Các đặc tính của dầu thô và sản phẩm dầu mỏ

Các đặc tính của dầu thô và sản phẩm dầu mỏ

1. Tính bay hơi

Tùy thuộc vào nhiệt độ, áp suất một chất có thể tồn tại dạng này hay dạng khác, hay các dạng nằm cân bằng với nhau. Đối với các nguyên chất, ở áp suất xác định sự hóa hơi xảy ra ở nhiệt độ không đổi. Khi áp suất tăng thì nhiệt độ hóa hơi tăng. Áp suất do pha hơi gây ra nằm cân bằng với pha lỏng ở nhiệt độ xác định gọi là áp suất hơi.

Đối với cấu tử nhẹ dễ bay hơi thì áp suất hơi càng cao và nhiệt độ sôi càng thấp. Ngược lại cấu tử càng nặng càng khó bay hơi thì áp suất hơi càng thấp và nhiệt độ sôi càng cao.

Nhưng đối với các sản phẩm dầu khí được đặc trưng bởi khoảng nhiệt độ sôi. Ví dụ phân đoạn xăng, khoảng nhiệt độ sôi từ 30⁰C đến 180⁰C.

Trong quá trình sử dụng các sản phẩm năng lượng phải chuyển từ dạng lỏng khi tồn trữ sang dạng hơi khi sử dụng. Vì vậy nó đòi hỏi phải có giai đoạn hóa hơi, đối với các sản phẩm dầu khí, sự hóa hơi xảy ra ở nhiệt độ tăng dần trong quá trình hóa hơi. Mặt khác, một đặc điểm rất quan trọng có liên quan đến quá trình hóa hơi đó là sự hóa hơi tiêu thụ năng lượng. Ngược lại quá trình ngưng tụ là quá trình tỏa nhiệt. Đây là các đặc tính cần phải chú ý khi sử dụng các sản phẩm dầu khí, vì nó dẫn đến vấn đề như: làm hạ nhiệt độ môi trường, khó khởi động động cơ ở điều kiện lạnh…

2. Tính bắt cháy

(C, H, S) + O₂ CO₂ + H₂O + SO₂ + Q

Các sản phẩm dầu khí có nhiệt trị cao, tỷ lệ H/C càng cao và hàm lượng lưu huỳnh càng thấp thì nhiệt trị càng cao. Nhưng để quá trình cháy xảy ra hoàn toàn nhất thiết phải hội tụ đủ các điều kiện sau:

• 
  Cần thiết phải đưa sản phẩm sang dạng hơi.
  
• 
  Sử dụng lượng thích hợp không khí và sản phẩm: để quá trình cháy xảy ra thì tỷ lệ nhiên liệu và không khí phải nằm trong khoảng giữa giới hạn cháy dưới và giới hạn cháy trên.
  

• 
  Cần có năng lượng khơi mào: tia lửa điện của buri, ngọn lửa mồi hoặc nhiệt độ cao.
  

3. Tính lưu chuyển

4. Tỷ trọng

Tỷ trọng của dầu mỏ, hoặc một phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ “t” trên trọng lượng riêng của nước ở 4⁰C, ta có thể ghi d^t₄, và trong hệ CGS biểu thị bằng g/cm³_­. Để dễ so sánh, tỷ trọng được biểu thị ở cùng một nhiệt độ, phần lớn các nước đều lấy ở 20⁰C (d²⁰₄) hoặc 15,6⁰C (tương ứng với 60⁰F) so với nước ở cùng nhiệt độ.

Ở một số nước còn biểu thị tỷ trọng bằng độ ⁰API. Công thức chuyển đổi tỷ trọng sang độ ⁰API như sau:

Tỷ trọng của sản phẩm dầu mỏ thay đổi rất nhiều khi nhiệt độ thay đổi, nhưng không phụ thuộc vào áp suất. Tuy nhiên nếu áp suất cao thì có ảnh hưởng chút ít.

5. Độ nhớt

Độ nhớt của dầu mỏ có liên quan đến quá trình bơm vận chuyển, sự bôi trơn, sự phun nhiên liệu trong các động cơ. Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng độ nhớt giảm.

Độ nhớt động lực (hoặc ): Độ nhớt động lực biểu thị cho các chất lỏng dòng không có gia tốc, được tính bằng công thức:

 = C

C là hằng số nhớt kế, không phụ thuộc vào nhiệt độ mà chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học của nhớt kế.

Nếu độ nhớt lớn phải dùng nhớt kế có đường kính mao quản lớn; còn độ nhớt của chất lỏng cần đo nhỏ, thì dùng nhớt kế có đường kính mao quản nhỏ; sao cho thời gian chảy của chất lỏng không quá 200 giây.

Độ nhớt động lực được tính bằng poazơ (P) hay centipoazơ (cP).

1 P = 100 cP = 0,1 N.s/ m² = 1 dyn.s/ cm² = 1 g/cm.s

Độ nhớt động học (): Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực học và khối lượng riêng của nó (cả hai đều xác định ở cùng nhiệt độ và áp suất):

Trong đó:  là độ nhớt động học, tính bằng stôc (St) hoặc centistôc (cSt)

là độ nhớt động lực

d là khối lượng riêng, g/cm³

1 St = 1 cm²/s = 100 cSt

Các sản phẩm dầu khí có độ nhớt càng cao thì tính lưu động càng thấp. Độ nhớt còn ảnh hưởng đến khả năng bơm, khả năng phun sương và khả năng bôi trơn.

6. Tính lưu chuyển trong điều kiện lạnh

Aromatic < Naphtenic < iso-parafinic < n-parafinic

Như vậy khả năng kết tinh chủ yếu là do n-parafinic và tăng dần khi số nguyên tử cacbon tăng. Ví dụ nhiệt độ kết tinh của một số n-parafinic được cho trong bảng 3.2.

Bảng 3.2. Nhiệt độ kết tinh của n-parafinic

7. Tính ăn mòn và sự độc hại của các sản phẩm dầu mỏ

Ngoài ra trong khói thải còn có một lượng chì gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Các hợp chất chì hữu cơ đi vào cơ thể người qua phổi và ruột thậm chí có thể hấp thụ qua da. Ảnh hưởng độc hại của chì hầu hết là đối với hệ thần kinh. Các triệu chứng nhiễm độc rõ ràng là mất ngủ, có những giấc mơ kinh hoàng, mất tập trung, kém ăn, buồn nôn, rối loạn cảm xúc…

Các hợp chất SO_x sinh ra trong khói thải khi gặp hơi nước trong không khí tạo thành axit gây ăn mòn động cơ.

SO₂ + 1/2O₂ SO₃

SO₃ + H₂O H₂SO₄

Ngoài ra trong các sản phẩm dầu khí có thể chứa các hợp chất axít mà chúng có mặt như các phụ gia hoặc các sản phẩm biến chất tạo thành trong quá trình tồn trữ, các hợp chất lưu huỳnh mà chủ yếu là các hợp chất mercaptan (RSH), các hợp chất oxi, các axit hữu cơ (RCOOH). Sự có mặt của chúng sẽ gây nên quá trình ăn mòn đường ống và các thiết bị tồn trữ.