- La gravité spécifique d'un fluide
- Le densimètre
- Bruts et leur gravité API
- Classification du pétrole brut
- Détermination expérimentale de la gravité API à l'aide de l'hydromètre
- Références
La gravité API est une échelle de gravité spécifique utilisée par l'American Petroleum Institute (API) pour exprimer la densité relative du pétrole brut et d'autres dérivés du pétrole. Bien que par définition il s'agisse d'une quantité sans dimension, comme nous le verrons bientôt, elle est toujours exprimée en degrés API.
Au moyen de cette échelle, le pétrole brut est classé comme léger, moyen et lourd. Ceci est très important pour déterminer la valeur du brut sur le marché, car un brut nécessite moins de raffinement qu'un lourd.
Figure 1. Les bruts légers ont une valeur plus élevée sur le marché, car ils nécessitent moins de raffinement et sont plus faciles à transporter. Source: Pixabay.
La qualité du pétrole brut dépend de la composition et des proportions du mélange d'hydrocarbures, qui présentent une grande variété de poids moléculaires. Bien que la gravité API ne prenne pas en compte la composition chimique réelle du pétrole brut, mais les classe plutôt en fonction de leur facilité de transport et de raffinage.
Pour la classification, la formule empirique suivante est utilisée:
ºAPI = (141,5 / γ T) - 131,5 (fluides plus légers que l'eau)
γ T est la densité du fluide dans des conditions de température standard, c'est-à-dire à 15 556 ° C ou 60 ° F.
Il s'agit de la température standard pour toute opération avec du pétrole brut et ses dérivés, qu'ils soient chimiques ou commerciaux. Pour les autres fluides, une température de 4 ° C est considérée comme standard.
La gravité spécifique d'un fluide
La gravité spécifique, également appelée densité spécifique ou densité relative, est une quantité sans dimension qui compare la densité d'un fluide à celle de l'eau.
La densité dépend de la température, et comme le brut est vendu en volume, la température a une influence décisive, car elle est capable de produire des variations appréciables qui se reflètent dans le prix.
Pour cette raison, l'industrie pétrolière a établi une température standard de 60 ° F pour déterminer la densité et toutes les quantités qui s'y rapportent d'une manière ou d'une autre.
La gravité spécifique γ T est définie mathématiquement par:
γ T = densité du fluide / densité de l'eau à la température de référence (60 ° F)
Tant la densité du fluide que celle de l'eau doivent être dans le même système d'unités et avoir été mesurées dans les mêmes conditions de pression et de température. Ainsi, la gravité spécifique n'a pas d'unités.
Le densimètre
L'hydromètre (en anglais hydrometer, traduit à tort par hydrometer, un appareil utilisé pour mesurer le débit), est un appareil permettant de mesurer la densité relative ou la gravité spécifique d'un liquide.
Son invention est attribuée à l'hypatie mathématique d'Alexandrie (315-345). L'appareil se compose d'un cylindre creux en verre avec un poids ou un lest à une extrémité, ce qui l'aide à flotter verticalement.
Il est soigneusement introduit dans le liquide dont la densité doit être mesurée et laissé au repos jusqu'à ce qu'il se stabilise.
La densité du liquide dépend de la mesure dans laquelle l'hydromètre y pénètre. Dans les liquides légers, l'instrument coule plus que dans les liquides plus denses. Par conséquent, l'instrument fournit une échelle pour effectuer la lecture.
Il existe des hydromètres spécialement conçus pour certains fluides, comme le lait (lactomètres) ou le vin (alcootest), pour n'en nommer que quelques-uns. Pour les pétroles bruts, on utilise le densimètre API, dont l'échelle est déjà graduée en degrés API pour éviter d'avoir à faire la conversion. Par exemple: une lecture supérieure à 10 signifie un pétrole brut plus léger que l'eau, qui flottera dessus.
Et comme la température est un paramètre très important, il existe des hydromètres qui sont déjà livrés avec un thermomètre à mercure intégré. Ils sont connus sous le nom de thermo-hydromètres et sont particulièrement adaptés aux essais sur le terrain.
Le schéma est illustré dans la figure suivante:
Figure 2. Schéma du densimètre pour mesurer les degrés API d'un échantillon. Source: Mott, R. Mécanique des fluides.
Bruts et leur gravité API
Les grades API dans les huiles vont de 10 à 80, la majorité dans la plage API 20-70.
À partir de la formule donnée au début, la gravité spécifique est résolue comme suit:
γ T = 141,5 / (131,5 + ºAPI)
Les fourchettes les plus courantes vont de 0,93 à 0,70. Notez que les huiles plus lourdes correspondent à des valeurs API inférieures. En revanche, des valeurs de gravité API plus élevées indiquent des huiles de valeur commerciale plus élevée, car elles sont plus faciles à traiter et à transformer.
C'est la norme jusqu'à 45 degrés API, car au-delà de cette valeur, dans les pétroles bruts, il y a une prépondérance de courtes chaînes hydrocarbonées, ce qui rend le traitement difficile.
Classification du pétrole brut
Selon la valeur qu'il indique sur l'échelle de l'API, le brut est classé comme:
- Léger ou léger, avec un grade API supérieur à 31,1, dans lequel prédominent les hydrocarbures de bas poids moléculaire. C'est un pétrole brut facile à transporter qui est très recherché pour fabriquer de l'essence, du diesel et du kérosène.
- Le moyen ou le moyen, dont le grade API est compris entre 29,9 et 22, a une bonne concentration d'hydrocarbures de bas poids moléculaire, ce qui le rend également facile à transporter.
- Lourd, grade API entre 21,9 et 10, abondant en hydrocarbures de poids moléculaire moyen, ce qui rend le transport difficile. A partir de ce type de pétrole brut, on obtient des huiles de douane, des huiles de toutes sortes, des paraffines et des polymères.
-Extra-lourd, dont l'API est de 10 ou moins, est plus compliqué à transporter et à traiter, il a donc moins de valeur commerciale.
La gravité API varie selon la région, par exemple le pétrole latino-américain a une moyenne de 25,1 ° API, tandis qu'au Moyen-Orient les pétroles bruts sont légers, avec 34 ° API.
Détermination expérimentale de la gravité API à l'aide de l'hydromètre
Voici les principales étapes à suivre pour obtenir les degrés API d'un échantillon, en utilisant un densimètre:
- La température est ajustée en fonction de la nature de l'échantillon, important s'il s'agit de substances volatiles.
- La température de l'éprouvette doit être la même que celle de l'échantillon.
- Transférez soigneusement l'échantillon dans le cylindre propre sans éclabousser. Il est nécessaire d'éviter la formation de bulles d'air et de minimiser l'évaporation dans le cas de liquides volatils.
- Si des bulles sont apparues, elles peuvent être éliminées en touchant doucement la surface avec un papier filtre.
- Il est nécessaire de s'assurer que la température ambiante ne subit pas de changements appréciables, ne dépassant pas 2 ºC.
- Le densimètre est immergé lentement, quand il est bien centré il s'enfonce un peu plus et est relâché en essayant de garder le reste du tube au sec. Il doit être tenu à l'écart des parois du spécimen.
- Attendez un certain temps que toutes les bulles d'air atteignent la surface, surtout si l'échantillon est très visqueux.
- Prenez note de la température avant de lire. Pour ce faire, il est soigneusement agité avec le thermomètre, submergeant complètement la colonne de mercure. Si le thermo-hydromètre est utilisé, il est également agité avec l'instrument, en utilisant de légers mouvements verticaux.
- La marque la plus proche, là où la surface du liquide croise l'échelle, peut maintenant être lue sur l'appareil.
- Enregistrez la température immédiatement après la lecture. S'il y avait une variation notable, la mesure doit être répétée.
- Dans les liquides opaques, une correction doit être apportée. La lecture corrigée est la gravité de l'API recherchée.
Références
- AmSpec. A signifie API Gravity. Récupéré de: amspecllc.com.
- ICCT. Introduction au raffinage du pétrole et à la production d'essence et de diesel à très faible teneur en soufre. Récupéré de: theicct.org
- Mott, R. 2006. Mécanique des fluides. 4ème. Édition. Pearson Education.
- Sencamer. Pétrole brut et ses dérivés. Détermination de la gravité API. Méthode hydromètre. Récupéré de: sencamer.gob.ve.
- UNAM. Pétrole et ses dérivés. Récupéré de: professor.fi-b.unam.mx