Συγκριτική αξιολόγηση μεθόδων απόσταξης κλασμάτων πετρελαίου

Πανίτσα, Όλγα Ανδριάνα; Panitsa, Olga Andriana

dc.contributor.author	Πανίτσα, Όλγα Ανδριάνα	el
dc.contributor.author	Panitsa, Olga Andriana	en
dc.date.accessioned	2016-11-07T07:13:46Z
dc.date.issued	2016-11-07
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43986
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13088
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Distillation	en
dc.subject	Mini distillation	en
dc.subject	ASTM D86	en
dc.subject	ASTM D7344	en
dc.subject	Fuels	en
dc.subject	Απόσταξη	el
dc.subject	Μέθοδοι απόσταξης	el
dc.subject	Καύσιμα	el
dc.subject	Βενζίνη	el
dc.subject	Ντήζελ	el
dc.title	Συγκριτική αξιολόγηση μεθόδων απόσταξης κλασμάτων πετρελαίου	el
dc.title	Comparative assessment of petroleum fraction distillation methods	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Fuels	en
heal.dateAvailable	2017-11-06T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-09-30
heal.abstract	Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η εξέταση της νέας αυτόματης μεθόδου απόσταξης (ASTM D7344), μέσω της σύγκρισης των αποτελεσμάτων της με αυτά της κλασσικής μεθόδου απόσταξης (ASTM D86). Τα δείγματα που αναλύθηκαν και συγκρίθηκαν ήταν βενζίνες, ντήζελ, καύσιμα αεροπορίας και διαλύτες(white spirits). Η έρευνα βασίστηκε στη συμμετοχή του Εργαστηρίου σε διεργαστηριακό έλεγχο (round robin) και τα δείγματα που παρελήφθησαν ήταν άγνωστης σύστασης. Η πειραματική διαδικασία διακρίθηκε σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο πραγματοποιήθηκαν οι αποστάξεις όλων των δειγμάτων χρησιμοποιώντας τις δύο μεθόδους απόσταξης: την κλασσική μέθοδο απόσταξης ASTM D86, και στη συνέχεια την αυτόματη μέθοδο απόσταξης ASTM D7344. Στο δεύτερο στάδιο, κρίθηκε σκόπιμο να γίνουν επιπρόσθετες μετρήσεις που θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για την σύσταση των δειγμάτων και τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες. Πιο συγκεκριμένα, στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών του ΕΜΠ μετρήθηκε, αρχικά, το ιξώδες και η πυκνότητα των δειγμάτων βενζίνης, καυσίμου αεροπορίας και διαλύτη στους 15οC και των δειγμάτων ντήζελ στους 15oC και 40oC , με τη μέθοδο ASTM D7042. Στη συνέχεια, προσδιορίστηκε το υπόλειμμα των δειγμάτων βενζίνης, με την εναλλακτική μέθοδο που βρίσκεται υπό διερεύνηση από τους ερευνητές του Εργαστηρίου. Ακολούθησε η μέτρηση της τάσεως ατμών των δειγμάτων βενζίνης με τη μέθοδο ΕΝ13016-1 και για τα ίδια δείγματα έγινε μια πρώτη αξιολόγηση της σύστασης τους με χρήση της συσκευής ERASPEC , η οποία έδωσε ενδεικτικά αποτελέσματα. Μετρήθηκε ο αριθμός κετανίου (DCN) των δειγμάτων ντήζελ, καυσίμου αεροπορίας και διαλύτη με τις μεθόδους EN 16144, ASTM D7170, με χρήση της συσκευής FIT. Ύστερα, με χρήση της συσκευής ANTEK και της μεθόδου ΕΝ ISO 20846 προσδιορίστηκε η περιεκτικότητα σε θείο των δειγμάτων βενζίνης και ντήζελ. Οι μετρήσεις στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών του ΕΜΠ, ολοκληρώθηκαν με τη λήψη των φασμάτων διαπερατότητας στο υπέρυθρο όλων των δειγμάτων, μέσω της τεχνικής FTIR και τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας των δειγμάτων ντήζελ σε βιοντήζελ (FAME) με χρήση της συσκευής IROX. Στο Χημείο των ΕΛΠΕ Ασπροπύργου έγιναν χρωματογραφικές αναλύσεις για τον προσδιορισμό των αρωματικών στη σύσταση των δειγμάτων ντήζελ, με την μέθοδο ΕΝ 12916 (υγρή χρωματογραφία) και χρωματογραφικές αναλύσεις των δειγμάτων βενζίνης με τη μέθοδο ΕΝ ISO 22854 (αέρια χρωματογραφία) για τον ακριβέστερο προσδιορισμό της σύστασης τους. Με την ανάλυση των δειγμάτων και αναγνώριση της σύστασης τους έγιναν οι παρακάτω παρατηρήσεις: Οι καμπύλες απόσταξης των δειγμάτων βενζίνης συγκρίθηκαν μεταξύ τους και παρατηρήθηκαν αποκλίσεις από την ιδανική περίπτωση, που οι δύο μέθοδοι απόσταξης θα έδιναν ταυτόσημα αποτελέσματα. Διαπιστώθηκε πως τα αποτελέσματα των δύο μεθόδων ανάλυσης δεν αποκλίνουν στα σημεία που σχετίζονται με την μετωπική και μέση πτητικότητα αλλά διαφέρουν στην πτητικότητα ουράς. Η ίδια παρατήρηση έγινε και κατά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων των δειγμάτων ντήζελ και λιγότερο κατά την εξέταση των δειγμάτων καυσίμων αεροπορίας/διαλύτη. Αυτές οι αποκλίσεις πιθανόν να οφείλονται στον ρυθμό αύξησης θερμοκρασίας κατά την απόσταξη με την αυτόματη μέθοδο ASTM D7344. Ανάμεσα στα δείγματα βενζινών και ντήζελ υπήρχαν τέσσερα δείγματα με αυξημένη περιεκτικότητα σε θείο. Ωστόσο, δεν υπήρξε ένδειξη κατά την σύγκριση των αποτελεσμάτων των αποστάξεών τους που υποδηλώνει την συσχέτιση των αποκλίσεων και της περιεκτικότητας των δειγμάτων σε θείο. Επίσης, από τα εννέα συνολικά δείγματα βενζίνης, τα τρία είχαν αιθανόλη στη σύστασή τους και τα δύο είχαν υψηλή περιεκτικότητα σε ETBE. Η αιθανόλη είναι γνωστό πως επηρεάζει την μετωπική πτητικότητα των βενζινών και συγκεκριμένα, μετατοπίζει τα σημεία της καμπύλης απόσταξης που την χαρακτηρίζουν προς τα κάτω. Η ίδια μετατόπιση παρουσιάστηκε στα αποτελέσματα και των δύο μεθόδων απόσταξης. Ακόμα, τρία δείγματα καυσίμου ντήζελ περιείχαν στην σύσταση τους ποσοστό βιοντήζελ. Συγκεκριμένα, η περιεκτικότητα των δειγμάτων σε βιοντήζελ (FAME) ήταν 6,5%, 19,6% και 29,2% αντίστοιχα. Όπως φάνηκε από τις καμπύλες απόσταξης που προήλθαν από την χειροκίνητη μέθοδο ASTM D86, με την αύξηση του ποσοστού βιοντήζελ στο καύσιμο ντήζελ η πτητικότητα ουράς μετατοπίζεται προς τα κάτω. Δεν έγινε η ίδια παρατήρηση κατά την απόσταξη των δειγμάτων χρήσει της αυτόματης μεθόδου απόσταξης. Η διαφορά αυτή είναι πιθανόν να οφείλεται στις προδιαγραφές της αυτόματης μεθόδου απόσταξης. Κατά την ισχύουσα έκδοση της, ορίζεται μέγιστη περιεκτικότητα σε βιοντήζελ περί τα 20%. Ανακεφαλαιώνοντας, από την διπλωματική εργασία που πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών και εν μέρει στα Χημεία των ΕΛΠΕ, εξάγεται το συμπέρασμα ότι η αυτόματη συσκευή απόσταξης της μεθόδου ASTM D7344, δεν δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα. Αυτό αποδεικνύεται από την μεγάλη διαφορά που καταγράφηκε στα Τ90 και FBP (πτητικότητα ουράς) με τις δύο συσκευές απόσταξης, αυτήν της ASTM D7344 και της ASTM D86, η οποία είναι εκτός του ορίου αναπαραγωγησιμότητας της κλασσικής μεθόδου ASTM D86. Τέλος, προτείνεται ρύθμιση των παραμέτρων που συνθέτουν το σύστημα θέρμανσης της συσκευής, που χρησιμοποιείται στην αυτόματη μέθοδο απόσταξης και επανάληψη διεργαστηριακού ελέγχου από την κατασκευάστρια εταιρία για την εξασφάλιση της αξιοπιστίας της μεθόδου.	el
heal.abstract	The present thesis examines the new automatic distillation method (ASTM D7344) by comparing its results with those of the standard distillation method (ASTM D86). The samples analyzed were obtained from gasolines, diesels, aviation fuels and solvents (white spirits). The research was based on the participation of the Laboratory in an interlaboratory testing (round robin) and the chemical structure of the samples used was unknown. The experimental procedure consists of two stages. In the first phase, the distillation of all samples was performed using the two distillation methods: the standard ASTM D86 distillation method and, subsequently, the automatic ASTM D7344 distillation method. In the second stage, it was considered appropriate to perform additional measurements that could provide information on the composition of the samples and their physicochemical properties. More specifically, the viscosity and density of gasoline samples, aviation fuel and solvent at 15°C and diesel samples at 15°C and 40°C, were initially measured in the NTUA Laboratory of Fuels and Lubricants using the D7042 method. Then, the residue of gasoline samples was determined by using the alternative method under investigation by the Laboratory researchers. Afterwards, the vapor pressure of the gasoline samples was measured using the method EN13016-1, followed by an initial evaluation of the composition using the ERASPEC apparatus, which produced significant results. Next, the cetane number (DCN) of the diesels, aviation fuels and solvent samples was measured using the methods EN 16144, ASTM D7170 and the FIT device. Then, the ANTEK device and the method EN ISO 20846 determined the sulfur content of petrol and diesel samples. Measurements in the NTUA Laboratory of Fuels and Lubricants were completed by taking the transmittance spectra in the infrared of all samples using the FTIR technique and by determining the content of the diesel samples in biodiesel (FAME) using the IROX device. The Chemical Laboratories of Aspropyrgos Refinery of the Hellenic Petroleum performed chromatographic analyses to determine the aromatic content of the diesel samples, by using the method EN 12916 (liquid chromatography), as well as a chromatographic analysis of the gasoline samples using the method EN ISO 22854 (gas chromatography) to determine their composition more accurately. By analyzing the samples and identifying their composition, the following observations were made: The distillation curves of the gasoline samples were compared with each other and there was divergence from the ideal case, where the two distillation methods would produce identical results. It was found that the results of the two analytic methods do not differ in points related to the front-end and mid-range volatility, but differ in relation to back-end volatility. The same deviation was observed while comparing the results of the diesel samples. However, testing of the aviation/solvent fuel samples revealed that the deviation was smaller. These differences may arise from the rate of temperature increase during the automatic distillation based on the ASTM D7344 method. Among the gasoline and diesel samples, four were found with high sulfur content. However, while comparing their distillation results, there was no indication suggesting correlation between the deviations observed and sample sulfur content. Also, three out of nine gasoline samples contained ethanol and two exhibited high ETBE content. Ethanol is known to affect the front-end volatility of petrol, and in particular, it shifts the points of the distillation curve that characterize it downwards. The same shift occurred in the results of both distillation methods. Moreover, three diesel samples contained a percentage of biodiesel. Specifically, the biodiesel (FAME) content of these samples was 6.5%, 19.6% and 29.2%. As evidenced by the distillation curves corresponding to the ASTM D86 manual method, by increasing the percentage of biodiesel in diesel fuel the back-end volatility shifted downwards. The same observation was made during the distillation of the samples using the automatic distillation method. This difference is probably a result of the specifications of the automatic distillation method. In the current version, maximum biodiesel content is set at 20%. In conclusion, the tests carried out in the scope of this thesis at the Laboratory of Fuels and Lubricants and partly at the Chemical Laboratories of Aspropyrgos Refinery of the Hellenic Petroleum show that the automatic distillation apparatus of the ASTM D7344 method does not provide reliable results. This is evidenced by the wide temperature difference recorded in T90 and FBP (back-end volatility) between the two distillation apparatuses, that of the ASTM D7344 method and the one of the ASTM D86 method, which exceeds the reproducibility limits of the standard ASTM D86 method. Finally, the manufacturer is suggested to correct the device's heating system settings used in the automatic distillation device and repeat the interlaboratory tests to ensure the reliability of the method.	en
heal.advisorName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ζαννίκος, Φανούριος	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	128 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true