Đo nồng độ lưu huỳnh trong nhiên liệu biển với thiết bị SLFA
Hiện trạng và tầm quan trọng của đo nồng độ lưu huỳnh trong nhiên liệu biển
Với sự lan tỏa không ngừng của toàn cầu hóa kinh tế và sự xuất hiện của “Con đường tơ lụa biển” thế kỷ 21, đường biển đã trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng nhất trong thương mại toàn cầu do khối lượng hàng hóa lớn và cước phí thấp, thúc đẩy mạnh mẽ cho sự phát triển nhanh chóng và ổn định của nền kinh tế toàn cầu.
Tuy nhiên, vì tàu thường di chuyển ngoài đại dương nên chúng ta không có sự nhận thức trực tiếp về ô nhiễm khí thải do tàu gây ra, do đó các chính phủ và nhà nghiên cứu trên toàn thế giới chưa đủ quan tâm đến vấn đề này. Kể từ những năm 1980, Ủy ban Bảo vệ Môi trường Hàng hải (MEPC) của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã cam kết cải thiện vấn đề ô nhiễm khí thải do tàu gây ra. Năm 1997, theo nguyên tắc của Điều 15 của Tuyên bố Rio về Môi trường và Phát triển, MEPC của IMO đã đề ra Phụ lục VI của Công ước Quốc tế năm 1973 về ngăn chặn ô nhiễm từ tàu thủy (MARPOL73/78) – Quy tắc về Ngăn chặn Ô nhiễm Khí Thải từ Tàu thủy.
Trong quá trình đốt cháy, lưu huỳnh sẽ gây ra mưa axit và phát thải các hạt gây ra các vấn đề về môi trường và sức khỏe. Trên quy mô toàn cầu, khoảng 15% khí thải NOx và 4-9% khí thải SO2 được gây ra bởi ngành hàng hải. Gần 70% khí thải được xả ra vào khí quyển biển cách đất liền ít hơn 400 km, gây ra ô nhiễm không khí nghiêm trọng tại các khu vực ven biển, đặc biệt là xung quanh các cảng có lưu lượng hàng hóa lớn. Hơn nữa, tỷ lệ khí thải độc hại từ tàu biển trên tổng số khí thải độc hại toàn cầu đang tăng lên từng năm, một phần là do sự phát triển thương mại biển, nhưng chủ yếu là do các ngành công nghiệp khác đã triển khai các biện pháp quản lý tốt hơn để giảm thiểu khí thải độc hại trên đất liền.
Trong dầu nhiên liệu của tàu thuyền có chứa lưu huỳnh tạo ra lượng lớn SO2 thông qua các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình hoạt động động cơ, và lượng SO2 xả ra trực tiếp liên quan đến nồng độ lưu huỳnh trong dầu nhiên liệu. Trong đó:
- Dầu nhiên liệu nặng của tàu thuyền có nồng độ lưu huỳnh là 3,5%, màu đen thẫm. Dầu nhiên liệu nặng của tàu thuyền chủ yếu là “dầu nhiên liệu trung gian” hoặc “dầu dư”, có tính kết dính và tạo ra một số lượng lớn các chất độc hại.
- Dầu nhớt đúng tiêu chuẩn xe hơi có nồng độ lưu huỳnh là 0,001%; màu sắc trong suốt, có tính chống nổ tốt và độ ăn mòn thấp.
- Dầu nhiên liệu của tàu thuyền tuân thủ tiêu chuẩn ECA có nồng độ lưu huỳnh của là 0,1%, có màu nâu đỏ nhưng trong suốt, không có tạp chất, và sản phẩm đốt cháy tương đối sạch và thân thiện với môi trường.
So sánh ba loại nhiên liệu này, dễ dàng hình dung được sự gây hại cho môi trường do dầu nhiên liệu nặng của tàu thuyền. Hơn nữa, do lượng tiêu thụ dầu khổng lồ của tàu thuyền, nếu một tàu với 50.000 tấn trọng tải sử dụng dầu nặng, lượng SO2 xả ra mỗi ngày tương đương với tổng lượng xả ra của 210.000 xe tải.
Vì vậy, kiểm soát nồng độ lưu huỳnh trong sản phẩm xăng dầu là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh bảo vệ môi trường hiện nay.
Đo nồng độ lưu huỳnh trong nhiên liệu biển
Phương pháp đo nồng độ lưu huỳnh trong nhiên liệu biển với thiết bị SLFA là một giải pháp tốt để kiểm soát nồng độ lưu huỳnh trong nhiên liệu biển một cách nhanh chóng và chính xác. SLFA- 60 nhỏ gọn có thể được sử dụng trên tàu biển và SLFA-6000 với bộ lấy mẫu tự động (tám vị trí) giúp tăng năng suất của các phòng thí nghiệm kiểm soát.
Phương pháp đo nồng độ lưu huỳnh trong dầu thô sử dụng kỹ thuật Huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) để xác định lưu huỳnh trong mẫu. Nguyên tắc bao gồm chiếu xạ mẫu bằng tia X sơ cấp có đủ năng lượng để đẩy một electron bên trong ra khỏi các nguyên tử lưu huỳnh. Một electron bên ngoài sẽ lấp đầy chỗ trống này và phát ra tia X thứ cấp đặc trưng. Một bộ đếm tỷ lệ thu thập các tia X phát ra và cho phép định lượng mức lưu huỳnh trong dầu thô.
Chuẩn bị mẫu và Quy trình đo
Quy trình chuẩn bị mẫu đơn giản được minh họa trong các hình tiếp theo (Hình 3). Để chuẩn bị mẫu, đổ 4 đến 10ml nhiên liệu biển vào cốc, sau đó đậy cốc bằng màng Mylar và giữ cố định bằng vòng ngoài nhờ dụng cụ được cung cấp. Viết tên mẫu ở mặt sau của ô và đặt nó vào thiết bị.
Thiết bị được trang bị chế độ vận hành tiện lợi, với khả năng hiệu chuẩn trước đa đường cong. Để bắt đầu quá trình đo, chỉ cần nhấn nút “Bắt đầu” và phần mềm sẽ tự động chọn đường hiệu chuẩn tốt nhất. Kết quả sẽ xuất hiện trực tiếp và tỷ lệ phần trăm cuối cùng sẽ được in ra sau các lần đo. Dữ liệu cũng có thể được lưu trữ bằng USB.
Ngoài ra, thiết bị còn có sẵn hai chế độ khác để quản lý và kiểm soát thiết bị. Chế độ quản trị viên (The administrator mode) cho phép hiệu chỉnh thiết bị bằng cách sử dụng các phiên bản trong tài liệu tham khảo nội bộ và để kiểm tra các thông số của thiết bị. Chế độ dịch vụ (The service mode) cho phép kiểm tra và kiểm soát các thông số của thiết bị trong quá trình vận hành bảo trì.
Kết quả
Nhiên liệu biển có đặc tính khác nhau tùy vào nguồn gốc của nó và thành phần nhiên liệu có thể khác nhau giữa các nơi trên thế giới vì dầu được cung cấp trong thời gian tàu dừng chân.
Khi sử dụng thiết bị phân tích đa nguyên tố MESA 50 – EDXRF, có thể phát hiện đồng thời Canxi và Kẽm trong hỗn hợp nhiên liệu, cũng như Vanadium và Niken có thể được phát hiện trong cặn nhiên liệu (Hình 4). Tuy nhiên, các các chất này không ảnh hưởng đáng kể đến việc xác định nồng độ Lưu huỳnh (S) khi sử dụng thiết bị SLFA nhờ quá trình lọc tín hiệu đầy đủ.
EDXRF rất nhạy cảm với hiệu ứng ma trận, các đường chuẩn hóa mặc định được xây dựng cần phải được thích nghi với tất cả các loại nhiên liệu biển. Các chuẩn hóa loại dầu thải từ JSS rất phù hợp với ứng dụng này. Với bộ chuẩn này bao gồm 8 tiêu chuẩn từ 0 đến 4%, thiết bị sẽ bao phủ toàn bộ phạm vi nồng độ S cần thiết cho dầu hỏa. Để đạt được độ chính xác tốt nhất, hai đường chuẩn hóa được thiết lập cho nồng độ S thấp và S cao, và phần mềm sẽ tự động chọn đường chuẩn phù hợp.
Một ví dụ về đường chuẩn lưu huỳnh ở mức độ thấp được trình bày trong hình tiếp theo minh họa độ nhạy của thiết bị và độ tuyến tính của phép đo trong phạm vi nhất định.
Thiết bị SLFA-60 có thể xác định lưu huỳnh trong dầu biển trong phạm vi từ 0 đến 10% và có độ lặp lại là 15ppm hoặc ít hơn trên mẫu lưu huỳnh 1%, giới hạn phát hiện thấp hơn là 20ppm.
Nhiều loại nhiên liệu đã được thử nghiệm bằng SLFA-60 đã được hiệu chuẩn trước như mô tả ở trên. Kết quả đã được so sánh với giá trị của phòng thí nghiệm và cho thấy sự tương đồng tốt ở mọi phạm vi.
Ngoài ra, thiết bị SLFA 6000 sử dụng ống tia X cường độ cao hơn và có độ lặp lại là 5ppm cho mẫu lưu huỳnh 1% và giới hạn phát hiện là 5ppm.
Vì vậy, SLFA-60 và SLFA-6000 là các công cụ lý tưởng để xác định lượng lưu huỳnh trong dầu biển.
- SLFA-60 còn có các ưu điểm như kích thước nhỏ, đơn giản, thời gian đo ngắn, trọng lượng nhẹ, không cần các dụng cụ đi kèm như bình khí,..
- SLFA-6000 là lựa chọn lý tưởng cho các phòng thí nghiệm với bộ lấy mẫu tự động ở 8 vị trí. Những công cụ này được phát triển dựa trên kinh nghiệm lâu năm và phản hồi quý giá từ khách hàng của Horiba trong lĩnh vực hàng hải.
Có thể thấy rằng Dòng máy phân tích lưu huỳnh (S) trong dầu thô HORIBA SLFA hỗ trợ hiệu quả trong việc xác định nguyên tố lưu huỳnh trong nhiên liệu biển.
Nguồn tham khảo
- Sulfur monitoring in Marine Oil with the SLFA in a growing environmental protection context – HORIBA
REDLAB – FOR YOUR LABORATORY
Công ty TNHH Redlab là đối tác đáng tin cậy cho phòng LAB của bạn, chúng tôi cung cấp:
- Thiết bị và vật tư tiêu hao
- Tư vấn, thiết kế và lắp đặt nội thất phòng thí nghiệm
- Dịch vụ sửa chữa – bảo trì – bảo dưỡng thiết bị
Mời bạn xem thông tin sản phẩm và đặt hàng các thiết bị tại cửa hàng trực tuyến của RedLAB tại đây: online-store.redlab.com.vn hoặc tham khảo thêm các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm khác trên website: redlab.com.vn
Để được tư vấn sản phẩm, mời bạn liên hệ HOTLINE: 0889 973 944.