استاندارد تعیین فشار بخار (روش رید) در فرآوردههای نفتی و روش آزمون آن، اولین بار در سال ۱۳۸۰ توسط سازمان ملی استاندارد ایران تدوین و منتشر شد و بعد از آن در سال ۱۳۹۸ مورد بازنگری تخصصی و اصلاح برخی از شرایط آزمون قرار گرفت. این استاندارد درواقع به چهار روش مختلف برای سنجش آزمونهها با فشار بخار مختلف، با تفاوتهای جزئی اما مهم انجام میشود و مجموعاً بهعنوان تعیین فشار بخار روش رید شناخته میشود. این آزمون کلیه مراحل و معیارهای تعیین فشار بخار در فرآوردههای نفتی را مشخص میکند و آزمایشگاهها و مراکز کنترل کیفیت به آن استناد میکنند. تعیین فشار بخار به این دلیل که برای تولیدکنندگان و پالایشگران ملاکهای اولیه جابجایی و پالایش نفت خام را مشخص میکند، اهمیت دارد. از فشار بخار بهعنوان مقیاسی غیرمستقیم برای سرعت تبخیر حلالهای نفتی فرار نیز استفاده میشود و مصرفکنندگان این فرآوردهها از آزمایشگاهها میخواهند که میزان آن را بر اساس روشهای استاندارد محاسبه کنند تا انتخاب بهتری انجام دهند.
اهداف و دامنه کاربردی تعیین فشار بخار فرآوردههای نفتی با روش رید
تعیین روشهای اندازهگیری فشار بخار بنزین، نفت خام فرار و دیگر فرآوردههای نفتی، با نقطه جوش اولیه بیش از ۰ درجه سانتیگراد در آزمونی تحت دمای ۳۷/۸ درجه سانتیگراد، هدف اصلی این آزمون استاندارد است. البته به این دلیل که فشار اتمسفر خارجی با فشار اتمسفری که در محفظه بخار موجود است خنثی میشود، فشار بخار تعیین شده با روش رید (در دمای ۳۷/۸ درجه سانتیگراد) بهعنوان فشار بخار مطلق شناخته میشود و با فشار بخار واقعی متفاوت است.
روش رید برای گازهای مایع شده یا سوختهای حاوی ترکیبات اکسیژن (بهجز متیل ترشیوبوتیلاتر) کاربرد ندارد.
فشار بخار یکی از خاصیتهای فیزیکی مایعات فرار است. این معیار برای بنزینهای خودرو و هواپیما ازاینجهت مهم انگاشته میشود که بر روی به حرکت درآوردن و گرم کردن این فرآوردهها تأثیر میگذارد. همچنین در ارتفاعات بالا یا دماهای مختلف، تمایل به خفگی این مایعت فرار براثر فشار بخار دیده میشود و همین مسأله تعیین فشار بخار در آنها را پراهمیتتر میکند. در برخی از مناطق هم حداکثر فشار بخار بنزین بهعنوان ملاکی برای کنترل آلودگی در نظر گرفته میشود.
اصطلاحات و تعاریف عمده تعین فشار بخار با روش رید
فشار بخار رید (RVP): فشار بخار کل بهدستآمده با روش آزمون رید (Reid).
فشار بخار: فشار حاصل از تعادل مایع با بخار آن.
ترکیب اکسیژندار: ترکیبات آلی بدون خاکستر دارای اکسیژن؛ مثل الکل یا اتر.
سنجه فشار: سیستم اندازهگیری فشار با قابلیت اتصال سریع
وسایل مورد نیاز برای تعیین فشار بخار با روشهای چهارگانه رید
• فشارسنج فنری بوردون: وسیله اندازهگیری فشار که در آن از یک لوله بوردون متصل به یک نشانگر دیجیتال استفاده میشود.
• لوله فلزی پهن و منحنی که منحنی آن براثر فشار داخلی کاهش مییابد.
• حمام سردکن: با قابلیت نگهداری دما در ۰ تا ۱ درجه سانتیگراد و با ابعادی که ظروف نمونه و محفظههای مایع بتوانند بهطور کامل در آن فرو بروند.
• حمام آب: با قابلیت گنجاندن دستگاه فشار بخار در خود تا عمق استاندارد و توانایی نگهداشتن دمای ۳۷/۸ درجه سانتیگراد.
• دماسنج: از نوع ASTN۱۸C و دارای گستره دمایی ۳۴ تا ۴۲ درجه سانتیگراد.
• دستگاه آزمون وزن ثابت: بهجای دستگاه اندازهگیری فشار، برای قرائتهای فشار بیش از Kpa ۱۸۰ استفاده میشود.
• رابط انتقال نمونه: وسیلهای شامل دو لوله که برای انتقال مایع از ظرف نمونه بدون مزاحمت فضای بخار استفاده میشود.
اصول و روش کلی آزمون تعیین فشار بخار رید
قبل از انجام آزمون، پاکسازی، بررسی اتصالات دستگاه سنجش فشار، تکان دادن دستگاه و برقراری تعادل باید بهدقت طبق روش استاندارد تعیین فشار بخار روش رید انجام شود.
به دلیل خاصیت فرار و احتمال تبخیر شدن سریع نمونه، در روش استاندارد بسیار اهمیت دارد که نمونهبرداری با احتیاط و توجه کافی طبق دستورالعملها انجام شود. برای تعیین فشار بخار رید، فقط باید یک بار از نمونه مقدار مناسب برای آزمون برداشته شود و استفاده از مقادیر بهجامانده از نمونه بهعنوان آزمونههای جدید، نتیجه دقیقی در برندارد، چون حتماً در فاصله دو آزمون مقداری از مواد تبخیر شده و فشار بخار در آن تغییر کرده است. برای شروع آزمون، محفظه مایع دستگاه فشار بخار با نمونهای که در دمای ۰ تا ۱ درجه سانتیگراد سرد شده است، پر میشود و به محفظه بخار که در حمام تا دمای ۳۷/۸ درجه سانتیگراد گرم شده است، متصل میشود. دستگاه سوار شده در حمام هم با دمای ۳۷/۸ درجه سانتیگراد تا زمان مشاهده فشار ثابت غوطهور میشود. فشار خوانده شده بعد از تصحیحهای لازم، بهعنوان فشار بخار رید گزارش میشود.
این آزمون بری نمونههای مختلف با فشار بخار متفاوت، به چهار روش انجام میگیرد.
روش الف: این روش طبق دستورالعملهای استاندارد فشار بخار بنزین و دیگر فرآوردههای نفتی را با فشار بخار کمتر از Kpa ۱۸۰ تعیین میکند.
روش ب: روش ب برای تعیین فشار بخار نمونه بنزین با فشار بخار کمتر از Kpa ۱۸۰، تدوین شده است، با این تفاوت که برای سایر فرآوردهها هم میتواند انجام شود، اما نتایجش فقط در مورد بنزین قابل استناد است.
روش پ: برای تعیین فشار بخار رید فرآوردههای نفتی با فشار بخار بیشتر از Kpa ۱۸۰ از روش دیگری استفاده میشود.
روش ت: روش ت، بنزین هواپیما با فشار بخار تقریبی Kpa ۵۰ را بهعنوان آزمونه میسنجد و از نتایج آن طیف گستردهای از تولیدکنندگان و مصرفکنندگان بهره میبرند.
در هر چهار روش حجم داخلی محفظههای مایع و بخار برابر است. در سه روش الف، پ و ت از یک نوع دستگاه فشارسنج استفاده میشود، اما در روش ب از یک دستگاه فشارسنج نیمهخودکار که در حمام افقی غوطهور میشود و تا زمان رسیدن به حالت تعادل در حال چرخش باقی میماند، استفاده میشود. در روش پ از محفظه مایع با دو دهانه مجهز به شیر استفاده میشود. در روش ت هم به محدودیت بیشتری بر روی نسبت محفظههای مایع و بخار نیاز است.
محاسبه و گزارش آزمون تعیین فشار بخار روش رید
نتایج مشاهده شده طبق استاندارد بعد از تصحیح اختلاف بین سنجه و وسیله اندازهگیری فشار با تقریب ۲۵/ ۰ Kpa بهعنوان فشار بخار رید گزارش میشود.
نتیجهگیری
استانداردهای فرآوردههای نفتی برای تعیین بسیاری از ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی آنها و راهنمایی تولیدکنندگان و مصرفکنندگان این محصولات تدوین شده و مراکز سنجش این مواد با استناد به این روشها عمل میکنند. تعیین فشار بخار با روش رید مقیاس مهمی برای نفت، بنزین یا مایعات فرار دیگر تعیین میکند، چون محاسبات لازم برای پالایش و تولید آنها را میسر میکند. قطع جریان سوخت یک موتور بنزینی به علت تشکیل حبابهای گاز یا بخار، در مسیر مستقیم سوخترسانی ایجاد اختلال میکند و کنترل یا جلوگیری از این نقص با تعیین فشار بخار ممکن میشود.