Mô đun Phân tích dầu thô và khí: Phần 2

BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA KHÍ HÓA LỎNG Mã bài: HD F2 Giới thiệu Khí dầu mỏ là sản phẩm đặt biệt, tính chất của các sản phẩm này đƣợc xác định thông qua các chỉ tiêu chất lƣợng của nó. Việc xác định các chỉ tiêu này không phải thực hiện một cách tùy tiện mà đƣợc thống nhất theo một vài tiêu chuẩn nhất định và đƣợc thực hiện trên các thiết bị tiêu chuẩn riêng biệt. Việc nắm vững các quy trình phân tích các chỉ tiêu chất lƣợng của khí dầu mỏ là yêu cầu cần thiết đối với các nhân viên làm việc trong lĩnh vực dầu khí. Mục tiêu thực hiện Học xong bài này học viên có năng lực: - Mô tả các tính chất của khí dầu mỏ. - Xác định đƣợc hầu hết các tiêu chuẩn chất lƣợng của khí dầu mỏ theo tiêu chuẩn ASTM trên các thiết bị chuyên dùng nhƣ: áp suất hơi, khối lƣợng riêng, hàm lƣợng lƣu huỳnh, thành phần hydrocacbon, v.v… - Thực hiện các thí nghiệm trong PTN. Nội dung chính - Xác định áp suất hơi của LPG, ASTM D1267 - Xác định khối lƣợng riêng của LPG, ASTM D1657 - Xác định hàm lƣợng lƣu huỳnh của LPG, ASTM D2784 - Xác định thành phần hydrocacbon của LPG bằng phƣơng pháp sắc ký khí, ASTM D2163 Các hình thức học tập - Học trên lớp về các vấn đề liên quan tới phƣơng pháp phân tích Khí dầu mỏ hóa lỏng. - Các vấn đề về an toàn khi sử dụng Khí dầu mỏ hóa lỏng - Thảo luận để đƣa ra ƣu khuyết điểm của các phƣơng pháp. - Tự nghiên cứu tài liệu liên quan tại thƣ viện hay tại nhà. - Trực quan thao tác thực hành của giáo viên hƣớng dẫn trong phòng thí nghiệm. - Rèn luyện các kỹ năng thực hành cho học viên trong phòng thí nghiệm. - Thực hành viết báo cáo về bài thí nghiệm. 71 1. XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI – ASTM D1267 1.1 Phạm vi ứng dụng Đây là phƣơng pháp dùng để xác định áp suất hơi của sản phẩm khí hóa lỏng (LPG) ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) và ở 70oC (158oF). 1.2 Thuật ngữ Áp suất hơi: là áp suất đƣợc tạo ra do sự bay hơi của pha lỏng và nằm cân bằng với pha lỏng. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG): Là phân đoạn có nhiệt độ sôi rất hẹp bao gồm cấu tử chính là propan hoặc butan hay cả hai. Phân đoạn này phải có hàm lƣợng cấu tử có nhiệt độ sôi cao hơn 0oC (32oF) không nhiều hơn 5% thể tích và áp suất hơi đo đƣợc ở 37,8oC (100oF) không đƣợc lớn hơn 1550 kPa (225 psi). 1.3 Ý nghĩa và sử dụng Các thông tin về giá trị của áp suất hơi của sản phẩm khí dầu mỏ hóa lỏng ở nhiệt độ 37,8oC (100oF) đến 70oC (158oF) có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế các bình chứa LPG, tàu chở LPG hay các thiết bị an toàn đƣợc sử dụng để đảm bảo an toàn cho khách hàng trong quá trình vận chuyển và sử dụng. Xác định áp suất hơi của sản phẩm khí dầu mỏ hóa lỏng có ý nghĩa rất quan trọng về khía cạnh an toàn, nó phải đảm bảo áp suất hoạt động cực đại đƣợc thiết kế cho các hệ thống tồn trữ, vận chuyển và sử dụng phải cao hơn áp suất hoạt động ở điều kiện hoạt động bình thƣờng. Đối với khí dầu mỏ hóa lỏng, áp suất hơi có thể xem nhƣ thƣớc đo gián tiếp đánh giá lƣợng cấu tử bay hơi ban đầu của sản phẩm ở điều kiện nhiệt độ cực thấp. Nó có thể đƣợc xem xét để đánh giá một phần chất lƣợng của sản phẩm thông qua sự hiện diện của các cấu tử bay hơi có trong thành phần. 1.4 Tóm tắt phƣơng pháp Thiết bị đo áp suất hơi bao gồm hai bình chứa đƣợc nối với nhau và đƣợc trang bị một đồng hồ đo áp, rửa sạch bên trong bình chứa với một ít mẫu. Cho mẫu vào đầy bình chứa. 331/3 đến 40 %V lƣợng mẫu chứa của thiết bị đƣợc xả ngay lập tức vào khoảng không tƣơng thích để sản phẩm dãn nở. Sau đó thiết bị đƣợc nhúng vào bể nƣớc ổn nhiệt để duy trì ở nhiệt độ tiêu chuần là 37,8oC (100oF) hoặc ở nhiệt độ cao hơn là 70oC (158oF). Quan sát đồng hồ đo áp suất khi cân bằng, sau khi hiệu chỉnh với độ lệch của đồng hồ đo và hiệu chỉnh với thiết bị đo khí áp ta báo cáo áp suất hơi của LPG tại nhiệt độ kiểm tra. 1.5 Tiến hành thực nghiệm 72 1.5.1 Thiết bị - Thiết bị đo áp suất hơi của LPG nhƣ sau: Hình 2.1. Thiết bị đo áp suất hơi của LPG - Bộ dụng cụ chứa mẫu. - Ống và van chuyển mẫu. 1.5.2 Lấy mẫu và vận chuyển mẫu Mẫu phải đƣợc tồn trữ theo đúng tiêu chuẩn D1265 hoặc IP181 trƣớc khi sử dụng để kiểm tra, trừ trƣờng hợp mẫu đƣợc lấy trực tiếp từ nguồn hàng cần đƣợc kiểm tra. 1.5.3 Chuẩn bị thiết bị Nếu thiết bị đã đƣợc sử dụng trƣớc đó để kiểm tra các sản phẩm khác thì phải tháo thiết bị ra từng phần và rửa sạch bằng hơi nƣớc và dòng không khí khô. Lắp ráp lại thiết bị và mở van đầu vào (inlet valve) của bình chứa dƣới. Van thẳng nối giữa hai bình chứa cũng đƣợc mở, van xả thì đóng. Gắn chặt đồng hồ đo áp vào thiết bình chứa. Phải đảm bảo các mối nối giữa các chi tiết của thiết bị phải thật chặt và không rò gỉ. 1.5.4 Quy trình thử nghiệm 73 Để đảm bảo an toàn phải loại bỏ hết hơi LPG hay mẫu LPG lỏng trong suốt quá trình kiểm tra và lấy mẫu trƣớc đó trong tủ hút hay các thiết bị an toàn khác. a. Làm sạch Lắp đặt các bộ phận của thiết bị vào đúng vị trí, nối van đầu vào của bình chứa dƣới với bình chứa mẫu bằng ống chuyển mẫu. Mở van cho mẫu vào thiết bị. Cẩn thận mở van xả phía trên bình chứa trên để không khí, hơi hay cả hai có trong thiết bị thoát ra ngoài cho đến khi thiết bị chứa đầy chất lỏng. Đóng van đầu vào ở bình chứa dƣới và mở van xả lớn hơn. Tiếp tục cho chất lỏng trong bình chứa bay hơi đến khi thiết bị đƣợc bao phủ một lớp tuyết, sau đó đảo ngƣợc thiết bị để đuổi hết chất lỏng bên trong ra khỏi bình chứa qua van xả. Để cho phần hơi còn lại trong thiết bị tiếp tục thoát ra đến khi áp suất trong thiết bị cân bằng với áp suất khí quyển, sau đó đóng van xả lại. b. Lấy mẫu Quay ngƣợc thiết bị lại, lúc này trong bình chứa chỉ có hơi, để thiết bị đúng vị trí và mở van đầu vào. Ngay khi áp suất bên trong thiết bị về cơ bản giống với áp suất trong bình chứa mẫu thì mở van xả ngay lập tức. Nếu chất lỏng không trào ra ngay lập tức thì phải thực hiện lại các bƣớc làm sạch nhƣ trên. Nếu chất lỏng trào ra ngay lập tức thì đóng van xả và van đầu vào lại. Đóng van trên bình chứa mẫu và tháo ống chuyển mẫu ra khỏi thiết bị. Ngay lập tức đóng van thẳng nối giữa hai bình chứa và mở van đầu vào khi thiết bị ở vị trí thẳng đứng. Đóng van đầu vào ngay khi không còn giọt chất lỏng nào thoát ra và mở lại van thẳng. Khi sử dụng bình chứa dƣới 331/3 % thì tiến hành xác định áp suất hơi theo qui trình đƣợc trình bày tiếp ở phía sau. Khi sử dụng bình chứa 20% thì đóng van thẳng và mở lại van đầu vào để đuổi hết mẫu bên trong bình chứa, ngay khi không còn giọt lỏng nào thoát ra nữa thì đóng van đầu vào lại và mở van thẳng ra. Trƣớc khi tiến hành qui trình này thì bình chứa trên phải chứa đầy chất lỏng ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trƣờng, vì sự tăng nhiệt của thiết bị sẽ là nguyên nhân làm cho chất lỏng bên trong bình chứa dãn nở, sự rò gỉ có thề làm cho bình chứa bị vở. Do đó phải thực hiện các qui trình để cung cấp khoảng không trong bình chứa ngay lập tức. c. Xác định áp suất hơi Quay ngƣợc thiết bị lại và lắc mạnh, sau đó quay thiết bị trở lại vị trí thẳng đứng trƣớc khi nhúng vào thiết bị ổn nhiệt để duy trì nhiệt độ ở nhiệt độ kiểm 74 tra. Toàn bộ thiết bị ngoại trừ đồng hồ đo áp phải ngập trong nƣớc và phải theo dõi định kỳ nhiệt độ của bể ổn nhiệt trong suốt quá trình kiểm tra. Nếu nhiệt độ kiểm tra bằng hoặc thấp hơn 50oC (122oF) thì nhiệt độ bể ổn nhiệt cho phép dao động ± 0,1oC (0,2oF). Nếu nhiệt độ kiểm tra cao hơn 50oC (122oF) thì nhiệt độ bể ổn nhiệt cho phép dao động ± 0,3oC (0,5oF). Quan sát và giữ thiết bị ở vị trí thẳng đứng, nếu bấc kỳ sự rò gỉ nào xảy ra thì phải dừng kiểm tra ngay lập tức để khắc phục và tiến hành lại từ đầu. Sau 5 phút, lấy thiết bị ra khỏi bể ổn nhiệt, đảo ngƣợc và lắc mạnh, sau đó cho lại vào bề. Quá trình lắc phải thực hiện một cách nhanh chóng để tránh thiết bị bị làm lạnh quá mức. Về sau, khoảng thời gian giữa các lần lắc không đƣợc quá 2 phút. Trƣớc khi lấy thiết bị ra lắc phải lau sạch mặt đồng hồ và đọc giá trị áp suất trƣớc. Thực hiện các qui trình trên trong khoảng thời gian từ 20 – 30 phút để đảm bảo áp suất trong thiết bị đƣợc cân bằng. Sau thời gian này nếu áp suất không đổi nữa thì ghi nhận giá trị này và xem nhƣ áp suất hơi chƣa hiệu chỉnh của LPG tại nhiệt độ kiểm tra. Nếu đồng hồ đo áp chƣa đƣợc hiệu chuẩn thì cần phải xác định sai số của nó. Không tháo đồng hồ đo áp ra khỏi thiết bị cũng nhƣ không rút thiết bị ra khỏi bể ổn nhiệt, gắn một đồng hồ đã đƣợc hiệu chuẩn trƣớc đó với van xả và mở van xả. Sau 5 phút so sánh giá trị đọc đƣợc ở hai đồng hồ, sai lệch giữa hai đồng hồ đƣợc xem nhƣ sai số của đồng hồ đo. 1.6 Báo cáo kết quả Hiệu chỉnh kết quả áp suất hơi của LPG đọc đƣợc với sai số của đồng hồ đo. Áp suất hơi sau khi hiệu chỉnh = áp suất đọc đƣợc + sai số của đồng hồ đo. Có thể chuyền đổi áp suất hơi đo đƣợc về điều kiện tiêu chuẩn theo công thức nhƣ sau: Áp suất hơi = Áp suất hơi đã hiệu chỉnh (kPa) – (760-P).0,1333 Áp suất hơi = Áp suất hơi đã hiệu chỉnh (psi) – (760-P).0,0193 Trong đó P là áp suất khí quyển, mmHg. Kết quả báo cáo là áp suất hơi của LPG tính bằng kPa chính xác đến 5 kPa. 75 ... - tailieumienphi.vn