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 nƣớc, 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 lƣợng tốt nhất đáp ứng đƣợc
nhu cầu của ngƣời tiêu dung. Nhiều loại sản phẩm của quá trình lọc dầu đƣợc sử dụng
trong đời sốn hằng ngày nhƣ LPG, xăng, nhiên liệu diesel – DO, nhiên liệu phản lực,
dầu đốt lò FO…mỗi sản phẩm khi sản xuất đều phải đáp ứng đƣợc một số chỉ tiêu
chuẩn chất lƣợng để khi đi vào sử dụng mang lại hiệu quả tốt nhất, an toàn cho ngƣời
sử dụng, phù hợp với điều kiện từng khu vực… Để hiểu rõ hơn về các chỉ tiêu chất
lƣợng và phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng sản phẩm, bài báo cáo thí nghiệm này sẽ
cho chúng ta nắm đƣợc những kiến thức cơ bản nhất trong kiểm nghiệm và đánh giá
các chỉ tiêu chất lƣợng 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 trƣờng Đại Học Bách Khoa đã tạo điều kiện cho chúng em đƣợc
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
Trƣờng 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 2O
có nhiệt độ sôi cố định là 100 o C (ở điều kiện áp suất khí quyển), nguyên nhân là nƣớc
chỉ chứa một loại phân tử.
Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều loại phân tử hydrocarbon khác nhau, chƣa kể
một lƣợng 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, thƣờng nằm trong khoảng từ
30÷220 oC.
Để đánh giá nhiệt độ sôi của xăng trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta tiến hành
chƣng cất (trên thiết bị chƣng 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 thƣờng đƣợc đánh giá bằng nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi cuối và nhiệt độ sôi
tƣơng ứng với % thể tích chƣng cất đƣợc của xăng ngƣng tụ trong thiết bị chƣng cất
và đƣợc gọi chung là thành phần cất. Phƣơng pháp xác định thành phần cất của xăng
đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D86. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và % chƣng
cất đƣợc xây dựng thành đồ thị. Sự thay đổi các giá trị nhiệt độ này sẽ ảnh hƣởng 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 chƣng cất tiêu chuẩn, nhiệt độ tại đó giọt nhiên liệu đầu tiên
đƣợc ngƣng 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 đƣợc khi
toàn bộ chất lỏng trong bình chƣng đã bay hơi hết đƣợc gọi là nhiệt độ sôi cuối. Khi
toàn bộ lƣợng xăng trong bình chƣng đã bay hơi hoàn toàn, đƣợc đánh dấu bằng việc
nhiệt độ tăng nhanh kèm theo tạo khói trong bình chƣng.
- 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 ngƣợc lại nhiệt độ theo phần
trăm thu đƣợc khi tiến hành chƣng cất mẫu.
Từ điểm sôi đầu đến điểm sôi cuối, ứng với 10ml mẫu ngƣng tụ (10% thể tích
thu hồi) sẽ xác định đƣợc một giá trị nhiệt độ ( đo đƣợc trong bình ngƣng) và gọi là
điểm cất. Bằng cách kết nối các điểm cất, sẽ xây dựng đƣợc một biểu đồ chƣng cất là
các đƣờng cong.
Phƣơng pháp xác định thành phần cất của xăng đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn
ASTM D86 (đƣợc áp dụng cho hầu hết các sản phẩm chính của dầu mỏ nhƣ xăng ôtô,
xăng máy bay, kerosel, dầu DO, naphta, các phần cất,... ngoại trừ khí hoá lỏng và
bitume). Quá trình chƣng cất đƣợc thực hiện trong bộ chƣng cất tiêu chuẩn Engler


Trang 3


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
nên gọi là chƣng cất Engler. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và % chƣng cất đƣợc xây
dựng thành đồ thị.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
1. Sơ đồ hệ thống thiết bị:

Hình II.1:Sơ đồ chƣng cất để xác định thành phần phân đoạn

2. Dụng cụ & mẫu sản phẩm:
- Bình chƣng cất ASTM (125ml) dùng cho chƣng cất xăng
- Ống sinh hàn nhiệt độ 0 ÷ 1 oC
- Ống đong chứa distilat (100ml)
- Ống đong phần cặn (5ml)
- Nhiệt kế và nút lie
- Thiết bị gia nhiệt (thiết bị chƣng)
- Mẫu xăng (xăng không chì – RON 92) 100ml
III. CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH
Bƣớc 1: Rửa sạch và sấy khô dụng cụ chƣng cất, đổ nƣớc đá vào bể ngƣng tụ
Bƣớc 2: Đong 100ml mẫu xăng cho vào bình chƣng 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 dƣới của
ống nhánh.
Bƣớc 3: Lắp dụng cụ nhƣ hình II.1. Lót miếng đệm sứ dƣới 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 ngƣng ngang nhau.


Trang 4


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Bƣớc 4: Khi nhiệt độ nƣớc trong bể ngƣng tụ đạt 0÷5 oC thì tiến hành mở nguồn điện
bộ phận đun nóng bình chƣng 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 (Tđ)
Bƣớc 5: Lập tức đặt thành ống hứng sát vào đầu ống ngƣng để sản phẩm cất chảy ra
theo thành ống cho khỏi sóng sánh. Tiếp tục cất, quan sát và ghi các nhiệt độ tƣơng

ứng với thể tích ngƣng tụ đƣợc 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 (Tc)
Bƣớc 6: Tắt bộ phận đun nóng, bật quạt giải nhiệt tới khi bình chƣng nguội. Tháo
dụng cụ, ghi thể tích tổng hứng đƣợc – phần ngƣng tụ (Vng) trong ống hứng. Đổ phần
cặn còn lại trong bình vào ống đong 5ml, ghi thể tích phần cặn (Vc)
Bƣớc 7: Rửa sạch dụng cụ thí nghiệm và xử lý kết quả tính toán
IV.
KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
Kết quả thu đƣợc khi chƣng cất phân đoạn xăng cho động cơ ( A 92) nhƣ sau:
To sôi đầ u
33 oC
Vn gƣng
89% vol
o
o
T sôi (10% V)
62 C
Vcặn
2% vol
o
o
T sôi (20% V)
69 C
Vmất mát =
100 – (Vngƣn g + Vcặn )
o
o
T sôi (30% V)
78 C
=

100 – (89 + 2)
o
o
T sôi (40% V)
87 C
=
9 % vol
o
o
T sôi (50% V)
96 C
o
T sôi (60% V)
120,5 oC
To sôi (70% V)
137,5 oC
To sôi (80% V)
167 oC
To sôi cuối
194 oC
Từ các giá trị trên , ta dựng đƣợc đồ thị phụ thuộc giữa % sản phẩm chƣng cất đƣợc
và nhiệt độ sôi (hình IV.1) gọi là đƣờng cong chƣng cất Engler.

Hình IV.2. Đƣờng cong chƣng cất Engler của sản phẩm xăng A92


Trang 5


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí

Bình luận:
Kết quả thu đƣợc khi chƣng cất xăng:
Vn gƣng thu đƣợc không cao (89%) nguyên nhân chủ yếu do một phần hơi đã thoát
ra ngoài (do các nút lie gắn bình chƣng với nhiệt kế, bình chƣng với bộ phận sinh hàn
không sát và miệng ống hứng chƣa đƣợc bịt kín) không ngƣng tụ đƣợc đó là lƣợng
mất mát ( rất cao tới 9%). Ngoài ra, một số chất có thể bị phân huỷ ở nhiệt độ cao làm
giảm thể tích ngƣng thu đƣợc (do quá trình chƣng cất, nhiệt độ chƣng tăng không đều,
làm nhiệt độ tăng cao).
Tóm lại, có hai nguyên nhân chính làm kết quả thu đƣợc không nhƣ mong muốn
đó là thứ nhất thiết bị chƣng lắp không kín làm bay hơi dẫn tới %mất mát cao (do
thiết bị chƣng quá cũ và do ngƣời 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 Vcặn cao (2%) và thể tích ngƣng thu đƣợc không cao (89%).
Vì vậy, nếu kiểm soát tốt nhiệt độ và làm kín thiết bị tránh bay hơi thất thoát thì
Vn gƣng thu đƣợc 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 chƣng cất và chƣng ở nhiệt độ xăng vừa bay hơi
để ngƣng tụ tổng thể tích distillate bay hơi của sản phẩm ở mức cao nhất.
 Nhận xét sơ đồ chƣng cất Engler:
Dựa vào đồ thị đƣờng cong chƣng 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 ngƣng tụ đƣợc khi tiến hành thử nghiệm là rất cao. Vì
vậy, thể tích distilat thu đƣợc 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 % chƣng cất tăng ứng với mỗi lần tăng nhiệt độ, càng về sau nhiệt độ
tăng nhƣng % phần cất thu đƣợc 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 chƣa kịp bay hơi đã bị phân huỷ bởi nhiệt tạo nhiều cặn và giảm

thể tích ngƣng thu đƣợc.
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 đƣợc pha trộn từ nhiều nguồn sản phẩm khác nhau trong quá
trình lọc và chế biến dầu nhƣ xăng từ phân đoạn xăng chƣng cất từ dầu mỏ, từ sản



Trang 6


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
phẩm các quá trình reforming, cracking, alkyl hoá.. cho tới sản phẩm của quá trình
đồng phân hóa, polymer hóa từ condensat.
2. Cách xây dựng đƣờng cong chƣng c ất ASTM đã hiệu chỉnh phần mất mát?
Gọi Vng là tổng thể tích distillate
thu đƣợc trong ống đong; VD là tổng thể
tích distillate bay hơi VD = Vng + Vm,
trong đó Vm là thể tích mất mát đƣợc
tính theo công thức Vm = Vb – Vn g – Vc
(với Vb là thể tích mẫu dùng chƣng cất)
1.Vẽ đƣờng cong 1 theo Vng (đƣờng
cong mối liên hệ % thể tích cất theo
nhiệt độ) từ kết quả thí nghiệm khi tiến
hành chƣng cất mẫu.
2.Vẽ đƣờng cong 2 theo VD, đƣờng
cong 2 có thể xem nhƣ là phép tịnh tiến
đƣờng cong 1 một đoạn về bên phải.
Đƣờng cong 1 biểu diễn nhiệt độ chƣng

cất là hàm của Vng. Giả sử, một phép
chƣng cất nào đó có Vm = 1,5ml (coi Vb
= 100ml), ta đo đƣợc thể tích ngƣng
Vn g = 10ml lúc nhiệt độ là T’10 . Tại
nhiệt độ đó, VD = 10 + 1,5 = 11,5ml

Hình V.3: Hiệu chỉnh đƣờng cong chƣng cất
nên T’10 chính là T11,5 và nhiệt độ T10 chỉ tìm đƣợc theo đƣờng 2.
Hai đoạn ở đầu mút của đƣờng 2 có đƣợc bằng phép ngoại suy cho nên nhiều
trƣờng hợp chỉ những giá trị từ T5 ÷ T95 là đáng tin cậy. Vì vậy, trên đồ thị đƣờng
cong chƣng cất Engler ngƣời ta chỉ vẽ theo kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm và hiệu
chỉnh phần mất mát và phần cặn thu đƣợc trên đồ thị.
3. Ý nghĩa của đƣờng cong chƣng cất ASTM, điểm sôi đầu, điểm sôi cuối?
Đƣờng cong chƣng c ất 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 nhƣ 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 hƣởng 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, nhƣng 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. Ngƣợc lại, nếu hai nhiệt độ này quá cao, động cơ


Trang 7


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
sẽ khó khởi động nguội, nhất là khi để qua đêm vào mùa đông. Hai giá trị nhiệt độ này

đƣợc khống chế trái chiều nhau, tức là quy định giá trị tối thiểu của nhiệt độ sôi đầu
(min 30 oC) 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 đƣợc 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 ngƣợc lại. Vì
vậy, FBP bị khống chế bởi một giá trị tối đa, thƣờng là 215÷220 oC. Tuy nhiên FBP
quá thấp, dƣới 170 oC, 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 đƣợc 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 lƣu trong phòng thí nghiệm.
- Khoảng nhiệt độ sôi tƣơng đƣơng với 10 đến 90% cất đƣợc (T10 và T90 ) đƣợc gọi
là giới hạn sôi giữa và rất quan trọng đối với hiệu suất của động cơ khi chạy trên
đƣờng. Nó cũng ảnh hƣởng tới khả năng tăng tốc sau khi khởi động và hạn chế hiện
tƣợng chết máy khi dừng giữa đƣờng. Các loại xăng có T90 từ 170÷220 oC. Giá trị này
nếu quá thấp sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu, giảm công suất động cơ xuống dƣới
mức thiết kế.
4. Đánh giá sản phẩm thử nghiệm?
So sánh kết quả thu đƣợc với chỉ tiêu chất lƣợng xăng không chì (TCVN 6776:2005)
STT

Tên chỉ tiêu

Xăng không chì RON92

Phƣơng pháp thử

Thành phần cất phân đoạn:

3

- Điểm sôi đầu, o C

Báo cáo

- 10% thể tích, max

70

- 50% thể tích, max

120

TCVN 2698:2002

- 90% thể tích, max

190

(ASTM D 86)

- Điểm sôi cuối, o C, max

215

- Cặn cuối, % thể tích, max

2

-Cặn và hao hụt %V, max

4,0

Nhận xét: Kết quả thu đƣợc khi chƣng 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 chƣng cất phần hơi bị mất mát không ngƣng tụ đƣợc và do kiểm soát nhiệt độ
không tốt (nhƣ đã trình bày ở trên). Vì vậy mẫu sản phẩm xăng A92 này đạt tiêu
chuẩn chất lƣợng và đƣợc sử dụng trên thị trƣờng.



Trang 8


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
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 đƣợc 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. Ngƣợc 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 trƣng cho tính ít biến thiên của độ nhớt theo nhiệt độ, ngƣời ta dùng đại
lƣợng chỉ số độ nhớt VI.
Vì parafin có độ nhớt ít bị biến đổi nhất theo nhiệt độ nên ngƣời ta quy ƣớc 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. Nhƣ vậy,
chỉ số độ nhớt là một đại lƣợng có tính quy ƣớc.
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 đƣợc định nghĩa bằng hệ thức:
VI =

× 100

trong đó U là độ nhớt động học ở 40 oC của dầu có chỉ số độ nhớt cần phải tính, mm2 /s
L là độ nhớt động học đo ở 40 oC của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0
và cùng độ nhớt động học ở 100 oC với dầu cần tính chỉ số độ nhớt, mm2 /s
H là độ nhớt động học đo ở 40 oC 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,
mm2/s.
Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100 oC nhỏ hơn hoặc bằng 70 mm2/s, thì các giá
trị tƣơng ứng L và H cần phải tra trong bảng ASTM – D2270 cho bên dƣới:
Độ nhớt động học ở 100 oC, mm2/s
2,0
2,1
5,0
5,1
15,0
15,1
20,0
20,2
70,0

Giá trị L
7,994
8,64

40,23
41,99
296,5
300,0
493,2
501,5
4905

Giá trị H
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 oC


Trang 9


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Nếu độ nhớt động học ở 100oC lớn hơn 70 mm2/s thì giá trị L và H đƣợc tính
nhƣ sau:
L = 0,8353
H = 0,1684

trong đó

+ 14,67

– 216

+ 11,85 – 97

là độ nhớt động học ở 100oC của dầu cần tính chỉ số độ nhớt, mm2/s.

Ngoài ra ngƣời 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 dƣới:

Hình I.4: Toán đồ để xác định chỉ số độ nhớt VI
Cách xác định nhƣ sau:
- Trên thang độ nhớt 40 o C ta lấy điểm A ứng với giá trị độ nhớt của dầu đo đƣợc
ở 40 oC.
- Trên thang độ nhớt 100 oC ta lấy điểm B ứng với giá trị độ nhớt của dầu đo
đƣợc ở 100 oC.
- Qua 2 điểm A, B ta kẻ một đƣờng thẳng, đƣờng 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.



Trang 10


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Cách 2: Từ giá trị độ nhớt ở 40 oC và 100 oC đƣa vào bảng 1 ta dễ tìm đƣợc giá trị chỉ
số độ nhớt (VI). Phƣơng pháp này dùng làm trọng tài.

Độ nhớt động học ở 1000 C, cSt
Chỉ số độ nhớt (VI)

13,5

14,0

14,5

15,0

Độ nhớt động học ở 400 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 B Ị 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.

Hình II.5. Thiết bị xác định độ nhớt động học của sản phẩm
dầu
III. CÁC BƢỚC TIẾN
HÀNH
Bƣớc 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 oC.


Trang 11


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Bƣớc 2: Nhớt kế sau khi làm sạch và sấy khô đƣợc lắp vào giá đỡ nhƣ hình vẽ (hình
II.1) và đƣợc cho vào bể điều nhiệt.
Bƣớc 3: Dùng pipet hút 7ml dầu nhờn cho vào nhớt kế 300ml.
Bƣớc 4: Giữ mẫu trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 40oC trong thời gian 30 phút để đảm
bảo đạt đến nhiệt độ cần xác định độ nhớt.
Bƣớc 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.
Bƣớc 6: Ngƣng thí nghiệm, lấy nhớt kế mao quản chứa mẫu ra và điều chỉnh nhiệt độ
bể điều nhiệt ổn định ở 100 oC chuẩn bị thí nghiệm lần hai.
Bƣớc 7: Cho mẫu vào bể điều nhiệt và tiến hành tƣơng tự các bƣớc trên. Ghi nhận thời
gian mẫu dầu chảy từ mực đánh dấu thứ nhất tới mực đánh dấu thứ hai ở nhiệt độ
100 oC.
VI. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
 Kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm nhƣ sau:
-

Độ nhớt động học của sản phẩm dầu ở 100 oC là:  = 18,5238 (cSt)
Độ nhớt động học của sản phẩm dầu nhờn ở 40 oC :
+ kết quả đo lần 1:  = 159,9 (cSt)





+ kết quả đo lần 2:  = 159,2 (cSt)



(Ghi chú:  kết quả từ ngƣời hƣớng 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 nhƣ hai lần thí nghiệm tính đƣợc độ nhớt động học của sản phẩm ở 100 oC
là  = 18,5238 (cSt)
+ Kết quả đo độ nhớt động học của sản phẩm ở 40 oC lần 1:
gọi

là độ nhớt động học của dầu nhờn ở 100 oC;
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 oC có độ nhớt động học ở 100 oC

bằng Y;
H là độ nhớt động học của dầu H (VI = 100) ở 40 oC có độ nhớt động học ở 100 oC
bằng Y.

Trang 12


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Vì độ nhớt động học ở 100 oC nhỏ hơn 70 mm2 /s (
tƣơng ứng của L và H đƣợc nội suy từ bảng I.1:

= 18,5238 cSt) nên các giá trị

Kết quả sau khi nội suy ta đƣợc: L = 434.9955 và H = 205.9109
 chỉ số độ nhớt của sản phẩm dầu nhờn là: VI1 =

–

×100 = 120

+ Kết quả đo độ nhớt động học của sản phẩm ở 40 oC lần 2:
Tính tƣơng tự nhƣ trên ta đƣợc:
 chỉ số độ nhớt của sản phẩm dầu nhờn là VI2 =

–

× 100 = 120

Bình luận:
Dựa vào toán đồ hình II.5, ta tìm đƣợc chỉ số độ nhớt là 152 từ hai số liệu là độ
nhớt động học của sản phẩm dầu nhờn ở 40o C là 159,5 cSt và độ nhớt động học của
dầu nhờn đo ở 100 oC 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.


Trang 13


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
V. ĐÁNH G IÁ SẢN PHẨM THỬ NGHIỆM
So sánh kết quả tính đƣợc 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 lƣợng hảo hạng, đƣợc 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 đƣợc các yêu cầu: dầu cấp chất lƣợng 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 trƣng của dầu động cơ xăng mã hiệu PLC RACER
cho ở bảng bên dƣới:
CÁC TÍNH CHẤT

Phân loại theo SAE
Mầu
Độ nhớt động học ở 100 oC
Chỉ số độ nhớt

PLC RACER PLUS
Phƣơng pháp thử

Đơn vị

ASTM D 445
ASTM D 2270

cSt
-

Giá trị đảm
bảo
20W-50
Đỏ
19-20
135 min

So sánh giá trị tính đƣợc 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 lƣợng. Sản phẩm với độ nhớt 120 chỉ dùng cho động cơ xăng ho ạt động ở
điều kiện bình thƣờng, không sử dụng đƣợc 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 đƣợc từ toán đồ, sản phẩm đạt chỉ tiêu chất lƣợng và có thể sử dụng
cho động cơ xăng làm việc trong điều kiện khắc nghiệt.



Trang 14

Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
BÀI SỐ 3
TỶ TRỌNG
(SPECIFIC GRAVITY)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tỷ trọng là đại lƣợng đặc trƣng cho độ nặng nhẹ, mức độ biến chất thấp hay cao
của sản phẩm dầu, đƣợc đo bằng khối lƣợng trên một đơn vị thể tích nhiên liệu. Tỷ
trọng đƣợc dùng để tính toán, chuyển đổi giữa thể tích và khối lƣợng, để chuyển đổi
giữa thể tích ở nhiệt độ này sang thể tích ở nhiệt độ khác. Tỷ trọng đƣợc xác định theo
phƣơng pháp chuẩn ASTM D 1298.
Thông thƣờng tỷ trọng của sản phẩm dạng lỏng đƣợc ký hiệu nhƣ sau:
và trong hệ
3
CGS biểu thị bằng g/cm .
Trong đó: t1 là nhiệt độ của nƣớc khi thử nghiệm;
t2 là nhiệt độ của dầu trong lúc thử nghiệm.
Trong thực tế tỉ trọng đƣợc quy về điều kiện tiêu chuẩn để dễ so sánh, tuỳ từng
nƣớc mà tỉ trong tiêu chuẩn đƣợc sử dụng có thể là
(áp dụng ở Việt Nam) hoặc
o
o
15,6 C (tƣơng ứng 60 F) so với nƣớc ở cùng nhiệt độ. Khi đó ta ghi
Ngoài ra, ở một số nƣớc ngƣời ta còn dùng một khái niệm khác để biểu diễn tỷ
trọng đó là oAPI (API: American Petroleum Institute), giá trị của nó đƣợc 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 kho ảng rộng, tuỳ thuộc vào loại dầu mà có trị số
dao động trong kho ảng 0,8÷0,99 (có đến 85% dầu mỏ có d = 0,81÷0,90 g/cm3 ). Vì tỉ
trọng tăng theo phân tử lƣợng, theo dãy hydrocacbon P – N – A, nên dầu paraffin
thƣờng nhẹ nhất, dầu asphalten nặng nhất. Các phân đoạn dầu mỏ do có d càng lớn
khi nhiệt độ chƣng cất càng cao.

Hình I.6: Tỉ trọng của các sản phẩm dầu mỏ


Trang 15


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Sản phẩm dầu có đặc điểm là tỉ trọng thay đổi (hay trọng lƣợng 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 đƣợc sự thay đổi trọng
lƣợng riêng phụ thuộc vào nhiệt độ với độ chính xác tƣơng đối cao theo biểu thức:
=
Trong đó:

– γ(t – 20)

- 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 s ản phẩm dầu khí ở
dạng lỏng, tỷ trọng đƣợc xác định bằng tỷ trọng kế thủy tinh, phƣơng pháp xác định
này dựa trên nguyên tắc của sức đẩy Archimede. Ngoài ra, ngƣời ta còn xác định tỉ
trọng của sản phẩm dầu một cách chính xác hơn bằng bình đo tỉ trọng Picno meter.
Phƣơng pháp xác định tỉ trọng của sản phẩm dầu trong phòng thí nghiệm, nhiệt
độ của sản phẩm dầu và nhiệt độ của nƣớc không cố định (dầu không có nhiệt độ ổn
định 20 oC và nƣớc cũng không ở 4 oC). Vì vậy, khi xác định ta thu đƣợc kết quả tỉ
trọng sản phẩm là
thì cần chuyển về
để tiện trong việc tra cứu cũng nhƣ chuyển
về tỉ trọng chuẩn
để dễ dàng so sánh. Ta có công thức chuyển
→
nhƣ sau:
=
to C
0
4
10
11
12
12,5

1–D
0,0013
0,0000
0,0027

0,0037
0,0048
0,0054

to C
13
14
15
15,6
16
17

-

(1- D) ; D-tỉ trọng của nƣớc ở nhiệt độ t
1–D
0,00060
0,00073
0,00087
0,00097
0,0010
0,00127

to C
17,6
18
19
20
21
22

1–D
0,0013
0,0014
0,0016
0,0018
0,0020
0,0022

to C
23
24
25
30

1–D
0,0024
0,0027
0,0029
0,0044

*Ghi chú: nếu nhiệt độ của nƣớc khi thử nghiệm không nằm trong bảng tra thì ta dùng
phƣơng 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 oC

- Mẫu sản phẩm: dầu DO (nhiên liệu động cơ diesel)
Sơ đồ hệ thống thiết bị:


Trang 16


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí

Hình II.7: Đo tỉ trọng bằng phù kế (tỉ trọng kế)
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
- Nƣớc cất
II. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
 Xác định tỉ trọng bằng tỉ trọng kế:
Bƣớc 1: Rót mẫu dầu DO cần đo tỉ trọng vào ống đong 500ml sao cho khi thả vào tỉ
trọng nổi có thể đọc đƣợc số và bầu chì cách đáy ông 1 đong tối thiểu 25mm.
Bƣớc 2: Cầm phía trên của tỉ trọng kế rồi thả từ từ vào ống đong đựng mẫu. Tránh để
mẫu thấm ƣớt phẩn không chìm của tỉ trọng kế.
Bƣớc 3: Dùng nhiệt kế khuấy mẫu liên tục (tránh làm ƣớt 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.
Bƣớc 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.

Trang 17


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Bƣớc 5: Khi tỉ trọng kế đứng yên, đặt mắt ở vị trí thấp hơn mực chất lỏng và đƣa lên
từ từ cho tới khi ngang bằng với mặt thoáng của chất lỏng (nhƣ hình II.7) rồi ghi giá
trị đọc đƣợc trên thang chia của tỉ trọng kế.
Bƣớc 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 trƣớc hơn 0,5 o C thì đo lại tỉ trọng.
Bƣớc 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 nhƣ nhau
+ Nhiệt độ môi trƣờng khi tiến hành thử nghiệm không thay đổi quá 2 oC
 Xác định tỉ trọng bằng bình đo tỉ trọng
Bƣớc 1: Cân Picnometer rỗng đã đƣợc làm khô và sạch với độ chính xác ±0,0002g và
ghi khối lƣợng m1
Bƣớc 2: Đổ nƣớc cất vào beaker 100ml, dùng pipet cho nƣớc cất vào đến miệng
picnometer đã cân. Đậy nút mao quản và dùng giấy lọc lau khô phần nƣớc dƣ tràn ra
phía ngoài rồi đem cân chính xác tới ±0,0002g . Ghi nhận khối lƣợng m2 đồng thời
dùng nhiệt kế xác định nhiệt độ mẫu nƣớc cất.
Bƣớc 3: Đổ nƣớc và làm khô picnometer
Bƣớc 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 dƣ tràn qua nút. Cân chính xác đên
0,0002g và ghi khối lƣợng m3 đồng thời xác định nhiệt độ mẫu dầu.
Bƣớc 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 đƣợc kết quả
nhƣ sau:
PP ĐO

Nƣớc cất
m1

m2

t1 (oC)

m1

m3

t2(oC)

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

Lần 1

t1

d4

t2

Lần 2

29,5 oC

0,816

29,5 oC

Số lần đo
Bình đo

tỉ trọng

Mẫu dầu DO

Phù kế

0,816

 Xử lý kết quả thu được:


Trang 18


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Kết quả đo bằng hydrometer:
Do hai lần tiến hành đo tỉ trọng thu đƣợc kết quả nhƣ nhau. Vì vậy, kết quả thu đƣợc
khi đo tỉ trọng dầu DO tại nhiệt độ sản phẩm là 29,5 oC là
= 0,816.
Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20 oC) của sản phẩm DO là:
+ γ (29,5 − 20)

=

Tỉ trọng đo đƣợc 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/cm3



 Kết quả đo bằng picnometer:
+ Kết quả đo lần 1:
Tỉ trọng đo đƣợc của mẫu dầu xác định bằng picnometer ở nhiệt độ phòng đƣợc tính
theo công thức:
m3 – m1
34,1016 – 13,4182
=
= m2 – m1 =
= 0,8172 g/cm3
38,7269 – 13,4182


Chuyển từ
=

−

theo công thức:
.(1 – D)

Nhiệt độ đo đƣợc của mẫu nƣớc khi thử nghiệm là 27 oC 1 – D = 0,0035 (nội suy)


= 0,8172 – 0,8172.0,9965 = 0,8143

Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20 oC) của sản phẩm DO là:
= 0,8143 + 0,000752.(29 − 20) = 0,8211 g/cm3
(Vì tỉ trọng nằm trong khoảng 0,8100 < 0,8211 < 0,8199  γ =0,000752)
+ Kết quả đo lần 2: tính tƣơng tự nhƣ trên ta đƣợc
34,1151 – 13,4256

= =
= 0,8176 g/cm3
38,7319 – 13,4182
Chuyển từ

ta đƣợc:
= 0,8175 − 0,8175.0,00365 = 0,8146 g/cm3
(Tại nhiệt độ của mẫu nƣớc cất dùng thử nghiệm là 27,5 oC  1 – D = 0,00365 (nội
suy)
Tỉ trọng tiêu chuần (ở 20 oC) của sản phẩm DO là:
= 0,8146 + 0,000752.(28,5 – 20) = 0,8210 g/cm3
 Bình luận:


Trang 19


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
+ Kết quả đo mẫu dầu DO hai bằng phù kế (tỉ trọng kế) đều thu đƣợc kết quả nhƣ
nhau chứng tỏ phép đo đƣợc tiến hành trong điều kiện thích hợp, tức là nhiệt độ môi
trƣờng ổn định không làm thay đổi kết quả đo. Cũng nhƣ nhiệt độ ống đong, tỉ trọng
kế và mẫu thử trong khi tiến hành thí nghiệm gần nhƣ nhau.
+ Kết quả đo tỉ trọng mẫu dầu bằng bình đo tỉ trọng cho kế quả gần nhƣ nhau chì sai
lệch 0,01%. Đều đó chứng tỏ phép đo cho độ chính xác cao, tuy nhiệt độ môi trƣờng
thay đổi làm nhiệt độ mẫu dầu và mẫu nƣớc tiến hành thử nghiệm bị thay đổi nhƣng
vẫn cho kết quả hai lần đo nhƣ 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 nhƣng 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 ƣớc lƣợng
đƣợc 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 hƣởng đến quá trình bay hơi và cháy c ủa nhiên liệu.
Tỉ trọng là thông số đặc trƣng cho bản chất hoá học, nguồn gốc và chất lƣợng
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 lƣợng 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 thƣờng có hàm lƣợng các hydrocarbon thơm và naphthenic cao
hơn. Các nhiên liệu có tỷ trọng thấp thƣờng có chứa nhiều parafin. Nhiệt trị trên một
đơn vị khối lƣợng của nhiên liệu cũng có xu hƣớng giảm khi tỷ trọng tăng.
Dựa vào tỉ trọng ta có thể phân ra đƣợc dầu thô nặng, nhẹ và dầu thô trung bình:
< 0,825: xem nhƣ dầu thô nhẹ
0,825 <

< 0,875: xem nhƣ dầu thô trung bình

> 0,875: xem nhƣ dầu thô nặng
Ngoài ra, dựa vào tỉ trọng có thể biết đƣợc 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
tƣợng nhiên liệu chƣa kịp bị oxid hóa đã bốc cháy gây hao tán công suất của động cơ

Trang 20


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
nhƣ đã nói ở trên, vì vậy trong quá trình sử dụng diesel chúng ta cần hết sức lƣu 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 ƣớt phần không chìm của tỉ trọng ?
Khi ta thực hiện các thao tác trong tiến hành thí nghiệm tránh làm thấm ƣớt phần
không chìm của tỉ trọng để tránh làm thang đo bị dính ƣớt dẫn tới việc đọc kết quả đo
không chính xác.
4. Trình bày cách chuyển đổi từ tỉ trọng đo đƣợc
Từ (chính là ) ta chuyển về
sau đó ta chuyển
về tỉ trọng chuẩn

sang tỉ trọng chuẩn

?

( theo công thức và bảng số liệu cho ở trên)
.

5. So sánh tỉ trọng xác định bằng tỉ trọng kế và picnometer ?
Có thể xác định tỉ trọng bằng các phƣơng pháp nhƣ: dùng phù kế, cân thuỷ tĩnh,
bình đo tỉ trọng picnometer. Phƣơng 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 phƣơng pháp đo tỉ trọng bằng hydrometer. Phƣơng pháp đo tỉ trọng bằng
hydrometer không cho độ chính xác cao( vì khó đọc thang chia do thang chia dễ bị
dính ƣớt) nhƣng vẫn đƣợc dùng phổ biến vì cho kết quả nhanh, dễ thực hiện.
6. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm ?
Bảng : Mã hiệu va chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu diesel thông dụng:
Chỉ tiêu chất
lƣợng

Phƣơng pháp
thử
theo chất
lƣợng

Mức quy
định hàng
petrolimex
nhập khẩu

Phƣơng
pháp thử

Mức quy
định

Phƣơng

pháp thử

Mức quy
định

Tỉ trọng ở
15o C
g/cm3

ASTM-D1289

max 0,870

3893-84

max 0,86

G.3900

max 0,860

Tiêu chuẩn Việt Nam

SNG

Kết quả đo đƣợc của mẫu dầu DO đo đƣợc trung bình là 0,82, kết quả cảu sản phẩm
này nằm trong khoảng quy định của TCVN (0,86 g/cm3) , vì vậy sản phẩm dầu DO
này có thể sử dụng cho động cơ và buôn bán trên thị trƣờng.

Trang 21


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
BÀI SỐ 4
HÀM LƯỢNG NƯỚC
(WATER CONTENT)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nƣớc luôn tồn tại trong dầu mỏ nhƣng hàm lƣợng của chúng thì thay đổi rất
nhiều tuỳ thuộc vào giai đoạn khai thác vận chuyển hay chế biến. Khi tiến hành khai
thác, dƣới tác dụng của lực cơ học nƣớc trộn lẫn cùng dầu nên hàm lƣợng của chúng
trong dầu mỏ rất lớn có thể lên đến vài chục phần trăm do đó cần phải tiến hành quá
trình tách lo ại một phần nƣớc cùng các tạp chất khác ngay tại giàn khoan, quá trình
này chỉ tách loại đƣợc phần nƣớc tự do còn nƣớc tồn tại ở dạng nhũ tƣơng nƣớc trong
dầu thì rất kho bị tách loại ở đây.
Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì sự có mặt của nƣớc còn có nhiều nguyên nhân
khác nhƣ do quá trình chế biến, vận chuyển và trong quá trình tồn chứa.
Nƣớc tự do, không nằm ở dạng nhũ tƣơng gây nhiểu trở ngại cho sự lƣu chuyển,
sự cháy của nhiên liệu. Trong các nhà máy chế biến dầu, nhiên liệu đốt lò (FO) đƣợc
sản xuất không chứa nƣớc . Nƣớc rơi vào nhiên liệu đốt lò trong quá trình vận chuyển.
Sự có mặt của nƣớc gây nhiều tác hại trong quá trình sử dụng và tồn trữ sản phẩm. Vì
vậy, ngƣời ta quy định hàm lƣợng có trong sản phẩm dầu luôn luôn dao động ở một
giới hạn nhất định.
Ngƣời ta xác định hàm lƣợng nƣớc trong các sản phẩm dầu mỏ theo tiêu chuẩn
ASTM D 95. Chỉ tiêu này nhằm xác định hàm lƣợng nƣớc có trong các sản phẩm dầu mỏ
nhƣ xăng máy bay, dầu DO, dầu nhờn, dầu FO, bitumen. Dầu đƣợc chƣng cất theo phƣơng
pháp lôi cuốn hơi nƣớc bằng dung môi không tan trong nƣớc là xylen. Sự ngƣng tụ
hơi nƣớc và hơi xylem trong ống hứng (lớp nƣớc ở phía dƣới ống hứng, bên trên là
hơi xylen ngƣng tụ) cho khả năng đọc đƣợc trực tiếp lƣợng nƣớc.

II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
Dụng cụ thí nghiệm & bộ thiết bị:
- Bộ tách nƣớc gồm:
+ Bình cầu đáy tròn dung tích 500ml
+ Ống thu nƣớc 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


Trang 22


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
III.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH

Bƣớc 1: Rửa sạch và sấy khô dụng cụ thí nghiệm, chuẩn bị mẫu dầu FO và dung môi
xylen.
Bƣớc 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 chƣng.
Bƣớc 3: Lắp hệ thống nhƣ hình vẽ, đậy một miếng bông gòn phía trên ống hoàn lƣu
và đậy bông gòn xung quanh bình chƣng, mở van cho nƣớc chảy qua ống sinh hàn.
Bƣớc 4: Bật bếp gia nhiệt, điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ sôi sao cho phần cất ngƣng tụ

chảy xuống ống hứng với tốc độ 2÷3 giọt/giây. Tiến hành thí nghiệm cho tới khi
lƣợng nƣớc trong ống hứng không thay đổi trong 5 phút.
Bƣớc 5: Tắt bếp, để nguội hệ thống tới nhiệt độ phòng. Dùng máy sấy cho phần nƣớc
dƣới ống hứng phân tán đều không bị tách pha hay lẫn dung môi xylen. Đọc chính xác
thể tích nƣớc dựa vào vạch chia trên ống hứng.
Bƣớc 6: Tháo rửa dụng cụ và xử lý kết quả.
IV.

KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN

Sau khi tiến hành thí nghiệm thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
+ Thể tích nƣớc thu đƣợc khi chƣng cất 25ml dầu FO là 5,1cc (5,1 ml)
+ Hàm lƣợng nƣớc có trong mẫu sản phẩm dầu là tính bằng % theo công thức:
X=

=

× 100 = 20,4%tt

Trong đó: V là thể tích nƣớc thu đƣợc 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 đƣợc sản xuất là không có lẫn
nƣớc nhƣng trong quá trình tồn trữ và vận chuyển nƣớc bị lẫn vào. Hàm lƣợng nƣớc
xác định đƣợc từ thử nghiệm sản phẩm FO cho thấy sản phẩm này bị lẫn nƣớc rất
nhiều do quá trình bảo quản không tốt.
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI – NHẬN XÉT
1. Nêu ảnh hƣởng của lƣợng nƣớc lẫn trong một số sản phẩm dầu mỏ ?
Nƣớc không phải là thành phần của dầu mỏ nhƣng nó luôn có mặt trong dầu thô
hay trong tất cả các sản phẩm của dầu mỏ. Sự có mặt của nƣớc luôn gây ra những tác

hại nhất định. Đối với các sản phẩm dầu mỏ , sự có mặt của nƣớc do nhiều nguyên
nhân khác nhau nhƣ do quá trình chế biến, vận chuyển và trong quá trình tồn chứa.


Trang 23


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Sự có mặt của nƣớc trong sản phẩm dầu nhƣ DO ảnh hƣởng tới khả năng cháy
của nhiên liệu trong động cơ làm giảm hiệu suất động cơ. Hơn nữa nƣớc 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 nƣớc trong các phân đoạn dầu mỏ rất ít nhƣng trong một
số trƣờng hợp lại là vấn đề cần quan tâm. Thí dụ: trong trƣờng hợp nhiên liệu phản
lực, khí hoá lỏng (LPG), dầu nhờn để cách điện.
+ Khi trong nhiên liệu phản lực có một lƣợng nhỏ nƣớc hoà tan lúc động cơ làm
việc ở độ cao lớn, nhiệt độ hạ thấp ( -50o C) lƣợng nƣớc này sẽ tách ra và lúc bấy giờ
sẽ xuất hiện các tinh thể nƣớc đá chúng sẽ tích tụ lại trên đƣờng ống hay trên các bộ
phận lọc làm sai lệch hàm lƣợng hoặc áp suất trên hệ thống cung cấp nhiên liệu. Nguy
hiểm hơn, các tinh thể nƣớc 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, nƣớc sẽ tạo thành các tinh thể
nhỏ gây tắc van giảm áp.
+ Trong dầu nhờn nếu có mặt nƣớc dù ít cũng làm giảm tính cách điện của nó.
Ngoài ra, sự có mặt của nƣớc trong nhiên liệu có thể gây ra những tác hại khác
nhƣ: sự rít bơm, hiện tƣợng xâm thực, tạo tinh thể hydrat trong các đƣờng ống làm tốn
công vận chuyển, tắc nghẽn đƣờng ống vận chuyển, sự có mặt của nƣớc gây rỉ trong
bảo quản. Do vậy, cần phải tách nƣớc ra khỏi các phân đoạn các sản phẩm dầu sao
cho hàm lƣợng nƣớc càng nhỏ càng tốt.

2. Có thể dùng phân đoạn xăng 80÷120 oC 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 nƣớc 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 nƣớc ở thể hơi theo ), giá rẻ, độ độc hại
với môi trƣờng và con ngƣời thấp.
Dung môi xylen bản chất là xăng đƣợc lấy ra từ phân đoạn xăng aromatic có
nhiệt độ sôi từ 80 ÷140 oC.
Từ những yêu cầu trên, phân đoạn xăng 80÷120 oC là xăng nhẹ, có khả năng bay
hơi tốt, không tan trong nƣớc, hoà tan và phân tán đều trong dầu nên có thể lôi cuốn
đƣợc nƣớc ra khỏi dầu vì vậy xăng ở phân đoạn 80÷120 oC có thể dùng thay thế dung
môi xylen nhƣng ngƣời ta ít dùng vì có thể tan một lƣợng nhỏ vào trong nƣớc làm kết
quả thử nghiệm không cho độ chính xác cao nhƣ dung môi xylen.
3. Nêu nguồn gốc và đánh giá sản phẩm thử nghiệm ?



Trang 24


Báo cáo thí nghiệm chuyên đề dầu khí
Dầu FO hay còn gọi là dầu mazut, là phân đoạn nặng thu đƣợc khi chƣng 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 ngƣời ta còn chia thành dầu FO nhẹ và FO nặng. Vì
thế, các đặc trƣng hoá học của dầu mazut có những thay đổi đáng kể nhƣng không
phải tất cả các đặc trƣng này ảnh hƣởng tới việc sử dụng chúng làm nhiên liệu và các
kỹ thuật sử dụng để đạt hiệu quả cao.
Do nhiên liệu đốt lò đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau nên yêu cầu về
chất lƣợng của nó cũng khác nhau, hơn nữa chất lƣợng này còn tuỳ thuộc vào mức độ

phát triển và yêu cầu của từng nƣớc hay từng khu vực.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, nhiên liệu đốt lò đƣợc phân chia dựa vào hàm lƣợng
lƣu huỳnh và độ nhớt thành 4 loại nhƣ sau:





FO N01 (2,0% lƣu huỳnh)
FO N02A (1,5% lƣu huỳnh )
FO N02B (3,0% lƣu huỳnh)
FO N03 (3,0% lƣu huỳnh)

Tuy nhiên liệu FO đƣợc chia làm nhiều loại với hàm lƣợng khác nhau, vì vậy
một số chỉ tiêu quy định chất lƣợng sản phẩm cũng khác nhau nhƣng các sản phẩm
FO đều có chỉ tiêu chung về hàm lƣợng nƣớc trong sản phẩm. Chỉ tiêu này đƣợc quy
định ở bảng sau:
Chỉ tiêu chất lƣợng sản phẩm

Đơn
vị đo

Phƣơng pháp thử

Mức quy
định

- Hàm lƣợng nƣớc (max)

%tt

ASTM-D95/TCVN
2692-95

1,0

So kết quả kiểm nghiệm từ sản phẩm dầu FO với TCVN 2692, hàm lƣợng nƣớc
trong sản phẩm dầu vƣợt quá chỉ tiêu đến 20 lần. Vì vậy sản phẩm dầu FO không thể
dùng để làm nguyên liệu đốt lò vì nhiệt lƣợng cháy không cao, cháy không hết tạo
nhiều cặn bám vào thành lò tốn chi phí sửa chữa và có nguy cơ ăn mòn cao.



Trang 25