Tóm tắt Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5731:2010 (ASTM D 323-08) về Sản phẩm dầu mỏ - Xác định áp suất hơi (Phương pháp Reid)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5731:2010 quy định phương pháp xác định áp suất hơi Reid của các sản phẩm dầu mỏ. Đây là một chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng để đánh giá tính bay hơi, khả năng vận hành và mức độ an toàn phòng chống cháy nổ của nhiên liệu trong quá trình lưu trữ và sử dụng. Dưới đây là tóm tắt chi tiết các quy trình thử nghiệm và yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị theo tiêu chuẩn.

1. Quy trình A: Áp dụng cho các sản phẩm dầu mỏ thông thường

Quy trình này áp dụng cho các sản phẩm dầu mỏ có áp suất hơi Reid thông thường, bao gồm các bước chuẩn bị và tiến hành chi tiết:

• Chuẩn bị mẫu và thiết bị: Bình chứa mẫu được mở nhanh và đóng lại ngay để đồng nhất điều kiện xử lý. Khoang lỏng và cụm truyền mẫu được làm lạnh trong bể từ 0 oC đến 1 oC trong ít nhất 10 phút. Khoang hơi sau khi làm sạch được nối với áp kế và ngâm trong bể ổn nhiệt ở 37,8 oC ± 0,1 oC ít nhất 10 phút trước khi tiến hành nối với khoang lỏng.
• Truyền mẫu: Lấy bình mẫu ra khỏi bể làm lạnh, lắp ống truyền mẫu đã làm lạnh vào. Lật ngược nhanh hệ thống để nạp đầy tràn mẫu vào khoang lỏng, đảm bảo ống truyền cách đáy khoang khoảng 6 mm. Rút ống truyền ra trong khi mẫu vẫn đang tràn.
• Lắp ráp thiết bị: Lấy ngay khoang hơi ra khỏi bể ổn nhiệt và nối với khoang lỏng đầy mẫu càng nhanh càng tốt. Thời gian hoàn tất việc nối hai khoang không được quá 10 giây để tránh tổn thất nhiệt và trao đổi không khí.
• Đặt thiết bị vào bể ổn nhiệt và đo áp suất: Lật úp thiết bị để mẫu chảy vào khoang hơi, lắc mạnh lên xuống 8 lần rồi nhúng ngập hoàn toàn thiết bị trong bể ổn nhiệt 37,8 oC. Kiểm tra kỹ hiện tượng rò rỉ. Sau 5 phút ngâm, gõ nhẹ áp kế và đọc số đo. Lặp lại thao tác lắc và đọc số đo sau mỗi 2 phút cho đến khi thu được hai số đọc liên tiếp trùng nhau (tối thiểu 5 lần lắc và đọc) để đảm bảo trạng thái cân bằng đã được thiết lập.
• Hiệu chính kết quả: Số đọc cuối cùng (áp suất hơi chưa hiệu chính) được so sánh với dụng cụ đo áp suất chuẩn để hiệu chính sai số của áp kế. Giá trị sau hiệu chính chính là áp suất hơi Reid của mẫu.
• Chuẩn bị cho phép thử tiếp theo: Rửa sạch khoang hơi và khoang lỏng bằng nước nóng trên 32 oC ít nhất 5 lần, tráng bằng naphta và axeton, sau đó thổi khô bằng khí sạch. Loại bỏ hoàn toàn chất lỏng bám trong ống Bourdon của áp kế bằng lực ly tâm trước khi thử nghiệm lần sau.

2. Quy trình B: Áp dụng cho sản phẩm dầu mỏ có áp suất hơi Reid nhỏ hơn 180 kPa (Sử dụng bể ngang)

Quy trình B sử dụng thiết bị bể ổn nhiệt nằm ngang có cơ cấu quay tự động để tối ưu hóa quá trình thiết lập cân bằng áp suất:

• Truyền mẫu và lắp ráp: Thao tác truyền mẫu tương tự Quy trình A. Việc nối khoang lỏng với khoang hơi phải hoàn thành trong vòng 10 giây sau khi lấy khoang hơi ra khỏi bể ổn nhiệt.
• Vận hành thiết bị: Thiết bị sau khi lắp ráp được nối với ống xoắn, nghiêng một góc từ 20 o đến 30 o trong 4 đến 5 giây để mẫu chảy vào khoang hơi (tránh chảy vào ống nối áp kế). Sau đó, ngâm thiết bị nằm ngang trong bể ổn nhiệt 37,8 oC và bật máy quay để lắc tự động.
• Đo áp suất: Đọc số đo áp suất sau ít nhất 5 phút ngâm và lặp lại sau mỗi 2 phút cho đến khi số đọc ổn định. Tiến hành hiệu chính số đọc áp kế tương tự Quy trình A để có kết quả áp suất hơi Reid.

3. Quy trình C: Áp dụng cho sản phẩm dầu mỏ có áp suất hơi Reid lớn hơn 180 kPa

Đối với các sản phẩm có áp suất hơi cao, việc áp dụng quy trình thông thường có thể gây nguy hiểm và sai số lớn. Quy trình C đưa ra các điều chỉnh đặc biệt:

• Thiết bị chuyên dụng: Sử dụng khoang lỏng loại có hai lỗ van (một van 6,35 mm ở gần đáy và một van 12,7 mm mở hoàn toàn ở đỉnh để nối với khoang hơi). Áp kế được hiệu chuẩn bằng thiết bị thử áp có tải trọng cố định (dead-weight tester).
• Chuẩn bị và truyền mẫu: Bình chứa mẫu phải có dung tích tối thiểu 0,5 L. Khoang lỏng được làm lạnh trong bể từ 0 oC đến 4,5 oC. Sử dụng một ống đồng xoắn dài khoảng 8 m ngâm trong nước đá để làm lạnh mẫu trong quá trình truyền.
• Thao tác truyền mẫu bằng áp suất: Nối van của khoang lỏng với ống xoắn lạnh. Mở từ từ các van để mẫu chảy tràn qua khoang lỏng với thể tích tràn không dưới 200 mL, kiểm soát không để xảy ra sụt áp tại van nạp. Do khoang lỏng đầy mẫu có áp suất cao, phải lắp nhanh khoang lỏng với khoang hơi và mở van nối 12,7 mm trong vòng 25 giây để tránh nứt vỡ thiết bị.

4. Quy trình D: Áp dụng cho xăng hàng không có áp suất hơi Reid khoảng 50 kPa

Quy trình này áp dụng các yêu cầu nghiêm ngặt hơn để đảm bảo độ chính xác cho xăng hàng không:

• Tỷ lệ thể tích thiết bị: Tỷ lệ thể tích giữa khoang hơi và khoang lỏng phải nằm trong giới hạn hẹp từ 3,95 đến 4,05.
• Kiểm tra áp kế: Trước mỗi lần đo, áp kế phải được kiểm tra và hiệu chuẩn tại điểm áp suất 50 kPa (7 pSi) bằng dụng cụ đo áp suất chuẩn để đảm bảo độ chính xác tối đa.

5. Phụ lục A: Quy định chi tiết về thiết bị thử nghiệm

Phụ lục A đưa ra các thông số kỹ thuật bắt buộc đối với các bộ phận cấu thành thiết bị đo áp suất hơi Reid:

• Khoang hơi (Vapor Chamber): Là bình hình trụ có đường kính trong 51 mm ± 3 mm, chiều dài 254 mm ± 3 mm. Bề mặt trong ở hai đầu hơi vát để thoát hết chất lỏng khi đặt thẳng đứng. Một đầu có khớp nối áp kế đường kính trong không nhỏ hơn 4,7 mm, đầu kia có lỗ nối với khoang lỏng đường kính khoảng 12,7 mm.
• Khoang lỏng (Liquid Chamber): Có cùng đường kính trong với khoang hơi. Thể tích khoang lỏng phải đảm bảo tỷ lệ thể tích giữa khoang hơi và khoang lỏng nằm trong khoảng từ 3,8 đến 4,2 (riêng xăng hàng không là từ 3,95 đến 4,05). Nghiêm cấm thay đổi chéo các cặp khoang mà không hiệu chuẩn lại thể tích.
• Phương pháp nối hai khoang: Phải đảm bảo không làm thất thoát mẫu, không gây hiệu ứng nén khí khi lắp ráp và không rò rỉ trong suốt quá trình thử nghiệm.
• Áp kế đo (Pressure Gauge): Sử dụng đồng hồ lò xo kiểu Bourdon đường kính từ 100 mm đến 150 mm. Dải đo và vạch chia của áp kế được lựa chọn dựa trên áp suất hơi dự kiến của mẫu thử. Sai số cho phép của áp kế không được vượt quá 1% dải đo khi so sánh với thiết bị chuẩn.
• Bể làm lạnh và bể ổn nhiệt: Bể làm lạnh phải duy trì nhiệt độ ổn định từ 0 oC đến 1 oC (không dùng CO2 rắn để làm lạnh vì CO2 hòa tan trong xăng gây sai số). Bể ổn nhiệt phải duy trì nhiệt độ chính xác ở 37,8 oC ± 0,1 oC, đảm bảo thiết bị ngập sâu dưới mặt nước ít nhất 25,4 mm.
• Dụng cụ đo áp suất chuẩn: Có độ chính xác tối thiểu 0,5 kPa và phải được hiệu chuẩn định kỳ theo chuẩn quốc gia.
• Cụm truyền mẫu: Gồm hệ thống nút kín và hai ống dẫn (một ống ngắn để rót, một ống dài chạm đáy bình chứa) giúp chuyển mẫu từ bình chứa sang khoang lỏng mà không làm ảnh hưởng đến khoảng hơi của mẫu.