Báo cáo Thí nghiệm hóa dầu - Xác định thành phần cất phân đoạn của sản phẩm dầu mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ HOÁ DẦU & BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH II Bài 1: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CẤT PHÂN ĐOẠN CỦA SẢN PHẨM DẦU MỎ Hà Nội, 9/2012 
 Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Trường Sơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Ngọc MSSV: 20081898 Lớp: Hoá Dầu 1 Khoá: 53 I. Cơ sở lý thuyết 1. Phân đoạn và thành phần cất phân đoạn. Dầu mỏ và các thành phần của dầu mỏ không thể dễ dàng tách thành các cấu tử riêng biệt mà ta chỉ có thể dùng chưng cất để thu được các phân đoạn. Phân đoạn trong dầu thô là một hỗn hợp chủ yếu là các hidrocacbon mà chúng có nhiệt độ sôi nằm trong khoảng từ nhiệt độ sôi đầu đến nhiệt độ sôi cuối của phân đoạn ta xét. 2. Mục đích thí nghiệm, ý nghĩa và kết quả 2.1. Mục đích thí nghiệm: • Làm quen thực tế với một số tiêu chuẩn đánh giá dầu mỏ. • Có được cái nhìn thực tế về sơ đồ chưng cất phân đoạn. • Thực hành phương pháp chưng cất một phân đoạn thực tế. • Có thêm Kiến thức, kỹ năng làm việc để biết đánh giá sai số và hạn chế sai số trong thực hành. • Xây dựng đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ sôi - phần trăm thể tích thu được. • Biết được phương pháp đánh giá thành phần cất phân đoạn. 2.2. Ý nghĩa Từ thành phần cất phân đoạn ta sẽ đánh giá được tính chất của nhiên liệu và phương pháp sử dụng sao cho hợp lý. Ví dụ như thành phần cất của xăng: Nhiệt độ sôi đầu đặc trưng cho khả năng khởi động của động cơ. Nhiệt độ sôi 50% V đặc trưng cho khả năng tăng tốc của động cơ. Nhiệt độ sôi cuối đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của xăng. Ví dụ như thành phần cất của dầu hỏa: Nhiệt độ sôi 10% đặc trưng cho khả năng châm mồi bắt cháy. Nhiệt độ sôi 50% đặc trưng cho chiều cao ngọn lửa không khói ( tạo muội ít hay nhiều) Nhiệt độ sôi cuối đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của dầu hỏa. ... II. Nội dung phần thí nghiệm 1. Bộ chưng tiêu chuẩn 1 - Bếp điện 2 - Bình chưng tiêu chuẩn 3 - Nhiệt kế 4 - Sinh hàn tiêu chuẩn 5 - Hộp sinh hàn tiêu chuẩn 6 - Ống lường. 2. Tiến hành thí nghiệm: - Dùng ống lường dung tích 100 ml đong 100 ml dầu hoả và cho vào bình cầu. - Lắp nhiệt kế 360 độ vào bình cầu sao cho: mép trên của bầu thủy ngân nằm ngang với mức thoát khí của bình cầu. - Lắp vòi bình cầu vào sinh hàn qua một nút cao su, đầu vòi ngập sâu vào sinh hàn từ 25-40mm. Nhưng không chạm vào thành ống sinh hàn. - Khi chưng thì trong sinh hàn chứa đầy nước đá và muối để giữ nhiệt độ vào khoảng 0-5 °C còn khi chưng ở các phân đoạn nặng hơn thì làm lạnh bằng nước nhưng yêu cầu nước sau khi ra khỏi sinh hàn không được quá 30 °C. - Đặt ống lường vào dưới đầu ống sinh Hàn sao cho đuôi ống sinh hàn ngập vào ống lường dưới 25 mm nhưng không được chạm vào thành ống lường ( mục đích để phát hiện giọt lỏng đầu tiên). Sau khi xác định được nhiệt độ sôi đầu thì lại cho cho đầu ra sinh Hàn chạm vào thành ống lường để chất lỏng sau khi chảy ra không bị sóng sánh. - Bắt đầu gia nhiệt, và điều chỉnh hiệu điện thế của bếp gia nhiệt. Ban đầu để gia nhiệt nhanh thì ta để mức 220V, sau 6 phút thì giảm tốc độ gia nhiệt bằng cách đưa về mức 150 V. Do giai đoạn này sắp cho giọt lỏng đầu tiên. - Giọt lỏng đầu tiên chảy ra đánh dấu đó là nhiệt độ sôi đầu. - Sau 20 phút thì tăng tốc độ gia nhiệt bằng cách điều chỉnh lên 180 V và tầm 7 phút sau lại tăng lên 220 V để cho tốc độ chảy của dòng lỏng ra là tầm 20 giọt/ phút. - Ghi lại các nhiệt độ sôi 10%, 20%,..., 90% Thể tích và nhiệt độ sôi cuối. - Nhiệt độ sôi cuối là nhiệt độ mà tại đó nhiệt kế bắt đầu có dấu hiệu giảm xuống. - Sau khi ngừng gia nhiệt 5 phút thì ghi lại phần thể tích trong ống lường thu được, và rót phần cặn còn lại trong Bình cầu vào ống lường dung tích 10ml để xác định phần cặn còn lại ở Đk 17-23 °C. Từ đó tính được lượng mất mát trong quá trình chưng. 3. Xây dựng đồ thị đường cong chưng chất phân đoạn với số liệu thu được như sau: Lượng chưng thu được 98ml Cặn còn lại 1,2 ml Lượng hao hụt là 0,2 ml Đồ thị: (dựa trên số liệu thu được, dùng phần mềm Microsoft Office Excel dựng đồ thị) % V Đầu 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% cuối t °C 151 162 166 171 176 182 187 193 201 213 253 Dựa vào đồ thị xây dựng được ta có thể kết luận sản phẩm dầu mỏ đem chưng là dầu hoả. 4. Một số kiến thức bổ trợ Cần tìm hiểu: Tiêu chuẩn ASTM -D86 (tiêu chuẩn dầu khí) Thiết bị sử dụng * Định nghĩa: phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để chưng cất các sản phẩm dầu mỏ ở áp suất khí quyển. * Ý nghĩa và sử dụng: phương pháp kiểm tra cơ bản xác định khoảng sôi của một sản phẩm dầu khí bằng cách thực hiện chưng cất đơn giản lặp lại từ khi ngành dầu khí bắt đầu tồn tại - là một trong những phương pháp thử nghiệm lâu đời nhất thuộc bản quyền của ASTM. Nó cho biết Thông tin về thành phần, tính chất và sự tương tác của vật liệu với quá trình lưu trữ và sử dụng. * Phạm vi sử dụng: • Phương pháp chưng cất khí quyển các sản phẩm dầu khí xác định nhiệt độ sôi các thành phần phân đoạn của các mẫu dầu khí như nhiên liệu động cơ có hoặc không có Oxy, dầu diesel, diesel sinh học pha trộn lên đến 20%, nhiên liệu hàng hải, dầu khí đặc biệt, naphta, rượu trắng, kerosene. • Các phương pháp này được thiết kế để chưng cất các nhiên liệu mà thành phần chính là nhiên liệu dầu khí. • Phương pháp được thực hiện gồm các dụng cụ đo tự động và hướng dẫn sử dụng. • Đơn vị hệ SI được coi như tiêu chuẩn ( trừ khi có ghi đơn vị khác) • Tiêu chuẩn này không phỉ là tất cả khi đánh giá về một sản phẩm dầu khí mà Cần phải kết hợp thêm các tiêu chuẩn khác nữa. 5. Sai số và nhận xét: Yêu cầu về số liệu 2 lần đo phải giống nhau và sai số giữa 2 lần đo Liên tiếp thỏa mãn sai số cho phép: • Sai số cho phép giữa 2 lần đo • Nhiệt độ sôi đầu không quá 4 °C • Nhiệt độ sôi cuối không quá 2 °C • Cặn 0,2 ml Các nguyên nhân gây sai số: Tốc độ gia nhiệt Sai số dụng cụ đo Sai số do đọc chủ quan của người làm thí nghiệm.