Phân tích tính chất hóa, lý và lập phương án chưng cất nhiên liệu của quả đạn KH-35E theo GOST 10227-86

Tóm tắt: 02 loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ hành trình của quả đạn Kh - 35E

là TC-1 và PT thuộc loại nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ. Mặc dù được tinh chế và

sử dụng các loại phụ gia đa chức năng để nâng cao độ bền và tuổi thọ của nhiên liệu

nhưng do thời gian sản xuất đã lâu nên các loại nhiên liệu này cần được khảo sát đo

đạc các tính chất kỹ thuật, nhằm đảm bảo an toàn và tính năng kỹ chiến thuật của quả

đạn tên lửa (theo khuyến cáo của nhà sản xuất, tuổi thọ nhiên liệu trong đạn tên lửa

Kh-35E là 8 năm). Do đó, việc nghiên cứu khảo sát và phân tích đánh giá chất lượng

nhiên liệu động cơ hành trình của tên lửa Kh-35E theo tiêu chuẩn GOST 10227-86 tại

Quân chủng Hải quân lô nhập 2000 và 2009 là cần thiết. Từ kết quả phân tích đó sẽ

đề xuất phương án phục hồi nhằm kéo dài thời hạn sử dụng hoặc bắt buộc phải thay

thế nhiên liệu động cơ tuabin phản lực P95TM của quả đạn Kh-35E

pdf7 trang | Chuyên mục: Khoa Học Vật Liệu | Chia sẻ: yen2110 | Lượt xem: 262 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt nội dung Phân tích tính chất hóa, lý và lập phương án chưng cất nhiên liệu của quả đạn KH-35E theo GOST 10227-86, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
chứng tỏ nhiên liệu bị oxi hóa mạnh khi tăng nhiệt độ lên 150oC. Theo khuyến cáo 
của nhà sản xuất đối với loại nhiên liệu có độ ổn định oxi hóa kém thì khả năng 
gây mất an toàn là rất cao [5]. 
Bảng 2. Phân tích mẫu nhiên liệu PT lô nhập 2009 (Phiếu kết quả phân tích số: 
1606240, do Viện Kỹ thuật Xăng dầu quân đội, ngày phân tích xong: 11/7/2016). 
TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp 
phân tích 
Kết 
quả 
Theo 
GOST 
10227-86 
1 Khối lượng riêng ở 20oC, kg/m3 GOST 3900-85 786,9 >775 
2 
Thành phần chưng cất, oC: GOST 2177-99 
 Điểm sôi đầu 147,5 >135 
 + 10% 161 <175 
 + 50% 179 <225 
 + 90% 208,5 <270 
 + 98% 235 <280 
3 Độ nhớt động học ở 20oC, cSt GOST 3320-00 1,35 >1,25 
4 Chiều cao ngọn lửa không khói, mm GOST 4338-74 28 >25 
5 Độ axit, mgKOH/100ml GOST 5985-79 0,12 0,2-0,7 
6 Trị số I ốt, gI2/100g GOST 2070-82 0,99 <0,5 
7 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín, oC GOST 6356-75 38 >28 
8 Nhiệt độ kết tinh, oC GOST 5066-56 <-60 <-55 
9 Độ ổn định oxi hóa nhiệt ở 150oC 
trong 5h, lượng cặn mg/100ml 
GOST 11802-
88 
27,8 <6 
10 Hàm lượng nhựa thực tế, mg/100ml GOST 1567-97 0,4 <4 
11 Hàm lượng hydrocacbon thơm, %kl GOST 6994-74 9,22 <22 
12 Hàm lượng lưu huỳnh tổng, %kl TCVN 7760 0,016 <0,1 
13 Hàm lượng lưu huỳnh mercaptan, 
%kl 
GOST 6975-74 0,0005 <0,001 
14 Axit, bazơ tan trong nước GOST 6307-75 0 0 
15 Thí nghiệm ăn mòn miếng đồng ở 
100oC, 3h 
GOST 6321-69 Hợp 
cách 
Hợp cách 
16 Hàm lượng tro, %kl GOST 1461-75 0,007 <0,003 
17 Độ dẫn điện ở 20oC, pS/m ASTM D2624-
09 
19 <600 
18 Nhiệt trị, kJ/kg ASTM D240-09 46338 >43120 
19 Hàm lượng naphtalen, %TT TCVN 7989 0,87 <2,00 
20 
Độ ổn định oxi hóa nhiệt ở 260oC, 
trong 2,5 giờ 
TCVN 7487 
a- Chênh lệch áp suất qua màng lọc, 
mmHg 
 0 <10 
b- Mức cặn ống 4 <2 
21 Trị số tách nước TCVN 7272 96 <100 
Qua kết quả kiểm tra, phân tích nhiên liệu PT lô nhập 2009 nhận thấy có các chỉ 
tiêu không đạt chỉ tiêu yêu cầu so với GOST 10227-86, cụ thể: 
Hóa học & Kỹ thuật môi trường 
L. Q. Tuấn, N. V. Cành, N. V. Hưng, “Phân tích tính chất hóa, lý theo GOST 10227-86.” 170 
- Trị số I ốt, gI2/100g mẫu nhiên liệu: 0,99 cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép 
(< 0,5 gI2/100g theo GOST 10227-86), chứng tỏ hàm lượng nối đôi trong nhiên 
liệu có khả năng sẽ không đảm bảo cho thiết bị hoạt động; 
- Hàm lượng tro, %kl: 0,007 cao hơn so với giới hạn tiêu chuẩn cho phép 
(0,003%kl theo GOST 10227-86), cũng giống như nhiên liệu TC-1 lô nhập 2000 
nhiên liệu đã bị oxi hóa theo thời gian, xuất hiện các tạp chất trong quá trình vận 
chuyển, sử dụng và bảo quản; 
- Độ ổn định oxi hóa nhiệt ở 150oC trong 5h, lượng cặn mg/100ml: 27,8 cao hơn 
nhiều so với tiêu chuẩn cho phép (< 6 mg/100ml theo GOST 10227-86). Như vậy, 
theo khuyến cáo của nhà sản xuất đối với loại nhiên liệu có độ ổn định oxi hóa kém 
thì khả năng gây mất an toàn là rất cao. 
Như vậy, có thể sơ bộ kết luận: cả hai lô nhiên liệu TC-1 và PT nhập 2000 và 
2009 không đạt yêu cầu so với tiêu chuẩn GOST 10227-86. Việc sử dụng 2 lô 
nhiên liệu này có khả năng lớn gây mất an toàn cho thiết bị bay, nhất là đối với quả 
đạn tên lửa Kh-35E. 
3.2. Kết quả thử nghiệm chưng cất lại nhiên liệu PT lô nhập 2009 
Nhiên liệu PT lô nhập 2009 nhằm khôi phục lại nhiên liệu PT lô nhập 2009. 
Nhiên liệu được bổ sung phụ gia T với khối lượng 2%kl, điều kiện chưng cất: 
nhiệt độ chưng cất: 130 đến 280oC; Áp suất chưng cất: 800 mgHg; Thể tích chưng 
cất: 500ml/1 mẻ; Thời gian chưng cất: khoảng 5 đến 6 giờ. 
Thiết bị chưng cất PTN Khoa Hóa, ĐHKHTN-ĐHQGHN, chương trình được 
giám sát tự động. Kết quả kiểm tra, phân tích một số chỉ tiêu cơ bản: 
Bảng 3. Chỉ tiêu phân tích mẫu cất lại từ nhiên liệu PT lô nhập 2009. 
TT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp 
phân tích 
Kết 
quả 
1 
Thành phần chưng cất, oC: GOST 2177-99 
 Điểm sôi đầu 132,5 
 + 10% 165 
 + 50% 182 
 + 90% 247,5 
 + 98% 256 
2 Trị số I ốt, gI2/100g GOST 2070-82 0,48 
3 
Độ ổn định oxi hóa nhiệt ở 150oC trong 5h GOST 11802-88 
- Hàm lượng cặn, mg/100ml 14,2 
- Hàm lượng nhựa hòa tan, mg/100ml 3 
4 Độ dẫn điện ở 20oC, pS/m ASTM D2624-09 8 
Kết quả cho thấy, khi bổ sung phụ gia T với khối lượng 2%kl và 2ml/l chất cải 
thiện độ dẫn điện Stadis 450 đã cho trị số I ốt giảm còn 0,48 gI2/100g (đạt giới hạn 
cho phép < 0,5 gI2/100g, theo GOST 10227-86). Tuy nhiên, độ ổn định oxi hóa 
nhiệt ở 150oC trong 5h, lượng cặn vẫn cao, đạt 14,2 mg/100ml so với tiêu chuẩn 
cho phép (< 6 mg/100ml theo GOST 10227-86). Các tính chất qua khảo sát cũng 
không thay đổi nhiều. Như vậy, khi chưng cất lại nhiên liệu PT lô nhập 2009 vẫn 
chưa đảm bảo yêu cầu theo tiêu chuẩn. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 47, 02 - 2017 171
3.3. Lập phương án chưng cất để chế tạo nhiên liệu PT 
3.3.1. Chưng cất để chế tạo nhiên liệu PT tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 
Nguồn nguyên liệu: dầu thô Arập xê út; Xúc tác: nguồn xúc tác hiện đang sử 
dụng hàng ngày tại Nhà máy; Nhiệt độ chưng cất: 30 đến 280oC; Thiết bị chưng 
cất: thiết bị chưng cất mô phỏng đạt tại PTN của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất. 
Quá trình chưng cất cứ 70 lít dầu thô thu được khoảng 1 lít dung dịch, sau đó 
cất phân đoạn trên thiết bị TBP từ 123 đến 260oC. Sau khi kiểm tra, phân tích sản 
phẩm thu được, thấy rằng qua 25 chỉ tiêu hóa, lý của nhiên liệu theo GOST 10227-
86 thì đã đạt được 24 chỉ tiêu trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên, có một chỉ tiêu 
chưa đạt trong giới hạn đó là trị số I ốt: 0,7 gI2/100g, cao hơn so với tiêu chuẩn cho 
phép (< 0,5 gI2/100g theo GOST 10227-86). 
3.3.2. Chưng cất để chế tạo nhiên liệu PT tại Khoa Hóa, ĐHKHTN, ĐHQGHN 
Để cải thiện một số chỉ tiêu không đạt so với tiêu chuẩn GOST 10227-86 của 
nhiên liệu PT, nhóm tác giả đã chưng cất để chế tạo nhiên liệu PT từ nguồn nguyên 
liệu là TC-1 nhập năm 2015, chất lượng TC-1 được kiểm tra đầu vào theo tiêu 
chuẩn GOST 10227-86. Trong đó, cơ bản các chỉ tiêu đều tương đương với nhiên 
liệu PT, tuy nhiên có trị số I ốt (1,1 gI2/100g), cao hơn so giới hạn cho phép của 
nhiên liệu PT (< 0,5 gI2/100g); phân đoạn chưng cất rộng hơn. Do đó, nhóm tác giả 
đã chưng cất trong PTN tại Khoa Hóa, ĐHKHTN, ĐHQGHN trên thiết bị tự động 
của Anh, với phân đoạn chưng cất dựa theo nhiệt độ sôi đầu và cuối của nhiên liệu 
PT, đồng thời bổ sung phụ gia nhằm làm giảm trị số I ốt, kết quả cụ thể: 
Hình 1. Giá trị trị số I ốt giảm khi tăng hàm lượng phụ gia T. 
Khi chưa thêm phụ gia T thì trị số I ốt đo được: 1,39 gI2/100g, với hàm lượng 
phụ gia khoảng 1g trong 1000ml TC-1 dùng chưng cất để chế tạo nhiên liệu PT đã 
cho trị số I ốt 0,8 gI2/100g, tiếp tục tăng hàm lượng chất phụ gia tới 1,5 g và 2g 
trong 1000ml TC-1, thì trị số I ốt giảm còn khoảng 0,8 gI2/100g và 0,2 gI2/100g. 
Giá trị tối ưu cho hàm lượng phụ gia đạt khoảng 2,5g trong 1000ml nhiên liệu TC-
1 sẽ cho trị số I ốt thấp nhất (0,18 gI2/100g). Điều này chứng tỏ, có thể cải thiện trị 
số I ốt của nhiên liệu TC-1 để đạt được giá trị trị số I ốt của nhiên liêu PT theo tiêu 
chuẩn GOST 10227-86, đây là cơ sở để hướng tới chưng cất nhiên liệu TC-1 để 
chế tạo nhiên liệu PT. 
4. KẾT LUẬN 
- Đã phân tích đo đạc mẫu nhiên liệu TC-1 và PT lô nhập 2000 và 2009, thấy 
rằng lô nhập 2000 có nhiều chỉ tiêu hóa, lý không đảm bảo chất lượng nên cần 
Hóa học & Kỹ thuật môi trường 
L. Q. Tuấn, N. V. Cành, N. V. Hưng, “Phân tích tính chất hóa, lý theo GOST 10227-86.” 172 
được thay thế. Lô nhập 2009 cũng tương tự có một số chỉ tiêu hóa, lý vượt quá giới 
hạn cho phép như trị số I ốt, hàm lượng tạp chất, màu sắc; 
- Chưng cất để khôi phục lại nhiện liệu PT lô nhập 2009. Tuy nhiên, chưa đạt 
được một số chỉ tiêu theo tiêu chuẩn GOST 10227-86. 
- Đã lập phương án chế tạo nhiên liệu PT từ dầu thô (tại PTN của Nhà máy Lọc 
dầu Dung Quất) và từ TC-1 (tại Khoa Hóa, ĐHKHTN, ĐHQGHN). Đã đánh giá, 
phân tích các sản phẩm chưng cất được và khẳng định có khả năng chế tạo nhiên 
liệu PT theo đúng tiêu chuẩn GOST 10227-86. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Nick M. Vandewiele, Gregory R. Magoon, et. all, “Kinetic Modeling of Jet 
Propellant-10 Pyrolysis”, Energy Fuels, 413−427, 2015. 
[2]. Cung Quang Mạnh, Nguyễn Văn Thẩm, Từ điển nhiên liệu dầu - mỡ - chất 
thêm - chất lỏng chuyên dùng, NXB KHKT, Hà nội, tr 54-57, 1984. 
[3]. Vũ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng, Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu-dầu-mỡ, 
NXB KHKT, Hà Nội, 32-37 tr, 2000. 
[4]. ГОСТ 10227-86, “Топлива для реактивных двигателей. Технические условия”. 
[5]. В. М. Школьникова, “Топлива смазочные материалы технические 
жидкости”; Ассортимент и применение, Москва, Издательсткий центр 
ТЕХИНФОРМ, Междунардной академии информатизации, c. 662-667, 1999. 
ABSTRACT 
ANALYZING THE CHEMICAL AND PHYSICAL AND PLANNING TO 
DISTILLATE FOR KH-35E ROCKET FUEL BASED ON GOST 10227-86 
02 types of fuel from mineral oil used for the Kh-35E rocket motor is TC-1 
fuel and PT fuel which were refined and used of multi-functional additives to 
enhance the durability and longevity of fuel. However, the time of production 
was too long that the technical characteristics of this fuel need to be 
investigated and measure in order to ensure safety and tactical specifications 
of rocket modul (as recommended by the manufacturer, life expectancy in the 
projectile rocket fuel Kh-35E is 8 years). Therefore, the analysis and 
assessment of motor fuel quality cruise missile Kh-35E based on GOST 
10227-86 in the Navy imported in 2000 and 2009 are necessary. From the 
analysis, the restoration plans to extend the shelf life required to replace or 
fuel of jet turbine engine P95TM of Kh-35E rocket modul are proposed. 
Keyword: Kh-35E rocket modul, Rocket fuel, TC-1 fuel, PT fuel, GOST 10227-86. 
Nhận bài ngày 06 tháng 12 năm 2016 
Hoàn thiện ngày 06 tháng 01 năm 2017 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 02 năm 2017 
Địa chỉ: Viện Hóa học-Vật liệu, Viện KH-CN quân sự; 
 *Email: canhcnvl@yahoo.com. 

File đính kèm:

  • pdfphan_tich_tinh_chat_hoa_ly_va_lap_phuong_an_chung_cat_nhien.pdf
Tài liệu liên quan