cơ sở lý thuyết tính toán nhiệt động học của hydrocacbon

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC
THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA
HYDROCACBON
NHÓM SV:
GVHD:
Võ Đức Anh
Quảng Ngãi, tháng 9 năm 2009
 Phan Thị Thúy Ái
 Đổ Thị Nguyên Em
 Phạm Tấn Hùng
 Trịnh Chí Linh
 Nguyễn Niên
 Nguyễn Các Quỳnh
 Võ Thanh Toàn
 Phạm Tấn Vinh
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN………………………3
1.1. Hệ thống công nghệ dầu khí………………………………………… 3
1.2. Nhiệm vụ và mục đích nghiên cứu của đề tài……………………… 5
Chương 2 : CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA
HIDROCACBON
…………………6
2.1. Nhiệt độ sôi và áp suất hơi bảo hoà……………………………… …6

2.2. Các đại lượng tới hạn………………………………………………… 7
2.3. Thông số Acentric ω………………………………….……….
……….19
2.4. Các tính chất của hydrocacbon ở trạng thái lỏng……………………20
TỔNG KẾT………………………………………………… 23
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
2
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Chương 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Hệ thống công nghệ dầu khí.
Mô hình tổng quát hệ thống công nghệ khai thác, thu gom, xử lý khí .
Phần lớn các hệ thống sử lý dầu khí đều có các thành phần chung như
hình 1.1.
Chúng được cấu tạo từ các module có chức năng và nhiệm vụ khác nhau.
Hình 1.1: Hệ thống thu gom, xử lý dầu khí
Module vỉa:
− Bao gồm vỉa sản phẩm và các giếng khai thác.
Module tách dầu khí:
- Dòng sản phẩm từ vỉa đi lên bao gồm cả chất lỏng, khí, nước, các hạt
rắn do đó phải có các bình tách để tách riêng dầu khí nước gọi là bình tách cấp
1.
- Các cấp bình tách tiếp theo có nhiệm vụ ổn định thành phần dầu thô
nhằm đạt yêu tàng trữ hay vận chuyển.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
3
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Module sử lý nước thải:

- Bao gồm các thiết bị sử lý phần nước khai thác cùng sản phẩm dầu khí
từ vỉa và được tách qua các bình tách quá trình này nhằn thu hồi hydrocacbons,
loại bỏ các tạp chất rắn, hay các chất rắn hoà tan như CaCO3, NaCl. Nhằm mục
đích đạt yêu cầu về chất lượng thải ra môi trường hoặc tái sử dụng.
Module sử lý khí và vận chuyển khí: (giàn nén khí trung tâm)
Xem hình 1.2
Nhiệm vụ chính nhằm loại trừ các tạp chất (nước, tạp chất rắn, các chất
độc hại H2S, CO2,N2, O2 ) trước khi đưa đến module chế biến khí.
Để loại nước người ta có thể dùng các biện pháp như: hấp thụ thường
dùng glycol, chất hấp phụ như silica gen, alumina hay molecular sieve (zeolite),
ngưng tụ nhiệt độ thấp,…
Module chế biến khí:
Xem hình 1.2
Nhiệm vụ của phần này bao gồm tách hỗn hợp khí tự nhiên thành các
thành phần riêng biệt (thông thường là các khí hóa lỏng) như Ethane (C2),
Propane (C3) , Butane (C4), natural gasoline (C5+)
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
4
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
5
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
1.2.Nhiệm vụ và mục đích nghiên cứu của đề tài.
Các tính chất nhiệt động là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất cho việc tính
toán quá trình phân tách toàn hệ thống
Khi tính toán các thông số nhiệt động học của các quá trình chế biến khí,
người ta thường sử dụng các thông số nhiệt động học sau: áp suất, nhiệt độ, độ
chịu nén, thể tích riêng, trọng lượng riêng, entanpi, entropi, nhiệt đung, độ dẫn

nhiệt, độ nhớt.
Có nhiều phương pháp tính toán các tính chất nhiệt động, trong đó, quan
trọng nhất là 2 phương pháp :
Phương pháp tương quan : API và Rackett
Phương pháp phương trình trạng thái : phương trình bậc ba tổng quát,
công thức alpha, các qui luật hổn hợp, phương trình SRK, phương trìnhPR,
phương trình SRKP, SRKM, SRKS, …
Phương pháp API và Rackett tính toán khá chính xác tỉ trọng của pha
lỏng, còn các tính chất nhiệt động khác như : enthalpie, entropie lỏng và hơi, …
thì được tính toán rất chính xác bằng các phương trình trạng thái như : SRK,
SRKM, …
Trong đề tài này chúng ta sẽ xem xét tính chất nhiệt động của các
Hidrocacbon riêng biệt và hổn hợp của chúng, và trình bày một số phương pháp
xác định các tính chất đó. Áp suất, thể tích, nhiệt độ và hệ số chịu nén, thường
nằm trong phương trình trạng thái. Nhiều tính chất của các Hidrocacbon được
xác định trên cơ sở lý thuyết trạng thái tương hợp, vì vậy cần phải biết các thông
số tới hạn của các cấu tử và hổn hợp của chúng.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
6
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Chương 2
CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA
HIDROCACBON
2.1 Nhiệt độ sôi và áp suất hơi bảo hoà
Nhiệt độ sôi của hydrocacbon từ C1 đến C10 đã được xác định bằng thực
nghiệm, số liệu đã ra trong bảng 2.1.
Nhiệt độ sôi của các hydrocacbon parafin tinh khiết từ C1 đến C20 ở điều
kiện tiêu chuẩn có thể tính chính xác đến ± 1 K theo phương trình:
Ts ( K )= (193,3-0,05n) . (n-1)0.91 - 121n + 232,7 (2.1)

trong đó n là số nguyên tử
Áp suất hơi bảo hòa của Hidrocacbon tinh khiết có thể xác định theo
phương trình sau khi biết Ts , Tc , Pc :
lgP
h
= [β − 0,01500 + 1,397.(T
h
−δ)
2
+ 0,581(T
h
−δ)].
(
h
T
1
1−
)
(2.2)
trong đó: P
h
= P
bh
/P
C
δ = − 0,1018 + 0,3806. δ − 0,02861. δ
2
β = T
h
.lg(0,96784 . P

C
).(1 − T
h
)
T
h
= T
S
/T
C
Áp suất hơi bảo hoà của các cấu tử riêng biệt có thể xác định bằng
phương pháp đơn giản hơn, đó là phương pháp giản đồ, trong đó người ta sử
dụng giản đồ phụ thuộc áp suất hơi bảo hoà vào nhiệt độ (hình 2.1 và hình 2.2).
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
7
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
2.2 Các đại lượng tới hạn
Các đại lượng tới hạn: Tc , Pc , Vc của các hydrocacbon riêng biệt nhận
được bằng thực nghiệm xem ở bảng 2.2.
Với các hydrocacbon từ C1 đến C15 có thể xác định nhiệt độ tới hạn
(chính xác tới ± 1 K) theo phương trình:
7,190
)1(645,2
)1(7,391
785,0
+
−+
−
=

n
n
T
C
(2.3)
trong đó n là số nguyên tử cacbon của cấu tử.
Áp suất tới hạn của hydrocacbon từ C
1
đến C
20
(trừ C
18
) có thể xác định
chính xác tới ± 0,05 MPa theo phương trình:
2,1
977,7
51,49
n
P
C
+
=
(2.4)
trong đó n l1 số nguyên tử cacbon của cấu tử.
Để xác định thể tích tới hạn của các hydrocacbon từ C
3
đến C
16
(chính xác
đến 4 cm3/mol) có thể áp dụng phương trình:

Vc = 58,0 n + 22 (3.5)
Khi không thể tìm được các đại lượng tới hạn của hỗn hợp trong các bảng
số liệu, chúng ta có thể tính toán bằng nhiều cách khi đã biết các đại lượng thực
của các cấu tử. Cũng tương tự như vậy, các thông số a, b, c, trong các phương
trình trạng thái cũng được xác định bằng cách đặc biệt đối với hỗn hợp. Các
đẳng thức có mặt các thông số của hỗn hợp được gọi l1 các định luật kết hợp
hoặc định luật hỗn hợp. Khi tính toán không quan tâm đến dạng chính xác của
nó m1 dựa trên cơ sở giả thiết rằng các tính chất của hỗn hợp là trung bình cộng
tính chất của các cấu tử riêng biệt tạo th1nh hỗn hợp.
Định luật được áp dụng với các phương trình trạng thái Van der Walls,
Redlich - Kwong, Peng - Robinson để xác định thông số a và b như sau:
ii
j
jiji
i
m
kaaxxa
−=
∑∑
1)(
2/1
ii
i
m
bxb
∑
=
trong đó: a
m
, b

m
là thông số a, b của hỗn hợp;
a
i
, a
j
là thông số a, b của cấu tử i và j;
x
i
, x
j
laf phần mol của cấu tử i và j trong hỗn hợp; k
ij
là thông số tương tác bậc
hai.
Như vậy các thông số a
m
và b
m
của hỗn hợp được xác định trên cơ sở các
thông số a và b của các cấu tử tinh khiết. Với các phương trình trạng thái nói
trên, định luật hỗn hợp là tổng của các cặp bậc 2. Ví dụ hỗn hợp bốn cấu tử sẽ
gồm có 6 cặp bậc 2
Thông số tương tác bậc hai k
ij
không phải là thông số lý thuyết mà là
thông số thực nghiệm được sử dụng để hiệu chỉnh trong các phương trình trạng
thái.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
8

Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Các giá trị tới hạn tìm được từ các định luật hỗn hợp không phải là các
giá trị thực, mà là các giá trị giả tới hạn, thường được ký hiệu là T
c
’ và P
c
’.
Như vậy giá trị giả tới hạn không phải là một điểm trên đường cong cân
bằng pha, nó chỉ là thông số tương quan sử dụng khái niệm trạng thái tương hợp.
Trạng thái tương hợp là trạng thái có cùng các thông số rút gọn
Hình III.3. áp suất hơi v áp suất rút gọn của metan v propan
Các thông số giả tới hạn có thể được xác định theo định luật Kay:
∑
=
i
iciC
cPP .'
và
iCiC
cTT
∑
= .'
trong đó ci là phần mol của cấu tử trong hỗn hợp; P
ci
và T
ci
là các giá trị tới hạn
của cấu tử.
Các giá trị tới hạn của các hydrocacbon xem ở bảng 2.2.

Chia giá trị áp suất và nhiệt độ thực cho các giá trị giả tới hạn, ta có giá trị
các đại lượng giả rút gọn của hỗn hợp:
c
r
T
T
T
'
'
=
;
c
r
P
P
P
'
=
(2.6)
Định luật Kay cũng có thể áp dụng để tính khối lượng phân tử hiệu dụng
của hỗn hợp.
Ví dụ 2.1
Tính hệ số chịu nén z của khí có th1nh phần và các thông số tới hạn cho
trong bảng 2.2 ở áp suất P = 13,94 MPa (2021 psi) và T = 331 K (595
0
R).
Áp dụng định luật Kay xác định được các đại lượng giả tới hạn của hỗn
hợp khí. Kết quả tính theo hệ đơn vị quốc tế và đơn vị Anh đã ra ở bảng 2.2.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
9

Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Tính toán các đại lượng giả rút gọn của hỗn hợp theo các hệ đơn vị quốc
tế (hệ mét) v1 hệ đơn vị Anh:
Hệ mét:
67,2
23,5
94,13
'
==
r
P
52.1
218
331
'
==
r
T
Hệ Anh:
76,2
758
2021
'
==
r
P
52,1
392
595

'
==
r
T
Từ giản đồ hệ số chịu nén Katz (hình 2.5) có z = 0,8.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
10
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.5. Giản đồ Katz xác định hệ số chịu nén ở các giá trị áp suất cao
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
11
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Từ phương trình trạng thái:
ta nhận được công thức tính tỷ trọng thực của khí ở nhiệt độ T và áp suất P:
trong đó MW là khối lượng phân tử.
Thay vào công thức trên ta có tỷ trọng thực của khí:
Ví dụ 2.2
Áp dụng các phương pháp tính hệ số chịu nén z của khí có chứa H
2
S và
CO
2
.
Có hai phương pháp phổ biến là phương pháp Robinson và phương pháp
Wichert. Chúng ta sử dụng phương pháp Wichert. Trong phương pháp này,vtác
giả đã sử dụng các thông số giả tới hạn P’
c
v1 T’

c
được xác định bằng định luật
Kay và giản đồ Katz. Ngoài ra tác giả còn sử dụng hệ số ε được xác định từ giản
đồ trên hình 2.6. Hệ số ε được sử dụng để hiệu chỉnh các thông số giả tới hạn
xác định từ định luật Kay đối với khí chua. Giá trị các thông số giả tới hạn sau
khi hiệu chỉnh được sử dụng để xác định áp suất rút gọn P
r
’ và nhiệt độ rút gọn
T
r
’ theo giản đồ Katz.
Hệ mét:
Hệ Anh:
trong đó: P
c
” và T
c
” là thông số giả tới hạn đã được hiệu chỉnh, từ đó tính được
P
r
” = P/P
c
” và T
r
” = T/T
c
” , và sẽ được dùng trong giản đồ Katz để xác định z.
Pc’ và Tc’ là các thông số giả tới hạn được xác định từ định luật Kay;
ε xác định từ giản đồ trên hình 2.6;
B là phần mol H

2
S trong khí.
Có thể xác định e theo giản đồ trên hình 2.6 hoặc theo biểu thức:
ε = 120.(A
0,9
− A
1,6
) + 15.(B
0,5
− B
4
) (2.7)
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
12
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
trong đó: ε tính theo 0R bằng 1,8
×
K;
A là phần mol H
2
S và CO
2
trong khí;
B là phần mol H
2
S trong khí.
Với các số liệu thành phần khí như ở ví dụ 2.1, từ giản đồ trên hình 2.6
hoặc từ biểu thức (2.7) có e = 21.
Hình 2.6. Giản đồ xác định hệ số hiệu chỉnh ε

Tính toán theo các hệ đơn vị quốc tế (hệ mét) hoặc hệ đơn vị Anh:
Hệ mét:
Hệ Anh:
từ đó:
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
13
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Ví dụ III.3
Đôi khi cần phải tính toán tỷ trọng của hỗn hợp khí khi có sẵn rất ít thông
tin. Người ta sử dụng giản đồ trên hình 2.7 biểu diễn các tính chất giả tới hạn
của khí tự nhiên để tính toán gần đúng.
Với số liệu tương tự như ví dụ 2.1, nhưng khối lượng phân tử của hỗn
hợp MW = 18,90 (các thông số khác không biết).
Tỷ trọng tương đối của hỗn hợp khí đó (so với không khí, γ
không

khí
= 1):
Từ giản đồ ta có: T
c
’ = 208 K (375
0
R)
P
c
’ = 4,62 MPa (670 psi)
Từ đó tính các đại lượng rút gọn của hỗn hợp:
Hệ mét:
Hệ Anh:

Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
14
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.7. Giản đồ các tính chất giả tới hạn của khí tự nhiên
Hình III.7. Giản đồ các tính chất giả tới hạn của khí tự nhiên
Từ giản đồ trên hình 2.4 và 2.5 xác định được z = 0,825 và:
Những phương pháp khác xác định hệ số z
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
15
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Còn có một số phương pháp khác để xác định hệ số chịu nén z. Nói
chung phương pháp xác định z từ các phương trình trạng thái được ứng dụng
khá rộng rãi khi không cần phải tính toán thật chính xác. Các đẳng thức thực
nghiệm đã được phát triển để tính hệ số chịu nén z với các hỗn hợp khí đặc biệt
hoặc hỗn hợp khí trong phạm vi hẹp, cho kết quả khá chính xác nhưng không
tổng quát. Ví dụ biểu đồ Katz áp dụng tốt khi tính toán với khí ngọt (như khi
tính toán thiết kế đường ống dẫn khí ngọt chẳng hạn), nhưng lại kém phù hợp
với khí có chứa lượng nhỏ H
2
S, CO
2
và N
2
. Bảng 2.3 dưới đâyđưa ra các số liệu
so sánh kết quả tính hệ số z với hỗn hợp khí có thành phần như trong các ví dụ
trên khi có thêm các hệ số hiệu chỉnh.
Bảng 2.3. So sánh các kết quả tính z
Với khí tự nhiên và khí đồng h1nh có thể xác định hệ số chịu nén theo

phương trình:
z = 0,990 + (P
r
− 0,0681) / (− 26,481 T
r
2
+ 49,11 T
r
− 25,17) (III.8)
với độ chính xác ± 0,5% trong khoảng giá trị P
r
= 0,35 1,5 ; T
r
= 1,2 1,8.
Còn nói chung thực tế thường tính toán theo các giản đồ phụ thuộc của zvào các
đại lượng rút gọn đã nêu trên.
Tỷ trọng của các hydrocacbon từ C
1
đến C
10
ở áp suất khí quyển được đưa
ra trên các giản đồ tương ứng trong khoảng nhiệt độ thấp (hình 2.8) và trong
khoảng nhiệt độ cao (hình 2.9). Giá trị toạ độ tương ứng với các hydrocacbon
trên hình2 III.9 được cho trong bảng 2.4.
Tỷ trọng của khí nén được tính theo phương trình:
trong đó: v
i
là thể tích mol của cấu tử i , m
3
/kg.mol;

v
m
là thể tích âm của hỗn hợp, tức là đại lượng cho biết tổng thể
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
16
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
tích của các cấu tử riêng biệt lớn hơn thể tích hỗn hợp của chúng, m
3
/kg.mol.
Hình III.8. Giản đồ xác định tỷ trọng hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển
trong vùng nhiệt độ thấp
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
17
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Bảng III.4. Giá trị toạ độ và khoảng nhiệt độ để tính tỷ trọng của các
hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
18
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.9. Giản đồ xác định tỷ trọng hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển trong
vùng nhiệt độ trung bình và cao
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
19
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Ngoài ra người ta còn có thể xác định các thông số tới hạn và giả tới
hạncủa hỗn hợp theo các giản đồ khi biết giá trị nhiệt độ sôi trung bình của hỗn

hợp:
− Từ nhiệt độ sôi trung bình mol xác định nhiệt độ giả tới hạn.
− Từ nhiệt độ sôi trung bình khối lượng xác định nhiệt độ tới hạn của hỗn
hợp.
Các bước tính toán như sau:
1) Xác định nhiệt độ sôi trung bình mol, với x
i
phần mol cấu tử i trong
hỗn hợp:
2) Tính nhiệt độ sôi trung bình khối lượng, với x
i
’ phần khối lượng cấu tử
i trong hỗn hợp:
3) Xác định tỷ trọng trung bình của hỗn hợp hydrocacbon:
• với n-alcan:
• với n-alken:
trong đó n là số nguyên tử cacbon trong phân tử hydrocacbon.
2.3. Thông số acentric ω
Để xác định tính chất của các chất có sử dụng thông số hiệu chỉnh trên cơ
sở lý thuyết trạng thái tương hợp, người ta đã đưa ra thông số acentric ω hiệu
chỉnh sự sai lệch do hình dạng phân tử không phải là dạng hình cầu:
ω = − lgP
r
−1 (2.10)
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
20
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
trong đó P
r

là áp suất rút gọn ở T
r
= 0,7 T
c
tức là P
r
= P*/P
c
với P* là áp suất hơi
ở T = 0,7 T
c
.
Giá trị ω đối với các cấu tử riêng biệt xem ở bảng 3.5
còn ω hỗn hợp được tính theo định luật hỗn hợp:
Ngoài ra nó còn được xác định từ các giản đồ có trong các sổ tay.
Bảng 2.5 Hằng số vật lý của các hydrocacbon từ C1…C12 và một số chất
khác
2.4. Các tính chất của hydrocacbon ở trạng thái lỏng
Đặc tính cơ bản của trạng thái lỏng khi so sánh với trạng thái khí là không
chịu nén. Tuy nhiên tính toán các tính chất của hỗn hợp lỏng bao gồm hai yếu
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
21
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
tố: tồn tại các cấu tử nhẹ có áp suất hơi cao là metan và etan, và có sự giảm thể
tích khi hoà tan hai hydrocacbon lỏng.
Cả hai yếu tố trên đều có thể hiểu được khi biết rằng trạng thái lỏng được
tạo thành từ các phân tử có kích thước và hình dáng khác nhau, có mức năng
lượng khác nhau. Kích thước và hình dáng phân tử ảnh hưởng đến tất cả các tính
chất của pha lỏng. Nếu như phóng đại các phân tử sẽ nhìn thấy hàng loạt kích

thước, hình dạng và khoảng cách giữa chúng. Kích thước phụ thuộc v1o khối
lượng phân tử của chúng. Với các parafin có kích thước phân tử lớn sẽ có hình
dạng như chuỗi xích. Các phân tử nhỏ như metan và etan sẽ khá giống hình cầu.
Năng lượng của phân tử chuyển động liên quan đến áp suất hơi, mà áp
suất hơi lại phụ thuộc vào khối lượng phân tử. Các phân tử có khối lượng phân
tử nhỏ như metan rất linh động, còn các phân tử có khối lượng phân tử lớn kém
linh động hơn.
Các tính chất phụ thuộc vào kích thước hình dạng và năng lượng của phân
tử. Tỷ trọng là một trong những yếu tố quan trọng, nó không chỉ cần thiết cho
các tính toán chủ yếu m1 còn có liên quan đến các thông số khác như độ nhớt,
điểm sôi, chỉ số khúc xạ
Để xác định tỷ trọng của hydrocacbon ở trạng thái lỏng (ví dụ LNG,
LPG), người ta đưa ra thông số Watson được định nghĩa như sau:
(2.12)
trong đó: T
b
là điểm sôi trung bình; γ là tỷ trọng tương đối; A là hệ số
chuyển đổi.
Hệ mét: A = 1,22 T (K)
Hệ Anh: A = 1 T (
o
R)
Thông số Watson phụ thuộc vào thành phần các cấu tử.
− Với dầu thô parafin Kw = 11,9 12,2 , vì vậy trong thực tế thường
dùng giá trị 11,9 làm tiêu chuẩn cho dầu thô parafin.
− Các parafin nhẹ thường có Kw > 12 (ví dụ propan: 14,7; butan: 13,5).
− Các chất thơm có Kw < 11,5, như vậy hỗn hợp hydrocacbon có giá trị
thông số Watson Kw < 11,9 phần lớn là chất thơm.
Ví dụ: Dầu thô 40
o

API có Kw= 11,9 sẽ có:
Khối lượng phân tử : MW = 209
Nhiệt độ sôi trung bình: T
b
= 255
0
C (491
0
F)
Tỷ trọng tương đối so với nước ở 15
0
C (60
0
F): 0,825;
ρ
H2O
= 1000 kg/m
3
(Tỷ trọng chất lỏng g tính bằng (g/cm3): 1 kg/m3 = 1000 g ).
Tỷ trọng dầu thô đôi khi còn được xác định bằng
o
API, được định nghĩa như
sau:
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
22
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Giữa tỷ trọng tương đối và khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp các
hydrocacbon lỏng không có biểu thức tương quan chính xác. Các số liệu chi tiết
để xây dựng quan hệ giữa hai đại l−ợng trên cũng không có sẵn. Các đường

cong trên hình 2.10 biểu diễn quan hệ gần đúng giữa tỷ trọng tương đối phụ
thuộc vào khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp các hydrocacbon ở trạng
thái lỏng.
Đường cong phía trên là của hỗn hợp hydrocacbon lỏng parafinic từ bồn chứa
(dầu thô parafinic) có giá trị thông số Watson vào khoảng 12. Đường cong phía
dưới là của khí tự nhiên hoá lỏng LNG. Quan hệ gần đúng giữa tỷ trọng t−ơng
đối v khối l−ợng phân tử
của hỗn hợp các hydrocacbon ở trạng thái lỏng
Hình 2.10. Quan hệ gần đúng giữa tỉ trọng tương đối và khối lượng phân tử
của hổn hợp hydrocacbon ở trạng thái lỏng
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
23
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
TỔNG KẾT
Trong khuôn khổ đề tài này nhóm chúng tôi đã tập trung vào nghiên cứu
và tìm hiểu các tính chất nhiệt động của Hidrocacbon và những vấn đề cơ bản về
cách tính toán các tính chất nhiệt động của Hidrocacbon nói riêng để từ đó dể
dàng đi sâu vào nghiên cứu các lỉnh vực cao hơn hiểu biết nhiều hơn về các
phân đoạn hay sản phẩm dầu mỏ nói chung. Tuy nhiên trong quá trình nghiên
cứu còn gặp nhiều khó khăn về nguồn tài liệu và trình độ chuyên môn còn non
kém nên nội dung được trình bày chắc chắn sẽ có nhiều sai sót mong Thầy và
các bạn góp ý kiến cho nhóm chúng tôi.
Nhóm chúng tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Võ Đức Anh, tổ trưởng tổ
Hóa Dầu của cơ sở Miền Trung đồng thời cũng là giảng viên bộ môn đã tạo điều
kiện và hướng dẫn chúng tôi hoàn thành đề tài này.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
24
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA

Tài liệu tham khảo
1. Trần Mạnh Trí - Hoá Học dầu mỏ và khí, trường ĐHBK Hà Nội 1979
2. Tính toán công nghệ các quá trình chế biến dầu mỏ. Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
3. PGS.TS Đinh Thị Ngọ. Hoá học dầu mỏ và khí, trường ĐHBK Hà
Nội 2004.
4. Nguyễn Thị Minh Hiền. Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng
hành, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2004
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
25