BÀI TIỂU LUẬN TỔNG QUAN SẢN PHẨM DẦU KHÍ

Tổng quan sản phẩm dầu khí

MỤC LỤC
Lời mở đầu....................................................................................................2
I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM DẦU KHÍ.............................................5
1.1. Nguồn gốc và phân loại các sản phẩm dầu khí.....................................8
1.1.1. Nguồn gốc các sản phẩm dầu khí.......................................................8
1.1.2. Phân loại các sản phẩm dầu khí........................................................11
1.2. Chất lượng của sản phẩm dầu khí.........................................................13
1.3. sự cấu thành của một sản phẩm hoàn tất...............................................19
1.4. Thị trường các sản phẩm dầu khí..........................................................20
II. TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM DẦU KHÍ...........................................20
2.1. Độ bay hơi.............................................................................................20
2.2. Sự cháy..................................................................................................21
2.3. Tính chất về lưu trữ, bôi trơn và tồn trử..................................................26
2.4. Độ ổ định...............................................................................................26
2.5. Thành phần hóa học...............................................................................27
Tài liệu tham khảo........................................................................................50

DHHD7NA

1


Tổng quan sản phẩm dầu khí

LỜI MỞ ĐẦU
Dầu khí là tiền đề và là nguồn năng lượng, nguyên liệu chủ yếu và quan
trọng để nước ta phát triển nhiều ngành công nghiệp mới với công nghệ tiên
tiến, hiện đại đưa nước ta thành một nước công nghiệp trong những năm 20 của
thế kỷ này

Hàng năm, thu nhập do khai thác và xuất khẩu dầu thô đứng ở vị trí hàng
đầu và chiếm khoảng gần 1/4 trong tổng thu nộp ngân sách Nhà nước.
Sản lượng khai thác dầu khí mỗi năm không ngừng tăng lên
Hiện nay, ngành dầu khí đang chuẩn bị các bước để xây dựng thành Tập
đoàn công nghiệp – thương mại – tài chính với mục tiêu đưa ngành dầu khí trở
thành một ngành kinh tế kỹ thuật quan trong trong chiến lược phát triển của đất
nước những thập kỷ tới, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu khí đã và đang là nguồn nguyên liệu vô
cùng quý giá của mỗi Quốc gia nói chung và toàn nhân loại nói riêng. Ngày
nay sản phẩm của dầu khí đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh
hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp.
Dưới gốc độ năng lượng thì dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng nhất
của mọi Quốc gia trên thế giới. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65 đến 70%
năng lượng được sử dụng đi từ dầu khí, chỉ có khoảng 20 đến 22% từ than,
5 đến 6% từ năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân.
Về gốc độ nguyên liệu thì ta có thể hình dung với một lượng nhỏ khoảng
5% dầu khí được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá dầu đã có
thể cung cấp được trên 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất. Thực
tế, từ dầu mỏ người ta có thể sản xuất cao su, chất dẻo, sợi tổng hợp, các chất
hoạt động bề mặt, hợp chất trung gian, phân bón …
Ngoài những mục đích trên thì các sản phẩm phi năng lượng của dầu mỏ
như dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự
phát triển của công nghiệp.
DHHD7NA

2


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Chính tầm quan trọng nêu trên mà dầu mỏ đóng một vai trò hết sức đặc biệt
trong sự phát triển kinh tế, công nghiệp của mỗi Quốc gia. Do đó, tất cả các Quốc
gia trên thế giới đều xây dựng cho mình một nền công nghiệp dầu khí. Hiệu quả
sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào trình độ phát triển của ngành công nghiệp chế
biến
dầu mỏ.
Việt Nam là một trong các Quốc gia có tiềm năng về dầu khí. Cùng với sự
phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến dầu khí thế giới, nước ta đang
có những bước tiến mạnh mẻ trong ngành công nghiệp này. Mặc dù dầu khí mới
được phát hiện ở Việt Nam từ những năm 1970 nhưng đến nay chúng ta đã tìm
kiếm được khá nhiều mỏ dầu và mỏ khí với trữ lượng có thể thương mại hoá và
thực tế trong những năm qua chúng ta đã tiến hành khai thác một số mỏ dầu như:
Bạch Hổ, Đại Hùng… Các mỏ khí như : mỏ khí Tiền Hải (Thái Bình), mỏ Rồng ở
vùng Nam Côn Sơn, mỏ Lan Tây, Lan Đỏ…
Trong những năm gần đây lĩnh vực chế biến đã có những phát triển đáng
ghi nhận bằng việc đưa vào sử dụng có hiệu quả cao nhà máy xử lý khí Dinh Cố,
nhà máy xử lý khí Nam Côn sơn thuộc địa phận Long Hải Tĩnh Bà Rịa - Vũng
Tàu, Nhà máy xử lý khí condansat khu công nghiệp Phú Mỹ 2, nhà máy đạm Phú
Mỹ và đặc biệt là nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất đang trong giai đoạn gấp rút
hoàn thành vào khoảng quý I năm 2009 sẽ làm thay đổi diện mạo nền công nghiệp
chế biến dầu khí của nước nhà. Ngoài ra còn có dự án về nhà máy lọc dầu số 2, số
3 đang trong giai đoạn nghiên cứ khả thi và rất nhiều dự án về hoá dầu cũng đã và
đang nghiên cứu xây dựng.
Trong khuôn khổ của môn học này người đọc có thể tìm hiểu được những
nội dung chính sau:
 Tổng quan về sản phẩm dầu khí
 Tính chất của sản phẩm dầu khí

DHHD7NA

3


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Ngoài những nội dung trên thì phần cuối của môn học này còn đề cập
đến những tính chất nhiệt động học của dầu mỏ nhằm trang bị cho người đọc
những hiểu biết cơ bản về cách tính toán các tính chất nhiệt động của dầu mỏ
cũng như các phân đoạn hay sản phẩm dầu mỏ nói chung.

DHHD7NA

4


Tổng quan sản phẩm dầu khí

I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM
 Thời kỳ trước 1975
 Thời kỳ sau 1975
 THỜI KỲ TRƯỚC 1975
1858 – 1945 : Ngay sau khi đặt chân tới Đông dương, người Pháp đã tiến
hành tìm kiếm, thăm dò và khai thác những tài nguyên thiên nhiên ở các nước
thuộc địa, đặc biệt là ở Việt Nam nhằm phục vụ cho các ngành công nghiệp của
Pháp. Những công trình nghiên cứu trong giai đoạn này đều cho rằng ở Việt
Nam có nhiều triển vọng về Dầu khí, nhất là ở khu vực đồng bằng sông Cửu
Long, khu vực thềm lục địa. Tuy nhiên những công trình nghiên cứu này đều rất
sơ bộ, chưa mang tính hệ thống, chưa cho nhiều kết quả có giá trị. Các khu vực
mà người Pháp đã khảo sát là : Cao bằng, Yên bái, Đồng bằng sông Cửu long,
Nghệ an, Quảng ninh v…v

Ngay sau khi cách mạng Tháng tám thành công, mặc dù trong lúc mới
thành lập, Đất nước còn muôn vàn khó khăn, nhưng Đảng và Chính phủ đã rất
quan tâm tới ngành Mỏ- Địa chất, điều đó được thể hiện qua những quyết định
thành lập các Ban, Ngành Cơ quan phục vụ cho công tác thăm dò và tìm kiếm
khoáng sản :
Năm 1945, Nha kỹ nghệ, Sở tổng thanh tra khoáng chất được thành lập
trực thuộc Bộ kinh tế quốc dân theo nghị định ngày 2/10/1945 và sắc lệnh ngày
3/10/45 của Chủ tịch Hồ Chí Minh.
Năm 1946 Sở địa chất và sở khoáng chất được tách ra nhưng không nằm
trong Bộ kinh tế quốc dân.
Đến năm 1954, với sự giúp đỡ của các nhà khoa học của Liên xô và Trung
quốc, công tác địa chất và mỏ đã bước vào một giai đoạn mới phát triển có hệ
thống và quy mô ngày càng được mở rộng. Các nhà địa chất Việt Nam đã chuẩn
bị cơ sở vật chất cũng như các đối tượng cho công tác nghiên cứu địa chất nói
chung và Địa chất Dầu khí Dầu khí nói riêng. Trong giai đoạn này, căn cứ vào
các tài liệu của Pháp để lại và sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên xô, các nhà
DHHD7NA

5


Tổng quan sản phẩm dầu khí

địa chất Việt Nam đã khảo sát các khu vực từ vĩ tuyến 17 trở ra và kết quả cho
thấy một số khu vực có triển vọng Dầu khí nhất là khu vực Vùng trũng của đồng
bằng Sông hồng.
Đến năm 1969 – Liên đoàn địa chất 36 được thành lập ngày 09/10/69,
nhằm đáp ứng những yêu cầu và nhiệm vụ mới trong công tác thăm dò, tìm
kiếm khoáng sản. Cùng với sự giúp đỡ của Liên xô, các nhà địa chất Việt Nam
đã tiến hành lập bản đồ địa chất và khoan thăm dò ở nhiều khu vực với các

giếng khoan có độ sâu từ 150 – 1200m, đặc biệt có giếng khoan có độ sâu
4.253m, đã tiến hành thử vỉa, phân tích mẫu v…v, nhưng các kết quả cho thấy
chưa nơi nào có khả năng cho Dầu, khí có giá trị công nghiệp (có thể khai thác).
Đến năm 1954, với sự giúp đỡ của các nhà khoa học của Liên xô và Trung
quốc, công tác địa chất và mỏ đã bước vào một giai đoạn mới phát triển có hệ
thống và quy mô ngày càng được mở rộng. Các nhà địa chất Việt Nam đã chuẩn
bị cơ sở vật chất cũng như các đối tượng cho công tác nghiên cứu địa chất nói
chung và Địa chất Dầu khí Dầu khí nói riêng. Trong giai đoạn này, căn cứ vào
các tài liệu của Pháp để lại và sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên xô, các nhà
địa chất Việt Nam đã khảo sát các khu vực từ vĩ tuyến 17 trở ra và kết quả cho
thấy một số khu vực có triển vọng Dầu khí nhất là khu vực Vùng trũng của đồng
bằng Sông hồng.
Đến năm 1969 – Liên đoàn địa chất 36 được thành lập ngày 09/10/69,
nhằm đáp ứng những yêu cầu và nhiệm vụ mới trong công tác thăm dò, tìm
kiếm khoáng sản. Cùng với sự giúp đỡ của Liên xô, các nhà địa chất Việt Nam
đã tiến hành lập bản đồ địa chất và khoan thăm dò ở nhiều khu vực với các
giếng khoan có độ sâu từ 150 – 1200m, đặc biệt có giếng khoan có độ sâu
4.253m, đã tiến hành thử vỉa, phân tích mẫu v…v, nhưng các kết quả cho thấy
chưa nơi nào có khả năng cho Dầu, khí có giá trị công nghiệp (có thể khai thác).


THỜI KỲ SAU 1975

Kể từ khi đất nước được hoàn toàn giải phóng, công tác Địa chất được
Đảng và Nhà nước đặc biệt chú trọng, nhiều đơn vị Địa chất được thành lập và

DHHD7NA

6

Tổng quan sản phẩm dầu khí

hoạt động trên khắp các Vùng lãnh thổ, ngoài thềm lục địa, hải đảo v…v, để tiến
hành nghiên cứu, thăm dò và tìm kiếm khoáng sản phục vụ cho quá trình công
nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế của đất nước.
Ngày 03/09/1975, Tổng cục Dầu khí Việt Nam được thành lập trên cơ sở
Liên đoàn địa chất 36 và một bộ phận của tổng cục hóa chất.
Để tăng cường sự chỉ đạo của chính phủ, Bộ trưởng Đinh Đức Thiện đã
được cử phụ trách Tổng cục Dầu khí. Tháng 4/90 Tổng cục Dầu khí được sáp
nhập vào Bộ công nghiệp nặng.
Tháng 7/90, thành lập Tổng công ty Dầu khí Việt Nam trên cơ sở của các
đơn vị cũ thuộc Tổng cục Dầu khí và có tên giao dịch quốc tế là Petrovietnam.
Tháng 4/92 Tổng công ty Dầu khí Việt Nam tách khỏi Bộ công nghiệp nặng và
trực thuộc Thủ tướng chính phủ. Tổng công ty Dầu khí Việt Nam được thành lập
theo quyết định số 330/TTg là Tổng công ty Nhà nước có tên giao dịch quốc tế
là VIETNAM OIL & GAS CORPORATION, viết tắt là : PETROVIETNAM.
Điều lệ tổ chức và hoạt động của Tổng công ty Dầu khí Việt Nam được Chính
phủ phê chuẩn tại Nghị định số 38/CP ngày 30/05/1995.
Tháng 8/2006 Chính phủ đã có quyết định số : số 198/QĐ - TTg ngày 29
tháng 08 năm 2006 về việc thành lập Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam
(PVN); và quyết định số 199/QĐ - TTg ngày 29 tháng 08 năm 2006 của Thủ
tướng chính phủ phê duyệt việc thành lập Công ty mẹ - Tập đoàn Dầu khí Việt
Nam (PVN); quyết định số 36/2007/QĐ - TTg ngày 14 tháng 03 năm 2007 của
Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt điều lệ tổ chức và hoạt động của Tập
đoàn Dầu khí Việt Nam;
Kể từ đó đến nay Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam được tổ chức lại
theo mô hình một Tập đoàn mạnh, phù hợp với yêu cầu tổ chức, quản lý sản
xuất và kinh doanh của đất nước trong nền kinh tế thị trường có sự điều tiết của
Nhà nước.

Để đáp ứng những yêu cầu của đất nước về tài nguyên, khoáng sản và
ngoại tệ, cũng đóng góp cho ngân sách Nhà nước, Tập đoàn Dầu khí quốc gia
Việt Nam đã tiến hành tìm kiếm, thăm dò và khai thác Dầu khí trên khắp các
DHHD7NA

7


Tổng quan sản phẩm dầu khí

vùng lãnh thổ, thềm lục địa, hải đảo và các vùng đặc quyền kinh tế thuộc chủ
quyền nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.
1.1. NGUỒN GỐC VÀ PHÂN LOẠI CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ
1.1.1. NGUỒN GỐC CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

Năng lượng dầu mỏ và khí là tài nguyên hóa thạch, là năng lượng không
tái tạo (khái niệm năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo).
- Dầu mỏ đã được sử dụng cách đây 4.000 năm để xây các bức tường của
Babylon.
- Vào thế kỷ thứ tư, người Trung Quốc đã từng khoan những giếng sâu
200m và khai thác dầu thông qua những ống tre.
- 1984 đã có những ống khoan công nghiệp đầu tiên khai thác dầu ở gần Baku
(Nga)
- Dầu mỏ được khai thác ở Bắc Mỹ và Châu Âu ở độ sâu 40-50m dưới mặt đất.
- Từ năm 1859 dầu bắt đầu được khai thác ở Hoa Kỳ, sản phẩm chủ yếu là dầu
mỏ dùng để thắp sáng.
- Đến đầu thế kỷ 20, lượng dầu khai thác trên toàn thế giới là vài chục tấn.
- Công nghiệp dầu mỏ phát triển mạnh mẹ khi các phương tiện xe hơi và
máy bay phát triển.
- Hiện nay công nghiệp dầu mỏ đã phát triển đến mức độ các sản phẩm dầu

khí chiếm 60% năng lượng toàn cầu.
- Về bản chất hóa học, sự hình thành dầu và khí giống như sự hình thành
than, có nguồn gốc từ xác động vật và thực vật, phải trải qua hàng triệu năm
trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao.
- Khác với than có nguồn gốc là xác động vật và thực vật trên đất liền, nguồn
gốc của dầu khí chủ yếu là xác động vật và thực vật phiêu linh lắng xuống
đáy đại dương.
- Nguồn gốc vô cơ

DHHD7NA

8


Tổng quan sản phẩm dầu khí

- Cuối thế kỷ 19 nhà hóa học người Nga Dmitri Ivanovich Mendeleev đã
đưa ra lý thuyết vô cơ giải thích sự hình thành của dầu mỏ.
- Theo lý thuyết này dầu mỏ phát sinh từ phản ứng hóa học giữa cacbua kim
loại với nước tại nhiệt độ cao ở sâu trong lòng trái đất tạo thành các
hidrocacbon và sau đó bị đẩy lên trên. Theo lý thuyết này dầu mỏ phát sinh từ
phản ứng hóa học giữa cacbua kim loại với nước tại nhiệt độ cao ở sâu trong
lòng trái đất tạo thành các hydrocacbon và sau đó bị đẩy lên trên.
Al 4 C 3  12 H 2 O  4 Al  OH  3  3CH 4
CaC 2  2 H 2 O  Ca  OH  2  C 2 H 2

- Năm 1866, Berthelot đã tiến hành quá trình tổng hợp các hợp chất
hydrocac bon thơm từ axtylen ở nhiệt độ cao với sự có mặt của xúc tác.
- Năm 1901, Sabatier và Sendereus tiến hành phản ứng hydroh oá
axetylen trên xúc tác Niken và Sắt ở nhiệt độ trong khoảng 200 đến

300oC, đã thu được một loạt các hydrocacbon tương ứng như thành phần
của dầu mỏ.
- Hàm lượng các hợp chất cacbua trong lòng đất thì khá hạn chế trong khi đó
thì dầu mỏ ngày càng tìm được với số lượng rất lớn và hầu như có mặt khắp
nơi.
- Các phản ứng tạo hợp chất thơm và các hợp chất có thành phần tương tự như
thành phần của dầu mỏ từ CH4 và C2H2 đòi hỏi có nhiệt độ cao trong khi đó
thực tế nhiệt độ đạt được trong các mỏ dầu thì ít khi vượt quá 150 đến 200 oC.
- Nguồn gốc hữu cơ
- Theo giả thiết này thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc
hữu cơ, cụ thể là từ xác chết của động thực vật và trải qua một quá trình
biến đổi phức tạp trong một thời gian dài (hàng chục đến hàng trăm triệu
măn) dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau như vi khuẩn, nhiệt độ, áp
suất và xúc tác có sản trong lòng đất và đôi khi còn có sự tác động của các

DHHD7NA

9


Tổng quan sản phẩm dầu khí

bức xạ do sự phóng xạ ở trong lòng đất.
* Gồm 4 giai đoạn
- Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu
- Biến đổi các chất hữu cơ ban đầu thành dầu khí
- Sự di cư của dầu - khí đến các bồn chứa thiên nhiên
- Biến đổi tiếp tục trong bồn chứa tự nhiên.
- Dầu và khí hydrocacbon trong thiên nhiên đều có cùng một nguồn
gốc. Chính vì vậy, nơi nào có dầu cũng sẽ có khí và ngược lại. Tuy nhiên

do quá trình di cư có thể khác nhau, nên mặc dù chúng được sinh ra ở
một nơi chúng vẫn có thể cư trú ở những nơi khác xa nhau. Vì vậy có
thể gặp những “bẫy” chứa khí nằm xa “ bẫy” chứa dầu.
- Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu
- Thành phần các xác động thực vật chia làm:
* Các chất hữu cơ như cacbon hydrat (ko bền vững, dưới tác dụng vi khuẩn
tạo thành khí và các chất tan trong nước)
* Các chất lipid (bao gồm các acid béo, nhựa, các HC cao phân tử) khó bị phá
hủy bởi vi khuẩn.
* Các chất albumin
- Trong thành phần chất HC của xác động vật thì xác chất lipid là bền vững
nhất, ko bị phân hủy do đó được bảo vệ nguyên vẹn khi lắng đọng nên là
chất mẹ đẻ để biến đổi về sau tạo thành dầu khí
- Biến đổi các chất hữu cơ ban đầu thành dầu khí
- Các chất hữu cơ có trong trầm tích chịu nhiều biến đổi hóa học dưới ảnh
hưởng của nhiệt độ, áp suất, xúc tác và thời gian.
- Thời gian càng dài, độ lún càng sâu, khả năng tạo những phân tử bé hơn,
mạch hydrocacbon ngắn hơn dầu sẽ nhẹ hơn.
- Theo tính toán khi độ sâu khoảng từ 5-7km thì quá trình tạo dầu xem như
kết thúc và chuyển sang quá trình tạo khí.
DHHD7NA

10


Tổng quan sản phẩm dầu khí

- Sự di cư của dầu đến bồn chứa thiên nhiên
- Dầu và khí được tạo thành thường phân bố rải rác trong các lớp trầm tích
chứa dầu được gọi là đá mẹ. Dưới tác dụng của áp suất và sự biến động của

địa chất, dầu và khí trong đá mẹ bị đẩy ra và di chuyển đến những nơi khác.
Quá trình di cư đến những lớp đá rỗng xốp, còn gọi là đá chứa và sẽ ở lại đó
và tạo thành những bồn chứa thiên nhiên gọi là “bẫy”.
- Trong quá trình di cư, tính chất và thành phần của dầu biến đối.
1.1.2. PHÂN LOẠI CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

* Phân loại theo bản chất hóa học:
- thường chỉ xét sự phân bố các hy dro cac bon trong dầu thô có nhiệt độ
sôi dưới 350oC.
- Dầu thô họ parafinic, dầu thô họ aromatic nghĩa là dầu thô có hàm
lượng hydrocacbon tương ứng với tỉ lệ trên 75% trong phần sôi dưới 350oC.
- Trên thế giới rất ít dầu thô thuộc họ aromatic mà có dầu thô họ
asphantic vì chứa nhiều asphanten và hợp chất thơm nhiều vòng ngưng tụ
trong cặn.
Dầu thô họ parafinic chiếm khoảng 9-16%
Thường các dầu thô trên thế giới ở dạng pha trộn như:
1. paraffinic-the ratio of paraffinic hydrocarbons is high compared to
aromatics and naphthenes.
2. naphthenic- the ratios of naphthenic and aromatic hydrocarbons are relatively
higher than in paraffinic crudes.
3. asphaltic-contain reletively a large amount of polynuclear aro-matics, a high
asphaltene content, and relativery less paraffins than paraffinic crudes
 Thường các dầu thô trên thế giới ở dạng pha trộn như:
- Họ naphteno-parafinic
- Họ parafino-naphtenic
- Họ aromato-naphtenic
DHHD7NA

11

Tổng quan sản phẩm dầu khí

- Họ naphteno-aromatic
- Họ aromato-parafinic
- Họ parafino-aromatic
- Họ parafino-aromato-naphtenic
- Họ aromato-parafino-naphtenic
- Họ naphteno-parafino-aromatic
- Họ parafino-naphteno-aaarrmatic
- Họ naphteno- aromato-parafinic
- Họ aromato-naphteno-parafinic
* Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon bằng cách đo tỷ trọng một số
phân đoạn chọn lựa.
- Phân đoạn 1, bằng cách chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường ( trong bộ
chưng tiêu chuẩn Hemfel) lấy ra phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi 250 –
275oC .
Phân đoạn 2, bằng cách chưng phần còn lại trong chân không (ở
40mmHg) lấy ra phân đoạn sôi ở 275-300 oC ở áp suất chân không
( tương đương 390- 415oC ở áp suất thường)

DHHD7NA

12


Tổng quan sản phẩm dầu khí

1.2. CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM DẦU KHÍ
Để xác định dầu thô trên thị trường, đồng thời định hướng cho các qua

trình sử dụng, chế biến, tính toán công xuất thiết bị cho nhà máy lọc dầu, việc
phân tích, xác định các chỉ tiêu của dầu thô là rất cần thiết. có rất nhiều đặc tính
quan trọng, trong phần này chỉ đưa ra các tính chất tiêu biểu nhất, liên quan đến
sử dụng và quá trình công nghệ chế biến chúng.
1.2.1.THÀNH PHẦN HYDROCACBON TRONG DẦU MỎ

Hydrocacbon là thành phần quan trọng nhất trong dầu thô, trong dầu
chúng chiếm 60-90% trọng lượng. dầu co chứa nhiều hydrocacbon thì có giá trị
kinh tế cao. Phụ thuộc vào hàm lượng của từng loại parafin, naphten, aromat mà
có thể sản xuất được các sản phẩm nhiên liệu có chất lượng khác nhau. Dầu
chứa naphten, aromat sẻ cho phép sản xuất xăng có trị số octan cao. Dầu chứa
nhiều n-parafin sẻ là nguồn tạo ra nhiên liệu diezen có chất lượng tốt, nhưng nếu
hàm lượng parafin rắn cao quá sẻ làm tăng điểm đông dặc của dầu, gây khó
khăn chó quá trình vận chuyển, bốc rót, phải áp dụng các biện pháp để hạ điểm
đông, gây tốn kém. Dầu trung gian naphteno-parafinic sẻ là nguyên liệu tốt để
sản xuất ra dầu nhờn có trị số độ nhớt cao.
Khi khai thác dầu thô, nhất thiết phải xác định hàm lượng và đặc tính của
các loại hydrocacbon có trong dầu. có nhiều phương pháp để xác định chúng,
nhưng phổ biến là phương pháp hóa lý như sắc ký khí, phổ hồng ngoại (IR) và
tử ngoại (UV). Tác giả J.Brande, một chuyên gia về hóa dầu của viện dầu dầu
mỏ mỹ (UOP) đả đưa ra các công thức bán thực nghiệm, áp dụng để xác định
hàm lượng CP, CN, CA trong dầu thô dựa vào độ hấp thụ của chúng trong phổ
hồng ngoại. các công thức đố như sau:
1. C A 1,2  9,8 (1600cm  1 )
2. C A 3,0  7,1 (813cm  1 )
Giới hạn CA = 60%
3. C A 36,2  6,6 (720cm  1 )  5,9 (1600cm  1 )

DHHD7NA

13


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Giới hạn CA  10%
4. C P 29,9  6,6 (720cm  1 )
Giới hạn CA = 10  25%. CP = 40  70%
5. C N 240 lg . lg100 (970cm  1 )  25,5
Công thức (5) ít được sử dụng vì bước sóng trong vùng 970cm -1 rất yếu và
không ổn định. Vì vậy có trể tính hàm lượng CN theo công thức (6)
6. C N 100  (C P  C A )
ở đây  biểu thị mật độ quang học ở vùng có độ dày của cuvet là 1mm
lg I 0
 I
d

d – là độ dày cuvet, 1mm
I0 – là cường độ tia sáng đơn sắc truyền vào lớp vật chất
I – là cường độ tia sáng đơn sắc ló ra lớp vật chất
lg I 0
còn gọi là độ hấp thụ và kí hiệu là D0. Bằng phổ IR ta xác định được D0,
I

thay vào công thức sẻ tính được CA, CN và CP tương ứng.
1.2.2. TỶ TRỌNG

Dựa vào tỷ trọng có thể sơ bộ đánh giá dầu mỏ thuộc loại nặng hay nhẹ,
mức độ biến chất thấp hay cao. Theo tỷ trọng, phổ biến người ta chia dầu thành
3 cấp :

Dầu nhẹ : d 415  0,830
Dầu trung bình : d 415 0,830 0,884
Dầu nặng : d 415  0,884
Dầu thô càng nhẹ, hiệu suất và chất lượng các sản phẩm trắng thu được
khi chưng cất càng cao ; dầu càng chứa ít S, càng mang nhiều đặc tính parafinic
hoặc trung gian naphteno-parafinic. Dầu càng nặng thì chứa nhiều các chất dị
nguyên tố, các chất nhựa và asphanten, không thuận lợi để sản suất các sản
phẩm nhiên liệu và dầu nhờn, nhưng lại là nguyên liệu tốt để sản xuất bitum
nhựa đường và cốc.

DHHD7NA

14


Tổng quan sản phẩm dầu khí

1.2.3. HỆ SỐ ĐẶC TRƯNG K

Hệ số này cho biết dầu mỏ mang đặc tính nào của hydrocacbon nào là chủ
yếu. Hệ số K dao động trong khoảng 10 13 , trong đó :
Họ dầu parafinic K 13 12,5
Họ dầu naphtenic K 11,45 10,5
Họ dầu aromatic K 10,5 10
Các họ dầu trung gian có giá trị K nằm giữa các số trên. Biết được họ dầu
thô là loại gì sẻ có hướng sử dụng hợp lý. Chẳng hạn, một loiaj dầu thô có
K=12, dầu đó sẻ thuộc họ trung gian naphteno- parafinic, nó cho hiệu suất và
chất lượng của xăng, kerosen, gasoil cao. Dầu nhờn gốc sản suất từ dầu thô này
sẻ có chỉ số độ nhớt cao song chất lượng bitum thu được từ cặn dầu đó sẻ không
tốt.

1.2.4. HÀM LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT CHỨA CÁC NGUYÊN TỐ DỊ THỂ
1.2.4.1. CÁC CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH

Lưu huỳnh là tạp chất chủ yếu có trong dầu thô. Chúng tồn tại ở nhiều
dạng: mercaptan, sunfua, H2S, S. căn cứ vào hàm lượng lưu huỳnh, người ta chia
dầu mỏ ra làm ba loại:
- Dầu mỏ ít lưu huỳnh S  0,5%
- Dầu mỏ có lưu huỳnh S 0,51 2,0%
- Dầu mỏ nhiều lưu huỳnh S  2%
Dầu mỏ chứa nhiều lưu huỳnh thì khi chế biến thành các sản phẩm nhiên
liệu hoặc phi nhiên liệu, hàm lượng của nó cũng nhiều lên tương ứng. lưu huỳnh
là chất gây nhiều tác hại: khi đốt cháy tạo SO2, SO3, gây độc hại và ăn mòn
đường ống, thiết bị. vì vậy tùy theo nhu cầu của các loại nhiên liệu và nguyên
liệu cho quá trình chế biến xúc tác mà cần khống chế sao cho hàm lượng S trong
giới hạn cho phép. Các giới hạn đã được trình bày ở phần trên.
1.2.4.2. HÀM LƯỢNG NITO TRONG DẦU

Các chất chúa nito trong dầu thường ít hơn S. chúng thường có tính bazo
nên có ảnh hưởng lớn đến quá trình lọc dầu trên xúc tác axit( quá trình cracking,
reforming, alkil hóa…), nó là nguyên nhân gây nên mất hoạt tính xúc tác và gây
DHHD7NA

15


Tổng quan sản phẩm dầu khí

tạo căn trong động cơ. Mặt khác, do nito có tính nhuộm màu mạnh nên nó làm
cho các sản phẩm trắng bị biến màu, ví dụ kerosen khi có mặt nito sẻ ngã sang
màu vàng chanh, gây tâm lý bất an cho người sử dụng.

1.2.5. ĐỘ NHỚT

Dựa vào độ nhớt của dầu mỏ có thể tính toán được các quá trình bơm vận
chuyển. dầu có độ nhớt càng cao thì càng khó vận chuyển bằng đường ống. để
vận chuyển được phải tiêu hao năng lượng, như vậy chi phí sẻ tăng lên. Nói
chung, dầu mang đặc tính parafinic có độ nhớt thấp hơn so với dầu nặng
(naphteno-aromatic). Đối với phân đoạn dầu mỏ, chẳng hạn như diezen, độ nhớt
phải có giá trị đảm bảo cho quá trình phun nhiên liệu trong động cơ được thuận
tiện (từ 3,5 đến 6 cSt ở 20 0C). với dầu nhờn là một chỉ tiêu gần như quan trọng
nhất nhằm đảm bảo cho quá trình bôi trơn được tốt. sự thay đổi độ nhớt theo
nhiệt độ phản ánh tính chất nhớt – nhiệt của một loại dầu. sự thay đổi này càng ít
càng tốt.
1.2.6. NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC

Nhiệt độ đông dặc phản ánh tính linh động của dầu ở nhiệt độ thấp. nếu
nhiệt độ đông đặc của một loại dầu nào đó cao thì sẻ rất khó khăn cho quá trình
vận chuyển, bơm rót, phải tiến hành các biện pháp để giảm nhiệt độ đông dặc
như: gia nhiệt, dùng phụ gia gây tốn kém. Điều này gây ảnh hưởng tới giá thành
dầu thô.
Có hai nguyên nhân dẫn đến tăng điểm đông đặc, đó là: dầu có độ nhớt
lớn và dầu có nhiều n-prafin rắn. trong đó nguyên nhân thứ hai là chủ yếu.
1.2.7. NHIỆT ĐỘ CHỚP CHÁY

Nhiệt độ chớp cháy phản ánh hàm lượng các hydrocacpon nhẹ có trong
dầu và cho biết tính nguy hiểm đối với hiện tượng cháy nổ khi bảo quản vận
chuyển. nhiệt độ chớp nháy càng thấp, càng gần với nhiệt độ của môi trường thì
càng phải thận trọng khi bảo quản, bốc rót. Phải có các biện phát đề phỏng để
giảm tối đa hiện tượng cháy nổ.

DHHD7NA

16


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Ví dụ, xăng có nhiệt độ chớp nháy quá thấp (độ âm) nên để đảm bảo an
toàn cho các bồn bể chứa xăng, người ta thương sơn nhủ trắng đển phản xạ
nhiệt, tưới mát bể, hoặc xây bể ngầm
Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì nhiệt độ chớt cháy khác nhau. Xăng có
nhiệt độ chớp cháy khoảng -40oC, nhiên liệu cho động cơ phản lực có nhiệt độ
chớp cháy trong khoảng 28-60oC (trung bình là 40oC), diesel có nhiệt độ chớp
cháy trong khoảng 35 - 80oC(trung bình là 60oC) phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ
chớp cháy 120-325oC.
Như vậy, nhiệt độ chớp cháy của kerosen hay nhiên liệu phản lực nằm
trong khoảng thay đổi của nhiệt độ bảo quản bình thường trong các buồng chứa
ngoài trời. Vì vậy, chúng rất dễ xảy ra hiện tượng nổ nhất nếu vô ý có phát sinh
nguồn lửa gần. Đối với các phân đoạn nhẹ hơn, như xăng, ở nhiệt độ bảo quản
bình thường lại ít nguy hiểm đối với nổ, vì nhiệt độ chớp cháy của chúng rất
thấp có nghĩa ở nhiệt độ bảo quản bình thường hydrocacbon của nó trong pha hơi
rất cao nên đã vượt quá xa giới hạn nổ mà hiện tượng nổ chỉ xảy ra khi
nồng độ hydrocacbon nằm trong giới hạn nổ mà thôi. Ngược lại, đối với phân
đoạn quá nặng như phân đoạn dầu nhờn nhiệt độ chớp cháy lại rất cao có nghĩa
ở nhiệt độ rất cao các hơi hydrocacbon bay ra mới đủ nồng độ nằm trong giới hạn
nổ. Vì vậy, ở nhiệt độ bảo quản bình thường hơi hydrocacbon của chúng thoát ra
rất ít, nồng độ của chúng trong pha hơi còn nằm thấp quá so với giới hạn nổ, nên
chúng không có nguy hiễm gì khi bảo quản bình thường.
Nồng độ hydrocacbon trong không khí có thể gây nổ ở một số hợp chất và
phân đoạn có thể thấy trong bảng dưới đây:
Giới hạn nổ của một số hydrocacbon và phân đoạn dầu mỏ

DHHD7NA

17


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Nhiệt độ chớp cháy của một hỗn hợp nhiều phân đoạn, nhiều thành phần
cũng không mang tính chất cộng tính tuyền tính do đó không thể xuất phát từ
nhiệt độ chớp cháy của từng thành phần trong phân đoạn mà tính ra nhiệt độ chớp
cháy của hỗn hợp bằng cách tính trung bình theo hàm lượng của chúng được
1.2.8. HÀM LƯỢNG CỐC CONRADSON

Độ cốc hóa conradson là đại lượng đặc trưng cho khả năng tạo cốc của
phần cặn dầu mỏ. đại lượng này càng cao thì hiệu suất cốc thu được càng cao.
Mặt khác, hàm lượng côc conradson cao còn có nghĩa là hàm lượng nhựa và
asphanten trong dầu mỏ sẻ cao, và có thể sử dụng cặn dầu mỏ loại này để sản
xuất bitun nhựa đường với hiệu suất và chất lượng tôt.
Dầu thô việt nam là dầu pharafinic, chỉ số cốc conradson của phân đoạn
cặn gudron rất thấp (3,44%), vậy không thể sử dụng căn phân đoạn này làm
nguyên liệu cho quá trình cốc hóa
1.2.9. KIM LOẠI NẶNG CÓ TRONG DẦU

Trong dầu mỏ thường có nhiều kim loại ở mức vi lượng như V, Ni, Na,
Co, Pb,Ti, Mg, Mn… trong đó chủ yếu hai nguyên tố vanadi và niken. Hàm
lượng các kim loại trong dầu phản ánh mức độ ảnh hưởng của chúng khi sử
DHHD7NA

18

Tổng quan sản phẩm dầu khí

dụng các phân doạn làm nhiên liêu hoặc nguyên liệu cho các quá trình chế biến
xúc tác. Ví dụ, nếu trong nguyên liệu đốt lò(FO) chứa nhiều vanadi và niken,
các kim loại này sẻ gây thủng lò do tạo thành các hợp kim với sắt có nhiệt độ
nóng chảy thấp; còn trong phản ứng refoming xúc tác, Pb, As sẻ làm xúc tác mất
hoạt tính nhanh chóng; do vậy cần phải cần phải sử lý để hàm lượng các kim
loại đạt giwois hạn cho phép.
Hàm lượng các kim loại nặng như V, Ni trong dầu thô được xác định bằng
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, dựa vào bước sóng hấp thụ của các nguyên
tố trong phổ (gọi là độ hấp thụ), suy ra được nồng độ của chúng, sau đó tính toán
theo công thức:
M 

C.V
G

Trong đó:
M là hàm lượng của V hoặc Ni,(ppm)
C là nồng độ của V và Ni ( g / l )
V là thể tích dung dịch pha loảng :
G là lượng mẫu
Đối với dầu thô việt nam, hàm lượng trung bình của V, Ni so với dầu thô
thế giới là rất thấp, ngay cả trong phần cặn gudron, lượng V củng chỉ là
0,46ppm, còn Ni là 10,503ppm, do vậy dầu việt nam rất sạch, có thể sử dụng
trực tiếp cả phần cặn để thực hiện quá trinh cracking xúc tác căn (RFCC).
1.3. SỰ CẤU THÀNH CỦA MỘT SẢN PHÂM HOÀN TẤT.
1.3.1. TÍNH ĐỌNG CỦA VẬT LIỆU HỮU CƠ BAN ĐẦU.

Một cách tổng quát thì thành phần của các xác động thực vật được chia thành
ba phần chính :
-Các hợp chất hữu cơ như Hydrocacbon
-Các chất albumin
-Các chất lipit( bao gồm axit béo, sáp, nhựa, dầu, các Hydrocacbon cao phân
tử...).

DHHD7NA

19


Tổng quan sản phẩm dầu khí

* Các Hydrocacbon đặc biệt là những loại phân tử lượng thấp, là các hợp chất
không bền vững dưới tác dụng của vi khuẩn chúng tự phóng tạo thành khí.
1.3.2. BIẾN ĐỔI CÁC CHẤT HỮU CƠ BAN ĐẦU THÀNH DẦU KHÍ.

Trong những điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác, thời gian kéo dài thì thành
phần hữu cơ bền vững với vi khuẩn đều bị biến đổi do phản ứng hóa học tạo nên
dầu khí.
1.3.3. SỰ DI CƯ CỦA DẦU.

Sự di cư của dầu được các khí đến các bồn chứa tự nhiên thiên thiên.
1.3.4. SỰ BIẾN ĐỔ TRỰC TIẾP TRONG BỒN CHỨA TỰ NHIÊN.

ở giai đoạn này tính chất của dầu khí biến đổi rất ít, không đáng kể.
hiện tượng của nó là một phần thành phần nhẹ bay hơi, đồng thời có sự xâm
nhập của nước, từ đó tăng quá trình oxi hóa. Mặt khác làm cho dầu nặng hơn,

chất lượng kém hơn.
Vì vậy, quá trình hình thành dầu đều có cùng một nguồn gốc, nhưng khí và
dầu di cư khác nhau.
1.4. THỊ TRƯỜNG CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

II. TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM DẦU KHÍ
2.1. ĐỘ BAY HƠI
Nhiệt hóa hơi là nhiệt độ cung cấp cho 1 đơn vị trọng lượng biến thành hơi
ở một nhiệt độ và áp suất nào đó. Đối với các hydrocacbon riêng lẽ, sự biến đổi
này được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất không đổi, nhưng đối với một phân đoạn
dầu mỏ gồm nhiều hydrocacbon khác nhau, sự hóa hơi có thể thực hiện bằng hai
cách: hoặc ở áp suất không đổi nhưng nhiệt độ thay đổi đây là trường hợp thường
xảy ra nhất, hoặc ở nhiệt độ không đổi nhưng áp suất thay đổi.
Nhiệt hóa hơi được đo bằng kcal/kg hay kcal/mol. Nhiệt hóa hơi của các
phân đoạn dầu mỏ có thể tính theo công thức Truton như sau:

l k .

T
M

Trong đó : l : nhiệt hóa hơi, kcal/kg.
DHHD7NA

20


Tổng quan sản phẩm dầu khí

T : nhiệt độ sôi trung bình phân tử của phân đoạn dầu mỏ, oK. M: trọng lượng

phân tử.
k: hệ số, ở áp suất thường k=20-22.
Có thể tính chính xác k theo nhiệt độ sôi trung bình phân tử của phân đoạn
như sau:
K= 8,75 +4,571lgT
Nói chung nhiệt hóa hơi ở áp suất thường của các phân đoạn sản phẩm
trắng có thể xem gần đúng như sau:
Phân đoạn xăng: 70-75 kcal/kg
Phân đoạn kerosen: 60-65 kcal/kg Phân đoạn gasoil: 45-55 kcal/kg.
2.2. SỰ CHÁY
Nhu cầu về năng lượng của thế giới hiện nay được thoả mãn bởi 85% năng
lượng hóa học được dự trữ trong các nhiên liệu tự nhiên (chủ yếu là nhiên liệu hóa
thạch: than và dầu mỏ), 10% là thuỷ năng (các nhà máy thuỷ điện) và 5% là năng
lượng hạt nhân. Các nguồn năng lượng khác như ánh sáng mặt trời, gió, địa
nhiệt, ... hiện chỉ đóng góp một phần năng lượng không đáng kể.
Sự chuyển hoá năng lượng hóa học thành các dạng năng lượng khác như
điện năng, cơ năng, ánh sáng... là do sự cháy nhanh của than hay các phân đoạn
khác nhau tách ra từ dầu mỏ. Nếu việc sản xuất năng lượng bằng cách đốt cháy
nhiên liệu được thực hiện rất rộng rãi và từ rất lâu thì sự hiểu biết của con người
trong lĩnh vực này còn chưa được đầy đủ. Trong lĩnh vực cháy cũng như lĩnh
vực khác, việc áp dụng thực tế đã phát triển mạnh mẽ và vượt qua việc nghiên
cứu cơ bản. Song việc hiểu biết về sự cháy là cần thiết để có thể tìm được các
điều kiện tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp. Sự tối ưu này là cần thiết
không những chỉ vì nguyên nhân kinh tế, tài nguyên vì khai thác các nguồn nhiên
liệu như than và dầu mỏ không thể vô tận, mà còn một vấn đề quan trọng hơn

DHHD7NA

21

Tổng quan sản phẩm dầu khí

nữa là sự ô nhiễm môi trường không khí do các sản phẩm cháy được thải ra do
quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ.
Hiện tượng cháy là phức tạp và nó tuân theo những quy tắc chung của
nhiều ngành khoa học khác nhau, trong đó các ngành chính là hóa học, nhiệt động
học và khí - động lực của các chất tham gia vào sự cháy.
Từ đó tồn tại một ngành trung gian cần thiết cho việc nghiên cứu cơ bản
của sự cháy đó là ngành khí - nhiệt - hóa học và khí - nhiệt - động lực học. Để
làm quen với một số khái niệm trong hiện tượng cháy dưới đây giới thiệu tóm tắt
những khái niệm này.
Chúng ta biết rằng nếu có một hỗn hợp metan và oxi đúng với tỉ lệ hợp thức
được nhốt trong một bình kín thì ở nhiệt độ thường sẽ không có hiện tượng gì xảy
ra. Nhưng nếu ta nâng nhiệt độ của bình lên khoảng 200°C, metan bắt đầu bị oxi
hoá và tạo thành CH3OH, HCOOH, HCHO, CO và CO2. Quá trình này đòi hỏi vài
ba phút và ta có thể theo dõi được tốc độ tổng cộng của phản ứng. Ví dụ theo dõi
sự giảm số mol metan theo thời gian. Người ta thấy rằng sau khi tốc độ phản ứng
tăng lên đến cực đại thì bắt đầu giảm xuống do nồng độ metan bị giảm đi. Kết quả
như thế có đặc trưng của sự oxi hoá chậm hay cháy chậm.
Khi hỗn hợp này được đưa lên đến 560°C, sau một thời gian rất ngắn
trong đó các phản ứng kiểu oxi hoá chậm xảy ra, tốc độ phản ứng tăng lên đột ngột
để đạt tới một giá trị vô cùng nếu không tiêu tốn hết các chất tham gia phản ứng.
Sự tăng vọt của tốc độ phản ứng là đặc trưng riêng của sự cháy nhanh và nó
được biểu thị bằng các dạng thức khác nhau. Vì thế phản ứng tiến triển theo
hướng không cân bằng nhiệt động học và được biểu thị bằng nồng độ của các chất
trung gian (các nguyên tử, gốc ở trạng thái cơ bản hay bị kích thích) mà người ta
có thể tính toán được các nồng độ này khi cho rằng trạng thái cân bằng động học
đã đạt được.

DHHD7NA

22


Tổng quan sản phẩm dầu khí

Hình 10.
Sơ đồ biến đổi tốc độ tổng cộng của phản ứng oxi hoá chậm và cháy nhanh của metan trong
oxi

Sự phát tia sáng nói chung gắn với sự có mặt của một ngọn lửa là một biểu
hiện của sự sinh ra các phần tử trung gian, chính xác hơn đó là các gốc có mặt
ở trạng thái bị kích thích: đó là hiện tượng phát quang hóa học.
Sự cháy nhanh, nói chung sẽ kèm theo hiện tượng ion hóa hóa học. Sự ion
hóa hóa học là ví dụ minh họa rất rõ ràng sự mất cân bằng nhiệt động học của
sự cháy. Tùy theo các điều kiện vật lí và khí - động lực, hiện tượng cháy có thể
chứa đựng những dạng thức và dáng vẻ rất khác nhau. Thông thường, nó bắt
đầu bằng một phản ứng oxi hoá chậm. Khi các điều kiện như nhiệt độ, áp suất,
thành phần hỗn hợp được thoả mãn trong hệ thống, nó xảy ra sự oxi hoá nhanh
hay cháy nhanh hay một cách đơn giản là sự nổ hay sự tự bốc cháy. Khi sự tự
bốc cháy xảy ra trong một phần nhỏ của không gian thể tích tổng cộng của
hỗn hợp thì người ta gọi là sự châm lửa. Điều này có thể thực hiện được bằng cách
đưa vào trong hỗn hợp một vật thể bị đốt nóng hay các khí bị đốt nóng hay tạo
nên ở đó những tia lửa điện. Từ điểm châm lửa, vùng phản ứng có thể được
truyền dần trong hỗn hợp cháy ban đầu. Vùng phản ứng đang truyền đó được
gọi là tuyến lửa. Mặt khác, tuyến lửa bản thân nó được truyền đi rất khác nhau.
Nếu chất cháy và chất duy trì sự cháy được trộn trước hoàn toàn đồng đều thì
người ta gọi đó là ngọn lửa trong hỗn hợp sơ bộ và ngược lại,
hiện tượng truyền bị khống chế bởi tốc độ khuếch tán hỗn hợp chất tham gia

DHHD7NA

23


Tổng quan sản phẩm dầu khí

phản ứng thì người ta gọi là ngọn lửa khuếch tán. Cuối cùng, tuỳ thuộc vào bản
chất của hỗn hợp và các điều kiện giam hãm của hỗn hợp cháy thì ngọn lửa trong
hỗn hợp sơ bộ có thể được truyền đi hoặc là với tốc độ nhỏ hơn tốc độ âm thanh
- đó là sự phát lửa, hoặc là với tốc độ cao hơn tốc độ âm thanh (siêu âm), đó là
sự nổ (detonation). Đây là hai cách truyền ngọn lửa theo quan điểm khí - động
lực học.
Tuỳ theo ngọn lửa được truyền trong một hỗn hợp có khả năng bốc cháy
khi để yên hay đang chảy phẳng hoặc là trong một hỗn hợp chảy rối, thì sự bùng
nổ được truyền với các tốc độ khác nhau. Ta sẽ tìm thấy ở đây một trường hợp:
kiểu hướng tới các điều kiện khí - động lực về sự cháy. Sự hiểu biết về bản chất
tương tác giữa ngọn lửa và sự xoáy lốc có một tầm quan trọng lớn cho thực tiễn.
Thật vậy, trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp, ngọn lửa được truyền trong
các điều kiện xoáy lốc mạnh yếu khác nhau và việc khống chế các điều kiện này
là một yếu tố quan trọng trong tối ưu hoá sự cháy.

Bảng 29.
Những dạng thức khác nhau về sự cháy

Các hiện tượng mà chúng ta vừa nêu ra ở trên (sự tự bốc cháy, sự bùng nổ
trong hỗn hợp sơ bộ, ngọn lửa khuếch tán, ngọn lửa phẳng, ngọn lửa rối, sự
DHHD7NA

24

Tổng quan sản phẩm dầu khí

nổ, ...) được trình bày tóm tắt ở bảng 29 và chúng xảy ra trong các điều kiện
hoàn toàn đoạn nhiệt. Trong những trường hợp thực tế, sự giam hãm các chất
tham gia phản ứng dẫn tới mất nhiệt và các gốc tự do khi đó người ta gọi là ngọn
lửa bị giam hãm hay không đoạn nhiệt. ảnh hưởng của sự giam hãm có thể đóng
một vai trò quan trọng lên trạng thái cuối cùng của sự cháy và lên tốc độ truyền
của ngọn lửa và trong các trường hợp giới hạn nó có thể làm cho sự cháy
không xảy ra. Bởi vậy, sự giam hãm từ phía bên ngoài, đặt ra các giới hạn cho
sự tồn tại của ngọn lửa và người ta gọi các giới hạn này là các giới hạn ngoại lai.
Trong đại đa số các áp dụng công nghiệp (động cơ, lò đốt, tuabin), ảnh
hưởng của thành thiết bị đóng một vai trò không thuận lợi và người ta cố gắng
làm giảm tối thiểu nó. Ví dụ đối với các động cơ đốt trong mà ở đó sự tắt ngọn
lửa ở ngay đầu xilanh có thể là nguồn gốc của các hiđrocacbon không cháy hết
bị thải ra ngoài, ngay trong các điều kiện làm việc lí tưởng. Nhưng ngược lại,
trong các trường hợp khác người ta lại lợi dụng các ảnh hưởng của thành thiết
bị. Như trong lĩnh vực an toàn, để cản trở sự truyền lửa, người ta sử dụng những
thiết bị dựa trên cơ sở cản trở ngọn lửa bằng cách cho qua giữa các thành đủ gần
nhau: đó là sự ngừng cháy.
Bên cạnh các giới hạn ngoại lai do sự nhốt các thành phần hỗn hợp cháy
còn có các giới hạn về khả năng truyền lửa nội bắt nguồn từ bản chất của hỗn
hợp “nhiên liệu - chất duy trì tự cháy”. Đó là các giới hạn có thể cháy, giới hạn
có thể nổ. Các giới hạn này phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp và vào mức
độ pha loãng bởi khí trơ.
Trong đại đa số các trường hợp, các phản ứng cháy được thực hiện ở pha
khí. Ngay sự cháy của một số nhiên liệu như gỗ, sáp, than béo, thì trước tiên đó là
ngọn lửa khuếch tán trong pha khí. Thật vậy, do nhiệt phân hủy hay chưng cất,
các hơi của nhiên liệu thoát ra khỏi các vật thể này và cháy sau khi trộn với oxi

của không khí. Song sự cháy cũng có thể định xứ ở pha lỏng hay rắn. Ví dụ đó
là sự nổ của các thuốc nổ rắn hay lỏng như nitro glyxerin.

DHHD7NA

25