Dầu và sản phẩm dầu là hỗn hợp phức tạp gồm các hợp chất hydrocacbon và phi hydrocacbon. Chúng được phân tách thành các phần riêng rẽ ít phức tạp hơn bằng chưng cất. Các phần như vậy được gọi là phân đoạn. Phân đoạn dầu khác với các hợp chất đơn lẻ là không có nhiệt độ sôi cố định. Chúng sôi trong khoảng nhiệt độ xác định, nghĩa là có nhiệt độ sôi đầu (s.đ) và sôi cuối (s.c.). Nhiệt độ sôi đầu và cuối phụ thuộc vào thành phần hóa học của phân đoạn.
Thành phần phân đoạn của dầu và sản phẩm dầu cho biết hàm lượng (% khối lượng (%k.l.) hay thể tích (%t.t.)) các phân đoạn khác nhau trong dầu sôi trong khoảng nhiệt độ xác định. Chỉ số này có ý nghĩa thực tế quan trọng. Theo thành phần phân đoạn của dầu có thể biết có các sản phẩm dầu nào và số lượng bao nhiêu có thể được thu hồi. Trong ký hiệu phân đoạn dầu thường có nhiệt độ sôi của chúng. Thí dụ, “phân đoạn 200 ÷ 350oC“ có nghĩa là “phân đoạn sôi trong khoảng nhiệt độ từ 200 đến 350oC“.
Để xác định thành phần phân đoạn dầu tiến hành cất trong thiết bị chuẩn ở điều kiện xác định, sau đó trong hệ trục tọa độ nhiệt độ - thời gian hoặc nhiệt độ - % phần cất dựng đồ thị sôi của các hydrocacbon và hỗn hợp của chúng (hình 2.1).
Hình 2.1. Đường quá trình sôi của hợp chất
A- điểm bắt dầu sôi của hỗn hợp;
B- nhiệt độ sôi trung bình của hỗn hợp
C- nhiệt độ sôi cuối của hỗn hợp
1 và 2 - nhiệt độ sôi của đơn chất tinh khiết;
3 và 4- nhiệt độ sôi của hỗn hợp
Các đoạn nằm ngang 1 và 2 đặc trưng cho nhiệt độ sôi của hydrocacbon đơn chất; các đoạn nghiêng 3 và 4 thể hiện quá trình sôi của hỗn hợp. Nếu như các đơn chất có nhiệt độ sôi cố định thì nhiệt độ sôi của hỗn hợp thay đổi. Trong từng đoạn thẳng nghiêng, điểm đầu (A), điểm cuối (C) và trung điểm
ứng với nhiệt độ sôi đầu, sôi cuối và nhiệt độ sôi trung bình.
Nhìn chung, dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn, nhưng thường chia thành 3 phân đoạn chính: phân đoạn nhẹ, phân đoạn trung bình và phân đoạn nặng.
Phân đoạn nhẹ gồm các hợp chất có nhiệt độ sôi đến 200oC, được gọi là phân đoạn xăng hoặc naphtha. Phân đoạn này gồm các hydrocacbon chứa từ 2 đến 10 nguyên tử cacbon. Chúng được sử dụng chủ yếu để chế tạo xăng động cơ, dung môi nhẹ và nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu.
Phân đoạn trung bình là phân đoạn có nhiệt độ sôi trong khoảng 200÷ 350oC, trong phân đoạn này chứa các hydrocacbon có từ 10 đến 20 nguyên tử cacbon. Phân đoạn này được sử dụng để sản xuất dầu hỏa, nhiên liệu phản lực (phân đoạn kerosen), nhiên liệu diesel (phân đoạn Gasoil) và nguyên liệu sản xuất xăng thông qua quá trình cracking.
Phân đoạn nặng có nhiệt độ sôi trên 350oC, bao gồm các hydrocacbon có số nguyên tử cacbon 20 ÷ 50, được sử dụng để điều chế nhiên liệu nặng như dầu FO (Fuel Oil), dầu nhờn, nhựa đường hoặc làm nhiên liệu cho quá trình cracking và hydrocracking.
Dầu thô cũng có thể chia thành phân đoạn theo sản phẩm:
phân đoạn xăng có nhiệt độ sôi trong khoảng 35 ÷ 205oC.
phân đoạn diesel có nhiệt độ sôi trong khoảng 200 ÷ 350oC.
dầu nhờn có nhiệt độ sôi trong khoảng 350 ÷ 460oC.
Cặn nhựa.
Dầu thô còn được chưng cất thành các phân đoạn nhỏ hơn sau:
phân đoạn naphtha nhẹ từ C5 đến nhiệt độ sôi Ts = 95oC.
phân đoạn naphtha nặng có nhiệt độ sôi từ 95oC đến 175oC.
phân đoạn kerosen có nhiệt độ sôi từ 149oC đến 232oC.
phân đoạn Gas Oil có nhiệt độ sôi từ 232oC đến 342oC.
cặn chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi từ 342oC trở lên.
cặn chưng cất chân không có nhiệt độ sôi trên 550oC.