lƣu huỳnh trong khí dầu mỏ hóa lỏng phải đủ thấp để đáp ứng các qui định của nhà nƣớc. Sự có mặt của lƣu huỳnh có thể gây nên ăn mòn bề mặt kim loại, ngoài ra lƣu huỳnh có thể gây đầu độc chất xúc tác trong các quá trình tiếp theo. 3.3 Tóm tắt phƣơng pháp Mẫu đƣợc đốt cháy bằng hệ thống kín nhƣ đèn đốt oxi-hydrogen hay đèn với môi trƣờng là CO2, O2. Phƣơng pháp thứ hai không khuyên dùng cho xác định hàm lƣợng vết lƣu huỳnh do cần thời gian đốt quá dài. Các oxít của lƣu huỳnh đƣợc hấp thụ và oxi hóa thành axít sunfuric bằng dung dịch hydro peoxit. Hàm lƣợng sunfat sau đó đƣợc xác định bằng một trong hai phƣơng pháp chuẩn độ Bari perclorat: sunfat đƣợc chuẩn độ bằng Bari perclorat với thuốc thử là thorin-metyl xanh (ngoài ra có thể xác định sunfat bằng cách đo độ đục bằng máy đo quang sau khi kết tủa sulfat thành bari sulfat) . 3.4 Tiến hành thực nghiệm 3.4.1 Thiết bị - hóa chất 82
a. Thiết bị: Buồng đốt oxy-hydrogen: kiểu sau đây thƣờng đƣợc sử dụng nhất. 1. Đầu đốt 2. Ống mẫu 3. Bình đốt 4. Khóa 3 chiều 5. Bình chứa 6. Bẫy phun Hinh 2.3. Sơ đồ đốt oxi-hydrogen Tấm chắn an toàn: Tấm chắn bằng thủy tinh để bảo vệ ngƣời vận hành trong trƣờng hợp hỗn hợp xảy ra nổ trong buồng đốt. b. Hóa chất: Độ tinh khiết của hóa chất: Các loại hóa chất tinh khiết đều đƣợc sử dụng trừ khi có hƣớng dẫn riêng. Độ tinh khiết của nƣớc: Trừ khi có hƣớng dẫn đặc biệt, các loại nƣớc loại II và III theo tiêu chuẩn D1193 đều có thể sử dụng. Dung dịch sunfat chuẩn (1ml = 100 g lƣu huỳnh): Pha loãng 6,24 ± 0,01ml axít sunfuric 1N bằng nƣớc cất và định mức đến đúng 1L. Kiểm tra lại dung dịch pha chế bằng cách chuẩn độ lại với chất chuẩn là dung dịch NaOH và điều chỉnh lại nồng độ nếu thấy cần thiết sao cho mỗi 1 ml dung dịch chứa 100 g sunfua. 83
Dung môi rửa: là hỗn chứa 50% thể tích aceton và 50% thể tích isopropanol có rất ít lƣu huỳnh. Dung dịch hydro peroxit 15% (1 + 19): trộn một thể tích H 2O2 đậm đặc (30%) với 19 thể tích nƣớc. Bảo quản trong chai nƣớc thủy tinh, tối màu. Mẫu hiệu chỉnh: là mẫu LPG đã biết trƣớc hàm lƣợng lƣu huỳnh 3.4.2 Quy trình thực nghiệm 3.4.2.1 Quy trình chuẩn bị mẫu Lấy mẫu vào bình chứa theo hƣớng dẫn của tiêu chuẩn D 1265 hay IP 181. Hút chân không một ống đong 75 ml khô sạch và cân chính xác đến 0,05 g. Nối bình chứa với ống đong đã đƣợc đảo ngƣợc và đƣa vào 24 đến 40 g khí hóa lỏng (LPG). Cẩn thận không để bình chứa đƣợc đầy, để tránh điều này nên xả bớt một ít chất lỏng sau khi bình chứa đã đƣợc làm đầy nhƣng sau đó phải cân lại. Cân lại ống đong chính xác đến 0,05g. 3.4.2.2 Quy trình đốt cháy mẫu Gắn ống đong chứa mẫu bằng ống bằng thép không gỉ với van giãn nở khí. Nối đầu khác của ống bằng thép không gỉ chạy đến bộ phận của đèn đốt. Nối phần ống còn lại của đèn đốt với ống cao su không chƣa lƣu huỳnh. Bọc van giãn nở với miếng băng gia nhiệt và nối với máy biến thế điều áp. Lắp nhiệt kế vào giữa miếng băng gia nhiệt và van giãn nở sao cho đầu nhiệt kế tiếp xúc với thân van (nhƣ hình 2.4). Mở máy biến thế điều áp và gia nhiệt van giãn nở đến 43oC (110oF). Có thể lựa chọn cách đặt van giãn nở vào cốc bằng kim loại và ngâm trong nƣớc đƣợc duy trì ở 43oC. Đốt oxy-hydrogen: lắp thiết bị dựa theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Lắp ống hấp phụ chứa 25 ml dung dịch hydro peoxit vào hệ thống. Đốt đèn và đƣa vào buồng đốt và chỉnh lại dòng khí nếu thấy cần thiết. Mở van dƣới đáy của ống đong chứa mẫu, mở chậm chậm van giãn nở cho đến khi ngọn lửa ở điều kiện tốt nhất. 84
Hình 2.4. Thiết bị đốt LPG Đốt cháy hết lƣợng mẫu theo bảng 2.1 nhƣ sau: Bảng 2.1. Khối lƣợng mẫu Sau khi toàn bộ lƣợng mẫu đã cháy hoàn toàn, đóng van ở đáy ống đong chứa mẫu lại. Tiếp tục duy trì dòng khí qua ống và van giãn nở để đốt cháy hết hoàn toàn, ngƣng gia nhiệt cho van giãn nở. Tháo ống nối ra khỏi ống đong chứa mẫu và cân lại khối lƣợng của ống đong chính xác đến 0,05g. Để lại dung dịch hấp thụ trên hệ thống thiết bị. Một dung dịch hấp thụ tƣơng tự đƣợc sử dụng để rửa đèn đốt. Cho phép van giãn nở đƣợc nguội dần đến nhiệt độ xung quanh. Rửa sạch ống và van với 10 ml dung dịch rửa và đốt không cần tháo ra khỏi ống. Khi quá trình rửa hoàn tất, tắt hệ thống theo hƣớng dẫn của nhà sản xuất. Để kiểm tra mẫu trắng ta thực hiện tƣơng tự với nguồn hydrocacbon không có chứa lƣu huỳnh hay hàm lƣợng lƣu huỳnh rất thấp. Phải thực hiện việc này ít nhất 2 lần trƣớc khi tiến hành trên mẫu thật để chắc rằng hàm lựơng lƣu huỳnh của mẫu trắng phải nhỏ và ổn định. Hàm lƣợng lƣu huỳnh tổng phải 85
đƣợc trừ đi phần lƣu huỳnh có trong mẫu trắng, phần còn lại là giá trị thực của lƣu huỳnh có trong mẫu. Tháo bẫy phun từ đƣờng chân không, rửa bẫy phun và ống khói với 35 ml nƣớc cất, thu hết nƣớc rửa vào bình hấp thụ (nếu không kết quả sẽ bị sai số thiếu). 3.4.2.3 Chuẩn độ bằng Bari peclorat. a. Hóa chất Nƣớc không ion: nƣớc cất đã loại ion và chứa trong bình polyetylen có nắp đƣợc đậy kín Axít HCl dung dịch chuẩn trong cồn (0,1M): pha loãng 20ml dung dịch nƣớc 0,5M HCl với 80ml iso-propanol. Dung dịch chỉ thị hỗn hợp Thorin-Methylene xanh: dung dịch chỉ thị đƣợc pha chế từ hai dung dịch A và B có cùng thể tích (Dung dịch A: 0,8 g Thorin + 0,29 g potasium bromat + 500ml nƣớc. Dung dịch B: 0,16 g metyl xanh + 0,2ml HCl 0,5M + 500ml nƣớc). Chỉ thị metyl tía Bari peclorat 0,005 M: hòa trộn 1,95g peclorat bari ngậm 3 nƣớc trong 200ml nƣớc và thêm 800ml isopropanol, điều chỉnh độ pH đến khoảng 3,5 với axít percloric bằng pH kế. Axít pecloric 70% Dung dịch NaOH chuẩn 0,03M. b. Xây dựng đƣờng cong làm việc Dùng pipet lấy đúng lƣợng sunfat chuẩn theo các ƣớc số trong bảng sau cho vào các cốc thủy tinh 30ml đã chuẩn bị sẵn, thêm nƣớc cất vào các cốc và định mức đến 3,4ml. Cho thêm tiếp vào mỗi cốc 12 ml iso-propanol và 3 giọt chỉ thị thorin-metyl xanh. Bảng 2.2. Dãy điểm chuẩn Tiến hành chuẩn độ các cốc trên với chất chỉ thị, mỗi mức sulfua chuẩn độ 3 lần. Từ lƣợng chất chuẩn đã sử dụng tính ra hàm lƣợng miligam sunfua. Xây dựng đƣờng cong làm việc qua các điểm trên. Kiểm tra lại ít nhất hai điểm trên đƣờng cong sau mỗi 10 ngày. c. Qui trình chuẩn độ dung dịch 86
Cho tất cả lƣợng chất hấp thụ vào bình Erlen 500ml, sử dụng nƣớc không ion để rửa và nhỏ thêm 2 giọt dung dịch chỉ thị metyl tía. Chuẩn độ với dung dịch chuẩn là NaOH 0,03M đến điểm cuối là màu xanh nhạt. Cho thêm 1ml dung dịch NaOH 0,03M và đun cho bay hơi đến khi còn khoảng 2 – 3ml (lƣu ý: không đƣợc để dung dịch sôi). Làm nguội đến nhiệt độ phòng và đo trong ống đo 10ml. Cho thêm nƣớc không ion đến đúng vạch 3ml. Cho hết lƣợng chất hấp thụ trên vào cốc 30ml, rửa sạch ống đo và bình 500ml làm hai lần, mỗi lần 6ml iso-propanol và cho nƣớc rửa vào cốc thủy tinh. Dùng pipet hút 0,4ml dung dịch sunfat chuẩn (40 g sunfua) cho vào cốc thủy tinh, nhỏ tiếp vào cốc 2 giọt thorin-metyl xanh. Cho từng giọt HCl 0,1M vào cốc để điều chỉnh màu dung dịch từ màu xanh xám sang màu xanh sáng. Sử dụng buret chứa 2ml dung dịch Bari peclorat để chuẩn độ dung dịch hấp thụ. Buret phải có đầu bơm nhúng dƣới bề mặt dung dịchtrong cốc. Trong quá trình chuẩn độ phải thực hiện khuấy dung dịch và sử dụng màu nền sáng để dễ dàng nhận ra điểm cuối. Cứ mỗi 5 s cho thêm 0,1ml chất chuẩn cho đến khi đạt đƣợc điểm cuối, ở đó xảy ra sự thay đổi màu một cách nhanh chóng từ xanh sang xám nhạt. Dừng chuẩn độ khi phát hiện sự chuyển màu xảy ra. Từ đƣờng cong làm việc tìm ra tổng lƣợng sunfua đã chuẩn độ chính xác đến 1 g. Sau đó trừ đi 40 g đã đƣợc thêm vào. Thực hiện tƣơng tự nhƣ trên với mẫu trắng là hydrocacbon có hàm lƣợng lƣu huỳnh rất thấp hoặc không phát hiện đƣợc. Đốt cháy mẫu trắng với thời gian giống nhƣ khi thực hiện đối với mẫu kiểm tra. 3.5 Báo cáo kết quả Kết quả báo cáo là hàm lƣợng tính bằng microgam/g sunfua thực tế có trong mẫu. Nó đƣợc tính toán bằng cách lấy kết quả của mẫu kiểm tra trừ đi hàm lƣợng sunfua có trong mẫu trắng. Bảng kết quả Hàm lƣợng Hàm lƣợng sunfua Hàm lƣợng Tên mẫu sufua của mẩu trong mẫu trắng sunfua thực tế 3.6 Độ chính xác và sai số 87
Độ chính xác của phƣơng pháp này thì không đƣợc xác định, nó đƣợc báo cáo tùy thuộc vào nghiên cứu của từng phòng thí nghiệm. Sai số của phƣơng pháp cũng không đƣợc xác định Phiếu đánh giá thực hành: Mục tiêu: Xác định hàm lƣợng lƣu huỳnh trong LPG Có thực Không Không Tiêu chuẩn của hoạt Bƣớc hoạt động Đạt hiện thực hiện đạt động 1. Mặc trang phục Mặc áo blu 2. Nhận mẫu và Theo đúng thủ tục, dụng cụ, thiết bị quy trình của phòng thí nghiệm 3. Sắp xếp chỗ Đúng quy định, ngăn làm việc nắp và thuận tiện 4. Hiệu chỉnh thiết Đúng quy trình hiệu bị chuẩn thiết bị theo tiêu chuẩn ASTM 5. Chuẩn bị mẫu Đúng quy trình và đạt phân tích yêu cầu kỹ thuật 6. Tiến hành kiểm Đúng thao tác và đạt nghiệm yêu cầu kỹ thuật 7. Đọc kết quả Đảm bảo chính xác và ghi kết quả 8. Kết thúc kiểm Trả lại tình trạng ban nghiệm đầu 9. Xử lý kết quả Đánh giá và ghi nhận xét kết quả 10. Kết thúc công Nộp phiếu kết quả và việc bàn giao dụng cụ, thiết bị đã nhận 4. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HYDROCACBON – ASTM D2163 4.1 Phạm vi ứng dụng 88
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng để xác định thành phần của Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), nó đƣợc áp dụng chủ yếu để xác định thành phần của propan, propen và butan có nồng độ từ 0,1% trở lên. 4.2 Mục đích và ý nghĩa Sự phân bố thành phần của Khí dầu mỏ hóa lỏng và nồng độ của propen đƣợc xem nhƣ là thông số đặt trƣng cho sản phẩm này khi đến tay ngƣời sử dụng. Nếu nó đƣợc sử dụng làm nhiên liệu hay nguyên liệu hóa học thì thành phần của nó phải đảm bảo các yêu cầu cần thiết để có thể tạo ra đƣợc sản phẩm mong muốn. Sự phân bố thành phần của khí dầu mỏ hóa lỏng và hàm lƣợng propen có thể đƣợc sử dụng để tính toán ra các thông số hóa lý của sản phẩm nhƣ tỷ trọng, áp suất hơi và chỉ số octan. Độ chụm và độ chính xác của các thông số thành phần là dữ liệu rất quan trọng khi nó đƣợc sử dụng để tính toán các tính chất khác nhau của các sản phẩm dầu mỏ. 4.3 Tóm tắt phƣơng pháp Các hydrocacbon có trong thành phần của Khí dầu mỏ hóa lỏng có sự khác nhau về các tính chất vật lý mà nhờ vào đó máy sắc ký có thể ghi nhận sự hiện diện và phân tách chúng ra khỏi nhau. Mỗi cấu tử có trong thành phần của mẫu sẽ đƣợc ghi nhận bằng một peak trên sắc ký đồ, chiều cao và diện tích của peak sẽ đƣợc so sánh với các peak của mẫu chuẩn để xác định hàm lƣợng của chúng trong mẫu. Mẫu chuẩn là hỗn hợp các hydrocacbon tinh khiết đã biết trƣớc thành phần và đƣợc phân tích ở cùng điều kiện với mẫu cần kiểm tra. 4.4 Tiến hành thực nghiệm 4.4.1 Thiết bị sắc ký khí - Detector: Đầu dò đƣợc sử dụng là đầu dò nhiệt dung có độ nhạy và độ ổn định cao. Hệ thống phải có khả năng phát hiện đến nồng độ nhỏ nhất là 0,1%. Đối với kỹ thuật tính toán, tín hiệu của các cấu tử phải đạt ít nhất từ vạch chia thứ 5 trở lên trên sắc ký đồ có thang chia từ 0 đến 100. Mức độ nhiễu phải đƣợc giảm thiểu tối đa đến giá trị 1 vạch chia. Phép tính tích phân để xác định thành phần của các hàm lƣợng 0,1% chỉ chính xác khi tính hiệu của nó gấp đôi tính hiệu nhiễu. - Bộ ghi sắc ký đồ: yêu cầu phải có một bộ ghi biểu đồ động và một bộ lấy tích phân với khoảng quét là 10 mV hoặc thấp hơn. Thời gian tối đa để quét toàn thang đo là 2s và vận tốc tối thiểu để chạy biểu đồ là 12,7 mm/phút. 89
- Bộ giảm tính hiệu: là hệ thống làm giảm tính hiệu đầu ra có nhiều cấp độ để điều chỉnh chiều cao của peak cao nhất nằm trong khoảng thang chia của biểu đồ. Hệ thống làm giảm tính hiệu phải chính xác đến 0,5% ở bấc kỳ vị trí nào. - Hệ thống lấy mẫu: phải có khả năng cung cấp đến 0,50 ml mẫu.Thể tích mẫu ở các lần chạy liên tiếp nhau phải có độ lặp lại và chấp nhận trong khoảng 1% hay 1mm chiều cao của peak. - Hê thống điều khiển nhiệt độ: cột phân tích phải đƣợc duy trì ở nhiệt độ có dao động không vƣợt quá 0,3oC trong suốt quá trình phân tích. - Khí mang: cung cấp dòng khí mang đi qua cột phân tích với tốc độ dòng ổn định và chỉ thay đổi không quá 1% trong suốt quá trình phân tích. - Cột: cột sử dụng phải có khả năng phân tách đƣợc các thành phần có trong mẫu với nồng độ lớn hơn 5% và có tỷ số A/B không thấp hơn 0,8 nhƣ hình 2.5. Hình 2.5. Sắc ký đồ Để phân tích đƣợc các thành phần có hàm lƣợng nhỏ hơn 5% thì tỷ lệ A/B phải không thấp hơn 0,4. 4.4.2 Chuẩn dùng hiệu chỉnh Có thể đƣợc sử dụng các cấu tử tinh khiết hay hỗn hợp hiệu chuẩn chuẩn. Nếu các cấu tử tinh khiết đƣợc sử dụng thì thể tích của nó đƣợc sử dụng để phân tích sẽ tỷ lệ với diện tích peak trên sắc ký đồ với một hệ số nhất định. Hệ số này thay đổi theo điều kiện phân tích và thiết bị phân tích cụ thể và phải định kỳ xác định lại. Trong trƣờng hợp này việc tính toán phải dựa vào phần trăm mol và chuyển sang phần trăm thể tích. Hệ số lặp lại đƣợc yêu cầu của phƣơng pháp này là 1%. 90