Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
1. NGUYỄN CÔNG NAM
2. HỒ CÔNG KHANH
3. ĐỖ THỊ MỸ CHÂU
4. NGUYỄN TẤN NGỌC
5. NGUYỄN DUY KHÁNH
TP. HỒ CHÍ MINH, 29 THÁNG 12 NĂM 2009
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành dầu khí Việt Nam ngày một phát
triển mạnh hơn, phát triển thêm nhiều nhà máy với quy mô lớn và áp dụng những
khoa học hiện đại nhằm tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất đáp ứng được
nhu cầu của người tiêu dung. Nhiều loại sản phẩm của quá trình lọc dầu được sử dụng
trong đời sốn hằng ngày như LPG, xăng, nhiên liệu diesel – DO, nhiên liệu phản lực,
dầu đốt lò FO…mỗi sản phẩm khi sản xuất đều phải đáp ứng được một số chỉ tiêu
chuẩn chất lượng để khi đi vào sử dụng mang lại hiệu quả tốt nhất, an toàn cho người
sử dụng, phù hợp với điều kiện từng khu vực… Để hiểu rõ hơn về các chỉ tiêu chất
lượng và phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm, bài báo cáo thí nghiệm này sẽ
cho chúng ta nắm được những kiến thức cơ bản nhất trong kiểm nghiệm và đánh giá
các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm dầu.
Qua bài báo cáo này chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô, các
anh chị khoa dầu khí trường Đại Học Bách Khoa đã tạo điều kiện cho chúng em được
thực hành và sự chỉ bảo tận tình của các anh chị đã giúp chúng em hoàn thành tốt bài
báo cáo. Chúc quý thầy cô và các anh chị nhiều sức khoẻ, thành công trong cuộc sống,
và chuẩn bị đón chào một năm mới, năm 2010 với nhiều niềm vui trong công việc và
cuộc sống.
Nhóm sinh viên
Trường CĐ Nguyễn Tất Thành
Trang 2
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
BÀI SỐ 1

ĐƯỜNG CHƯNG CẤT ASTM
(ASTM DISTILATION)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong tự nhiên, nhiều chất lỏng có nhiệt độ sôi ở một điểm cố định, ví dụ H
2
O có
nhiệt độ sôi cố định là 100
o
C (ở điều kiện áp suất khí quyển), nguyên nhân là nước chỉ
chứa một loại phân tử.
Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều loại phân tử hydrocarbon khác nhau, chưa
kể một lượng nhỏ các chất phụ gia có trong xăng. Mỗi loại phân tử hydrocarbon đều
có đặc tính hóa lý riêng và nhiệt độ sôi là một trong những đặc tính hóa lý đó. Các
phân tử hydrocarbon khác nhau thì có nhiệt độ sôi khác nhau. Chính vì vậy, xăng
không có nhiệt độ sôi cố định mà sôi ở trong một khoảng nhiệt độ, thường nằm trong
khoảng từ 30÷220
o
C.
Để đánh giá nhiệt độ sôi của xăng trong phòng thí nghiệm, người ta tiến hành
chưng cất (trên thiết bị chưng cất tiêu chuẩn) 100ml xăng và ghi lại giá trị nhiệt độ tại
các điểm có nhiệt độ sôi khác nhau. Khi đó, các phân tử hydrocarbon khác nhau trong
xăng sẽ chuyển riêng rẽ từ dạng lỏng sang dạng khí. Vì vậy tính chất sôi và bay hơi
của xăng thường được đánh giá bằng nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi cuối và nhiệt độ sôi
tương ứng với % thể tích chưng cất được của xăng ngưng tụ trong thiết bị chưng cất
và được gọi chung là thành phần cất. Phương pháp xác định thành phần cất của xăng
được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D86. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và % chưng
cất được xây dựng thành đồ thị. Sự thay đổi các giá trị nhiệt độ này sẽ ảnh hưởng tới
khả năng vận hành của động cơ.
- Nhiệt độ sôi đầu (Initial Boiling Point - IBP): Khi tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng
trong thiết bị chưng cất tiêu chuẩn, nhiệt độ tại đó giọt nhiên liệu đầu tiên được ngưng

tụ và rơi vào ống hứng, gọi là nhiệt độ sôi đầu.
- Nhiệt độ sôi cuối (Final Boiling Point – FBP): là nhiệt độ cao nhất ghi được khi toàn
bộ chất lỏng trong bình chưng đã bay hơi hết được gọi là nhiệt độ sôi cuối. Khi toàn
bộ lượng xăng trong bình chưng đã bay hơi hoàn toàn, được đánh dấu bằng việc nhiệt
độ tăng nhanh kèm theo tạo khói trong bình chưng.
- Thành phần cất là khái niệm dùng để biểu diễn phần trăm của mẫu bay hơi trong điều
kiện tiến hành thí nghiệm theo nhiệt độ hoặc ngược lại nhiệt độ theo phần trăm thu
được khi tiến hành chưng cất mẫu.
Từ điểm sôi đầu đến điểm sôi cuối, ứng với 10ml mẫu ngưng tụ (10% thể tích
thu hồi) sẽ xác định được một giá trị nhiệt độ ( đo được trong bình ngưng) và gọi là
điểm cất. Bằng cách kết nối các điểm cất, sẽ xây dựng được một biểu đồ chưng cất là
các đường cong.
Phương pháp xác định thành phần cất của xăng được tiến hành theo tiêu chuẩn
ASTM D86 (được áp dụng cho hầu hết các sản phẩm chính của dầu mỏ như xăng ôtô,
xăng máy bay, kerosel, dầu DO, naphta, các phần cất, ngoại trừ khí hoá lỏng và
bitume). Quá trình chưng cất được thực hiện trong bộ chưng cất tiêu chuẩn Engler
Trang 3
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
nên gọi là chưng cất Engler. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và % chưng cất được xây
dựng thành đồ thị.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
1. Sơ đồ hệ thống thiết bị:
Hình II.1:Sơ đồ chưng cất để xác định thành phần phân đoạn
2. Dụng cụ & mẫu sản phẩm:
- Bình chưng cất ASTM (125ml) dùng cho chưng cất xăng
- Ống sinh hàn nhiệt độ 0 ÷ 1
o
C
- Ống đong chứa distilat (100ml)
- Ống đong phần cặn (5ml)

- Nhiệt kế và nút lie
- Thiết bị gia nhiệt (thiết bị chưng)
- Mẫu xăng (xăng không chì – RON 92) 100ml
III. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
Bước 1: Rửa sạch và sấy khô dụng cụ chưng cất, đổ nước đá vào bể ngưng tụ
Bước 2: Đong 100ml mẫu xăng cho vào bình chưng cất (chú ý nghiêng bình cất để
ống nhánh lên phía trên để khi đổ mẫu không bị lọt vào ống nhánh), đậy miệng bình
bằng nút lie có cắm nhiệt kế sao cho mép trên bầu thuỷ ngân ngang với mép dưới của
ống nhánh.
Bước 3: Lắp dụng cụ như hình II.1. Lót miếng đệm sứ dưới đáy bình, vặn núm điều
chỉnh bình cho phù hợp sao cho kín khe hở ở các nút. Lấy bông gòn đậy lên miệng
ống hứng để tránh sản phẩm bốc hơi hao hụt. Vặn núm điều chỉnh ống hứng sao cho
thành ống hứng và đầu ống ngưng ngang nhau.
Trang 4
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Bước 4: Khi nhiệt độ nước trong bể ngưng tụ đạt 0÷5
o
C thì tiến hành mở nguồn điện
bộ phận đun nóng bình chưng cất và điều chỉnh tốc độ đun sao cho từ lúc bắt đầu đun
tới lúc hứng giọt đầu tiên là 5÷10 phút. Ghi lấy nhiệt độ khi giọt cất đầu tiên xuất hiện
– điểm sôi đầu (T
đ
)
Bước 5: Lập tức đặt thành ống hứng sát vào đầu ống ngưng để sản phẩm cất chảy ra
theo thành ống cho khỏi sóng sánh. Tiếp tục cất, quan sát và ghi các nhiệt độ tương
ứng với thể tích ngưng tụ được là 10,20,30,40,50,60,70,80 cho tới khi nhiệt độ giảm
xuống. Ghi nhiệt độ cao nhất trong quá trình cất – điểm sôi cuối (T
c
)
Bước 6: Tắt bộ phận đun nóng, bật quạt giải nhiệt tới khi bình chưng nguội. Tháo

dụng cụ, ghi thể tích tổng hứng được – phần ngưng tụ (V
ng
) trong ống hứng. Đổ phần
cặn còn lại trong bình vào ống đong 5ml, ghi thể tích phần cặn (V
c
)
Bước 7: Rửa sạch dụng cụ thí nghiệm và xử lý kết quả tính toán
IV. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
Kết quả thu được khi chưng cất phân đoạn xăng cho động cơ (A 92) như sau:
T
o
sôi đầu
33
o
C V
ngưng
89% vol
T
o
sôi
(10% V) 62
o
C V
cặn
2% vol
T
o
sôi
(20% V) 69
o

C V
mất mát
= 100 – (V
ngưng
+ V
cặn
)
T
o
sôi
(30% V) 78
o
C = 100 – (89 + 2)
T
o
sôi
(40% V) 87
o
C = 9 % vol
T
o
sôi
(50% V) 96
o
C
T
o
sôi
(60% V) 120,5
o

C
T
o
sôi
(70% V) 137,5
o
C
T
o
sôi
(80% V) 167
o
C
T
o
sôi cuối
194
o
C

Từ các giá trị trên , ta dựng được đồ thị phụ thuộc giữa % sản phẩm chưng cất được
và nhiệt độ sôi (hình IV.1) gọi là đường cong chưng cất Engler.
Trang 5
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Bình luận:
Kết quả thu được khi chưng cất xăng:
V
ngưng
thu được không cao (89%) nguyên nhân chủ yếu do một phần hơi đã thoát
ra ngoài (do các nút lie gắn bình chưng với nhiệt kế, bình chưng với bộ phận sinh hàn

không sát và miệng ống hứng chưa được bịt kín) không ngưng tụ được đó là lượng
mất mát ( rất cao tới 9%). Ngoài ra, một số chất có thể bị phân huỷ ở nhiệt độ cao làm
giảm thể tích ngưng thu được (do quá trình chưng cất, nhiệt độ chưng tăng không đều,
làm nhiệt độ tăng cao).
Tóm lại, có hai nguyên nhân chính làm kết quả thu được không như mong muốn
đó là thứ nhất thiết bị chưng lắp không kín làm bay hơi dẫn tới %mất mát cao (do
thiết bị chưng quá cũ và do người lắp thiết bị); thứ hai là quá trình gia nhiệt quá cao
(kiểm soát nhiệt không tốt làm nhiệt độ tăng cao, không ổn định) làm một số cấu tử bị
phân huỷ nhiệt dẫn tới V
cặn
cao (2%) và thể tích ngưng thu được không cao (89%).
Vì vậy, nếu kiểm soát tốt nhiệt độ và làm kín thiết bị tránh bay hơi thất thoát thì
V
ngưng
thu được từ 95÷97% vol, và thể tích phần mất mát chỉ có 0,5÷1%vol, V
cặn
< 1%
vol có nghĩa là phải kéo dài thời gian chưng cất và chưng ở nhiệt độ xăng vừa bay hơi
để ngưng tụ tổng thể tích distillate bay hơi của sản phẩm ở mức cao nhất.
 Nhận xét sơ đồ chưng cất Engler:
Dựa vào đồ thị đường cong chưng cất ta rút ra một số nhận xét sau:
- Thể tích phần mất mất chiếm tỉ lệ quá lớn, gẩn bằng 10% thể tích cất chứng tỏ khả
năng mất mát hơi không ngưng tụ được khi tiến hành thử nghiệm là rất cao. Vì vậy,
thể tích distilat thu được không cao, chỉ đạt 89% ở nhiệt độ 194
o
C.
- Nhiệt độ sôi đầu là 33
o
C nằm trong khoảng cho phép của nhiên liệu xăng cho mùa hè,
ở nhiệt độ này động cơ dễ dàng khởi động khi động cơ còn nóng hay vào buổi sang

sớm.
- Ban đầu % chưng cất tăng ứng với mỗi lần tăng nhiệt độ, càng về sau nhiệt độ tăng
nhưng % phần cất thu được giảm đi là do ban đầu xăng có các cấu tử nhẹ, có khả năng
bay hơi tốt vì vậy khi tăng nhiệt độ thì khả năng bay hơi tăng. Càng về sau, trong xăng
càng chứa nhiều cấu tử nặng khó bay hơi hơn, nếu ở phần này ta nâng nhiệt độ quá
cao thì các cấu tử chưa kịp bay hơi đã bị phân huỷ bởi nhiệt tạo nhiều cặn và giảm thể
tích ngưng thu được.
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI – NHẬN XÉT:
1. Nêu rõ sản phẩm đem thí nghiệm ( loại gì, nguồn gốc ) ?
Sản phẩm đem thí nghiệm là xăng không chì RON 92 dùng cho động cơ. Xăng
RON 92 là sản phẩm được pha trộn từ nhiều nguồn sản phẩm khác nhau trong quá
trình lọc và chế biến dầu như xăng từ phân đoạn xăng chưng cất từ dầu mỏ, từ sản
phẩm các quá trình reforming, cracking, alkyl hoá cho tới sản phẩm của quá trình
đồng phân hóa, polymer hóa từ condensat.
Trang 6
Hình IV.2. Đường cong chưng cất Engler của sản phẩm xăng A92
Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Cách xây dựng đường cong chưng cất ASTM đã hiệu chỉnh phần mất mát?
Gọi V
ng
là tổng thể tích distillate thu
được trong ống đong; V
D
là tổng thể tích
distillate bay hơi V
D
= V
ng
+ V
m

, trong đó V
m
là thể tích mất mát được tính theo công thức V
m
= V
b
– V
ng
– V
c
(với V
b
là thể tích mẫu dùng
chưng cất)
1.Vẽ đường cong 1 theo V
ng
(đường cong
mối liên hệ % thể tích cất theo nhiệt độ) từ kết
quả thí nghiệm khi tiến hành chưng cất mẫu.
2.Vẽ đường cong 2 theo V
D
, đường cong 2 có thể
xem như là phép tịnh tiến đường cong 1 một
đoạn về bên phải.
Đường cong 1 biểu diễn nhiệt độ chưng
cất là hàm của Vng. Giả sử, một phép
chưng cất nào đó có V
m
= 1,5ml (coi V
b

= 100ml), ta đo được thể tích ngưng
V
ng
= 10ml lúc nhiệt độ là T’
10
. Tại
nhiệt
độ đó,
V
D
= 10
+ 1,5 = 11,5ml
nên T’
10
chính là T
11,5
và nhiệt độ T
10
chỉ tìm được theo đường 2.
Hai đoạn ở đầu mút của đường 2 có được bằng phép ngoại suy cho nên nhiều
trường hợp chỉ những giá trị từ T
5
÷ T
95
là đáng tin cậy. Vì vậy, trên đồ thị đường
cong chưng cất Engler người ta chỉ vẽ theo kết quả thu được từ thí nghiệm và hiệu
chỉnh phần mất mát và phần cặn thu được trên đồ thị.
Trang 7
Hình V.3: Hiệu chỉnh đường cong chưng cất
2. Ý nghĩa của đường cong chưng cất ASTM, điểm sôi đầu, điểm sôi cuối?

Đường cong chưng cất Engler thể hiện khả năng bay hơi của phân đoạn hay sản
phẩm dầu.Tính chất bay hơi của dầu mỏ hay các sản phẩm của nó có ý nghĩa rất lớn
trong quá trình bảo quản, vận chuyển cũng như trong quá trình sử dụng. Vì vậy đây là
một tính chất hết sức quan trọng của dầu mỏ.
Thành phần cất phân đoạn của xăng động cơ có ý nghĩa rất quan trọng:
- Nhiệt độ sôi đầu (Initial Boiling Point - IBP): Giới hạn sôi đầu (từ IBP đến nhiệt
độ sôi 10%) có ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ và khả năng tạo nút
hơi. Nếu các giá trị này quá thấp, động cơ dễ dàng khởi động nguội, nhưng lại khó
khởi động nóng và dễ tạo nút hơi, làm gián đoạn quá trình cung cấp xăng cho xy lanh,
hao hụt tồn chứa vận chuyển sẽ lớn. Ngược lại, nếu hai nhiệt độ này quá cao, động cơ
sẽ khó khởi động nguội, nhất là khi để qua đêm vào mùa đông. Hai giá trị nhiệt độ này
được khống chế trái chiều nhau, tức là quy định giá trị tối thiểu của nhiệt độ sôi đầu
(min 30
o
C) và giá trị tối đa của nhiệt độ sôi 10% (max 70). Nếu đã khống chế khoảng
áp suất hơi thì có thể không cần khống chế nhiệt độ sôi đầu.
- Nhiệt độ sôi cuối (Final Boiling Point – FBP): Nhiệt độ FBP được dùng để đánh
giá mức độ tạo cặn trong buồng đốt, mức độ tan lẫn trong dầu bôi trơn, mức độ độc
hại của khí xả động cơ, FBP càng cao thì các khả năng trên càng lớn và ngược lại. Vì
vậy, FBP bị khống chế bởi một giá trị tối đa, thường là 215÷220
o
C. Tuy nhiên FBP
quá thấp, dưới 170
o
C, cũng không phải là một dấu hiệu tốt vì nó làm giảm trị số
octane và tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Nhiệt độ FBP còn được sử dụng
để đánh giá mức độ lẫn các loại nhiên liệu khác (dầu hỏa và diesel) vào trong xăng
trên cơ sở so sánh với mẫu lưu trong phòng thí nghiệm.
- Khoảng nhiệt độ sôi tương đương với 10 đến 90% cất được (T
10

và T
90
) được gọi
là giới hạn sôi giữa và rất quan trọng đối với hiệu suất của động cơ khi chạy trên
đường. Nó cũng ảnh hưởng tới khả năng tăng tốc sau khi khởi động và hạn chế hiện
tượng chết máy khi dừng giữa đường. Các loại xăng có T
90
từ 170÷220
o
C. Giá trị này
nếu quá thấp sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu, giảm công suất động cơ xuống dưới
mức thiết kế.
3. Đánh giá sản phẩm thử nghiệm?
So sánh kết quả thu được với chỉ tiêu chất lượng xăng không chì (TCVN 6776:2005)
STT Tên chỉ tiêu
Xăng không chì RON92
Phương pháp thử
3 Thành phần cất phân đoạn:
TCVN 2698:2002
- Điểm sôi đầu,
o
C
Báo cáo
- 10% thể tích, max
70
- 50% thể tích, max
120
- 90% thể tích, max
190
- Điểm sôi cuối,

o
C, max
215
- Cặn cuối, % thể tích, max
-Cặn và hao hụt %V, max
2
4,0
Nhận xét: Kết quả thu được khi chưng cất mẫu sản phẩm, từ điểm sôi đầu IBP đến
điểm sôi cuối FBP đều nằm trong giới hạn quy định cho sản phẩm theo TCVN
6776:2005. Chỉ có phần hao hụt quá cao so với tiêu chuẩn việt nam là do trong quá
trình chưng cất phần hơi bị mất mát không ngưng tụ được và do kiểm soát nhiệt độ
không tốt (như đã trình bày ở trên). Vì vậy mẫu sản phẩm xăng A92 này đạt tiêu
chuẩn chất lượng và được sử dụng trên thị trường.
BÀI SỐ 2
CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT
( VISCOSITY INDEX )
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Một trong những đặc tính cơ bản của dầu nhờn dùng cho động cơ nhiệt là sự
thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của dầu giảm nghĩa là
dầu sẽ bị chảy lỏng khi nâng nhiệt độ. Dầu nhờn được coi là dầu bôi trơn tốt khi độ
nhớt của nó ít bị thay đổi theo nhiệt độ hay nói cách khác rằng dầu đó có chỉ số độ
nhớt cao. Ngược lại, nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có nghĩa là dầu có chỉ
số độ nhớt thấp, khả năng bôi trơn kém.
Để đặc trưng cho tính ít biến thiên của độ nhớt theo nhiệt độ, người ta dùng đại
lượng chỉ số độ nhớt VI.
Vì parafin có độ nhớt ít bị biến đổi nhất theo nhiệt độ nên người ta quy ước dầu
gốc paraffin có chỉ số độ nhớt bằng 100 (VI = 100), họ dầu gốc naphten có chỉ số độ
nhớt bằng 0 (VI = 0) vì naphten có độ nhớt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Như vậy,
chỉ số độ nhớt là một đại lượng có tính quy ước.
Chỉ số độ nhớt có thể xác định theo chuẩn DIN 51564 (Cộng hoà Liên Bang

Đức) hoặc theo tiêu chuẩn ASTM D2270 (Hoa Kỳ) và được định nghĩa bằng hệ thức:
VI = × 100
trong đó U là độ nhớt động học ở 40
o
C của dầu có chỉ số độ nhớt cần phải tính, mm
2
/s
L là độ nhớt động học đo ở 40
o
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0
và cùng độ nhớt động học ở 100
o
C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt, mm
2
/s
H là độ nhớt động học đo ở 40
o
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 100
và cùng độ nhớt động học ở 100oC với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt,
mm
2
/s.
Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100
o
C nhỏ hơn hoặc bằng 70 mm
2
/s, thì các giá
trị tương ứng L và H cần phải tra trong bảng ASTM – D2270 cho bên dưới:
Độ nhớt động học ở 100
o

C, mm
2
/s Giá trị L Giá trị H
2,0
2,1
5,0
5,1
15,0
15,1
20,0
20,2
70,0
7,994
8,64
40,23
41,99
296,5
300,0
493,2
501,5
4905
6,394
6,894
28,49
29,49
147,9
151,2
229,5
233
1558

Bảng I.1: những giá trị L và H ứng với độ nhớt động học ở 100
o
C
Nếu độ nhớt động học ở 100oC lớn hơn 70 mm2/s thì giá trị L và H được tính
như sau:
L = 0,8353 + 14,67 – 216
H = 0,1684 + 11,85 – 97
trong đó là độ nhớt động học ở 100oC của dầu cần tính chỉ số độ nhớt, mm
2
/s.
Ngoài ra người ta, có thể xác định độ nhớt (VI) theo hai cách sau:
Cách 1: Xác định độ nhớt theo toán đồ cho ở hình bên dưới:
Hình I.4: Toán đồ để xác định chỉ số độ nhớt VI
Cách xác định như sau:
- Trên thang độ nhớt 40
o
C ta lấy điểm A ứng với giá trị độ nhớt của dầu đo được ở
40
o
C.
- Trên thang độ nhớt 100
o
C ta lấy điểm B ứng với giá trị độ nhớt của dầu đo được ở
100
o
C.
- Qua 2 điểm A, B ta kẻ một đường thẳng, đường này cắt thang chỉ số độ nhớt ở điểm
C. Giá trị chỉ số độ nhớt tại C chính là giá trị VI cần tìm.
Cách 2: Từ giá trị độ nhớt ở 40
o

C và 100
o
C đưa vào bảng 1 ta dễ tìm được giá trị chỉ
số độ nhớt (VI). Phương pháp này dùng làm trọng tài.

Chỉ số độ nhớt (VI)
Độ nhớt động học ở 100
0
C, cSt
13,5 14,0 14,5 15,0
Độ nhớt động học ở 40
0
C, cSt
95 134,3 141,8 149,3 157,0
96 133,2 140,5 147,9 155,6
97 131,6 139,2 146,5 104,1
98 130,8 138,0 145,1 152,6
99 129,6 136,7 143,7 151,1
100 128,4 135,4 142,3 149,6
Bảng I.2: Bảng giá trị chỉ số nhớt theo độ nhớt động học
II. THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
+ Dụng cụ và mẫu sản phẩm:
- Nhớt kế mao quản thủy tinh loại 300ml và 100ml
- Bể điều nhiệt
- Đồng hồ bấm giây, bóp cao su
- Pipet 10ml, nhiệt kế chính xác 100
o
C
- Mẫu dầu nhờn PLC RACER SJ
+ Sơ đồ hệ thống thiết bị:

A: bể điều nhiệt
B: nhớt kế S 300 R 647
và mẫu dầu nhờn SJ;
C: nhớt kế S 100R337
và mẫu dầu DO;
D: thiết bị quá nhiệt.
III. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
Bước 1: Giữ nhiệt độ bể điều nhiệt ổn định theo yêu cầu nhiệt độ thí nghiệm. Thí
nghiệm lần 1 nhằm xác định độ nhớt của sản phẩm dầu nhờn ở 40
o
C.
Bước 2: Nhớt kế sau khi làm sạch và sấy khô được lắp vào giá đỡ như hình vẽ (hình
II.1) và được cho vào bể điều nhiệt.
Bước 3: Dùng pipet hút 7ml dầu nhờn cho vào nhớt kế 300ml.
Hình II.5. Thiết bị xác định độ nhớt động học của sản phẩm
dầu
Bước 4: Giữ mẫu trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 40
o
C trong thời gian 30 phút để đảm
bảo đạt đến nhiệt độ cần xác định độ nhớt.
Bước 5: Dùng bóp cao su hút cho mực dầu nhờn trong mao quản lên cao hơn mực
đánh dấu thứ nhất khoảng 5mm. Để dầu chảy tự do và dùng đồng hồ bấm giây để xác
định thời gian dầu chảy từ mực đánh dấu thứ nhất đến mực đánh dấu thứ hai.
Bước 6: Ngưng thí nghiệm, lấy nhớt kế mao quản chứa mẫu ra và điều chỉnh nhiệt độ
bể điều nhiệt ổn định ở 100
o
C chuẩn bị thí nghiệm lần hai.
Bước 7: Cho mẫu vào bể điều nhiệt và tiến hành tương tự các bước trên. Ghi nhận thời
gian mẫu dầu chảy từ mực đánh dấu thứ nhất tới mực đánh dấu thứ hai ở nhiệt độ
100

o
C.
VI. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
 Kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Độ nhớt động học của sản phẩm dầu ở 100
o
C là: ν = 18,5238 (cSt)

- Độ nhớt động học của sản phẩm dầu nhờn ở 40
o
C :
+ kết quả đo lần 1: = 159,9 (cSt)

+ kết quả đo lần 2: = 159,2 (cSt)

(Ghi chú:  kết quả từ người hướng dẫn thí nghiệm
, xem cách tính ở phần VI bài số 6 “Độ nhớt động học” )
 Xử lý kết quả - xác định chỉ số độ nhớt của mẫu sản phẩm:
Xem như hai lần thí nghiệm tính được độ nhớt động học của sản phẩm ở 100
o
C
là ν = 18,5238 (cSt)
+ Kết quả đo độ nhớt động học của sản phẩm ở 40
o
C lần 1:
gọi là độ nhớt động học của dầu nhờn ở 100
o
C;
U là độ nhớt động học của dầu nhờn ở 40
o

C;
L là độ nhớt động học của dầu L (VI = 0) ở 40
o
C có độ nhớt động học ở 100
o
C
bằng Y;
H là độ nhớt động học của dầu H (VI = 100) ở 40
o
C có độ nhớt động học ở 100
o
C
bằng Y.
Vì độ nhớt động học ở 100
o
C nhỏ hơn 70 mm
2
/s ( = 18,5238 cSt) nên các giá trị tương
ứng của L và H được nội suy từ bảng I.1:
Kết quả sau khi nội suy ta được: L = 434.9955 và H = 205.9109
 chỉ số độ nhớt của sản phẩm dầu nhờn là: VI
1
= ×100 = 120
+ Kết quả đo độ nhớt động học của sản phẩm ở 40
o
C lần 2:
Tính tương tự như trên ta được:
 chỉ số độ nhớt của sản phẩm dầu nhờn là VI
2
= × 100 = 120

Bình luận:
Dựa vào toán đồ hình II.5, ta tìm được chỉ số độ nhớt là 152 từ hai số liệu là độ
nhớt động học của sản phẩm dầu nhờn ở 40
o
C là 159,5 cSt và độ nhớt động học của
dầu nhờn đo ở 100
o
C là 18,5838 cSt.
So sánh hai kết quả tính từ công thức và kết quả dựa nào toán đồ có sự sai lệch
nhau khá lớn, mặt khác chỉ số độ nhớt quy định sản phẩm nhỏ nhất là 135, từ đó ta có
thể kết luận rằng phép tính VI từ công thức cho kết quả không chính xác. Nguyên
nhân có thể do phép nội suy từ bảng số liệu cho kết quả có sự trênh lệch lớn làm sai
kết quả khi tính toán.
V. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM THỬ NGHIỆM
So sánh kết quả tính được khi tiến hành thử nghiệm với tiêu chuẩn của sản
phẩm:
Giới thiệu về sản phẩm thử nghiệm: Dầu động cơ PLC RACER PLUS là loại
dầu nhờn đa cấp có chất lượng hảo hạng, được pha chế riêng cho các loại động cơ xe
máy 4 thì thế hệ mới nhất, hoạt động trong điều kiện vô cùng khắc nghiệt. Dầu động
cơ PLC RACER SJ đáp ứng được các yêu cầu: dầu cấp chất lượng API: SJ, phân loại
SAE 20W-50, Đạt tiêu chuẩn JASO MA theo Phân loại JASO T 903 và phân loại dầu
nhờn của các nhà sản xuất động cơ xe máy bốn thì khác.
Một số chỉ tiêu kỹ thuật đặc trưng của dầu động cơ xăng mã hiệu PLC RACER
cho ở bảng bên dưới:
CÁC TÍNH CHẤT PLC RACER PLUS
Phương pháp thử Đơn vị Giá trị đảm
bảo
Phân loại theo SAE - - 20W-50
Mầu - - Đỏ
Độ nhớt động học ở 100

o
C ASTM D 445 cSt 19-20
Chỉ số độ nhớt ASTM D 2270 - 135 min
So sánh giá trị tính được từ công thức với chỉ tiêu quy định sản phẩm thì kết quả
tính nhỏ hơn mức quy định VI của sản phẩm, vì vậy sản phẩm thử nghiệm không đạt
chỉ tiêu chất lượng. Sản phẩm với độ nhớt 120 chỉ dùng cho động cơ xăng hoạt động ở
điều kiện bình thường, không sử dụng được cho động cơ ở điều kiện nhiệt độ thấp nếu
sử dụng động cơ sẽ khó khởi động vào mùa lạnh (đặc biệt là khu miền núi phía bắc
Việt Nam).
Kết quả tính được từ toán đồ, sản phẩm đạt chỉ tiêu chất lượng và có thể sử dụng
cho động cơ xăng làm việc trong điều kiện khắc nghiệt.
BÀI SỐ 3
TỶ TRỌNG
(SPECIFIC GRAVITY)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tỷ trọng là đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ, mức độ biến chất thấp hay cao
của sản phẩm dầu, được đo bằng khối lượng trên một đơn vị thể tích nhiên liệu. Tỷ
trọng được dùng để tính toán, chuyển đổi giữa thể tích và khối lượng, để chuyển đổi
giữa thể tích ở nhiệt độ này sang thể tích ở nhiệt độ khác. Tỷ trọng được xác định theo
phương pháp chuẩn ASTM D 1298.
Thông thường tỷ trọng của sản phẩm dạng lỏng được ký hiệu như sau: và trong hệ
CGS biểu thị bằng g/cm
3
.
Trong đó: t
1
là nhiệt độ của nước khi thử nghiệm;
t
2
là nhiệt độ của dầu trong lúc thử nghiệm.

Trong thực tế tỉ trọng được quy về điều kiện tiêu chuẩn để dễ so sánh, tuỳ từng
nước mà tỉ trong tiêu chuẩn được sử dụng có thể là (áp dụng ở Việt Nam) hoặc
15,6
o
C (tương ứng 60
o
F) so với nước ở cùng nhiệt độ. Khi đó ta ghi
Ngoài ra, ở một số nước người ta còn dùng một khái niệm khác để biểu diễn tỷ
trọng đó là
o
API (API: American Petroleum Institute), giá trị của nó được xác
định thông qua tỷ trọng chuẩn theo công thức sau :
o
API = - 131,5
Ví dụ một loại nhiên liệu diesel có tỉ trọng = 0,85, thì
o
API sẽ là:
- 131,5 = 34,97
Tỉ trọng của dầu dao động trong khoảng rộng, tuỳ thuộc vào loại dầu mà có trị số
dao động trong khoảng 0,8÷0,99 (có đến 85% dầu mỏ có d = 0,81÷0,90 g/cm
3
). Vì tỉ
trọng tăng theo phân tử lượng, theo dãy hydrocacbon P – N – A, nên dầu paraffin
thường nhẹ nhất, dầu asphalten nặng nhất. Các phân đoạn dầu mỏ do có d càng lớn
khi nhiệt độ chưng cất càng cao.
Sản phẩm dầu có đặc điểm là tỉ
trọng thay đổi (hay trọng lượng
riêng thay đổi) khi nhiệt độ thay đổi. Khi tăng nhiệt độ thì tỉ trọng giảm, còn thể tích
riêng tăng. Trong phần lớn các sản phẩm dầu (ít paraffin) có thể tính được sự thay đổi
Hình I.6: Tỉ trọng của các sản phẩm dầu mỏ

trọng lượng riêng phụ thuộc vào nhiệt độ với độ chính xác tương đối cao theo biểu
thức:
= – γ(t – 20)
Trong đó: - tỉ trọng của sản phẩm dầu ở nhiệt độ t
- tỉ trọng của sản phầm dầu ở nhiệt độ chuẩn (20
o
C)
γ- hệ số hiệu chỉnh cho sự thay đổi trọng lượng riêng khi nhiệt độ thay đổi
1 độ.(được xác định theo bảng tra tương ứng với khoảng tỉ trọng của sản phẩm)
Theo tiêu chuẩn ASTM D 1289, áp dụng cho dầu thô và sản phẩm dầu khí ở
dạng lỏng, tỷ trọng được xác định bằng tỷ trọng kế thủy tinh, phương pháp xác định
này dựa trên nguyên tắc của sức đẩy Archimede. Ngoài ra, người ta còn xác định tỉ
trọng của sản phẩm dầu một cách chính xác hơn bằng bình đo tỉ trọng Picnometer.
Phương pháp xác định tỉ trọng của sản phẩm dầu trong phòng thí nghiệm, nhiệt
độ của sản phẩm dầu và nhiệt độ của nước không cố định (dầu không có nhiệt độ ổn
định 20
o
C và nước cũng không ở 4
o
C). Vì vậy, khi xác định ta thu được kết quả tỉ
trọng sản phẩm là thì cần chuyển về để tiện trong việc tra cứu cũng như chuyển về tỉ
trọng chuẩn để dễ dàng so sánh. Ta có công thức chuyển → như sau:
= - (1- D) ; D-tỉ trọng của nước ở nhiệt độ t
t
o
C 1 – D t
o
C 1 – D t
o
C 1 – D t

o
C 1 – D
0 0,0013 13 0,00060 17,6 0,0013 23 0,0024
4 0,0000 14 0,00073 18 0,0014 24 0,0027
10 0,0027 15 0,00087 19 0,0016 25 0,0029
11 0,0037 15,6 0,00097 20 0,0018 30 0,0044
12 0,0048 16 0,0010 21 0,0020
12,5 0,0054 17 0,00127 22 0,0022
*Ghi chú: nếu nhiệt độ của nước khi thử nghiệm không nằm trong bảng tra thì ta dùng
phương pháp nội suy để tìm ra giá trị 1 – D tại nhiệt độ đó.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
A. XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG BẰNG TỶ TRỌNG KẾ (HYDROMETER)
Dụng cụ thí nghiệm:
- Tỉ trọng kế thuỷ tinh loại đo tỉ trọng sản phẩm trong khoảng 0,80÷0,85
- Ống đong 500ml
- Nhiệt kế 100
o
C
- Mẫu sản phẩm: dầu DO (nhiên liệu động cơ diesel)
Sơ đồ hệ thống thiết bị:
B. XÁC ĐỊNH TỈ TRỌNG BẰNG BÌNH ĐO TỶ TRỌNG (PICNOMETER)
Dụng cụ
- Picnometer loại có mao quản ở nút
- Pipet
- Nhiệt kế chính xác
- Cân với độ chính xác ±0,0001g
- Nước cất
II. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
 Xác định tỉ trọng bằng tỉ trọng kế:
Bước 1: Rót mẫu dầu DO cần đo tỉ trọng vào ống đong 500ml sao cho khi thả vào tỉ

trọng nổi có thể đọc được số và bầu chì cách đáy ông 1 đong tối thiểu 25mm.
Bước 2: Cầm phía trên của tỉ trọng kế rồi thả từ từ vào ống đong đựng mẫu. Tránh để
mẫu thấm ướt phẩn không chìm của tỉ trọng kế.
Bước 3: Dùng nhiệt kế khuấy mẫu liên tục (tránh làm ướt phần không chìm của tỉ
trọng). Khi nhiệt độ đạt cân bằng (không thay đổi) thì ghi nhiệt độ của mẫu và lấy
nhiệt kế ra.
Bước 4: Kéo tỉ trọng kế lên khỏi chất lỏng khoảng 2 vạch và sau đó thả xuống. Để tỉ
trọng kế nổi tự do, tránh chạm vào thành ống đong.
Hình II.7: Đo tỉ trọng bằng phù kế (tỉ trọng kế)
Bước 5: Khi tỉ trọng kế đứng yên, đặt mắt ở vị trí thấp hơn mực chất lỏng và đưa lên
từ từ cho tới khi ngang bằng với mặt thoáng của chất lỏng (như hình II.7) rồi ghi giá
trị đọc được trên thang chia của tỉ trọng kế.
Bước 6: Ngay khi đó dùng nhiệt kế khuấy mẫu cẩn thận rồi ghi nhiệt độ của mẫu thử.
Nếu nhiệt độ này khác với nhiệt độ trước hơn 0,5
o
C thì đo lại tỉ trọng.
Bước 7: Để yên mẫu trong 5 phút và tiến hành đo tỉ trọng lần 2.
Chú ý: + Nhiệt độ ống đong, tỷ trọng kế và mẫu thử phản gần như nhau
+ Nhiệt độ môi trường khi tiến hành thử nghiệm không thay đổi quá 2
o
C
 Xác định tỉ trọng bằng bình đo tỉ trọng
Bước 1: Cân Picnometer rỗng đã được làm khô và sạch với độ chính xác ±0,0002g và
ghi khối lượng m
1
Bước 2: Đổ nước cất vào beaker 100ml, dùng pipet cho nước cất vào đến miệng
picnometer đã cân. Đậy nút mao quản và dùng giấy lọc lau khô phần nước dư tràn ra
phía ngoài rồi đem cân chính xác tới ±0,0002g . Ghi nhận khối lượng m
2
đồng thời

dùng nhiệt kế xác định nhiệt độ mẫu nước cất.
Bước 3: Đổ nước và làm khô picnometer
Bước 4: Lấy mẫu sản phẩm dầu DO cho vào beaker 100ml. Dùng pipet lấy mẫu sản
phẩm dầu DO cho vào picnometer trên. Tránh làm rớt mẫu lên thành picnometer, đậy
nút mao quản và dùng giấy lọc thấm khô phần dầu dư tràn qua nút. Cân chính xác đên
0,0002g và ghi khối lượng m
3
đồng thời xác định nhiệt độ mẫu dầu.
Bước 5: Rửa sạch và làm khô picnometer. Tiến hành thử nghiệm lần 2.
III. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
 Sau khi tiến hành thử nghiệm đo tỉ trọng của sản phẩm dầu DO thu được kết quả
như sau:
PP ĐO

Số lần đo
Nước cất Mẫu dầu DO
m
1
m
2
t
1
(
o
C) m
1
m
3
t
2

(
o
C)
Bình đo
tỉ trọng
Lần 1 13,4182 38,7269 27
o
13,4182 34,1016 29
o
Lần 2 13,4256 38,7319 27,5
o
13,4256 34,1151 28,5
o
Phù kế
Lần 1 t
1
d
4
t
2
Lần 2 29,5
o
C 0,816 29,5
o
C 0,816
 Xử lý kết quả thu được:

Kết quả đo bằng hydrometer:
Do hai lần tiến hành đo tỉ trọng thu được kết quả như nhau. Vì vậy, kết quả thu được
khi đo tỉ trọng dầu DO tại nhiệt độ sản phẩm là 29,5

o
C là = 0,816.
Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20
o
C) của sản phẩm DO là:
= + γ.(29,5 − 20)
Tỉ trọng đo được nằm trong khoảng 0,8100 < 0,8160 < 0,8199 nên ta chọn hệ số hiệu
chỉnh γ = 0,000752 (tra bảng)
 = 0,816 + 0,000752.9,5 = 0,8231 g/cm
3

Kết quả đo bằng picnometer:
+ Kết quả đo lần 1:
Tỉ trọng đo được của mẫu dầu xác định bằng picnometer ở nhiệt độ phòng được tính
theo công thức:
= = = = 0,8172 g/cm
3
Chuyển từ  theo công thức:
= − .(1 – D)
Nhiệt độ đo được của mẫu nước khi thử nghiệm là 27
o
C 1 – D = 0,0035 (nội suy)
 = 0,8172 – 0,8172.0,9965 = 0,8143
Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20
o
C) của sản phẩm DO là:
= 0,8143 + 0,000752.(29 − 20) = 0,8211 g/cm
3
(Vì tỉ trọng nằm trong khoảng 0,8100 < 0,8211 < 0,8199  γ =0,000752)
+ Kết quả đo lần 2: tính tương tự như trên ta được

= = = 0,8176 g/cm
3
Chuyển từ  ta được:
= 0,8175 − 0,8175.0,00365 = 0,8146 g/cm
3
(Tại nhiệt độ của mẫu nước cất dùng thử nghiệm là 27,5
o
C  1 – D = 0,00365 (nội
suy)
Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20
o
C) của sản phẩm DO là:
= 0,8146 + 0,000752.(28,5 – 20) = 0,8210 g/cm
3
 Bình luận:
+ Kết quả đo mẫu dầu DO hai bằng phù kế (tỉ trọng kế) đều thu được kết quả như
nhau chứng tỏ phép đo được tiến hành trong điều kiện thích hợp, tức là nhiệt độ môi
trường ổn định không làm thay đổi kết quả đo. Cũng như nhiệt độ ống đong, tỉ trọng
kế và mẫu thử trong khi tiến hành thí nghiệm gần như nhau.
34,1016 – 13,4182
m
3
– m
1
38,7269 – 13,4182
m
2
– m
1
34,1151 – 13,4256

38,7319 – 13,4182
+ Kết quả đo tỉ trọng mẫu dầu bằng bình đo tỉ trọng cho kế quả gần như nhau chì sai
lệch 0,01%. Đều đó chứng tỏ phép đo cho độ chính xác cao, tuy nhiệt độ môi trường
thay đổi làm nhiệt độ mẫu dầu và mẫu nước tiến hành thử nghiệm bị thay đổi nhưng
vẫn cho kết quả hai lần đo như nhau.
+ Sau khi tiến hành đo tỉ trọng của mẫu dầu bằng hai thiết bị cho ra kết quả sai lệch
nhau không đáng kể (mức độ sai lệch chỉ 0,2%). Tuy nhiên kết quả đo tỉ trọng sản
phẩm lỏng bằng phù kế cho kết quả không chính xác bằng phép đo tỉ trọng bằng bình
đo tỉ trọng. Vì vậy, khi muốn xác định tỉ trọng của sản phẩm lỏng một cách nhanh
chóng nhưng không cần độ chính xác cao thì sử dụng dụng cụ đo bằng phù kế. Nếu
muốn xác định chính xác tỉ trọng của sản phẩm lỏng thì dùng bình tỉ trọng sẽ cho độ
chính xác cao.
IV. TRẢ LỜI CÂU HỎI – NHẬN XÉT
1. Ý nghĩa của tỉ trọng đối với dầu thô và các sản phẩm dầu khí ?
Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thể ước lượng
được sơ bộ hiệu suất thu các sản phẩm trắng của loại dầu mỏ đó. Đối với các sản
phẩm dầu mỏ thì ý nghĩa của tỷ trọng sẽ khác nhau. Ở nhiên liệu diesel hoặc nhiện
liệu cho động cơ phản lực thì tỷ trong sẽ liên quan đến khả năng phun nhiên liệu vào
buồng cháy hay ảnh hưởng đến quá trình bay hơi và cháy của nhiên liệu.
Tỉ trọng là thông số đặc trưng cho bản chất hoá học, nguồn gốc và chất lượng
của dầu thô hoặc sản phẩm dầu. So với các chỉ tiêu khác thì tỷ trọng không phải là yếu
tố quan trọng để đánh giá chất lượng của nhiên liệu. Tuy nhiên, nó cũng có những ý
nghĩa nhất định, nếu hai nhiên liệu có cùng giới hạn nhiệt độ sôi thì nhiên liệu nào có
tỷ trọng cao hơn thì thường có hàm lượng các hydrocarbon thơm và naphthenic cao
hơn. Các nhiên liệu có tỷ trọng thấp thường có chứa nhiều parafin. Nhiệt trị trên một
đơn vị khối lượng của nhiên liệu cũng có xu hướng giảm khi tỷ trọng tăng.
Dựa vào tỉ trọng ta có thể phân ra được dầu thô nặng, nhẹ và dầu thô trung bình:
< 0,825: xem như dầu thô nhẹ
0,825 < < 0,875: xem như dầu thô trung bình
> 0,875: xem như dầu thô nặng

Ngoài ra, dựa vào tỉ trọng có thể biết được mức độ sản phẩm lẫn những cấu tử
nhẹ hơn do sự có mặt của sản phẩm khác lẫn vào. Ví dụ, mức độ lẫn xăng trong dầu
diesel, sự xuất hiện của hơi xăng trong động cơ diesel sẽ là một tác nhân tạo ra hiện
tượng nhiên liệu chưa kịp bị oxid hóa đã bốc cháy gây hao tán công suất của động cơ
như đã nói ở trên, vì vậy trong quá trình sử dụng diesel chúng ta cần hết sức lưu ý vấn
đề này.
2. Tại sao phải quy đổi tỉ trọng về điều kiện tiêu chuẩn ?
Mỗi quốc gia có một số tiêu chuẩn quy định cho sản phẩm khác nhau, tỉ trọng là
một trong những thông số vật lý quy định tính chất của dầu mỏ. Theo TCVN, tỉ trọng
của sản phẩm dầu quy định là .
Mặt khác, sản phẩm dầu có đặc điểm là tỉ trọng thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Vì
vậy khi đo tỉ trọng của sản phẩm dầu ở nhiệt độ đó () thì phải quy về điều kiện tiêu
chuẩn để tiện cho việc so sánh.
3. Tại sao khi thao tác tránh để mẫu thấm ướt phần không chìm của tỉ trọng ?
Khi ta thực hiện các thao tác trong tiến hành thí nghiệm tránh làm thấm ướt phần
không chìm của tỉ trọng để tránh làm thang đo bị dính ướt dẫn tới việc đọc kết quả đo
không chính xác.
4. Trình bày cách chuyển đổi từ tỉ trọng đo được sang tỉ trọng chuẩn ?
Từ (chính là ) ta chuyển về ( theo công thức và bảng số liệu cho ở trên) sau đó ta
chuyển về tỉ trọng chuẩn .
5. So sánh tỉ trọng xác định bằng tỉ trọng kế và picnometer ?
Có thể xác định tỉ trọng bằng các phương pháp như: dùng phù kế, cân thuỷ tĩnh,
bình đo tỉ trọng picnometer. Phương pháp đo tỉ trọng sản phẩm dầu bằng picnometer
là phổ biến nhất, có thể dùng cho bất kể loại chất lỏng nào và cho độ chính xác cao
hơn phương pháp đo tỉ trọng bằng hydrometer. Phương pháp đo tỉ trọng bằng
hydrometer không cho độ chính xác cao( vì khó đọc thang chia do thang chia dễ bị
dính ướt) nhưng vẫn được dùng phổ biến vì cho kết quả nhanh, dễ thực hiện.
6. Đánh giá chất lượng sản phẩm ?
Bảng : Mã hiệu va chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu diesel thông dụng:
Chỉ tiêu chất

lượng
Phương pháp
thử
theo chất
lượng
Mức quy
định hàng
petrolime
x nhập
khẩu
Tiêu chuẩn Việt Nam SNG
Phương
pháp thử
Mức quy
định
Phương
pháp thử
Mức quy
định
Tỉ trọng ở
15
o
C
g/cm
3
ASTM-D1289 max 0,870 3893-84 max 0,86 G.3900 max 0,860
Kết quả đo được của mẫu dầu DO đo được trung bình là 0,82, kết quả cảu sản phẩm
này nằm trong khoảng quy định của TCVN (0,86 g/cm
3
) , vì vậy sản phẩm dầu DO

này có thể sử dụng cho động cơ và buôn bán trên thị trường.
BÀI SỐ 4
HÀM LƯỢNG NƯỚC
(WATER CONTENT)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nước luôn tồn tại trong dầu mỏ nhưng hàm lượng của chúng thì thay đổi rất
nhiều tuỳ thuộc vào giai đoạn khai thác vận chuyển hay chế biến. Khi tiến hành khai
thác, dưới tác dụng của lực cơ học nước trộn lẫn cùng dầu nên hàm lượng của chúng
trong dầu mỏ rất lớn có thể lên đến vài chục phần trăm do đó cần phải tiến hành quá
trình tách loại một phần nước cùng các tạp chất khác ngay tại giàn khoan, quá trình
này chỉ tách loại được phần nước tự do còn nước tồn tại ở dạng nhũ tương nước trong
dầu thì rất kho bị tách loại ở đây.
Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì sự có mặt của nước còn có nhiều nguyên nhân
khác như do quá trình chế biến, vận chuyển và trong quá trình tồn chứa.
Nước tự do, không nằm ở dạng nhũ tương gây nhiểu trở ngại cho sự lưu chuyển,
sự cháy của nhiên liệu. Trong các nhà máy chế biến dầu, nhiên liệu đốt lò (FO) được
sản xuất không chứa nước . Nước rơi vào nhiên liệu đốt lò trong quá trình vận chuyển.
Sự có mặt của nước gây nhiều tác hại trong quá trình sử dụng và tồn trữ sản phẩm. Vì
vậy, người ta quy định hàm lượng có trong sản phẩm dầu luôn luôn dao động ở một
giới hạn nhất định.
Người ta xác định hàm lượng nước trong các sản phẩm dầu mỏ theo tiêu chuẩn
ASTM D 95. Chỉ tiêu này nhằm xác định hàm lượng nước có trong các sản phẩm dầu mỏ
như xăng máy bay, dầu DO, dầu nhờn, dầu FO, bitumen. Dầu được chưng cất theo phương
pháp lôi cuốn hơi nước bằng dung môi không tan trong nước là xylen. Sự ngưng tụ
hơi nước và hơi xylem trong ống hứng (lớp nước ở phía dưới ống hứng, bên trên là
hơi xylen ngưng tụ) cho khả năng đọc được trực tiếp lượng nước.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
Dụng cụ thí nghiệm & bộ thiết bị:
- Bộ tách nước gồm:
+ Bình cầu đáy tròn dung tích 500ml

+ Ống thu nước trên có khắc vạch
+ Ống làm lạnh ruột thẳng đầu nhám
- Bếp điện
- Giá đỡ thí nghiệm
- Xylen tinh khiết
- 2beaker 50ml
- ống đong 50ml
- mẫu dầu FO
III. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
Bước 1: Rửa sạch và sấy khô dụng cụ thí nghiệm, chuẩn bị mẫu dầu FO và dung môi
xylen.
Bước 2: Lấy chính xác 25 ml dầu FO bằng ống đong và cho vào bình cất. Tráng mẫu
bám ở thành dụng cụ lấy mẫu (ống đong) bằng 50ml dung môi xylen và cho thêm 50
ml xylen vào bình chưng.
Bước 3: Lắp hệ thống như hình vẽ, đậy một miếng bông gòn phía trên ống hoàn lưu
và đậy bông gòn xung quanh bình chưng, mở van cho nước chảy qua ống sinh hàn.
Bước 4: Bật bếp gia nhiệt, điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ sôi sao cho phần cất ngưng tụ
chảy xuống ống hứng với tốc độ 2÷3 giọt/giây. Tiến hành thí nghiệm cho tới khi
lượng nước trong ống hứng không thay đổi trong 5 phút.
Bước 5: Tắt bếp, để nguội hệ thống tới nhiệt độ phòng. Dùng máy sấy cho phần nước
dưới ống hứng phân tán đều không bị tách pha hay lẫn dung môi xylen. Đọc chính xác
thể tích nước dựa vào vạch chia trên ống hứng.
Bước 6: Tháo rửa dụng cụ và xử lý kết quả.
IV. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
Sau khi tiến hành thí nghiệm thu được kết quả như sau:
+ Thể tích nước thu được khi chưng cất 25ml dầu FO là 5,1cc (5,1 ml)
+ Hàm lượng nước có trong mẫu sản phẩm dầu là tính bằng % theo công thức:
X = = × 100 = 20,4%tt
Trong đó: V là thể tích nước thu được trong ống hứng (ml)
là thể tích mẫu ban đầu đem phân tích (ml)

Bình luận:
Sản phẩm dầu đốt lò FO theo tiêu chuẩn khi sản phẩn được sản xuất là không có lẫn
nước nhưng trong quá trình tồn trữ và vận chuyển nước bị lẫn vào. Hàm lượng nước
xác định được từ thử nghiệm sản phẩm FO cho thấy sản phẩm này bị lẫn nước rất
nhiều do quá trình bảo quản không tốt.
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI – NHẬN XÉT
1. Nêu ảnh hưởng của lượng nước lẫn trong một số sản phẩm dầu mỏ ?
Nước không phải là thành phần của dầu mỏ nhưng nó luôn có mặt trong dầu thô
hay trong tất cả các sản phẩm của dầu mỏ. Sự có mặt của nước luôn gây ra những tác
hại nhất định. Đối với các sản phẩm dầu mỏ , sự có mặt của nước do nhiều nguyên
nhân khác nhau như do quá trình chế biến, vận chuyển và trong quá trình tồn chứa.
Sự có mặt của nước trong sản phẩm dầu như DO ảnh hưởng tới khả năng cháy
của nhiên liệu trong động cơ làm giảm hiệu suất động cơ. Hơn nữa nước còn có lẫn
một số muối khoáng (muối acid) có khả năng thuỷ phân tạo ra chất ăn mòn (HCl) gây
ăn mòn thiết bị bên trong của động cơ, gây rỉ xét làm cản trở chi tiết hoạt động, làm rỉ
thiết bị chứa.
Mặc dù độ hoà tan của nước trong các phân đoạn dầu mỏ rất ít nhưng trong một
số trường hợp lại là vấn đề cần quan tâm. Thí dụ: trong trường hợp nhiên liệu phản
lực, khí hoá lỏng (LPG), dầu nhờn để cách điện.
+ Khi trong nhiên liệu phản lực có một lượng nhỏ nước hoà tan lúc động cơ làm
việc ở độ cao lớn, nhiệt độ hạ thấp ( -50
o
C) lượng nước này sẽ tách ra và lúc bấy giờ
sẽ xuất hiện các tinh thể nước đá chúng sẽ tích tụ lại trên đường ống hay trên các bộ
phận lọc làm sai lệch hàm lượng hoặc áp suất trên hệ thống cung cấp nhiên liệu. Nguy
hiểm hơn, các tinh thể nước đá này làm tắc vòi phun, gây gián đoạn việc cung cấp
nhiên liệu.
+ Trong sản xuất LPG, khi dãn nở sẽ hạ nhiệt độ, nước sẽ tạo thành các tinh thể
nhỏ gây tắc van giảm áp.
+ Trong dầu nhờn nếu có mặt nước dù ít cũng làm giảm tính cách điện của nó.

Ngoài ra, sự có mặt của nước trong nhiên liệu có thể gây ra những tác hại khác
như: sự rít bơm, hiện tượng xâm thực, tạo tinh thể hydrat trong các đường ống làm tốn
công vận chuyển, tắc nghẽn đường ống vận chuyển, sự có mặt của nước gây rỉ trong
bảo quản. Do vậy, cần phải tách nước ra khỏi các phân đoạn các sản phẩm dầu sao
cho hàm lượng nước càng nhỏ càng tốt.
2. Có thể dùng phân đoạn xăng 80÷120
o
C để thay thế cho dung môi xylen. Giải thích ?
Yêu cầu chung của dung môi là khả năng hoà tan có chọn lọc (dung môi phải
hoà tan trong sản phẩm và không hoà tan trong chất cần tách có lẫn trong sản phẩm
đó), khả năng bay hơi và nhiệt độ bay hơi phù hợp (nghĩa là khả tại cùng nhiệt độ,
dung môi và nước phải có chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi, khi đó dung
môi bay hơi mạnh hơn và lôi cuốn các phân tử nước ở thể hơi theo ), giá rẻ, độ độc hại
với môi trường và con người thấp.
Dung môi xylen bản chất là xăng được lấy ra từ phân đoạn xăng aromatic có
nhiệt độ sôi từ 80 ÷140
o
C.
Từ những yêu cầu trên, phân đoạn xăng 80÷120
o
C là xăng nhẹ, có khả năng bay
hơi tốt, không tan trong nước, hoà tan và phân tán đều trong dầu nên có thể lôi cuốn
được nước ra khỏi dầu vì vậy xăng ở phân đoạn 80÷120
o
C có thể dùng thay thế dung
môi xylen nhưng người ta ít dùng vì có thể tan một lượng nhỏ vào trong nước làm kết
quả thử nghiệm không cho độ chính xác cao như dung môi xylen.
3. Nêu nguồn gốc và đánh giá sản phẩm thử nghiệm ?
Dầu FO hay còn gọi là dầu mazut, là phân đoạn nặng thu được khi chưng cất dầu
thô parafin và asphalt ở áp suất khí quyển và trong chân không. Các dầu FO có điểm

sôi cao. Trong kĩ thuật đôi khi người ta còn chia thành dầu FO nhẹ và FO nặng. Vì
thế, các đặc trưng hoá học của dầu mazut có những thay đổi đáng kể nhưng không
phải tất cả các đặc trưng này ảnh hưởng tới việc sử dụng chúng làm nhiên liệu và các
kỹ thuật sử dụng để đạt hiệu quả cao.