- ความถ่วงจำเพาะของของเหลว
- ไฮโดรมิเตอร์
- Crudes และแรงโน้มถ่วงของ API
- การจำแนกน้ำมันดิบ
- การทดลองกำหนดแรงโน้มถ่วงของ API โดยใช้ไฮโดรมิเตอร์
- อ้างอิง
แรงโน้มถ่วง APIเป็นขนาดแรงโน้มถ่วงที่เฉพาะเจาะจงที่ใช้โดยสถาบันปิโตรเลียมอเมริกัน (API) ที่จะแสดงความหนาแน่นสัมพัทธ์ของน้ำมันดิบและอนุพันธ์ปิโตรเลียมอื่น ๆ แม้ว่าตามความหมายแล้วมันเป็นปริมาณที่ไร้มิติดังที่เราจะเห็นในไม่ช้า แต่ก็แสดงเป็นองศา API เสมอ
โดยน้ำมันดิบมาตราส่วนนี้จัดเป็นน้ำมันเบาปานกลางและหนัก สิ่งนี้สำคัญมากในการกำหนดมูลค่าของน้ำมันดิบในตลาดเนื่องจากน้ำมันชนิดเบาต้องการการกลั่นน้อยกว่าของที่มีน้ำหนักมาก
รูปที่ 1 Light crudes มีมูลค่าสูงกว่าในตลาดเนื่องจากต้องการการปรับแต่งน้อยกว่าและง่ายต่อการขนส่ง ที่มา: Pixabay
คุณภาพของน้ำมันดิบขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและสัดส่วนของส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลที่หลากหลาย แม้ว่าแรงโน้มถ่วงของ API ไม่ได้คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีที่แท้จริงของน้ำมันดิบ แต่จะแบ่งประเภทตามความสะดวกในการขนส่งและการกลั่น
สำหรับการจำแนกจะใช้สูตรเชิงประจักษ์ต่อไปนี้:
ºAPI = (141.5 / γ T ) - 131.5 (ของเหลวเบากว่าน้ำ)
γ Tคือความถ่วงจำเพาะของของเหลวภายใต้สภาวะอุณหภูมิมาตรฐานนั่นคือที่ 15,556 ° C หรือ 60 ° F
นี่คืออุณหภูมิมาตรฐานสำหรับการดำเนินการใด ๆ กับน้ำมันดิบและอนุพันธ์ไม่ว่าจะเป็นทางเคมีหรือเชิงพาณิชย์ สำหรับของเหลวอื่น ๆ อุณหภูมิ4ºCถือเป็นมาตรฐาน
ความถ่วงจำเพาะของของเหลว
ความถ่วงจำเพาะหรือที่เรียกว่าความหนาแน่นจำเพาะหรือความหนาแน่นสัมพัทธ์เป็นปริมาณที่ไม่มีมิติซึ่งเปรียบเทียบความหนาแน่นของของเหลวกับน้ำ
ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและเนื่องจากน้ำมันดิบถูกขายตามปริมาตรอุณหภูมิจึงมีอิทธิพลอย่างชัดเจนเนื่องจากสามารถสร้างรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงได้ซึ่งสะท้อนให้เห็นในราคา
ด้วยเหตุนี้อุตสาหกรรมน้ำมันจึงกำหนดอุณหภูมิมาตรฐาน60ºFเพื่อกำหนดความหนาแน่นและปริมาณทั้งหมดที่เกี่ยวข้องไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง
ความถ่วงจำเพาะγ Tถูกกำหนดทางคณิตศาสตร์เป็น:
γ T = ความหนาแน่นของของเหลว / ความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิอ้างอิง (60ºF)
ทั้งความหนาแน่นของของเหลวและของน้ำต้องอยู่ในระบบหน่วยเดียวกันและได้รับการวัดภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิเดียวกัน ดังนั้นความถ่วงจำเพาะจึงไม่มีหน่วย
ไฮโดรมิเตอร์
ไฮโดรมิเตอร์ (ในภาษาอังกฤษไฮโดรมิเตอร์แปลผิด ๆ ว่าไฮโดรมิเตอร์อุปกรณ์ที่ใช้วัดการไหล) เป็นอุปกรณ์วัดความหนาแน่นสัมพัทธ์หรือความถ่วงจำเพาะของของเหลว
การประดิษฐ์ของมันมีสาเหตุมาจากไฮพาเทียทางคณิตศาสตร์ของอเล็กซานเดรีย (315-345) อุปกรณ์ประกอบด้วยกระบอกกลวงที่ทำจากแก้วที่มีน้ำหนักหรือบัลลาสต์ที่ปลายด้านหนึ่งซึ่งช่วยให้ลอยได้ในแนวตั้ง
มันถูกนำเข้าสู่ของเหลวอย่างระมัดระวังซึ่งจะต้องวัดความหนาแน่นและปล่อยทิ้งไว้จนกว่าจะคงที่
ความหนาแน่นของของเหลวขึ้นอยู่กับปริมาณของไฮโดรมิเตอร์ที่จมลงไป ในของเหลวที่มีน้ำหนักเบาเครื่องมือจะจมได้มากกว่าในของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่า ดังนั้นเครื่องมือจึงจัดให้มีมาตราส่วนสำหรับการอ่าน
มีไฮโดรมิเตอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับของเหลวบางชนิดเช่นนม (แลคโตมิเตอร์) หรือไวน์ (เครื่องช่วยหายใจ) เพื่อตั้งชื่อไม่กี่อย่าง สำหรับน้ำมันดิบจะใช้เครื่องวัดความหนาแน่นของ API ซึ่งสเกลจบการศึกษาแล้วในระดับ API เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดการแปลง ตัวอย่างเช่นการอ่านค่ามากกว่า 10 หมายถึงน้ำมันดิบที่เบากว่าน้ำซึ่งจะลอยอยู่บนนั้น
และเนื่องจากอุณหภูมิเป็นตัวแปรที่สำคัญมากจึงมีไฮโดรมิเตอร์ที่มาพร้อมกับปรอทวัดไข้ในตัวอยู่แล้ว พวกเขาเรียกว่าเทอร์โมไฮโดรมิเตอร์และเหมาะสำหรับการทดสอบภาคสนามโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
รูปแบบดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
รูปที่ 2. แผนภาพของเครื่องวัดความหนาแน่นเพื่อวัดองศา API ของตัวอย่าง ที่มา: Mott, R. Fluid Mechanics
Crudes และแรงโน้มถ่วงของ API
เกรด API ในน้ำมันมีตั้งแต่ 10 ถึง 80 โดยส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 20-70 API
จากสูตรที่ให้ไว้ตอนต้นค่าความถ่วงจำเพาะจะถูกแก้ไขเป็น:
γ T = 141.5 / (131.5 + ºAPI)
ช่วงที่พบมากที่สุดคือ 0.93 ถึง 0.70 โปรดทราบว่าน้ำมันที่หนักกว่านั้นสอดคล้องกับค่า API ที่ต่ำกว่า ในทางตรงกันข้ามค่าแรงโน้มถ่วงของ API ที่สูงขึ้นแสดงถึงน้ำมันที่มีมูลค่าทางการค้าสูงกว่าเนื่องจากง่ายต่อการแปรรูปและเปลี่ยน
นี่เป็นบรรทัดฐานที่สูงถึง 45 องศา API เนื่องจากเกินกว่าค่านี้จะมีความเหนือกว่าของโซ่ไฮโดรคาร์บอนสั้น ๆ ในน้ำมันดิบซึ่งทำให้การประมวลผลทำได้ยาก
การจำแนกน้ำมันดิบ
ตามค่าที่แสดงในระดับ API น้ำมันดิบถูกจัดประเภทเป็น:
- เบาหรือเบาโดยมีเกรด API มากกว่า 31.1 ซึ่งไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมีอำนาจเหนือกว่า เป็นน้ำมันดิบที่ง่ายต่อการขนส่งซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมากในการทำน้ำมันเบนซินดีเซลและน้ำมันก๊าด
- ปานกลางหรือปานกลางซึ่งมีเกรด API อยู่ในช่วง 29.9 - 22 มีความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งทำให้ง่ายต่อการขนส่ง
-เกรด API หนักระหว่าง 21.9 ถึง 10 มีมากในไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลปานกลางซึ่งทำให้การขนส่งยาก จากน้ำมันดิบประเภทนี้จะได้รับศุลกากรน้ำมันหลายชนิดพาราฟินและโพลีเมอร์
- หนักเป็นพิเศษซึ่งมี API 10 หรือน้อยกว่ามีความซับซ้อนในการขนส่งและดำเนินการมากกว่าดังนั้นจึงมีมูลค่าทางการค้าน้อยกว่า
แรงโน้มถ่วงของ API แตกต่างกันไปตามภูมิภาคเช่นน้ำมันในละตินอเมริกามีค่าเฉลี่ย25.1º API ในขณะที่น้ำมันดิบในตะวันออกกลางมีน้ำหนักเบาโดยมี34º API
การทดลองกำหนดแรงโน้มถ่วงของ API โดยใช้ไฮโดรมิเตอร์
ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนหลักที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้ได้ระดับ API ของตัวอย่างโดยใช้ไฮโดรมิเตอร์:
- มีการปรับอุณหภูมิตามลักษณะของตัวอย่างที่สำคัญหากเป็นสารระเหย
- อุณหภูมิของหลอดทดลองต้องเท่ากับของตัวอย่าง
- เคลื่อนย้ายตัวอย่างอย่างระมัดระวังไปยังกระบอกสูบที่สะอาดโดยไม่ต้องกระเด็น จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการก่อตัวของฟองอากาศและเพื่อลดการระเหยในกรณีของของเหลวที่ระเหยได้
- หากมีฟองอากาศโผล่ออกมาก็สามารถเอากระดาษกรองออกโดยแตะพื้นผิวเบา ๆ
- ต้องมั่นใจว่าอุณหภูมิโดยรอบไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ไม่เกิน 2 ºC
- ไฮโดรมิเตอร์จมอยู่ใต้น้ำอย่างช้าๆเมื่ออยู่ตรงกลางดีแล้วมันจะจมลงอีกเล็กน้อยและปล่อยออกมาพยายามทำให้ส่วนที่เหลือของท่อแห้ง ควรเก็บให้ห่างจากผนังของชิ้นงานทดสอบ
- รอสักครู่เพื่อให้ฟองอากาศทั้งหมดมาถึงพื้นผิวโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าตัวอย่างมีความหนืดมาก
- จดอุณหภูมิก่อนอ่าน ในการทำเช่นนี้มันจะถูกกวนอย่างระมัดระวังด้วยเทอร์โมมิเตอร์ทำให้คอลัมน์ปรอทจมอยู่ใต้น้ำอย่างสมบูรณ์ หากใช้เทอร์โม - ไฮโดรมิเตอร์จะถูกกวนด้วยเครื่องมือโดยใช้การเคลื่อนไหวในแนวตั้งที่นุ่มนวล
- เครื่องหมายที่ใกล้ที่สุดซึ่งพื้นผิวของเหลวตัดกับสเกลสามารถอ่านได้บนอุปกรณ์
- บันทึกอุณหภูมิทันทีหลังจากอ่าน หากมีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนควรทำการวัดซ้ำ
- ในของเหลวทึบแสงจะต้องทำการแก้ไข การอ่านที่ได้รับการแก้ไขคือความรุนแรงของ API ที่ต้องการ
อ้างอิง
- AmSpec ย่อมาจาก API Gravity สืบค้นจาก: amspecllc.com.
- ICCT ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมและการผลิตน้ำมันเบนซินและดีเซลที่มีกำมะถันต่ำเป็นพิเศษ สืบค้นจาก: theicct.org
- Mott, R. 2549. กลศาสตร์ของไหล. 4 ฉบับ การศึกษาของเพียร์สัน.
- Sencamer น้ำมันดิบและอนุพันธ์ การกำหนด API Gravity วิธี Hydrometer กู้คืนจาก: sencamer.gob.ve.
- ไต้หวัน ปิโตรเลียมและอนุพันธ์ กู้คืนจาก: ศาสตราจารย์. fi-b.unam.mx