Xem mẫu
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Parafin mạch thẳng < naphten < olefin mạch thẳng < naphten mạch nhánh không no <
parafin mạch nhánh < aromatic.
1.5.1.3. Ảnh hưởng của hiện tượng kích nổ lên động cơ
Hỏng join lót giữa nặp và thân máy
Làm xói mòn piston và nắp
Làm vỡ “cordons” của piston và xecmăng
Làm nóng chảy cục bộ piston và xupap
Ngoài những ảnh hưởng kể trên thì quá trình cháy kích nổ thường kèm theo việc
thải nhiều chất độc hại ra môi trường, làm nóng máy nhanh chóng nên làm giảm nhanh
tuổi thọ của động cơ.
1.5.1.4. Chỉ số octan
Chỉ số octan là một đại lượng quy ước để đặc trưng cho khả năng chống lại sự
kích nổ của xăng, giá trị của nó được tính bằng phần trăm thể tích của iso-octan
(2,2,4-trimetylpentan) trong hỗn hợp của nó với n-heptan khi mà hỗn hợp này có khả
năng chống kích nổ tương đương với khả năng chống kích nổ của xăng đang khảo sát.
Trong hỗn hợp này thì iso-octan có khả năng chống kích nổ tốt, được quy ước bằng
100, ngược lại n-heptan có khả năng chống kích nổ kém và được quy ước bằng 0.
Trong trường hợp trị số octan lớn hơn 100 thì để xác định trị số octan người ta
cho thêm vào xăng một hàm lượng Tetraetyl chì rồi tiến hành đo. Trị số octan được
tính theo công thức sau:
28.28T
IO = 100 +
( )
1/ 2
1 + 0.736T + 1 + 1.472T − 0.435216T 2
Trong đó T là hàm lượng Tetraetyl chì ml
Các yếu tố liên quan đến động cơ ảnh hưởng đến chỉ số octan bao gồm:
Tỷ số nén
Hệ số đầy
Góc đánh lửa sớm
ThS. Trương Hữu Trì Trang 16
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Nhiệt độ và áp suất vào
Độ giàu
1.5.1.5. Ý nghĩa của chỉ số octan
Trị số octan là một chỉ tiêu rất quan trọng của xăng khi dùng xăng có trị số
octan thấp hơn so với quy định của nhà chế tạo thì sẻ gây ra hiện tượng kích nổ làm
giảm công suất của động cơ, nóng máy, gây mài mòn các chi tiết máy, tạo khói đen
gây ô nhiễm môi trường. Ngược lại nếu dùng xăng có trị số octan cao quá sẻ gây lãng
phí. Điều quan trọng là phải dùng xăng đúng theo yêu cầu của nhà chế tạo, cụ thể là
theo đúng tỷ số nén của động cơ, khi tỷ số nén lớn thì yêu cầu trị số octan lớn và
ngược lại.
1.5.1.6. Các phương pháp đo chỉ số octan
Thông thường thì chỉ số octan được đo theo hai phương pháp như sau:
Phương pháp nghiên cứu (RON) đo theo tiêu chuẩn ASTM D 2700
Phương pháp mô tơ (MON) đo theo tiêu chuẩn ASTM D 2699
C hai ph ng pháp này u c o trên cùng m t ng c CFR (Cooperative
Fuel Research). ây là ng c có m t xylanh có các thông s nh sau:
Đường kính xylanh: 82.55 mm
Khoảng chạy piston: 114.30 mm
Thể tích xylanh: 661 cm3
Tỷ số nén: 4 ÷ 18
Vận tốc quay khi thử nghiệm là cố định
Độ giàu điều chỉnh được
Để phát hiện ra hiện tượng kích nổ có thể dùng các thiết bị sau:
+ Capteur từ
+ Theo tính hiệu
+ Theo cường độ âm thanh.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 17
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Điều kiện đo của hai phương pháp này như sau:
Các thông số làm việc RON MON
Tốc độ quay 600 900
1 4 ÷ 16
Gốc đánh lửa sớm độ trục khuỷu 13
Nhiệt độ của không khí hút vào oC 48 38
o
Nhiệt độ của hỗn hợp nhiên liệu c - 149
Cùng một loại nhiên liệu thì RON thường lớn hơn MON, độ chênh lệch của hai
phương pháp này được gọi là độ nhạy của xăng, độ nhạy càng thấp càng tốt. Paraffin
có độ nhạy thấp còn aromatic có độ nhạy cao. Giá trị của MON cho phép dự đoán khả
năng chống kích nổ ở chế độ vòng quay lớn còn RON thì cho phép dự đoán ở chế độ
vòng quay nhỏ.
Trong hai phương pháp đo ở trên thì tốc độ vòng quay không đổi và động cơ chỉ
có một xylanh, nhưng các động cơ trong thực tế luôn có số xylanh lớn hơn một và khi
động cơ chạy trên đường thì vận tốc của nó luôn thay đổi tức là chế độ vòng quay thay
đổi. Do đó RON và MON thường không đánh giá đúng khả năng chống kích nổ thực
của xăng khi động cơ hoạt động.
Cả hai phương pháp trên đều cho chỉ số octan với một tốc độ động cơ nhất định,
tuy nhiên trong thực tế thì động cơ luôn hoạt động với những tốc độ khác nhau, do đó
RON và MON không đánh giá hết được khả năng chống kích nổ của xăng trong thực
tế.
Để chính xác hơn người ta còn dùng khái niệm chỉ số octan trên đường, ký hiệu
IOR. Chỉ số octan này cũng được đo trên động cơ nêu trên nhưng ở điều kiện đo khác
và điều đáng chú ý là vận tốc quay của trục khuỷu sẻ thay đổi theo quá trình đo. Giá trị
của IOR có thể cao hơn hoặc thấp hơn RON.
Trị số octan trên đường được xác định theo công thức
IOR = RON – S2/a
Trong đó : S độ nhạy, S = RON – MON
:a hệ số từ 4.6 ÷ 6.2 phụ thuộc vào tỷ số nén của động cơ
ThS. Trương Hữu Trì Trang 18
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mặt khác do xăng chứa nhiều thành phần có sự khác biệt khá lớn về khả năng
chống kích nổ. Thông thường thì phần có nhiệt độ sôi thấp (ngoại trừ izo pentan,
benzen) có chỉ số octan thấp, do đó trong một số chế độ làm việc của động cơ có thể
xãy ra sự chia tách xăng trong động cơ, dẫn đến trong một thời điểm nhất định nào đó
lượng nhiên liệu được nạp vào xylanh chứa nhiều thành phần nhẹ, bốc hơi nhanh
nhưng chỉ số octan lại thấp do đó dễ dẫn đến quá trình cháy kích nổ trong một số chu
kỳ nhất định. Vì vậy, ngoài ba loại trên thì người ta còn đo chỉ số octan của phần cất
có nhiệt độ sôi đến 100oC và được ký hiệu R-100, giá trị của nó luôn nhỏ hơn RON và
độ chênh lệch này được gọi là ∆RON
1.5.1.7. Các biện pháp làm tăng chỉ số octan
Như trong phần trước ta đã thấy chỉ số octan của xăng chưng cất trực tiếp rất
thấp, số lượng ít không đảm bảo được về chất lượng cũng như số lượng. Vì vậy người
ta cần có các phương pháp nhằm tăng số lượng và chất lượng của xăng. Các phương
pháp này được phân thành ba loại như sau:
Phương pháp hoá học
Thực hiện các phản ứng hoá học để biến đổi cấu trúc của nguyên liệu xăng ban
đầu như RC, FCC, Alkyl hoá, Isomer hoá . . . phương pháp này được dùng rộng rãi và
chiếm đại bộ phận xăng thương phẩm.
Dùng phụ gia
Phương pháp này dùng hoá chất để làm tăng chỉ số octan như nước chì. Phương
pháp này ngày nay gần như bị cấm bởi sự độc hại do chì gây ra.
Phương pháp dùng các cấu tử có chỉ số octan cao
Phương pháp này dùng các cấu tử có chỉ số octan cao để pha trộn vào xăng như
MBTE, EBTE, Methanol, Ethanol . . . phương pháp này ngày nay được khuyến khích
dùng nhiều bởi những ưu điểm về mặt bảo vệ môi trường.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 19
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
1.5.2. Tỷ trọng
Tỷ trọng của một chất lỏng là tỷ số giữa khối lượng riêng chất đó so với khối
lượng riêng của nước được đo ở trong những điều kiện nhiệt độ xác định. Như vậy tỷ
trọng là một đại lượng không có thứ nguyên.
Người ta thường ký hiệu là ρt1t2, trong đó t1 là nhiệt độ mà tại đó người ta xác
định khối lượng riêng của nước, tương tự như vậy t2 là nhiệt độ mà tại đó người ta đo
khối lượng riêng của chất cần đo.
Trong thực tế ta thường gặp ρ420, ρ415, ρ15.615.6, đối với dầu mỏ và các sản phẩm
của nó thì trong tính toán người ta thường dùng tỷ trọng chuẩn ρ15.615.6.
Ở Mỹ và một số nước khác người ta còn biểu thị tỷ trong thông qua một đại
lượng khác gọi là độ API và giá trị của nó được xác định thồn qua tỷ trọng chuẩn như
sau:
141.5
o
API = - 131.5
ρ15..6
15 6
Có nhiều phương pháp để xác định tỷ trọng, nhưng thông thường nó được xác
định theo 3 phương pháp sau:
Phương pháp dùng picnomet
Phương pháp dùng phù kế
Phương pháp dùng cân thuỷ tĩnh.
Theo tiêu chuẩn của châu âu thì giá trị này nằm trong khoảng 720 đến 775 kg/m3.
Đối với xăng thì việc xác định tỷ trọng không có nhiều ý nghĩa như đối với dầu thô
hay Diesel hoặc một sản phẩm khác, tuy nhiên nó cũng có những ý nghĩa nhất định
trong việc điều khiển độ giàu khi bắt đầu khởi động động cơ, ảnh hưởng trực tiếp lên
nhiệt cháy thể tích do đó ảnh hưởng lên sự tiêu thụ riêng của nhiên liệu, cụ thể khi tỷ
trọng tăng lên thì suất tiêu thụ riêng giảm xuống.
1.5.3. Các chỉ tiêu lên quan đến độ bay hơi
Như chúng ta đều biết xăng thương phẩm là một hỗn hợp của nhiều các hợp
chất hydrocacbon có nhiệt độ sôi thay đổi trong khoảng rộng. Thực tế, trong khoảng
ThS. Trương Hữu Trì Trang 20
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
phân đoạn của nó thì ở nhiệt độ nào cũng có những hydrocacbon bay hơi, nhưng ở một
nhiệt độ nhất định thì cường độ bay hơi của các cấu khác nhau là không giống nhau.
Tính chất bay hơi của xăng có ý nghĩa rất lớn trong quá trình bảo quản, vận chuyển
cũng như trong quá trình sử dụng. Vì vậy độ bay hơi của xăng là một tính chất hết sức
quan trọng. Tính bay hơi này được đặc trưng bằng những tính chất như: Thành phần
cất, áp suất hơi bảo hoà, điểm chớt cháy. Nhờ nó mà ta có thể đánh giá sơ bộ về thành
phần, sự phân bố của các cấu tử trong xăng, khả năng bay hơi gây mất mát và mức độ
an toàn trong quá trình vận chuyển cũng như bảo quản và sử dụng.
1.5.3.1. Thành phần cất
Những khái niệm cơ bản
Thành phần cất là khái niệm dùng để biểu diễn phần trăm bay hơi theo nhiệt độ
hoặc ngược lại nhiệt độ theo phần trăm thu được khi tiến hành chưng cất mẫu trong
thiết bị chuẩn theo những điều kiện xác định. Ở đây ta có những khái niệm sau.
Nhiệt độ sôi đầu:
Là nhiệt độ đọc được trên nhiệt kế vào lúc giọt chất lỏng ngưng tụ đầu tiên chảy
ra từ cuối ống ngưng tụ.
Nhiệt độ sôi cuối:
Là nhiệt độ cao nhất đạt được trong qúa trình chưng cất.
Nhiệt độ phân hủy:
Là nhiệt độ đọc được trên nhiệt kế khi xuất hiện các dấu hiệu đầu tiên của sự
nhiệt phân như xuất hiện hơi trắng
Nhiệt độ sôi 10% (t10%), t50%, t90%, t95%, . . :
Là nhiệt độ đọc trên nhiệt kế tương ứng khi thu được 10%, 50%, 90%, 95% . . .
chất lỏng ngưng tụ trong ống thu.
Phần trăm thu hồi được là số ml chất lỏng ngưng tụ thu được trong ống đong có
chia độ tương ứng lúc đọc nhiệt độ.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 21
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ý nghĩa của việc xác định thành phần cất
Ngoài việc đánh giá thành phần hoá học của xăng thì thành phần cất còn có ý
nghĩa rất quan trọng đối với xăng nhiên liệu bởi các giá trị của nó ảnh hưởng trực tiếp
lên khả năng khởi động, khả năng tăng tốc và cả khả năng cháy hoà toàn trong buồng
cháy.
Ảnh hưởng đến khả năng khởi động
Xăng cho động cơ phải có một độ bay hơi nhất định để cho động cơ có thể khởi
động được ở nhiệt độ thấp. Qua nghiên cứu thực tế cho thấy khả năng khởi động của
động cơ ở nhiệt độ thấp phụ thuộc vào nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi 10%, 20%, 30%.
Khi những giá trị này càng thấp thì động cơ càng dễ khởi động, nhưng nếu chúng thấp
quá thì xăng bay hơi quá nhiều do đó dễ gây ra hiện tượng nút hơi làm thay đổi thành
phần của xăng được nạp vào xylanh ở một số chu kỳ nào đó gây ra hiện tượng thiếu
hụt xăng cung cấp cho động cơ, điều này thường dẫn đến quá trình cháy không hoàn
toàn và tạo ra nhiều chất độc hại trong khói thải làm ô nhiễm môi trường. Ngoài ra quá
trình bay hơi lớn sẻ gây mất mát vật chất và cũng gây ô nhiễm. Ngược lại khi những
giá trị quá lớn nghĩa là xăng khó bay hơi thì động cơ rất khó khởi động khi đang ở
nhiệt độ thấp.
Ảnh hưởng lên khả năng tăng tốc
Khi chuyển từ chế độ chậm sang chế độ nhanh, động cơ đòi hỏi lượng xăng nạp
vào phải đủ lớn và bay hơi nhanh để bảo đảm cho quá trình cháy cung cấp nhiệt. Độ
bay hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ sôi đầu đến nhiệt độ sôi t50%, t60%,
Cũng tương tự như trên, khi những nhiệt độ sôi này càng nhỏ thì độ bay hơi
càng tốt tạo điều kiện tốt cho quá trình cháy tốt. Ngược lại khi những giá trị này lớn
thì quá trình hoá hơi không tốt do đó dễ dẫn đến quá trình cháy không hoàn toàn tạo ra
nhiều chất độc hại trong khói thải gây ô nhiễm môi trường.
Ảnh hưởng đến khả năng cháy hết
Nhiệt độ sôi cuối và những nhiệt độ sôi 90%, 95% của xăng phải được giới hạn
nhất định để bảo đảm quá trình cháy tốt. Nếu những giá trị này lớn quá thì quá trình
cháy sẽ không hoàn toàn.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 22
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Phần nhiên liệu không cháy hết có thể bị phân huỷ trong điều kiện nhiệt độ cao
làm tăng nồng độ chất độc hại trong khói thải hoặc chúng tồn tại ở trạng thái lỏng và
đọng lại trên thành xy lanh làm loảng màng dầu bôi trơn gây ra hiện tượng mài mòn,
sau đó chúng được xecmăng đưa xuống carter chứa dầu và làm bẩn dầu bôi trơn.
1.5.3.2. Áp suất hơi bảo hoà
Áp suất hơi là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất các phân tử trong
pha lỏng có xu hướng thoát khỏi bề mặt của nó để chuyển sang pha hơi ở nhiệt độ nào
đó. Như vậy áp suất hơi bảo hoà chính là áp suất hơi mà tại đó thể hưoi cân bằng với
thể lỏng.
Áp suất hơi là một hàm số của nhiệt độ và của đặc tính pha lỏng. Sự sôi của một
hydrocacbon nào đó, hay của một phân đoạn dầu mỏ chỉ xảy ra khi áp suất hơi của nó
bằng với áp suất hơi của hệ. Vì vậy, khi áp suất hệ tăng lên, nhiệt độ sôi của phân đoạn
sẽ tăng theo nhằm tạo ra một áp suất hơi bằng áp suất của hệ. Ngược lại, khi áp suất
của hệ giảm thấp, nhiệt độ sôi của phân đoạn sẽ giảm đi tương ứng.
Đối với các hydrocacbon riêng lẻ, áp suất hơi của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt
độ, vì vậy ở một áp suất nhất định chỉ có một nhiệt độ sôi tương ứng.
Đối với một phân đoạn dầu mỏ trong đó bao gồm nhiều hydrocacbon riêng lẽ
thì áp suất hơi của phân đoạn, ngoài sự phụ thuộc vào nhiệt độ, còn phụ thuộc vào
thành phần các hydrocacbon có áp suất riêng phần khác nhau, nghĩa là áp suất hơi của
phân đọan mang tính chất cộng tính của các thành phần trong đó và tuân theo định luật
∑P x
Raoult: P= i i
(Pi, xi là áp suất riêng phần và nồng độ phần mol của cấu tử i trong phân đọan).
Áp suất hơi bảo hoà có thể được biểu diễn theo 3 phương pháp khác nhau:
Phương pháp của Reid (PVR).
Phương pháp của Grabner
Phương pháp xác định tỷ lệ lỏng - hơi (V/L).
Trong ba phương pháp trên thì phương pháp của Reid thường được dùng nhiều
nhất. Áp suất thu được là áp suất tuệt đối. Áp suất này được đo ở 100oF (37,8oC).
ThS. Trương Hữu Trì Trang 23
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Cũng tương tự như thành phần cất, áp suất hơi bảo hoà đặc trưng cho khả năng
khởi động của động cơ ở nhiệt độ thấp. Khi giá trị này lớn thì động cơ dễ khởi động
nhưng nếu giá trị này lớn quá sẻ gây ra hiện tượng nút hơi, thiếu nhiên liệu khi cung
cấp cho động cơ và gây mất mát, nhưng nếu nhỏ quá thì động cơ khó khởi động.
1.5.3.3. Nhiệt độ chớt cháy
Nhiệt độ chớt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu bay hơi tạo với
không khí một hỗn hợp có thể phụt cháy rồi tắt ngay như một tia chớp khi đưa ngọn
lửa đến gần.
Nhiệt độ chớp cháy được xác định trong hai loại thiết bị cốc kín và cốc hở khác
nhau nên tương ứng ta cũng có hai loại nhiệt độ chớt cháy cốc kín và cốc hở. loại cốc
kín thường dùng cho các loại sản phẩm có độ bay hơi lớn còn loại cốc hở thường dùng
cho các phân đoạn nặng.
Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho các phần nhẹ dễ bay hơi trong nhiên liệu, khi
phần nhẹ càng nhiều thì khả năng bay hơi càng lớn điều này sẻ gây ra mất mát vật chất
và điều quan trọng hơn cả là nó có thể tạo ra hỗn hợp nỗ trong quá trình bảo quản và
vận chuyển. Vì vậy chỉ tiêu này đặc trưng cho mức độ hoả hoạn của xăng. Đối với
xăng thì ở điều kiện thường độ bay hơi của nó lớn nên tạo hỗn hợp với không khí nằm
ngoài giới hạn nỗ.
Quy định về độ bay hơi của xăng không chi ở châu Âu
Tính chất Đơn vị Giá trị giới hạn của các loại khác nhau
1 2 3 4 5 6 7 8
Áp suất KPa nim 35 35 45 45 55 55 60 65
hơi KPa max 70 70 80 80 90 90 95 100
E70 % nim 15 15 15 15 15 15 15 20
%max 45 45 45 45 47 47 47 50
FVI max 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250
E100 % nim 40 40 40 40 43 43 40 43
%max 65 65 65 65 70 70 70 70
E180 % nim 85 85 85 85 85 85 85 85
o
PF C max 215 215 215 215 215 215 215 215
Cặn %max 2 2 2 2 2 2 2 2
FVI =PVR (mbar) +7E70
ThS. Trương Hữu Trì Trang 24
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
1.5.4. Độ ổn định oxy hoá
Trong quá trình vận chuyển và bảo quản dầu thô cũng như sản phẩm của nó
thường tiếp xúc với không khí nên các hydrocacbon dễ bị oxy hoá tạo thành các sản
phẩm nặng hơn và thường gọi là nhựa, các hợp chất này thường gây ra nhiều ảnh
hưởng xấu đến quá trình hoạt động của động cơ như: Làm tắt nghẽn lưới lọc trong
bơm nạp liệu, gicluer, tạo cặn trong các rãnh của piston và trên xecmăng.
Để đặc trưng cho khả năng chống lại quá trình oxy hoá người ta dùng khái niệm
độ ổn định oxy hoá, nó có thể được xác định theo nhiều phương pháp khác nhau.
Độ ổn định oxy hoá phụ thuộc vào thành phần hoá học của các họ hydrocacbon.
Trong dầu thô cũng như các sản phẩm của nó thì các hydrocacbon có độ ổn đinh hoá
học khác nhau, các hợp chất Aromatic có độ ổn định kém nhất còn các hợp chất
Parafinic có độ ổn định cao nhất, tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ thường thì tốc độ oxy
hoá của các họ hydrocacbon này không lớn.
Trong dầu thô không có các hợp chất olefin, nhưng trong quá trình chế biến,
dưới tác dụng của nhiệt độ các hydrocacbon kém bền nhiệt sẻ bị cắt mạch để tạo thành
các sản phẩm nhẹ hơn trong đó có các hợp chất không no như olefin, ở phần trên
chúng ta đã thấy xăng thương phẩm được phối trộn từ rất nhiều khác nhau trong đó
chủ yếu là các sản phẩm của các quá trình chế biến sâu, trong các sản phẩm này
thường chứa các hợp chất không no. Vì vậy trong thành phần của xăng luôn chứa các
hợp chất olefin, đây là hợp chất kém bền dễ bị oxy hoá tạo nhựa và các hợp chất có hại
khác cho xăng, chính vì lý do này mà ngoài chỉ tiêu về độ ổn định oxy hoá thì còn phải
khống chế hàm lượng của ôlefin trong xăng.
1.5.5. Hàm lượng lưu huỳnh
Trong phân đoạn xăng thu được từ quá trình chưng cất khí quyển hay trong
xăng thương phẩm thì hàm lượng lưu huỳnh không nhiều, chúng có thể tồn tại dưới
nhiều dạng khác nhau tuỳ theo nguồn gốc phối trộn. Trong các dạng tồn tại này thì
người ta quan tâm nhiều nhất đến hợp chất mercaptan (có trong phân đoạn xăng chưng
cất trực tiếp) vì đây là hợp chất có khả năng gây ăn mòn trực tiếp các thiết bị trong tồn
chứa bảo quản, vận chuyển cũng như sử dụng trong động cơ.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 25
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mặc dù hàm lượng các hợp chất này không lớn trong thành phần của xăng
nhưng nó gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến chất lượng của xăng như vừa nêu ở trên.
Khi cháy trong động cơ chúng tạo ra khi SO2, khí này sau đó có thể chuyển một phần
thành SO3, các chất khí này sẻ tạo thành các axit tương ứng khi nhiệt độ xuống thấp,
đây là các chất gây ăn mòn rất mạnh. Ngoài ra khi theo khói thải ra ngoài các chất khí
này sẻ làm nhiễm độc xúc tác trong bộ hệ thống xử lý khí thải và gây ô nhiễm môi
trường khi thải ra khi quyển.
1.5.6. Hàm lượng benzen
Như chúng ta đã biết benzen là một chất độc nó có thể gây chết người khi ở
trong môi trường có hàm lượng benzen cao, với nồng độ thấp thì benzen có thể gây ra
căn bệnh ung thư cho con người.
Quá trình cháy trong động cơ thường không hoàn toàn bởi điều kiện cháy trong
động cơ khá đặc biệt. Trong khí thải của động cơ ngoài các khí CO2, H2O, N2 còn có
thêm một số các chất khác như CO, NOx, SOx, các hydrocacbon chưa cháy, bồ hống .
. . hydrocacbon chưa cháy thực chất là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ như benzen,
butadien, fornaldehyt, acetaldehyt ... các hợp chất này khi thải ra môi trường đều có
hại cho con người và môi trường sinh thái, điều này bắt buộc con người phải xử lý nó.
Có nhiều phương pháp nhằm hạn chế các chất ô nhiễm này như cải tiến cấu trúc
của động cơ, khống chế điều kiện làm việc tối ưu hay cải thiện chất lượng của nhiên
liệu. Trong các giải pháp này thì hai giải pháp đầu tiên rất khó làm giảm hàm lượng
benzen trong khí thải vì benzen là một chất khó cháy nhất trong các hợp chất này. Vì
những lý do này mà người ta bắt buộc phải khống chế hàm lượng benzen và cả hàm
lượng các hợp chất aromatic trong nhiên liệu.
Benzen trong khí thải động cơ xăng phụ thuộc vào hàm lượng aromatic
Hàm lượng Hàm lượng benzen trong khí chưa cháy trong khí xả (%)
aromatic trong 1% benzen trong nhiên liệu 3% benzen trong nhiên liệu
nhiên liệu (%)
20 1.5 2.25
35 2 2.9
50 2.5 3.5
ThS. Trương Hữu Trì Trang 26
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ngoài những tiêu chuẩn quan trọng nêu trên thì một loại xăng thương phẩm còn
phải đạt nhiều tính chất khác như: hàm lượng nhựa, cặn, tro, tiêu chuẩn về màu sắc
các chỉ tiêu về độ kiềm, axxit . . .
Ngày nay, trong thành phần của xăng thương phẩm ngoài phụ gia nhằm nâng
cao chỉ số octan thì người ta còn dụng một số phụ gia khác như phụ gia chống oxy
hoá, phụ gia tẩy rửa . . .
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VỀ XĂNG Ô TÔ KHÔNG CHÌ (TCVN 6776 : 2000)
Phương pháp thử Xăng không
Các chỉ tiêu chất lượng chì
90 92 95
1.Trị số octan - Theo phương min ASTM D2699 90 92 95
pháp nghiên cứu (RON)
2. Thành Phần Cất, 0C
Điểm sôi đầu max Báo cáo
10% Thể tích max 70
50% Thể tích max ASTM D 86 120
90% Thể tích max 190
Điểm sôi cuối max 215
Cặn cuối 2.0
3. Ăn mòn tấm đồng ở 500C/3h max TCVN 2694:2000 (ASTM 1
D130)
4. Hàm lượng nhựa thực tế, max TCVN 6593:2000 (ASTM 5
mg/100ml D381)
5. Độ ổn định oxy hoá, phút min TCVN 6778:2000(ASTM 240
D525)
6. Hàm lượng lưu huỳnh tổng, max ASTM D1266 0.15
% KL
7. Hàm lượng chì, g/l max TCVN 6704:2000 (ASTM 0.013
D5059)/ASTM D3237
8. Áp suất hơi bão hoà Ried, TCVN 5731:2000 (ASTM 43 - 80
kPa D323)/ASTM D4953
9. Hàm lượng benzen, % thể max TCVN6703:2000 (ASTM 5
tích D3606)
10. Khối lượng riêng (ở150C), TCVN 6594:2000 Báo cáo
kg/m3
11. Ngoại quan Kiểm tra bằng mắt Trong suốt,
thường không có tạp
chất lơ lửng
ThS. Trương Hữu Trì Trang 27
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Chương II
NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu diesel
Nhiên liệu Diesel là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu hỏa và xăng, sử
dụng cho động cơ Diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy) và một phần được sử
dụng cho các loại máy móc công nghiệp như tuabin khí, máy phát điện, máy móc xây
dựng . . .
Ngày nay động cơ Diesel đã phát triển mạnh mẻ, đa dạng hoá về chủng loại
cũng như kích thước và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống sản
xuất và sinh hoạt của con người bởi tính ưu việt của nó so với động cơ xăng. Do vậy,
nhu cầu về nhiên liệu Diesel ngày càng tăng, điều này đã đặt ra cho các nhà sản xuất
nhiên liệu những thách thức mới, và điều này càng khó khăn hơn bởi những yêu cầu
ngày càng khắt khe của luật bảo vệ môi trường.
Trong nhà máy lọc dầu thì nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn
gasoil của quá trình chưng cất dầu mỏ. Đây chính là phân đoạn thích hợp nhất để sản
xuất nhiên liệu Diesel mà không cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học.
Tuy nhiên, để đảm bảo về số lượng ngày càng tăng của nhiên liệu Diesel và việc sử
dụng một cách có hiệu quả các sản phẩm trong nhà máy lọc dầu thì thực tế nhiên liệu
Diesel luôn được phối liệu từ các nguồn khác như : Phân đoạn gasoil của quá trình
hydrocracacking, phân đoạn gasoil từ quá trình FCC, các sản phẩm của quá trình
oligome hóa, dime hóa, trime hóa, giảm nhớt, HDS...
2.2. Thành phần hoá học của nhiên liệu Diesel
Như đã nêu trong phần trước, nhiên liệu Diesel thương phẩm được phối trộn từ
nhiều nguồn khác nhau trong nhà máy lọc dầu. Thành phần hoá học của các nguồn này
thay đổi rất nhiều ngay cả khi cùng một nguồn gốc dầu thô. Để xem xét, trước hết ta
xem xét các nguồn dùng để phối trộn nhiên liệu Diesel.
Trong nhà máy lọc dầu thì Diesel thường thu nhận theo các quá trình như sơ đồ sau:
GPL
ThS. Trương Hữu Trì Trang 28
RC
Xàng
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Theo sơ đồ này, nhiên liệu Diesel nhận được từ các nguồn như sau:
ThS. Trương Hữu Trì Trang 29
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Phân đoạn Gasoil của tháp chưng cất khí quyển (phân đoạn chính để phối trộn)
Từ phân xưởng crackinh xúc tác
Từ phân xưởng hydrocrackinh
Từ phân xưởng giảm nhớt
Từ phân xưởng cốc hoá
Từ phân xưởng tách loại lưu huỳnh kèm theo quá trình chuyển hoá
Từ các quá trình tổng hợp như oligome hoá
2.2.1. Thành phần hoá học của của phân đoạn gassoil
Đây là thành phần chính để phối trộn nhiên liệu Diesel. Trước đây phân đoạn
này được lấy từ tháp chưng cất khí quyển có khoảng nhiệt độ sôi là 250oC ÷ 350oC,
với khoảng nhiệt độ sôi này thì thành phần hoá học của gasoil bao gồm các
hydrocacbon có số nguyên tử cacbon từ C16 ÷ C20, hầu hết các nhóm chất có mặt trong
dầu thô đều tìm thấy trong phân đoạn này. Cũng như khi nghiên cứu dầu mỏ hay các
sản phẩm dầu mỏ khác, thành phần hoá học của gasoil được chia thành hai nhóm chất
chính như sau:
2.2.1.1. Nhóm hợp chất hydrocacbon
Nhóm chất này bao gồm các họ như sau: Paraffin, Naphten, Aromatic
Họ Parfinic
Đặc điểm chung về các hydrocacbon parafinic trong phân đoạn này là sự phân
bố giữa cấu trúc thẳng và cấu trúc nhánh ở đây có khác: hầu hết là cấu trúc mạch thẳng
(n-parafin), dạng cấu trúc nhánh đồng phân của chúng thì rất ít và nhành chủ yếu là
gốc mêtyl.
Đáng chú ý là về cuối phân đoạn gasoil, bắt đầu có mặt những hydrocacbon n-
parafinic có nhiệt độ kết tinh cao như: C16 có nhiệt độ kết tinh ở 18,1oC, C20 có nhiệt
độ kết tinh ở 36,7oC. Khi những parafin này kết tinh, chúng sẽ tạo ra một bộ khung
phân tử, những hydrocacbon khác còn lại ở dạng lỏng sẽ nằm trong đó, nếu các n-
ThS. Trương Hữu Trì Trang 30
nguon tai.lieu . vn
