گزارش كار آزمايشگاه نفت برای دانشجويان نفت و گاز

[خودم]

گزارش كار آزمايشگاه نفت



1- آزمایش شماره ی یک : تعیین نقاط اشتغال و احتراق به روش سر باز
2- تئوری آزمایش : (flash point fire point )
در این آزمایش ، مقدار معینی از نمونه در ظرف سرباز با سرعت ثابت گرم می شود . هنگامی که مقدار کافی از ترکیبات فرار تبخیر و در بالای نمونه جمع شده عبور یک شعله ی کوچک از روی نمونه باعث ایجــاد جرقه ای می گردد . در این حال دمای نمونه نشان دهنده نقطه ی اشتغال (flash point ) می باشد . اگر گرم کردن نمونه ادامه یابد به نقطه ای می رسیم که جرقه ای دیگر ایجاد شده خاموش نخواهد شد . دمای مربوط معرف نقطه ی احتراق (flash point ) می باشد .
به طور کلی با توجه به نوع استفاده ای که از یک نمونه ی هیدروکربن مایع در صنعت می شود می توان دمای نقطه ی احتراق را به 2 روش بدست آورد.
روش اول : استفاده از دستگاه در باز ( مربوط به این آزمایش )
روش دوم : استفاده از دستگاه در بسته
3- اهداف آزمایش :
1)این آزمایش مشخص می نماید که میزان مواد فرار در نمونه چقدر است .
2)دانستن نقطه ی اشتغال معلوم می کند که تا چه دمایی می توان یک فرآورد . را بدون ایجاد خطر گرم و یا در یک ظرف سر باز نگهداری کرد .
4- وسایل و مواد مورد نیاز آزمایش :
1)نمونه نفت خام
2)دستگاه آزمایش (Cleveland open cup tester )که شرح آن در زیر آمده است .
5- شرح دستگاه آزمایش :
دستگاه آزمایش همانگونه که در شکل مربوط به آن مشاهده می کنید . به طور کل دارای اجزاء و بخش های زیر است .
گرم کن (heater ) که به وسیله ی جریان الکتریکی عمل گرم کردن سیال را انجام می دهد به طوری که سیال در ظرف آن در دستـــــگاه ریخته می شود و گرم کن زیر این ظرف قرار می گیرد .
ترمومتر الکترونیکی ( Thermometer ) : ترمومتر یا دماسنج ، در واقع دمای درونی سیال را به ما می دهد .
کته : توجه داشته باشید که علت عدم استفاده ا زدماسنج دستی آن است که
اوٌلاً : دقٌت دماسنج الکترونیکی از دماسنج دستی بالا تر است .
ثانیاً : ممکن است در طی انجام آزمایش دماسنج دستی شکسته و از بین برود .
توجه کنید دمای نشان داده شده بوسیله ی دماسنج بر حسب درجه ی سانتی گراد (سلیسیوس ) می باشد . دکمه ی تنظیم درجه ی انتقال حرارت : که می توان با کمک این دکمه در واقع سرعت گرم کردن سیٌال درون ظرف را افزایش و یا کاهش داد .
منبع گاز و شعله: با کمک این منبع و شعله ای که بر روی ظرف تعبیه شده است. می توان جرقه ی مورد نظر را بر روی سیٌال هیدروکربنی مشاهده نمود .
6- روش آزمایش :
در این آزمایش ابتدا مقداری از سیال هیدروکربنی مورد نظر را در درون ظرف تعبیه شده در دستگاه می ریزیم سپس دستگاه آزمایش را روشن می نمائیم و با کمک دکمه ی درجه ی انتقال حرارت ، در ابتدای آزمایش درجه ی انتقال حرارت را بالا می بریم با سیال با سرعت بالاتری شروع به گرم شدن نماید آنگاه در حالی که دستگاه در حال گرم کردن نمونه ی مورد نظر است ، شیر مربوط به گاز را باز کرد و شعله ی گاز را روشن می نمائیم . هنگامی که دما شروع به بالا رفتن نمود و بخارات هیدروکربنی از روی سیال متصاعد شدند آنگاه شعله ی آتش را به آرامی بر روی نمونه ی آزمایشی برده و نگاه می کنیم که آیا جرقه ای زده خواهد شد و یا خیر . هنگامی که دما به میزان کافی بالا رفت و بخارات با سرعت بالاتری متصاعد شدند آنگاه درجه ی انتقال حرارت را پائین می آوریم و مجدداً با دقٌت شعله را از روی سیٌال عبور می دهیم . هنگامی که اولیٌن جرقه زده شد ، دما را یادداشت کرده و آن را به عنوان دمای اشتعال (flash point ) گزارش می کنیم سپس دوباره اندکی صبر می کنیم تا دما به قدری بالا رود که دیگر جرقٌه ی زده شده خاموش نگردد آنگاه این ها همان دمای احتراق (flash point ) خواهد بود .
سپس دستگاه را خاموش کرده و به آرامی شعله را خاموش می کنیم .
نتایج آزمایش :
1- در این آزمایش دمای نقطه ی اشتعال (flash point ) ، 172 درجه ی سانتی گراد و دمای نقطه ی احتراق (flash point ) ،176 درجه ی سانتی گراد اندازه گیری گردید .
2- با افزایش دمای یک سیال هیدروکربنی مایع تا رسیدن به نقطه ی فشار حباب و یا همان ( bubble point ) و یسکوزیته کاهش می یابد و از نقطه ی حباب به بعد و یسکوزیته افزایش می یابد .




خطاهای آزمایش :
خطاهای انجام شده در این آزمایش عبارتند از :
1- از آنجایی که ما سیال هیدروکربنی موجود در ظرف را بر هم نمی زنیم، دمایی که توسط ترمومتر نشان داده می شود از دقٌت کافی برخوردار نیست زیرا دمای سیٌال در پایین ظرف ، در نزدیکی گرم کن ( heater ) از دمای آن در بالای ظرف و به مراتب بیشتر است .
2- بنابر این در صورت بر هم زدن سیٌال ، دمایی نشان داده شده دقیق تر می بود .
3- خطای دید : از آنجایی که در نزدیکی نقطه ی احتراق و اشتعال دما به سرعت بالا می رود ، امکان دارد که ما به طور صحیح لحظه ای را که جرقه زده می شود نبینیم و در نتیجه دما را به درستی گزارش ننمائیم.
پاسخ به سوالات آزمایش :
چرا در این آزمایش باید همیشه تقریباً ظرف از سیال مورد نظر پر باشد ؟
زیرا بخارات هیدروکربنهای موجود در ظرف دارای دمای متفاوتی می شوند و لذا نمی توان دمای اشتعال و احتراق را به خوبی تعیین نمود .

[خودم]

1-آزمایش شماره ی دو :
تعیین نقاط اشتعال و احتراق به روش سربسته
( fire point ) & ( flash point )
2-تئوری آزمایش :
در این آزمایش مقدار معینی از نمونه در ظرف سربسته با سرعت ثابت گرم می شود . هنگامی که مقدار کافی از ترکیبات فرار تبخیر شد و در محوطه ی بسته ی ظرف آزمایش جمع آوری گردید ، آنگاه عبور یک شعله ( مربوط به دستگاه ) از روی آن بخارات موجب ایجاد یک جرقه بر روی نمونه خواهد شد این جرقه در واقع نشانگر آن است که دمای مواد هیدروکربنی درون ظرف به نقطه ی اشتغال خود رسیده است . لذا ما این دما را به عنوان ( flash point ) در نظر می گیریم حال اگر مقداری بیشتر به هیدروکربن گرما و حرارت داده شود به دمای احتراق ( flash point ) خواهد رسید به طوری که دیگر شعله خاموش نخواهد شد .
4-اهداف آزمایش :
1) این آزمایش اولاً می تواند میزان مواد فرار در نمونه را برای ما نشان دهد به طوری که هر چه دمای اشتعال ماده هیدروکربنی بالاتر باشد ، یعنی میزان مواد فرار موجود در نمونه کمتر خواهد بود ولی هر چه میزان مواد فرار بیشتر باشد ، مقدار آنها زودتر به آن میزانی خواهد رسید که با عبور یک شعله ی کوچک از روی آن جرقه ی لازم زده شود .
2) دانستن این مطلب که با توجه به نقطه ی اشتغال و احتراق یک مادٌه هیدروکربنی ، تا چه دمایی و بدون ایجاد خطر می توان یک مادٌه هیدروکربنی را در یک ظرف سر بسته نگهداری نمود .
4- وسایل مورد نیاز در آزمایش :
1- نمونه ای از یک نفت خام
2- دستگاه آزمایش ( PENSKY )
5-شرح دستگاه آزمایش :
دستگاه مربوط به این آزمایش از اجزاء زیر بوجود آمده است :
1)گرم کن (heater) : که توسط جریان الکتریکی عمل گرم کردن سیالی را بر عهده دارد که درون ظرف سر بسته ی دستگاه قرار گرفته است .
2) همزن : به کمک همزن ، مواد هیدروکربنی موجود درون ظرف سر بسته به طور مداوم برهم زده می شود تا دمای سیال در تمامی نقاط آن یکسان گردد و لذا دماسنج دمای دقیق تری از سیال را به ما نشان دهد .
3) ترمومترالکتریکی) ( Electrical Thermometer : ترمومتر یا دماسنج در واقع دمای سیال درون ظرف سربسته را به ما نشان می دهد .
توجه : علت عدم استفاده از دماسنج دستی علاوه بر آنچه در آزمایش شماره ی یک شرح داده شد آن است که در این آزمایش درب ظرف به طور کامل در طول آزمایش بسته خواهد بود و ما نمی توانیم دماسنج را درون آن قرار دهیم .
4) دکمه ی تنظیم درجه ی انتقال حرارت : به کمک آن می توان سرعت گرم کردن سیال را در طول انجام آزمایش تغییر داد . چنانچه در ابتدای آزمایش بایستی به منظور بالا بردن سرعت گرم شدن سیال دکمه را روی اعدادی چون 10 یا 9 تنظیم کرد ولی با گذشت زمان و رسیدن به نقطه ی اشتعال می بایستی این سرعت را کاهش دهیم .
5) منبع گاز و شعله : با کمک این منبع و شعله ای که بر روی آن تعبیه شده است می توان جرقه را بر روی سیال مشاهده نمود .
6) ظرف در بسته ای برای قرار دادن سیال نیز در این دستگاه تعبیه شده است که دارای دو سوراخ می باشد . یکی از این سوراخ ها جهت عبور دادن شعله از روی سیال هیدروکربنی می باشد و سوراخ دیگر برای دیدن جرقه و یا شعله ور شدن سیال تعبیه شده اند . همچنین یکی از علل اصلی تعبیه ی این سوراخ ها جلوگیری از تجمع بخارات درون ظرف و همچنین جلوگیری از خطر انفجار ظرف می باشد .

6-روش آزمایش :
در این آزمایش ابتدا مقداری از سیال ( مواد هیدروکربن ) مورد نظر را درون ظرف سربسته میریزیم . سپس دستگاه آزمایش را روشن کرده و با کمک دکمه ی تنظیم درجه ی انتقال حرارت ، میزان درجه ی انتقال حرارت به سیال را تعیین می کنیم . آنگاه شعله ی گاز را روشن کرده و منتظر می مانیم . هر چند دقیقه یکبار با کمک دسته ای که بر روی دستگاه تعبیه شده است و چرخاندن آن شعله را از روی مواد هیدروکربنی عبور داده و نگاه می کنیم که آیا جرقه ای زده می شود یا خیر .
آن قدر این عمل را انجام می دهیم تا سر انجام یک جرقه ( شعله ی ناگهانی کوچک ) از درون سوراخ تعبیه شده بر روی درب ظرف مشاهده گردد . آنگاه این دما را به عنوان دمای اشتعال ( flash point ) سیال یادداشت می نمائیم . سپس درجه ی انتقال حرارت را کاهش می دهیم و چند لحظه صبر می کنیم تا دما اندکی بالاتر رود به طور که عبور شعله از روی نمونه هیدروکربنی ، جرقه ی روشن شده شعله ور گردد و دیگر خاموش نشود . در واقع این دما همان دمای احتراق ( fire point ) نمونه خواهد بود . آنگاه دستگاه را خاموش می کنیم و شعله ی روشن شده را نیز از بین می بریم .
نتایج آزمایش :
نتایج بدست آمده از این آزمایش به صورت زیر می باشد :
1-در این آزمایش دمای نقطه ی اشتعال ( flash point ) ، 160 درجه ی سانتی گراد و دمای نقطه ی احتراق ( fire point ) ، 176 درجه ی سانتی گراد اندازه گیری گردید .
2-از مقایسه نتایج بدست آمده از این آزمایش و آزمایش شماره ی یک مشاهده می شود که دمای اشتعال و احتراق بدست آمده از این آزمایش ، از دمای اشتعال و احتراق بدست آمده از آزمایش ما قبل تقریباً کمتر می باشد . علت این امر آن است که در این جا چون درب ظرف بسته می باشد ، بخارات فرار حاصل از مواد هیدروکربنی سریعتر می توانند تجمع یابند در حالی که در روش قبل چون با هوای آزاد سر و کار داشتیم ممکن بود که بخارات ایجاد شوند اما تحت تاثیر عواملی چون باد و ... پراکنده گردند .
خطاهای آزمایش :
1-یکی از اصلی ترین خطاهای این روش خطای عدم تکرار آزمایش مورد نظر می باشد . زیرا همانگونه که می دانید رنج مشخص و معینی برای دمای اشتغال و احتراق این نمونه هیدروکربنی در اختیار نداریم . بنابراین بایستی برای بدست آوردن نتایج بدست آمده ، می توان بهترین نتیجه را بیان نمود . حال آنکه ما فقط یک بار این آزمایش را انجام می دهیم .
2-ممکن است در طی این واکنش ، ما زودتر از دمای بدست آمده به نقطه ی اشتعال رسیده باشیم که به خاطر عدم دقٌت و یا خطای دیده دمای عنوان شده بدست آمده است .

[خودم]

1- آزمایش شماره سه :
تعیین
1-نقطه ی ابری شدن (cloud point )
2-نقطه ی انجماد ( freezing point )
3-نقطه ی ریزش ( pour point )
2-تئوری آزمایش :
در این آزمایش نمونه را به آهستگی و بدون بر هم زدن آن سرد می نمائیم . همگامی که نمونه حالت کدر و شیری رنگ به خود گرفت ، دما را یادداشت می نــــــــــمایند . این دما همان دمای ابری شـــــدن و یا دمای ( cloud point ) می باشد . اکنون اگر نمونه را بیشتر سرد نمائیم خواهیم دید پس از مدت زمانی نمونه سخت شده و دیگر حرکت نمی کند در این حالت که اصطلاحاً به آن منجمد شدن نمونه گویند . دما را یادداشت کرده و به عنوان دمای انجماد ( freezing point ) آن عنوان می کنیم . در صورتیکه پس از منجمد شدن نمونه ، آن را کمی گرم کنیم خواهیم دید که در دمای نمونه شروع به مایع شدن می نماید . لذا دمایی را که در آن اولین قطره مایع از نمونه ی منجمد شده بدست می آید ، تحت عنوان نقطه ی ریزش ( pour point ) بیان خواهد شد .
1-اهداف آزمایش :
به طور کلی اهداف اصلی این آزمایش عبارتند از :
1-تعیین دمای نقطه ی ابری شدن( (cloud point
2-تعیین دمای نقطه ی انجماد ( freezing point )
3-تعیین دمای نقطه ی ریزش ( pour point )
4-تعیین میزان پارافین ها در روغن و یا مقدار هیدروکربنها یی یا نقطه ی انجماد بالا در سایر فراورده های نفتی
وسایل و مواد مورد نیاز آزمایش :
1-دماسنج جیوه ای
2-روان کننده به عنوان نمونه
3-دستگاه آزمایش ( cloud and pour point )
4-الکل ( برای ریختن در دستگاه آزمایش )
5-لوله ی آزمایش با درب چوب پنبه ای برای آن
1-شرح دستگاه آزمایش :
نام این دستگاه ( cloud and pour point ASTM D97 ) می باشد که از قسمت ها و اجزاء زیر تشکیل شده است :
1-محفظه ی سرد کننده :این محفظه با الکل پر شده است . همانگونه که می دانید از الکل برای انتقال حرارت بهتر استفاده می گردد .
2-دماسنج الکتریکی : این دماسنج در واقع دمای سیال (الکل) درون محفظه را به ما نشان می دهد .
3-دکمه ی تنظیم دما : ( set point ) : به وسیله ی این دکمه می توان حداقل دمایی را که می خواهیم سیال داشته باشد را به دستگاه بدهیم بنابراین دمای دستگاه از این دما پایین تر نخواهد آمد . علٌت استفاده از این دکمه آن است که ظروف چینی مختلف دارای ضریب حرارتی ( انبساط یا انقباض ) مختلفی هستند . بنابراین ممکن است دمای دستگاه آنقدر پائین بیاید که موجب ترک خوردن و نهایتاً شکستن ظرف بلوری گردد .

2-روش آزمایش : در این آزمایش ابتدا درون محفظه ی سرد کننده ی دستگاه مقداری الکل می ریزیم سپس درون یک لوله ی آزمایش مقداری از مواد هیدروکربنی ( که در اینجا همان روانکار است ) میریزیم. سپس درب لوله ی آزمایش را بسته و آنگاه از طریق سوراخی که درون درب لوله ی آزمایش تعبیه شده است ، دماسنج جیوه ای را به داخل ظرف آزمایش می رانیم سپس لوله آزمایش را درون محفظه ی سرد کننده ی دستگاه قرار می دهیم و آنگاه دستگاه را روشن می کنیم و دکمه ی تنظیم های آن را روی دمایی مانند 30 – درجه ی سانتی گراد تنظیم می نمائیم سپس در حالی که به دقٌت به دماسنج جیوه ای نگاه می کنیم ، هر چند دقیقه یک بار هم لوله ی آزمایش را از محفظه ی سرد کننده بیرون می آوریم و به حالت مادٌه ی روانکار درون آن توجٌه می کنیم که آیا حالت شیری رنگ و کدر پیدا کرده است یا خیر . این کار را آنقدر انجام می دهیم تا سرانجام به دمائی برسیم که در آن مادٌه روانکار حالت شیری رنگ یا ابری پیدا کند ( دقیقاً مانند حالتی که نوشابه با باز کردن درب آن پس از سرد شدن زیاد پیدا می کند ) آنگاه این دما را یادداشت می کنیم و به عنوان دمای ابری شدن ( (cloud point آن را بیان می کنیم . سپس مجدداً لوله ی آزمایش را درون محفظه ی سرد کننده قرار می دهیم و باز هم صبر می کنیم تا دمای ماده پائین تر رود تا هنگامی که به مادٌه به طور کامل منجمد گردد و دیگر حرکت نکند . بنابراین این دما همان دمای نقطه ی انجماد( freezing point ) خواهد بود پس از تحقیق از تعیین دماهای نقاط ابری شدن و انجماد ، دستگاه آزمایش را خاموش کرده و این بار به لوله ی آزمایش که درون آن ماده روانکار منجمد قرار گرفته است ، اندکی حرارت می دهیم تا اینکه اولین قطره ی مایع از ماده ی روانکار بدست آید . سپس این ماده را یادداشت می کنیم و به عنوان دمای نقطه ی ریزش pour point)) آن را ذکر می نمائیم .
3-نتایج آزمایش :
1-در این آزمایش دمای نقاط ابری شدن ، انجماد و ریزش به صورت زیر بدست آمد
دمای نقطه ی ابری شدن : ( 11 - ) درجه سانتی گراد
دمای نقطه ی انجماد : ( 20 -) درجه سانتی گراد
دمای نقطه ی ریزش : ( 9 - ) درجه سانتی گراد


1-در درون لوله ی آزمایش مقداری از ناخالصی ها و دیگر مواد وجود دارند که در زیر نمونه ی روانکار بصورت مایع قرار گرفته اند و این در حالی است که مادٌه روانکار خود به صورت جامد می باشد .
2-به هنگام کاربرد فرآورده های نفتی و به ویژه برای پمپ کردن آنها در زمستان باید نقطه ی ریزش را به عنوان حداقل دمایی که می توان فراورده را در آن دما نگه داری نمود تا منجمد نگردد و یا مشکلی برای آن پیش نیاید در نظر گرفت .
3-از آنجایی که دمای نقطه ی انجماد ( freezing point )، حدوداً 5 درجه سانتی گراد از دمای نقطه ی ریزش pour point)) کمتر است ( برای یک مادٌه ناخالص ) ، همانگونه که اشاره شد اگر بخواهیم محصولمان یخ نزند ، حداقل دمایی را که در نظر می گیریم نقطه ی ریزش pour point)) است .
ASTM-4 یک استاندارد آمریکایی برای آزمایشات است که برای این آزمایش (97 D ) می باشد .
5-از آنجایی که مادٌه خالص با مادٌه مرکٌب متفاوت است ، در مادٌه خالص دمای نقطه ی ریزش با دمای نقطه ی انجماد با هم برابرند .

خطاهای آزمایش :
1-خطاهای آزمایش :ممکن است در این آزمایش ما در دمای بالاتری نسبت به دمای ذکر شده به نقطه ی ابری شدن برسیم ولی چون کمی دیر نمونه را نگاه کرده ایم ، دمای پائین تری را به عنوان دمای ابری شدن و یا حتٌی دماهای انجماد و ریزش در نظر بگیریم .
2-خطاهای مربوط به دماسنج : ممکن است دماسنج به طور واقعی دمای سیٌال را نشان ندهد یعنی دمای بالاتر و یا دمای پائین تری را به ما نشان دهد .
پاسخ به سوال آزمایش :
چرا نقطه ی انجماد مواد غیر خالص ( مرکب ) با نقطه ی ریزش آنها برابر نیست ؟
همانگونه که می دانید یک مادٌه مرکٌب از چندین نوع اتم و مولکول و با انرژی های جنبشی متفاوتی بوجود آمده است . بنابراین هنگامی که جسم می خواهد منجمد شود ، می بایستی بر انرژی جنبشی تمامی مولکولهای مادٌه غلبه نماید تا اینکه حتٌی پر انرژی ترین مولکول مادٌه هم نتواند حرکتی داشته باشد تا اینکه مادٌه منجمد گردد . حال آنکه وقتی می خواهیم نقطه ی ریزش را اندازه بگیریم کافیست که پر انرژی ترین ذره جسم شروع به حرکت نماید و در نتیجه قطره ی مایع ایجاد شود تا ما بگوئیم به نقطه ی ریزش رسیده ایم .