- Het soortelijk gewicht van een vloeistof
- De hydrometer
- Ruwe oliën en hun API-zwaartekracht
- Ruwe olie classificatie
- Experimentele bepaling van API-zwaartekracht met behulp van de hydrometer
- Referenties
De API-dichtheid is een soortelijk gewicht-schaal die wordt gebruikt door het American Petroleum Institute (API) om de relatieve dichtheid van de ruwe olie en andere aardoliederivaten uit te drukken. Hoewel het per definitie een dimensieloze grootheid is, zoals we binnenkort zullen zien, wordt het altijd uitgedrukt in graden API.
Op deze schaal wordt ruwe olie geclassificeerd als licht, middelzwaar en zwaar. Dit is erg belangrijk bij het bepalen van de waarde van ruwe olie op de markt, aangezien een lichte minder verfijning vereist dan een zware.
Figuur 1. Lichte ruwe oliën hebben een hogere waarde in de markt, omdat ze minder verfijning behoeven en gemakkelijker te vervoeren zijn. Bron: Pixabay.
De kwaliteit van de ruwe olie hangt af van de samenstelling en de verhoudingen van het koolwaterstofmengsel, dat een grote verscheidenheid aan molecuulgewichten heeft. Hoewel API-dichtheid geen rekening houdt met de feitelijke chemische samenstelling van ruwe olie, maar deze eerder classificeert op basis van hun gemak van transport en verfijning.
Voor de classificatie wordt de volgende empirische formule gebruikt:
ºAPI = (141,5 / γ T ) - 131,5 (vloeistoffen lichter dan water)
γ T is het soortelijk gewicht van de vloeistof onder standaard temperatuuromstandigheden, dat wil zeggen bij 15.556 ° C of 60 ° F.
Dit is de standaardtemperatuur voor elke bewerking met ruwe olie en zijn derivaten, zowel chemisch als commercieel. Voor andere vloeistoffen wordt een temperatuur van 4ºC als standaard beschouwd.
Het soortelijk gewicht van een vloeistof
Soortelijk gewicht, ook wel soortelijke dichtheid of relatieve dichtheid genoemd, is een dimensieloze hoeveelheid die de dichtheid van een vloeistof vergelijkt met die van water.
De dichtheid is afhankelijk van de temperatuur, en aangezien ruwe olie in volume wordt verkocht, heeft de temperatuur een doorslaggevende invloed, aangezien deze aanzienlijke variaties kan produceren die tot uiting komen in de prijs.
Om deze reden heeft de olie-industrie een standaardtemperatuur van 60 ºF vastgesteld om de dichtheid te bepalen, en alle hoeveelheden die er op de een of andere manier mee verband houden.
Het soortelijk gewicht γ T wordt wiskundig gedefinieerd als:
γ T = dichtheid van vloeistof / dichtheid van water bij referentietemperatuur (60ºF)
Zowel de dichtheid van de vloeistof als die van het water moeten zich in hetzelfde systeem van eenheden bevinden en zijn gemeten onder dezelfde omstandigheden van druk en temperatuur. Het soortelijk gewicht heeft dus geen eenheden.
De hydrometer
De hydrometer (in het Engels hydrometer, ten onrechte vertaald als hydrometer, een apparaat dat wordt gebruikt om de stroming te meten), is een apparaat om de relatieve dichtheid of het soortelijk gewicht van een vloeistof te meten.
De uitvinding wordt toegeschreven aan de wiskundige Hypatia van Alexandrië (315-345). Het apparaat bestaat uit een holle cilinder van glas met aan één uiteinde een gewicht of ballast, waardoor het verticaal kan zweven.
Het wordt voorzichtig in de vloeistof gebracht waarvan de dichtheid moet worden gemeten en met rust gelaten tot het stabiliseert.
De dichtheid van de vloeistof hangt af van hoeveel de hydrometer erin zakt. In lichte vloeistoffen zinkt het instrument meer dan in dichtere vloeistoffen. Daarom biedt het instrument een schaal om de meting uit te voeren.
Er zijn hydrometers die speciaal zijn ontworpen voor bepaalde vloeistoffen, zoals melk (lactometers) of wijn (blaastest), om er maar een paar te noemen. Voor ruwe oliën wordt de API-dichtheidsmeter gebruikt, waarvan de schaal al in API-graden is gegradueerd om de conversie te vermijden. Bijvoorbeeld: een waarde groter dan 10 betekent een ruwe olie die lichter is dan water en erop zal drijven.
En aangezien temperatuur een zeer belangrijke parameter is, zijn er hydrometers die al met een ingebouwde kwikthermometer worden geleverd. Ze staan bekend als thermo-hydrometers en zijn met name zeer geschikt voor praktijktesten.
Het schema wordt weergegeven in de volgende afbeelding:
Figuur 2. Schema van de dichtheidsmeter om de API-graden van een monster te meten. Bron: Mott, R. Fluid Mechanics.
Ruwe oliën en hun API-zwaartekracht
De API-kwaliteiten in oliën variëren van 10 tot 80, met de meeste in het 20-70 API-bereik.
Uit de formule die aan het begin is gegeven, wordt het soortelijk gewicht opgelost als:
γ T = 141,5 / (131,5 + ºAPI)
De meest voorkomende bereiken zijn van 0,93 tot 0,70. Merk op dat zwaardere oliën overeenkomen met lagere API-waarden. Aan de andere kant duiden hogere API-waarden op oliën met een hogere commerciële waarde, omdat ze gemakkelijker te verwerken en te transformeren zijn.
Dit is de norm tot 45 graden API, aangezien boven deze waarde het overwicht is van korte koolwaterstofketens in ruwe oliën, wat de verwerking bemoeilijkt.
Ruwe olie classificatie
Volgens de waarde die het toont op de API-schaal, wordt ruwe olie geclassificeerd als:
- Licht of licht , met een API-klasse hoger dan 31,1, waarin koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht overheersen. Het is een gemakkelijk te vervoeren ruwe olie die zeer gewild is om benzine, diesel en kerosine te maken.
- Medium of medium , waarvan de API-kwaliteit in het bereik van 29,9 - 22 ligt, heeft een goede concentratie koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht, waardoor het ook gemakkelijk te vervoeren is.
- Zwaar , API-kwaliteit tussen 21,9 en 10, rijk aan koolwaterstoffen met een gemiddeld molecuulgewicht, wat transport moeilijk maakt. Van dit type ruwe olie worden douane, verschillende soorten oliën, paraffines en polymeren verkregen.
-Extra-zwaar , waarvan de API 10 of minder is, is ingewikkelder om te transporteren en te verwerken en heeft daarom minder commerciële waarde.
De API-dichtheid varieert naargelang de regio. Latijns-Amerikaanse olie heeft bijvoorbeeld een gemiddelde API van 25,1º, terwijl ruwe olie in het Midden-Oosten licht is, met een API van 34º.
Experimentele bepaling van API-zwaartekracht met behulp van de hydrometer
Dit zijn de belangrijkste stappen die moeten worden gevolgd om de API-graden van een monster te verkrijgen met behulp van een hydrometer:
- De temperatuur wordt aangepast aan de aard van het monster, belangrijk als het vluchtige stoffen zijn.
- De temperatuur van de reageerbuis moet dezelfde zijn als die van het monster.
- Breng het monster voorzichtig zonder spatten over in de schone cilinder. De vorming van luchtbellen moet worden vermeden en verdamping moet worden geminimaliseerd in het geval van vluchtige vloeistoffen.
- Als er belletjes zijn ontstaan, kunnen deze worden verwijderd door het oppervlak voorzichtig met een filtreerpapiertje aan te raken.
- Er moet op worden gelet dat de omgevingstemperatuur geen noemenswaardige veranderingen ondergaat, niet meer dan 2 ºC.
- De hydrometer wordt langzaam ondergedompeld, wanneer hij goed gecentreerd is, zakt hij iets meer en komt hij weer vrij, in een poging de rest van de buis droog te houden. Het moet uit de buurt van de wanden van het specimen worden gehouden.
- Wacht enige tijd totdat alle luchtbellen het oppervlak bereiken, vooral als het monster erg stroperig is.
- Noteer de temperatuur voordat u gaat lezen. Om dit te doen, wordt het voorzichtig met de thermometer geroerd, waarbij de kwikkolom volledig wordt ondergedompeld. Als de thermo-hydrometer wordt gebruikt, wordt deze ook met het instrument geroerd met zachte verticale bewegingen.
- De dichtstbijzijnde markering, waar het vloeistofoppervlak de schaal snijdt, kan nu op het apparaat worden afgelezen.
- Noteer de temperatuur onmiddellijk na het lezen. Als er een merkbare variatie was, moet de meting worden herhaald.
- Bij ondoorzichtige vloeistoffen moet een correctie worden aangebracht. De gecorrigeerde uitlezing is de gezochte API-ernst.
Referenties
- AmSpec. A staat voor API Gravity. Hersteld van: amspecllc.com.
- ICCT. Inleiding tot de raffinage van aardolie en de productie van benzine en diesel met ultralaag zwavelgehalte. Hersteld van: theicct.org
- Mott, R. 2006. Vloeistofmechanica. 4e. Editie. Pearson Education.
- Sencamer. Ruwe olie en zijn derivaten. Bepaling van API-zwaartekracht. Hydrometer-methode. Hersteld van: sencamer.gob.ve.
- UNAM. Petroleum en zijn derivaten. Hersteld van: professors.fi-b.unam.mx