Xăng máy bay và xăng ô tô thành phẩm. Xác định benzene và toluene bằng phương pháp sắc ký

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA –VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Đề Tài: Xăng máy bay và xăng ô tô thành phẩm-Xác định benzene và
toluene bằng phương pháp sắc ký khí
Trình độ đào tạo: Đại học
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Ngành: Công nghệ kỹ thuật
Chuyên ngành: Hóa lọc dầu
Khóa học: 2008 -2012
Giảng viên hướng dẫn:
Nhóm SV thực hiện:
PHAN THỊ KIỀU TRANG
TRẦN MẠNH HÙNG
NGUYỄN HUY NGUYÊN
TRẦN CHÂU ANH TUẤN
NGUYỄN THỊ ĐÔNG
Vũng Tàu, năm 2011
I - Giới thiệu về xăng động cơ và xăng máy bay thành phẩm
1-Xăng động cơ
a-Giới thiệu
Xăng động cơ là một trong những sản phẩm quan trọng của công nghiệp chế biến dầu mỏ và
ngày nay đã thực sự trở thành một sản phẩm quen thuộc đối với con người
Xăng động cơ không phải đơn thuần chỉ là sản phẩm của một quá trình chưng cất từ một phân
đoạn nào đó của dầu mỏ hay một quá trình chưng cất đặc biệt khác .Nó là một sản phẩm hỗn
hợp được lựa chọn cẩn thần từ một số thành phần , kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo
các yêu cẩu hoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và trong các điều
kiện tồn chứa ,lưu trữ khác nhau …
Về bản chất hóa học,xăng động cơ là một hợp chất béo hydrocacbon với cấu trúc phân tử từ 7
đến 11 nguyên tử cacbon trong mạch liên kết Hydrocacbon.
Trong điều kiện lý tưởng nhiều oxy khi dốt cháy xăng ta sẽ thu được cacbon dioxit từ các

nguyên tử C có trong xăng động cơ,nước và rất nhiều nhiệt lượng.Khi đốt cháy một gallon
xăng cho ta khoảng 132×106 Jun năng lượng,tương đương 125.000 BTU hay 36.650 W/h
b-Các chỉ tiêu lý hóa quan trọng nhất:
Xăng động cơ phải có các chỉ tiêu hóa lí phù hợp và phải được tiến hành kiểm nghiệm trong
phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu quan trọng lien quan đến những yêu cầu trên
• Áp suất hơi:
Độ bốc hơi là chỉ tiêu quan trọng nhất của xăng.Nó đảm bảo cho khả năng vận hành của động
cơ.Khả năng khởi động nguội,khởi động nóng,tăng tốc và vận hành trong mùa hè cũng như
mùa đông…đều phụ thuộc vào độ bốc hơi của nhiên liệu.Độ bốc hơi của xăng được đánh giá
thong qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hòa.Chỉ tiêu này cộng với thành phần cất được dung làm cơ
sở để đánh giá ảnh hưởng của loại xăng đó đến khả năng khởi động,vận hành trên đường và
xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ
Áp suất hơi bão hòa là áp suất hơi đo được trong điều kiện của bình chịu áp tiêu chuẩn gọi là
bom reid ở nhiệt độ 37.8ºC và thường được đo bằng các đơn vị như KPa,Psi.mmHg…Áp suất
hơi bão hòa được xác định thep phương pháp reid và theo tiêu chuẩn ASTM
Áp suất hơi bão hòa càng lớn,càng dễ bay hơi,dễ tạo nút hơi trong động cơ,gây ra hao hụt
trong tồn chứa và ô nhiễm môi trường.Vì vậy trong chỉ tiêu kỹ thuật người ta giới hạn mức tồi
ta mà ít khi giới hạn mức tối thiểu.Áp suất hơi bão hòa chỉ định không nên vượt quá 12Psi.Tuy
nhiên áp suất hơi bão hòa quá thấp cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tính khởi động của động cơ.
• Độ hóa hơi:
Xăng động cơ là hỗn hợp chứa nhiều loại hydrocacbon khác nhau,chưa kể một lượng nhỏ chất
phụ gia có trong xăng.Mỗi loại phân tử hydrocacbon đều có đặc tính hóa lý riêng và nhiệt đô
sôi là một trong những đặc tính hóa lý đó.Các phân tử hydrocacbon khác nhau thì có nhiệt độ
sôi khác nhau.Chính vì vậy xăng không có nhiệt độ sôi cố định mà sôi trong một khoảng nhiệt
độ,thường nằm trong khoảng 30-200ºC
Để đánh giá nhiệt độ sôi của xăng trong phòng thí nghiệm,người ta tiến hành chưng cất 100ml
xăng và ghi giá trị nhiệt độ tại các điểm có nhiệt độ sôi khác nhau.Khi đó các phân tử
hydrocacbon 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 phần trăm thể tích chưng cất được của xăng ngưng tụ trong thiết bị chưng cất và

được gọi chung là thành phần cất
-Nhiệt độ sôi đầu( IPP ):Khi tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng trong thiết bị chưng 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.Giới hạn sôi đầu có ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ và nguy cơ 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 xylanh,hao hụt tồn chứa
trong vận chuyển lớn.Nếu nhiệt độ này quá cao,động cơ sẽ khó khởi động nguội nhất là khi để
qua đêm vào mùa đông.Hai giá trị này được khống chế trái chiều nhau,tức là quy định giá trị
tối thiểu của nhiệt độ sôi đầu( min 30ºC ) và giá trị tối đa của nhiệt độ sôi 10% ( max
70ºC ).Nếu đã khống chế khoảng áp suất hơi thì có thể không khống chế nhiệt độ sôi đầu
-Nhiệt độ sôi cuối ( FBP ):Là nhiệt độ cao nhất ghi được khi toàn bộ chất logn3 trong bình
chưng đã bay hơi hết được gọi là nhiệt độ sôi cuối.Khi toàn bộ lượng xăng trong bình chưng
bay hơi hoàn toàn ,được đánh dấu bằng việc nhiệt độ tăng nhanh kèm theo tạo khói trong bình
xăng.Nhiệt độ sôi cuối 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 khả năng trên càng lớn
và ngược lại.Vì vậy FBP được khống chế bởi một giá trị tối đa,thường là 215-220ºC.Tuy nhiên
FBP quá thấp,dưới 170ºC cũng không phải là một dấu hiệu tốt vì nó làm giảm trị số octan và
tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.Nhiệt độ sôi cuối còn được dùng để đánh giá mức độ
lẫn các loại nhiên liệu khác váo trong xăng trên cơ sở với mẫu lưu trong phòng thí nghiệm
- Khoảng nhiệt độ sôi tương đương với 10-90% cất được gọi là giới hạn sôi giữa và rất quan
trọng 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 thường
có T90 vào khoảng 170-200ºC.Giá trị này nếu quá thấp sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên
liệu,giảm công suất động cơ xuống dưới mức thiết kế.
• Trị số octan :
Trị số octan là một đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của
nhiên liệu và nó được đo bằng phần trăm thể tích của izo-octan trong hỗn hợp của nó với n-
heptan,tương đương với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu ở điều kiện chuẩn.
Trị số octan đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu trong động cơ.Đối với động
cơ 4 thì,ở cuối giai đoạn nén,hỗn hợp(NL+KK) đi vào xylanh sẽ được bugi phát tia lửa điện để

đốt cháy.Quá trình cháy xảy ra rất nhanh(bình thường từ 15 đến 40 m/s) ,nhưng không đồng
thời trong toàn bộ xylanh mà lan truyền theo từng lớp ,phân chia không gian của xylanh thành
2 phần :phía trong ngọn lửa bao gồm các sản phẩm đã cháy
2-Xăng máy bay
II – Xác định hàm lượng của toluene và benzene bằng phương pháp sắc ký
khí
1.Giới thiệu về sắc ký
• Sắc ký (Chromatography) là phương pháp tách, phân ly, phân tách các chất dựa vào sự phân
bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và tĩnh. Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn
hợp sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính
tan, …).
-Trong sắc ký khí gồm có:
+Bốc hơi mẫu
+Tách các cấu tử trong cột nhờ vào sự phân bố trong pha động và pha tĩnh
+Pha động : pha khí ( N
2
,He,H
2
…)
+Pha tĩnh : pha rắn hoặc pha lỏng phủ lên pha rắn được giữ ở trong cột
-Mẫu phân tích được nhờ:
+Đưa vào bộ phận nạp mẫu (heated injector)
+Di chuyển qua cột phân tách (Seperating column) nhờ một dòng khí mang trơ(inert carrier gas)
+Phát hiện và ghi lại các peaks khi các cấu tử đi ra khỏi cột
• Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là 1 chất khí (được gọi là khí
mang) và pha tĩnh chứa trong cột là một chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất mang trơ
dạng rắn hay phủ đều lên thành phía trong của cột. Tuỳ thuộc bản chất pha tĩnh chia thành hai loại
sắc ký khí:
-Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp
trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.

-Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không bay
hơi.
•Ứng dụng của sắc ký khí
-Áp dụng đối với các mẫu bốc hơi và ổn định nhiệt đến vài trăm ºC
-Có khả năng phát hiện và phân tích rất nhiều chất và hỗn hợp
-Được ứng dụng rộng rãi và xác định các cấu tử trong các mẫu từ nhiều chủng loại khác nhau
2 .Xác định hàm lượng benzene và toluene bằng phương pháp sắc ký khí
Một máy sắc ký khí gồm có những bộ phận chính:
+ Nguồn cung cấp khí mang: thường là bình khí hoặc máy sinh khí
+ Hệ thống điều khiển áp suất hoặc tốc độ dòng khí mang,điều khiển cơ chế điện tử
+ Lò cột: dùng để điều chỉnh nhiệt độ cột tách
+ Injector
+ Cột sắc ký khí : là nơi xảy ra quá trình tách chất
+ Detector : dùng để phát hiện chất và định lượng
+ Hệ thống ghi nhận và xử lý tín hiệu : dùng để ghi nhận và tính toán kết quả
A . Vật liệu
a- Hóa chất
- Khí mang : Heli tinh khiết 99.99 %
Là loại khí trơ rất thích hợp cho sắc ký khí