Tính cht vt lý và ch tiêu đánh giá du thô
1
Chương III
TÍNH CHT VT LÝ VÀ NHNG TIÊU CHUN
ĐÁNH GIÁ DU M
III.1. Thành phn ct
Như chúng ta đều biết du m cũng các sn phm ca nó là mt hn hp
ca nhiu các hp cht hydrocacbon có nhit độ sôi thay đổi trong khong rng.
Thc tế thì du m hay các phân đon du m đều cha mt s lượng rt ln các
cu t vi nhit độ sôi thay đổi trong mt khong rt rng. Khi nghiên cu du m
thì người ta quan tâm nhiu đến mc độ bay hơi hay t l bay hơi mt nhiêt độ
nào đó.
Tính cht bay hơi ca du m hay các sn phm ca nó có ý nghĩa rt ln
trong quá trình bo qun, vn chuyn cũng như trong quá trình s dng. Vì vy
đây là mt tính cht hết sc quan trng ca du m.
Thành phn ct là khái nim dùng để biu din phn trăm ca mu bay hơi
trong điu kin tiến hành thí nghim theo nhit độ hoc ngược li nhit độ theo
phn trăm thu được khi tiến hành chưng ct mu. Thc tế người ta s dng nhng
khái nim sau.
Nhit độ sôi đầu: Là nhit độ đọc được trên nhit kế vào lúc git cht lng
ngưng t đầu tiên chy ra t cui ng ngưng t.
Nhit độ sôi cui: Là nhit độ cao nht đạt được trong qúa trình chưng ct.
Nhit độ sôi 10% (t10%), t50%, t90%, t95%, ... Là nhit độ đọc trên nhit kế
tương ng khi thu được 10%, 50%, 90%, 95% ... cht lng ngưng t trong ng thu.
Đường cong biu din mi quan h gia phn ct thu đươc và nhit độ
được gi là đường cong chưng ct. Tu theo thiết b s dng khi tiến hành chưng
Tính cht vt lý và ch tiêu đánh giá du thô
2
ct mà ta có nhiu loi đường cong khác nhau như đường cong chưng ct đơn
gin, đường cong đim sôi thc …
Khi cn phân tích nhanh thường đối vi các sn phm nh ca du m
người ta tiến hành trên b chưng ct tiêu chun Engler (hình dưới) và đường cong
thu được là đường cong chưng ct Engler hay đường cong chưng ct ASTM D 86.
(American Society for Testing and Materials) Cách tiến hành như sau: Cho 100 ml
mu vào trong bình ri lp dng c ging như trên hình v, tiến hành gia nhit (tc
độ gia nhit phi tuân theo quy định đối vi tng loi sn phm) ghi li nhit độ
theo phn trăm mu thu được trong ng đong.
Trong thiết b chưng ct Engler thì cht lng ca mu b đun nóng nên bay
hơi ri qua b phn làm lnh để ngưng t sau đó chy vào ng đong, như vy đây
là quá trình chưng ct vi kh năng phân chia không trit để. Để bo đảm tt quá
trình phân chia các cu t thì người ta s dng b chưng ct vi độ phân chia
nghiêm ngt hơn (thiết b chưng ct có s đĩa tương đương vi 15 đĩa lý thuyết
ch s hi lưu bng 5), tiến hành chưng ct theo tiêu chun ASTM D 2892. Đường
cong thu được đây có độ phân chia rt ln nên được gi là đường cong đim sôi
thc hay thường gi là đưng cong TBP (True Boiling Point).
Tính cht vt lý và ch tiêu đánh giá du thô
3
Ngoài hai loi đường cong trên thì tu theo mc đích nghiên cu và đặc
đim ca mu mà người ta còn s dng nhiu loi đường cong khác nhau như sau:
ASTM D 3710 xác định đường cong chưng ct xăng nh bng sc ký khí;
ASTM D 1078 xác định đường cong chưng ct cht lng hu cơ bay hơi;
ASTM D 1160 xác định đường cong chưng ct áp sut chân không ca
các phân đon có nhit độ sôi cao.
III.2. Nhit độ sôi trung bình ca phân đon.
Thành phn chưng ct ca phân đon du m có liên quan nhiu đến các
tính cht s dng ca phân đon, nhưng các tính cht vt lý trung bình ca phân
đon như độ nht, t trng, trng lượng phân t, h s đặc trưng, nhit cháy, các
tính cht ti hn... li có liên quan cht ch đến nhit độ sôi trung bình ca phân
đon đó.
Nhit độ sôi trung bình ca phân đon du m xác định da theo đường
cong chưng ct. Đối vi các phân đon du m thì nhit độ sôi trung bình được
xác định t đường cong chưng ct ASTM còn du thô thì đưc xác định t đường
cong chưng ct TBP.
đường cong chưng ct ASTM hay đường chưng ct Engler thì nhit độ
ng vi 50% sn phm chưng ct được xem là nhit độ sôi trung bình th tích.
Nếu s dng đường cong chưng ct Engler vi h ta độ khác: nhit độ sôi-phn
trăm trng lượng hoc nhit độ sôi-phn trăm mol, thì nhit độ ng vi 50% trng
lượng hoc 50% mol sn phm chưng ct, s là nhit độ sôi trung bình trng
lượng, hoc nhit độ sôi trung bình phân t ca phân đon. Như vy có th có rt
nhiu giá tr nhit độ sôi trung bình ca cùng mt phân đon du m. Thc tế
không mt giá tr nào trong tt c 3 loi nhit độ sôi trung bình nói trên là thc, do
đó người ta còn đưa ra mt khái nim nhit độ trung bình trung gian được xem là
nhit độ sôi trung bình duy nht ca phân đon đó.
Tính cht vt lý và ch tiêu đánh giá du thô
4
Thc tế người ta thường tiến hành chưng ct để thu được đường cong
chưng ct biu din mi quan h gia nhit độ sôi và thành phn ct theo th tích
như vy ta s có nhit độ sôi trung bình theo th tích, nhng giá tr nhit độ sôi
trung bình khác được xác định t nhit độ sôi trung bình th tích thông qua các đồ
thđộ dc, độ dc được tính như sau:
S =
60
1070
t
tt = oC %
T độ dc thu được, tra đồ th ta thu được giá tr chênh lch t đó ta d
dàng tính được giá tr nhit độ trung bình cn tìm.
Nói chung, các tính cht vt lý ca phân đon du m thường có khi ch
quan h đúng vi mt trong nhng loi nhit độ sôi trung bình nói trên, thí d :
nhit độ sôi trung bình th tích có quan h đến độ nht, nhit dung ca phân đon,
nhit độ sôi trung bình phân t có quan h đến h s đặc trưng, nhit độ ti hn,
nhit độ sôi trung bình trung gian có quan h đến trng lượng phân t, t trng,
nhit cháy vv…
Tính cht vt lý và ch tiêu đánh giá du thô
5
III.3. Áp sut hơi bo hoà.
Áp sut hơi đặc trưng cho tính cht các phân t b mt pha lng có xu
hướng thoát khi b mt này để chuyn sang pha hơi nhit độ nào đó. Đó là mt
hàm s ca nhit độ và các đặc tính pha lng.
Áp sut hơi bo hoà chính là áp sut hơi mà ti đó th hơi nm cân bng
vi th lng trong mt nhit độ nht định.
S sôi ca mt hydrocacbon hay ca mt phân đon du m ch xy ra khi
áp sut hơi ca nó bng vi áp sut hơi ca h. Vì vy, khi áp sut h tăng lên,
nhit độ sôi ca nó s tăng theo nhm to ra mt áp sut hơi bng áp sut ca h.
Ngược li, khi áp sut ca h gim, nhit độ sôi ca nó cũng gim đi tương ng.
Đối vi các hydrocacbon riêng l, áp sut hơi ca nó ch ph thuc vào
nhit độ và vì vy mt áp sut nht định ch có mt nhit độ sôi tương ng.
Đối vi mt phân đon du m thì áp sut hơi ca nó ngoài s ph thuc
vào nhit độ, còn ph thuc vào thành phn các hydrocacbon có áp sut riêng phn
khác nhau, nghĩa là áp sut hơi ca phân đon mang tính cht cng tính ca các
thành phn trong đó và tuân theo định lut Raoult:
P = ii xP
(Pi, xi là áp sut riêng phn và nng độ phn mol ca cu t i trong phân đọan).
Để xác định áp sut hơi bo hoà thường người ta s dng bom Reid nên áp
sut hơi bo hoà thường gi là áp sut hơi bo hoà Reid (TVR), nó được đo
37,8oC hay 100oF, sơ đồ thiết b như trên hình v.
Như vy, áp sut hơi bo hoà đặc trưng cho các phn nh trong du thô
cũng như các phân đon du m. Đối vi xăng nhiên liu thì giá tr này có nh
hưởng ln đến kh năng khi động ca động cơ, khi giá tr này càng ln thì động
cơ càng d khi động. Nhưng nếu giá tr này ln quá thì chúng s gây mt mát vt
cht và d to ra hin tượng nút hơi.