Chuyên đề Nhiên liệu dầu mỡ - Đỗ Quốc Ấm

86 trang hapham 590

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Chuyên đề Nhiên liệu dầu mỡ - Đỗ Quốc Ấm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

chuyen_de_nhien_lieu_dau_mo_do_quoc_am.pdf

Nội dung text: Chuyên đề Nhiên liệu dầu mỡ - Đỗ Quốc Ấm

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA CÔ KHÍ ÑOÄNG LÖÏC BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ ooOoo CHUYEÂN ÑEÀ NHIEÂN LIEÄU DAÀU MÔÕ Giaûng vieân bieân soaïn: Th . S Ñoã Quoác AÁm TP. HOÀ CHÍ MINH, THAÙNG 3 NAÊM 2005
Truong DH SPKT TP. HCM MUÏC LUÏC Chöông 1: Giôùi thieäu veà daàu khí vaø cheá bieán daàu khí 1 1.1.Thaønh phaàn cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân 1 1.2.Vaøi neùt veà coâng ngheä cheá bieán daàu khí 5 Chöông 2: Nhieân lieäu treân ñoäng cô xaêng 13 2.1. Quaù trình chaùy trong ñoäng cô xaêng 13 2.2. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa xaêng 15 2.3 Phaân loaïi xaêng oâtoâ 20 Chöông 3 : Nhieân lieäu Diesel 25 3.1 Quaù trình chaùy trong ñoäng cô ñieâzen 25 3.2 Thaønh phaàn cuûa nhieân lieäu ñieâzen 27 3.3. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa daàu ñieâzen ( Diesel Oil – DO ) 28 3.4 Phaân loaïi nhieân lieäu ñieâzen 35 Chöông 4: Nhöõng kieán thöùc cô baûn veà daàu nhôøn 41 4.1. Coâng duïng cuûa daàu nhôøn trong hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô 41 4.2. Thaønh phaàn cuûa daàu nhôøn 43 4.3 Caùc ñaëc tính cuûa daàu nhôùt 48 4.4 Phaân loaïi daàu boâi trôn 51 4.5 Caùc loïai daàu chuyeân duïng 58 Chöông 5: Môõ nhôøn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 63 5.1. Coâng duïng vaø thaønh phaàn cuûa môõ nhôøn 63 5.2. Caùc chæ tieâu chaát löôïng môõ nhôøn 65 5. 3. Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng tôùi tính chaát môõ nhôøn 69 5. 4. Phaân loaïi môõ nhôøn 71 5. 5. Nhaõn hieäu vaø yeâu caàu kyõ thuaät môõ nhôøn 77 Chöông 6 : Chaát taåy röûa: 81 6.1 Söï hình thaønh caùc caën vaø coâng duïng chaát taåy röûa trong daàu boâi trôn 81 6.2.Thaønh phaàn vaø cô cheá hoaït ñoäng cuûa phuï gia taåy röûa 81 6.3.Thaønh phaàn vaø cô cheá hoaït ñoäng cuûa phuï gia phaân taùn 82 Taøi lieäu tham khaûo 84 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Chöông 1: GIÔÙI THIEÄU VEÀ DAÀU KHÍ VAØ CHEÁ BIEÁN DAÀU KHÍ Daàu khí laø teân goïi taét cuûa daàu moû (daàu thoâ) vaø hoãn hôïp khí thieân nhieân. Daàu moû thöôøng ôû theå loûng nhôùt, nhöng cuõng coù loaïi daàu ngay ôû nhieät ñoâ thöôøng ñaõ ñoâng ñaëc laïi. Daàu moû coù maøu saéc thay ñoåi töø vaøng nhaït tôùi ñen saãm, coù aùnh huyønh quang. Ñoä nhôùt cuûa daàu moû thay ñoåi trong moät khoaûng raát roäng, töø 5 tôùi 100 cSt (10-6m2/sec) vaø coù theå hôn nöõa. Ñoä nhôùt lôùn haøng traêm laàn so vôùi nöôùc nhöng tyû troïng laïi thaáp hôn. Theo yù kieán chung cuûa ña soá caùc nhaø khoa hoïc treân theá giôùi, nguoàn daàu khí coù nguoàn goác höõu cô. Daàu khí laø saûn phaåm phaân huûy cuûa xaùc ñoäng thöïc vaät trong caùc lôùp traàm tích, döôùi taùc duïng phaù huûy cuûa caùc vi khuaån hieáu khí. Daàu moû hình thaønh vaø coù theå di chuyeån khoûi nôi xuaát hieän ban ñaàu döôùi taùc ñoäng cuûa caùc quy luaät ñòa-vaät lyù, hoùa-lyù töï nhieân. Daàu moû seõ ngöøng dòch chuyeån vaø toàn taïi ôû nhöõng nôi coù ñieàu kieän ñòa chaát thích hôïp, hình thaønh nhöõng væa daàu. Caùc væa daàu thöôøng ôû saâu trong loøng ñaát khoaûng 2.000m trôû leân. Muoán khai thaùc daàu moû, ngöôøi ta phaûi khoan nhöõng gieáng khoan tôùi væa daàu. Daàu moû coù theå töï phun leân do aùp suaát cao taïi caùc gieáng daàu hoaëc coù theå ñöôïc huùt leân baèng caùc kyõ thuaät vaø phöông tieän bôm huùt phuø hôïp. Khí daàu moû toàn taïi ôû hai daïng: khí ñoàng haønh vaø khí thieân nhieân. ÔÛ væa daàu, aùp suaát raát lôùn, moät löôïng khí daàu moû hoøa tan trong daàu. Khi khai thaùc daàu moû, aùp suaát giaûm chuùng seõ chuyeån thaønh theå khí ñi keøm theo daàu, goïi laø khí ñoàng haønh. Cuõõng coù nhöõng moû khí toàn taïi rieâng khoâng coù daàu, goïi laø khí thieân nhieân. Daàu moû vaø khí thieân nhieânCopyright coù moät © Truong yù nghóa DH troïng Su pham ñaïi trongKy thuat söï phaùtTP. Ho trieån Chi cuûa Minh neàn kinh teá quoác daân. Töø daàu khí ngöôøi ta cheá bieán thaønh caùc loaïi nhieân lieäu cung caáp naêng löôïng cho hoaït ñoäng cuûa phaàn lôùn nhöõng chuûng loaïi ñoäng cô, thieát bò, maùy moùc. Ngoaøi nhieân lieäu, töø daàu moû ngöôøi ta saûn suaát caùc loaïi daàu môõ khaùc nhau, caùc loaïi nhöïa ñöôøng. Cuõng töø nhieân lieäu daàu khí con ngöôøi ñaõ taïo laäp ra moät ngaønh coâng nghieäp huøng maïnh vaøo baäc nhaát treân theá giôùi laø ngaønh coâng nghieäp hoùa daàu. 1.1.Thaønh phaàn cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân Ñeå hieåu ñöôïc baûn chaát daàu moû, tröùôc heát caàn xem xeùt thaønh phaàn nguyeân toá caáu taïo neân daàu moû vaø caùc nguyeân toá trong daàu moû toàn taïi ôû caùc hôïp chaát naøo? 1.1.1.Thaønh phaàn nguyeân toá cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân Nhöõng nguyeân toá chuû yeáu taïo neân caùc hôïp phaàn cuûa daàu moû laø cacbon (C) vaø hydro (H). Haøm löôïng cacbon chieám 83,5 - 87% vaø hydro chieám 11,5 – 14% khoái löôïng daàu moû. Haøm löôïng hydro trong daàu moû cao hôn haún so vôùi caùc khoaùng vaät coù nguoàn goác ñoäng, thöïc vaät phaân huûy khaùc, nhö trong than buøn chæ laø 8%. Chính haøm löôïng hydro cao so vôùi cacbon giaûi thích nguyeân nhaân daàu moû toàn taïi ôû traïng thaùi loûng. Cuõng vôùi cacbon vaø hydro, trong taát caû caùc loaïi daàu moû ñeàu coù löu huyønh, oxy vaø nitô. Toång haøm löôïng S, O, N raát hieám khi vöôït quaù 2 – 3% khoái löôïng. Trong soá caùc nguyeân toá naøy, nitô chieám phaàn nhoû, khoûang 0,001 – 0,3%. Haøm löôïng oxy khoaûng 0,1 – 1%, tuy nhieân coù loaïi daàu nhieàu nhöïa oxy chieám tôùi 2 – 3%. Haøm löôïng löu huyønh chieám phaàn chuû yeáu. ÔÛ loaïi daàu ít löu huyønh, haøm löôïng S chieám 0,1 – 1% khoái löôïng (daàu moû Vieät Nam coù raát ít löu huyønh, haøm löôïng S nhoû hôn 0,1%). Loaïi daàu nhieàu löu huyønh coù haøm löôïng S tôùi 1 – 3% khoái löôïng vaø hôn nöõa nhö trong moät soá daàu moû Meâhico haøm löôïng löu huyønh leân tôùi 3,65 – 5,30%, daàu Uzôbekistan 3,2 – 6,3%. Daàu moû ít löu huyønh laø daàu ngoït, coù giaù trò kinh teá cao, ngöôïc laïi, daàu moû nhieàu löu huyønh laø daàu chua, giaù trò thaáp. Toàn taïi trong daàu moû vôùi haøm löôïng thaáp coøn coù moät soá nguyeân toá khaùc, chuû yeáu laø caùc kim loaïi nhö Vanadi (V), niken (Ni), saét(Fe), magie (Mg), crom (Cr), titan (Ti), coban (Co), kali (K), canxi (Ca), natri (Na) 1 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM cuõng nhö phoátpho (P) vaø silic (Si). Haøm löôïng nhöõng nguyeân toá naøy raát nhoû, tuy vaäy söï toàn taïi cuûa moät soá nguyeân toá naøy cuõng gaây khoù khaên cho caùc daây chuyeàn cho coâng ngheä cheá bieán daàu, do caùc hôïp chaát vanadi vaø niken aûnh höôûng ñeán ña soá chuûng loaïi xuùc taùc hoùa daàu. Caùc nguyeân toá kim loaïi naøy thöôøng toàn taïi döôùi daïng caùc hôïp chaát cô kim, caáu taïo phöùc taïp coù trong phaàn caën daàu. 1.1.2.Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa daàu moû vaø khí töï nhieân Thaønh phaàn chuû yeáu taïo neân daàu khí laø hydrocacbon. Hydrocacbon laø nhöõng hôïp chaát höõu cô caáu taïo bôûi hai nguyeân toá hoùa hoïc laø hydro(H) vaø cacbon(C). Nhöõng phaân töû caùc chaát hydrocacbon naøy khaùc nhau bôûi soá löôïng nguyeân töû cacbon vaø caùch saép xeáp caùc nguyeân töû C, töø ñoù hình thaønh neân nhöõng nhoùm hydrocacbon vôùi caáu truùc hoùa hoïc khaùc nhau vaø coù tính chaát dò bieät. 1.1.2.1 Nhoùm hydrocacbon parafin (coøn goïi laø nhoùm hydrocacbon al-kan hay hydrocacbon no) bao goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc toång quaùt CnH2n+2 . Trong ñoù n chính laø soá cacbon coù trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon parafin, caùc nguyeân töû cacbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät maïch cacbon hôû, baèng lieân keát ñôn beàn vöõng neân coù teân laø hydrocacbon no. ÔÛ nhieät ñoä vaø aùp suaát thöôøng (250C vaø 1bar), hydrocacbon parafin coù theå ôû caùc traïng thaùi khaùc nhau : _Theå khí (khi n=1,2,3,3) nhö khí metan (CH4 ), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10). _Theå loûng (khi n=5 cho tôùi n=17), nhö hexan (C6H14), heptan (C7H16), octan (C8H18), nonan (C9H20), decan (C10H22), xetan (C16H34) _Theå raén (khi n=18) trôû leân nhö octadecan (C18H38), nonadecan (C19H40), ecozan (C20H42) v v . Caû ba traïng thaùi cuûa nhoùm hydrocacbon parafin ñeàu coù trong daàu moû. Khi naèm trong væa daàu caùc hydrocacbon khí ôû theå hoøa tan trong daàu thoâ. Khi ra khoûi væa trong quaù trình khai thaùc, do aùp suaát giaûm chuùng chuyeån thaønh theåCopyright khí, ñoù © laøTruong khí ñoàng DH Su haønh pham coù Ky thaønh thuat phaàn TP. Ho laø Chi khí Minh metan (CH4 ), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) vaø moät phaàn pentan (C5 H12). Trong caùc moû khí töï nhieân thaønh phaàn khí cuõng bao goàm caùc hydrocacbon töø C1 tôùi C5, nhöng nhieàu thaønh phaàn nheï laø metan hôn. Caùc hydrocacbon parafin raén cuõng hoøa tan trong caùc hydrocacbon theå loûng. Nhö vaäy coù theå hieåu daàu moû laø moät theå hoãn hôïp caùc hydrocacbon, trong ñoù caùc hydrocabon khí vaø raén hoøa tan trong caùc hydrocacbon loûng Hydrocacbon parafin coù hai daïng caáu taïo hoùa hoïc: _Caùc nguyeân töû cacbon lieân keát thaønh maïch thaúng goïi laø daïng normal (n-parafin hay n-alkan) nhö n-octan (n-C8H18). _Caùc nguyeân töû caùc bon lieân keát thaønh maïch nhaùnh goïi laø daïng izo (izo-parafin hay izoalkan) nhö izooctan (2.2.4-trimetylpentan) CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-C-CH2-CH-CH3 CH3 CH3 (n – C8H8) (izo – C8H8) n - octan izo octan Caùc hydrocacbon parafin coù tính oån ñònh hoùa hoïc ít coù khaû naêng tham gia caùc phaûn öùng. 1.2.2.2. Nhoùm hydrocacbon naphten (hydrocacbon voøng no) bao goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc toång quaùt laø CnH2n. Trong ñoù n laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon naphten, caùc nguyeân töû caùcbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät voøng cabon kín baèng lieân keát ñôn beàn vöõng, neân coù teân laø 2 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM hydrocacbon voøng no. Loaïi hydrocacbon naphten chuû yeáu laø voøng naêm cacbon vaø voøng saùu cacbon coù teân laø cyclopentan vaø cyclohexan. CH2 H2C CH2 H C CH 2 2 H2C CH2 H2C CH2 CH 2 Cyclo petan CH 2 Cyclo hexan Ngoaøi ra coøn toàn taïi raát nhieàu daãn suaát keát hôïp moät goâùc alkyl (kyù hieäu R) vôùi moät voøng no goïi laø alkyl cyclopentan vaø alkyl cyclohexan. R CH2 R H C CH 2 H2C CH H2C CH2 H2C CH2 CH2 CH Alkyl cyclipentan 2 Copyright © Truong DH SuAlkyl pham cyclohexan Ky thuat TP. Ho Chi Minh Caùc hydrocabon naphten coù tính oån ñònh hoùa hoïc. Loaïi hydrocacbon naphten coù maïch nhaùnh alkyl daøi coù ñoä nhôùt cao. 1.2.2.3.Nhoùm hydrocacbon aromat (hydrocacbon thôm) bao goàm caùc hydro cac bon coù coâng thöùc toång quaùt CnH2n-6 . Trong ñoù n chính laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ nhoùm hydrocacbon aromat, coù moät chaát cô baûn laø benzen vôùi coâng thöùc nguyeân laø C6H6. Trong phaân töû benzen, saùu nguyeân töû cacbon lieân keát thaønh moät voøng coù ba lieân keát ñôn vaø ba lieân keát ñoâi saép xeáp lieân hôïp vôùi nhau. Treân cô sôû voøng benzen hình thaønh caùc hydrocacbon thôm khaùc nhau chuû yeáu baèng caùch theá caùc nguyeân töû hydro baèng caùc goác alkyl vôùi ñoä daøi vaø caáu truùc maïch khaùc nhau. CH CH CH3 HC CH HC C HC CH HC CH CH CH (C6H6) (C6H5 – CH3) Benzen Metyl benzen (toluen) 3 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM CH 3 CH R HC C CH3 HC CH CH (C8H10) (C6H5 – R) Xylen Alkyl (R) benzen Caùc phaân töû hydrocacbon thôm ngöng tuï caáu taïo bôûi nhieàu voøng benzen coù maët trong daàu moû vôùi haøm löôïng moät vaøi phaàn traêm. Caùc hydrocacbon thôm coù khaû naêng tham gia phaûn öùng hoùa hoïc maïnh, do ñoù deã bò oxy hoùa vaø bieán chaát. Ngoaøi ra trong daàu moû coøn toàn taïi caùc hydrocacbon lai taïp. Trong thaønh phaàn cuûa chuùng coù caû voøng no, voøng thôm vaø caùc nhaùnh alkyl. 1.2.2.4. Nhoùm hydrocacbon olefin coøn coù teân hydrocacbon alken hay hydrocacbon khoâng no, bao goàm caùc hydrocacbon coù coâng thöùc toång quaùt CnH2n. Trong ñoù n laø soá cacbon trong maïch phaân töû. ÔÛ phaân töû hydrocacbon olefin, caùc nguyeân töû cacbon lieân keát vôùi nhau taïo neân moät maïch cacbon hôû, baèng lieân keát ñôn vaø lieân keát ñoâi keùm beàn vöõng. Do ñoù caùc olefin coù hoaïtCopyright tính cao, © Truong keùm oån DH ñònh, Su pham keùm Kybeàn. thuat Caùc TP. olefin Ho Chi cuõng Minh coù caáu truùc maïch thaúng (normal) vaø nhaùnh (izo). Caùc hydrocacbon olefin khoâng coù maët trong daàu thoâ vaø khí thieân nhieân, nhöng laïi toàn taïi vôùi haøm löôïng ñaùng keå trong caùc saûn phaåm cheá bieán töø daàu moû, nhaát laø caùc loaïi khí, caùc loaïi xaêng vaø caùc nhieân lieäu khaùc thu ñöôïc töø moät soá daây chuyeàn coâng ngheä cheá bieán saâu cuûa nhaø maùy loïc daàu. CH3 CH2 = CH2 CH3 – CH = CH2 CH3 – C – CH = C – CH3 CH3 CH3 (C2H4) (C3H6) (C8H16) Etylen Propylen Izo octen (2.2.4-trimetyl penten) 1.1.2.5. Nhöõng thaønh phaàn khaùc Trong khí daàu moû ngoaøi caùc hôïp phaàn hydrocacbon coøn coù caùc khí khaùc nhö khí cacbonnic (CO2), khí nitô (N2), khí sunfua hydro (H2S) vaø caùc khí trô argon (Ar), heli (He) Trong daàu coù nhöõng thaønh phaàn phöùc taïp nhö caùc chaát nhöïa asphalten laø caùc hôïp chaát thôm ngöng tuï, coù khoái löôïng phaân töû cao nhöïa chaát nhöïa coù khoái löôïng phaân töû baèng 600-1000, coøn asphalten coù khoái löôïng phaân töû leân tôùi 1000-2500 hoaëc cao hôn. Nhöïa asphalten coù tính oån ñònh hoùa hoïc keùm, deã bò oxy hoùa, deã laøm saûn phaåm daàu moû bieán chaát, ñoåi maøu, deã taïo coác vaø laøm aûnh höôûng xaáu caùc quaù trình xuùc taùc trong cheá bieán daàu. Ngoaøi nhöïa-asphlten trong daàu thoâ coøn coù caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh, nitô vaø caùc kim loaïi naëng. Ñaây ñeàu nhöõng taïp chaát laøm giaûm chaát löôïng cuûa daàu, gaây ñoäc hai cho quaù trình cheá bieán duøng xuùc taùc, ñoàng thôøi gaây aên moøn kim loaïi vaø oâ nhieãm moâi tröôøng. 4 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 1.2.Vaøi neùt veà coâng ngheä cheá bieán daàu khí Nghaønh coâng nghieäp cheá bieán daàu khí phaùt trieån raát nhanh, nhaát laø sau chieán tranh theá giôùi laàn thöù hai cho tôùi nay. Theo ñaùnh giaù chung trong töông lai laâu daøi, daàu khí vaãn coøn chieám vò trí raát quan troïng trong lónh vöïc naêng löôïng vaø nguyeân lieäu hoùa hoïc maø khoâng loaïi nguyeân lieäu naøo coù theå thay theá ñöôïc. Phaàn tieáp theo seõø trình baøy nhöõng hieåu bieát chung nhaát veà quaù trình cheá bieán daàu khí. Daàu moû sau khi khai thaùc seõ qua khaâu xöû lyù taùch nöôùc, taùch muoái ñöôïc ñöa vaøo nhaø maùy loïc daàu ñeå cheá bieán thaønh caùc saûn phaåm ña daïng vaø phong phuù. Nhöõng coâng ñoaïn chuû yeáu cuûa quaù trình loïc daàu laø chöng caát, chuyeån hoùa xuùc taùc, chuyeån hoùa nhieät, taùch loïc ñoái vôùi nhöõng nguoàn nguyeân lieäu thích hôïp nhaèm thu ñöôïc caùc loaïi saûn phaåm caàn thieát, coù giaù trò kinh teá cao. 1.2.1 Chöng caát daàu moû Chöng caát daàu moû laø cheá bieán tröïc tieáp daàu moû trong caùc thaùp chöng caát vôùi caùc ñieàu kieän veà aùp suaát vaø nhieät ñoä khaùc nhau ñeå taùch daàu moû thaønh caùc phaân ñoaïn rieâng bieät coù phaïm vi ñoä soâi thích hôïp. Trong quaù trình chöng caát khoâng xaûy ra söï bieán ñoåi hoùa hoïc thaønh daàu moû. Quaù trình chöng caát ñöôïc tieán haønh theo hai giai ñoaïn: 1.2.1.1. Chöng caát khí quyeån Daàu moû ñöôïc ñöa vaøo trong loø oáng, taïi ñoù daàu ñöôïc naáu noùng leân tôùi 330-3500, chuyeån thaønh hôi di chuyeån leân thaùp tinh caát. Thaùp coù caáu taïo ñóa hoaëc vaät lieäu nhoài ñeå taêng cöôøng quaù trình trao ñoåi nhieät vaø chaát giöõa hai luoàng vaät chaát ôû theå loûng vaø theå hôi vaän chuyeån nguôïc chieàu nhau, nhôø ñoù coù theå phaân chia hoãn hôïp hôi daàu moû thaønh caùc phaân ñoaïn coù phaïm vi ñoä soâi khaùc nhau. Tuy nhieân cuõng caàn löu yù raèng, phaïm vi ñoä soâi cuûa caùc phaân ñoaïn chæ laø töông ñoái, coù theå thay ñoåi, phuï thuoâïc vaøo yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm, vaøo ñaëc tính daàu thoâ chöng caát vaø nhöõng tính toaùn cuï theå cuûa nhaø saûn xuaát nhaèm thu ñöôïc hieäu quaû kinh teá cao nhaát. Nhöõng phaân ñoaïn chuû yeáu cuûa chöng caát khí quyeån laø: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh - Xaêng thoâ (naphtha) töø 40 ñeán 2000C. - Daàu hoûa (kerosinc) töø 140-3000C. - Phaân ñoaïn ñieâzen (gas oil) töø 230-3500C. - Caën chöng caát (residue) ñoä soâi >3500C. Phaân ñoaïn naphta coøn goïi laø xaêng chöng caát, noù coù theå duøng pha cheá vôùi caùc loaïi xaêng khaùc laøm xaêng thöông phaåm. Ngoaøi ra coù theå chöng caát xaêng thoâ thaønh caùc phaân ñoaïn coù phaïm vi soâi heïp hôn laø naphta nheï, naphta cac1oai bình, naphta naëng duøng laøm nguyeân lieäu cho caùc quaù trình cheá bieán sau. Phaân ñoaïn kerosin (KO) coù theå tinh cheá dung laøm nhieân lieäu phaûn löïc. Ngoaøi ra cuõng coù theå duøng kerosin laøm khí ñoát hay laøm nguyeân lieäu cho caùc daây chuyeàn coâng ngheä khaùc. Phaân ñoaïn gas oil coù theå duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô diezen (DO), ñoàng thôøi coù theå duøng laøm nguyeân lieäu cho quaù trình cheá bieán sau. Phaân ñoaïn caën chöng chaát khí quyeån coøn goïi laø caën mazut (resi-duc) coù theå duøng laøm nhieân lieäu ñoát loø (FO) hoaëc chuyeån vaøo thaùp chöng caát khí quyeån – chaân khoâng ñeå taùch laøm caùc phaân ñoaïn naëng coù phaïm vi ñoä soâi khaùc nhau. 1.2.1.2. Chöng caát khí quyeån – chaân khoâng Caën chöng caát khí quyeån ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng caát khí quyeån chaân khoâng. Taïi daây mazut ñöôïc phaân chia thaønh 3 phaân ñoaïn vaø phaàn caën: -Phaân ñoaïn nheï (lingt fraction) -Phaân ñoaïn trung bình (midle fraction) -Phaân ñoaïn naëng (heavy fraction) -Phaàn caën (vacuum residue hay gudron), coù ñoä soâi > 5000C 5 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Ba phaân ñoaïn naøy söû duïng laøm nguyeân lieäu cheá bieán ba loaïi daàu nhôøn goác. Phaàn caën chöng caát chaân khoâng coù theå duøng laøm nguyeân lieäu taùch loïc daàu nhôøn caën (bright stok) hay nguyeân lieäu saûn xuaát bitum, hoaëc laøm nguyeân lieäu cho coâng ngheä cheá bieán sau: Sô ñoà tinh caát khí quyeån vaø chaân khoâng ñöôïc trình baøy trong hình 1 Xaêng Daàu thoâ Pñ nheï Pñ trung bình Pñ naëng Daàu hoûa Gasoil Gurdon Daàu thoâ Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Mazut Hình 1: Sô ñoà chöng caát daàu moû 1- Loø oáng; 2 vaø 5 – Thaùp tinh caát; 3- Boä phaän laøm laïnh; 4- Boä phaän taùch loûng vaø khí; 6- Boä phaän trao ñoåi nhieät; 7- Bôm; 8- Coät hoaù hôi 1.2.2.Caùc quaù trình cheá bieán saâu daàu moû Quaù trình chöng caát daàu moû trình baøy ôû treân chuû yeáu döïa vaøo tính chaát vaät lyù laø bay hôi vaø ngöng tuï. Trong quaù trình chöng caát khoâng xaûy ra caùc chuyeån hoùa thaønh phaàn hydrocacbon coù trong daàu do ñoù hieäu suaát vaø chaát löôïng caùc saûn phaåm chöng caát khoâng ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu söû duïng. Ñeå naâng cao chaát löôïng cuõng nhö hieäu suaát caùc loaïi saûn phaåm coù giaù trò kinh teá, caàn coù nhöõng quaù trình goàm moät soá daây chuyeàn coâng ngheä chuû yeáu laø caùc quaù trình cheá hoøa nhieät vaø caùc quaù trình cheá bieán nhieät - xuùc taùc. 1.2.2.1 Caùc quaù trình cheá hoùa nhieät a) Cracking nhieät Cracking laø quaù trình beû gaõy maïch cacbon- cacbon cuûa hydrocacbon. Trong coâng ngheä daàu moû, quaù trình naøy ñöôïc öùng duïng deå bieán ñoåi caùc phaân ñoaïn naëng thaønh caùc saûn phaåm nheï töông öùng vôùi caùc khoaûng soâi cuûa caùc saûn phaåm nhö xaêng, kerosen, diesel. Coù theå thöïc hieän phaûn öùng döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä (cracking nhieät) vaø xuùc taùc (cracking xuùc taùc) Cracking nhieät laø quaù trình phaân huyû döôùi taùc duïng cuûa nhieät, thöïc hieän ôû nhieät ñoä 470-540 oä C, aùp suaát 20-70 at. Muïc tieâu quaù trình nhaèm thu hoài xaêng töø phaàn naëng vaø thu hoài moät soá olefin söû 6 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM duïng trong coâng nghieäp toång hôïp hoaù daàu. Nguyeân lieäu cuûa caùc coâng ngheä naøy laø phaàn caën chöng caát mazut vaø gudron cuõng nhö caùc phaàn caën cuûa quaù trình cheá bieán saâu khaùc. 1.2.2.2 Caùc quy trình cheá hoùa nhieät – xuùc taùc Caùc quy trình cheá hoùa döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñôn thuaàn cho ra caùc saûn phaåm keùm giaù trò, do ñoù ngöôøi ta saùng taïo ra caùc coâng ngheä keát hôïp söû duïng nhieät vôùi caùc chaát xuùc taùc ñeå naâng cao chaát löôïng saûn phaåm thu ñöïôc. Caùc chaát xuùc taùc ñöïoc söû duïng coù taùc duïng: - Taêng toác ñoä phaûn öùng. - Laøm giaûm nhieät ñoä caàn thieát cuûa phaûn öùng. - Taêng tính choïn loïc (höôùng phaûn öùng theo höôùng caàn thieát). a) Cracking xuùc taùc Muïc ñích cuûa cracking xuùc taùc nhaèm bieán ñoåi caùc phaân ñoaïn daàu moû coù phaân töû löôïng lôùn thaønh caùc caáu töû xaêng coù chaát löôïng cao. Ngoaøi ra coøn thu theâm caùc saûn phaåm phuï khaùc nhö khí, nhieân lieäu diezen. Caùc chaát xuùc taùc thöôøng duøng laø caùc alumino silicat daïng voâ ñònh hình hoaëc tinh theå zeolit. Nguyeân lieäu söû duïng laø caën mazut vaø caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa chöng caát tröïc tieáp vaø cheá bieán sau. b) Reforming xuùc taùc (platforming) Daây chuyeàn reforming xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng coù chaát löôïng cao, hoãn hôïp hydrocacbon thôm vaø khí hydro kyõ thuaät nhôø quaù trình chuyeån hoùa xuùc taùc caùc phaân ñoaïn naphta cuûa chöng caát hoaëc cheá bieán sau. Xuùc taùc söû duïng coù theå laø heä ñôn kim loaïi, nhò kim loaïi hoaëc ña kim loaïi, chuû yeáu laø baïch kim (Pt) neân coù teân platforming, vôùi chaát kích hoaït xuùc taùc ôû daïng axit laø flor (F) hoaëc clo (Cl). Nguyeân lieäu duøng choCopyright reforming © xuùcTruong taùc tuøyDH thuoäcSu pham vaøo Ky nhu thuat caàu TP.saûn Ho phaåm Chi neânMinh raát khaùc nhau: - Ñeå saûn xuaát xaêng duøng phaân ñoaïn naphta roäng (60 – 90oC tôùi 1800C). - Ñeå saûn xuaát caùc hydrocacbon thôm benzen, tulen vaø xylen duøng caùc phaân ñoaïn naphta heïp coù phaïm vi ñoä soâi töông öùng laø 62 – 850C, 85 – 1050C vaø 105 – 140. - Yeâu caàu trong nguyeân lieäu haøm löôïng löu huyønh khoâng quaù 0,0001 – 0.0005% theå tích vaø haøm löôïng nitô khoâng quaù 0,0001%. Saûn phaåm thu ñöôïc goàm: -Hoãn hôïp khí chöùa trong thaønh phaàn nhieàu metan, etan, propan vaø butan, duøng laøm nhieân lieäu hoaëc ñöôïc taùch loïc thaønh nhöõng hôïp phaàn thích hôïp duøng cho toång hôïp hoùa daàu. - Reformat laø hoãn hôïp loûng coù thaønh phaàn caùc nhoùm hydrocacbon thôm 40 – 65%, hydrocacbon phrafin vaø naphten 34 – 60%, coøn nhoùm hydrocacbon khoâng no raát ít 0,5 – 1,1%. Saûn phaåm naøy coù theå duøng laøm hôïp phaàn pha cheá xaêng thöông phaåm, goïi laø xaêng reforming coù tính oån ñònh hoùa hoïc toát. Cuõng do haøm löôïng hydrocacbon thôm raát cao neân duøng laøm nguyeân lieäu taùch loïc caùc loaïi hydrocacbon thôm: benzen, toluen vaø xylen laøm nguyeân lieäu cho hoùa daàu. -Khí hydro kyõ thuaät coù chöùa tôùi 75 – 85% theå tích khí hydro nguyeân chaát, ñöôïc duøng laøm nguoàn cung caáp hydro cho caùc quy trình coâng ngheä khaùc nhö laøm saïch baèng hydro, hydrocracking, ñoàng phaân hoùa c) Hydrocracking Quy trình hydrocracking nhaèm beû gaõy caùc moái noái C-C coù söï tham gia cuûa hydro. Döôùi aûnh höôûng cuûa khí hydro caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh nitô, oxy coù trong nguyeân lieäu ñöôïc hoaøn toaøn loaïi boû, caùc hôïp chaát khoâng no ñöôïc no hoùa. Do ñoù saûn phaåm hydrocracking haàu nhö chæ laø caùc saûn phaåm saùng maøu coù ñoä saïch vaø tính oån ñònh cao, khoâng coù phaàn caën daàu. 7 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Nguyeân lieäu cho quy trình hydrocracking khaù phong phuù, coù theå söû duïng töø phaàn nheï naphta ñeán caùc phaân ñoaïn naëng trong chöng caát chaân khoâng, phaân ñoaïn gas oil cuûa caùc quy trình cheá bieán sau, caùc loaïi daàu mazut. Saûn phaåm thu ñöôïc bao goàm: Hoãn hôïp khí chuû yeáu laø khí hydrocacbon no nhö propan vaø butan, duøng laøm nguyeân lieäu cho toång hôïp hoùa daàu sau khi xöû lyù taùch loïc. - Naphta hydrocraking coù tính oån ñònh choáng oxy hoùa toát, duøng pha cheá xaêng maùy bay. Ngöôøi ta thöôøng chöng caát naphta naøy thaønh hai phaân ñoaïn: xaêng nheï ( soâi daàu tôùi 850C) duøng pha cheá xaêng thöông phaåm. Phaàn naëng(85 – 1800C) coù theå duøng laøm nguyeân lieäu cho quy trình reforming. - Kerosin coù tính oån ñònh toát duøng laøm hôïp phaàn cho nhieân lieäu phaûn löïc. -Gas oil duøng laøm hôïp phaàn cho nhieân lieäu diezen. 1.2.3. Caùc quaù trình cheá bieán khí Coâng ngheä cheá bieán daàu mo û(khí thieân nhieân, khí ñoàng haønh, khí thu ñöôïc khi chöng caát daàu vaø caùc quaù trình cheá bieán khaùc) phaùt trieån raát nhanh do ñoù coù nhieàu thuaän lôïi, ñôõ phöùc taïp veà kyõ thuaät laïi reû tieàn hôn so vôùi cheá bieán caùc phaàn daàu naëng nhieàu taïp chaát. Nghaønh coâng nghieäp naøy raát ña daïng vaø phong phuù. Döôùi ñaây chæ xem xeùt moät soá daây chuyeàn coâng ngheä coù lieân quan tôùi vieäc cheá bieán khí daàu moû thaønh nhieân lieäu, chuû yeáu laø caùc loaïi xaêng. 1.2.3.1. Laøm saïch khí Caùc hoãn hôïp khí hydrocacbon tröôùc khi ñi vaøo cheá bieán phaûi ñöôïc laøm saïch raát caån thaän nhaèm loaïi boû gaàn nhö trieät ñeå caùc chaát ñoäc nhö hydro sunfua (H2S), hôïp chaát mecracptan nheï (RHS), khí cacbonic (CO2). Quy trình laøm saïch coù nhieàu hyõ thuaät khaùc nhau: a) Laøm saïch baèng hoùaCopyright chaát, nghóa © Truong laø thöïc DH hieän Su phammoät phaûn Ky thuat öùng hoùaTP. Hohoïc Chi giöõa Minh chaát caàn loaïi boû ôû theå khí vaø moät hoùa chaát thích hôïp daïng loûng hoaëc raén. b) Laøm saïch baèng phöông phaùp haáp phuï caùc chaát khí caàn loaïi boû baèng chaát haáp phuï theå raén nhö than hoaït tính, zeolit Sau quaù trình laøm saïch, tuøy thuoäc kyõ thuaät laøm saïch coù theå loaïi boû 85 – 99% caùc chaát taïp khí laãn vaøo hoãn hôïp khí hydrocacbon. 1.2.3.2. Laøm khoâ khí Ngoaøi vieäc loaïi boû caùc khí taïp nhö treân, yeâu caàu hoãn hôïp khí phaûi thaät khoâ. Kyõ thuaät laøm khoâ khí phaân thaønh caùc nhoùm: a) Haáp thuï nöôùc baèng caùc chaát huùt aåm theå raén nhö silicagen, nhoâm oxy hoaït tính,. b) Haáp thuï nöôùc baèng caùc chaát huùt aåm theå loûng nhö dietylenglycol c) Ngöng tuï hôi nöôùc hoaëc ñoùng baêng taïo tinh theå nöôùc ñaù baèng kyõ thuaät neùn hoaëc laøm laïnh. 1.2.3.3. Chöng caát khí Quy trình chöng caát khí nhaèm muïc ñích thu ñöôïc caùc khí hydrocacbon nguyeân chaát rieâng bieät hoaëc caùc phaân ñoaïn khí coù ñoä saïch cao. Nguyeân lieäu ñöa vaøo caùc thieát bò chöng caát khí chia thaønh hai nhoùm: a) Nhoùm hydrocacbon no bao goàm khí thieân nhieân, khí ñoàng haønh, khí chöng caát daàu thoâ ôû aùp suaát khí quyeån, khí reforming xuùc taùc vaø khí hydrocracking. b) Nhoùm hydrocacbon khoâng no bao goàm khí cracking nhieät, cracking xuùc taùc, khí loø coác hoùa, khí steam cracking. Saûn phaåm thu ñöôïc töø caùc thieát bò chöng caát khí naøy raát ña daïng vaø laø nguoàn nguyeân lieäu khoâng theå thieáu ñöôïc cho caùc quy trình saûn xuaát xaêng toång hôïp vaø cheá bieán hoùa daàu. Saûn phaåm töø thieát bò chöng caát hydrocacbon no: 8 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Khí etan duøng laøm nguyeân lieäu steam cracking thu caùc olefin nheï nhö etylen, propylen cho toång hôïp hoùa daàu. Khí propan duøng laøm nguyeân lieäu steam cracking, laøm LPG, taùc nhaân laøm laïnh. Khí butan duøng laøm LPG, nguyeân lieäu saûn xuaát cao su toång hôïp. Taïi caùc nöôùc khí haäu laïnh coù pha moät phaàn butan vaøo xaêng nhaèm taêng aùp suaát. Khí izobutan duøng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát xaêng alkylat vaø cao su toång hôïp. Khí izopentan duøng laøm nguyeân lieäu cheá bieán cao su izopren, ñoàng thôøi coù theå pha vaøo xaêng nhaèm taêng khaû naêng chaùy trong ñoäng cô. Saûn phaåm töø thieát bò chöng caát hydrocacbon khoâng no: Khí etylen coù ñoä saïch cao laøm nguyeân lieäu cho cheá bieán hoùa daàu. Phaân ñoaïn propan – propylen laø hoãn hôïp khí propan vaø propylen (propane – propylene fraction – PPF) duøng laøm nguyeân lieäu cheá bieán xaêng polime, xaêng alkylat vaø caùc cheá phaåm hoùa daàu khaùc. Phaân ñoaïn butan – butylen laø hoãn hôïp khí butan – butylen (butane – butylene fraction – BBF) duøng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát xaêng polime, xaêng alkylat vaø caùc cheá phaåm hoùa daàu khaùc. 1.2.3.4. Cheá bieán khí thaønh caùc loaïi xaêng Ñeå thu ñöôïc caùc loaïi xaêng coù chaát löôïng cao, ngoaøi quy trình reforming xuùc taùc, ta coøn coù theå söû duïng caùc coâng ngheä cheá bieán khaùc nhö alkyl hoùa, ñoàng phaân ñoaïn BBF hoaëc PPF döôùi taùc duïng cuûa xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng alkylat coù chaát löôïng cao. Chaát xuùc taùc söû duïng trong coâng ngheä naøy laø axit sunfuric (H2SO4) 96 – 98%, vôùi kyõ thuaät tieán boä hôn duøng xuùc taùc axit flohydric (HF). Saûn phaåm thu ñöôïc goàm: - Alkylat nheï duøng laømCopyright hôïp phaàn © phaTruong cheá DH xaêng Su coùpham chaát Ky löôïng thuat cao. TP. Ho Chi Minh - Alkylat naëng (soâi 170 – 3000C) duøng laøm nhieân lieäu diezen. - Hoãn hôïp khí chuû yeáu laø khí hydrocacbon no duøng laøm nhieân lieäu. b) Polime hoùa laø quy trình thöïc hieän phaûn öùng toång hôïp giöõa PPF vaø BBF döôùi taùc duïng cuûa xuùc taùc nhaèm thu ñöôïc xaêng polime hoaëc nguyeân lieäu duøng trong cheá bieán hoùa daàu. Xuùc taùc söû duïng laø axit ortho phosphoric (H3PO4) hoaëc axit sunfuric 60 – 70%. Khi tieán haønh polime hoùa theo höôùng thu nhieân lieäu, coù caùc saûn phaåm: - Xaêng polime tuy coù khaû naêng chaùy toát, nhöng chöùa nhieàu hôïp chaát khoâng no neân tính oån ñònh thaáp. -Phaân ñoaïn soâi treân 2050C laøm nhieân lieäu diezen. -Phaân ñoaïn propan propylen PPF hình thaønh trong quaù trình cheá bieán, laïi ñöôïc hoài löu duøng tieáp laøm nguyeân lieäu. 1.2.4. Cheá bieán daàu môõ nhôøn Daàu môõ nhôøn coøn goïi laø daàu môõ boâi trôn cuõng laø moät loaïi saûn phaåm cuûa coâng ngheä cheá bieán daàu moû. Döôùi ñaây seõ giôùi thieäu sô ñoà nguyeân taéc cheá bieán daàu nhôøn theo phöông phaùp truyeàn thoáng. 1.2.4.1. Cheá bieán daàu nhôøn Nguyeân lieäu cuûa coâng ngheä cheá bieán daàu nhôøn theo coâng ngheä truyeàn thoáng laø ba phaân ñoaïn naëng chöng caát chaân khoâng vaø caën gudron, chia thaønh caùc coâng ñoaïn chuû yeáu: khöû asphalten (rieâng ñoái vôùi gudron) laøm saïch baèng dung moâi choïn loïc vaø taùch loïc parafin raén. a) Khöû asphalten ñoái vôùi caën daàu (gudron) laø quy trình taùch loaïi caùc chaát asphalten – nhöïa, caùc hôïp chaát ña voøng keùm oån ñònh, deã bieán chaát, deã taïo coác, coù ñoä nhôùt thay ñoåi nhieàu theo nhieät ñoä, nhaèm thu ñöôïc caùc phaân ñoaïn nguyeân lieäu saûn xuaát daàu nhôøn caën, ñoàng thôøi coù theå duøng laøm nguyeân lieäu cho caùc quaù trình cheá bieán saâu khaùc nhö cracking xuùc taùc vaø hydrocraking. 9 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Dung moâi söû duïng trong quy trình naøy ñeå thu nguyeân lieäu cheá bieán daàu nhôøn laø propan loûng. Trong tröôøng hôïp caàn thu nguyeân lieäu cho cracking xuùc taùc vaø hydrocracking, khoâng caàn khöû asphalten trieät ñeå, coù theå duøng butan loûng, pentan hoaëc xaêng nheï. Khi caën daàu ñöôïc xöû lyù baèng caùc loaïi dung moâi naøy trong caùc ñieàu kieän kyõ thuaät phuø hôïp veà aùp suaát, nhieät ñoä, tyû leä dung moâi / nguyeân lieäu thì caùc hôïp chaát caàn loaïi boû seõ laéng ñoïng xuoáng thaønh caën asphalten ( duøng ñeå cheá bieán nhöïa ñöôøng). Coøn hoãn hôïp ñaõ khöû asphalten seõ ñöôïc cheá bieán tieáp tuïc thaønh daàu nhôøn caën daàu nhôøn caën hoaën laøm nguyeân lieäu cho cracking xuùc taùc vaø hydrocracking. b) Laøm saïch phaân ñoaïn nguyeân lieäu cho daàu nhôøn nhaèm muïc ñích taùch loaïi khoûi caùc phaân ñoaïn nguyeân lieäu caùc thaønh phaàn xaáu coù haïi cho chaát löôïng cuûa daàu nhôøn, ñoù laø caùc chaát keo nhöïa, caùc hôïp chaát hydrocacbon thôm coù caáu truùc phöùc taïp ña voøng ñeå naâng cao chaát löôïng saûn phaåm: giaûm khaû naêng taïo coác, taêng tính oån ñònh cuûa ñoä nhôùt ñoái vôùi nhieät ñoä, laøm maøu saéc cuûa daàu saùng hôn. Phöông phaùp laøm saïch laø quaù trình chieát taùch (trích ly) loûng. Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp laø duøng moät dung moâi choïn loïc khoâng hoaø tan caùc hydrocacbon coù trong nguyeân lieäu, ñoàng thôøi coù khaû naêng chieát taùch caùc hôïp phaân caân loaïi boû ra khoûi nguyeân lieäu ôû daïng caën (extract) phaân lôùp vôùi phaàn saûn phaåm (rafinat). Töø ñoù coù theå taùch phaàn extract khoûi rafinat. Nguyeân lieäu cho quaù trình laøm saïch baèng dung moâi choïn loïc laø caùc phaân ñoaïn daáu nhôøn thu ñöôïc töø chöng caát döôùi aùp suaát thaáp vaø phaàn caën daàu ñaõ khöû asphalten, anhydric sunfurô Saûn phaåm chính rafinat laø nguyeân lieäu cho coâng ñoaïn taùch loïc parafin tieáp theoñeå saûn xuaát caùc loaïi daàu nhôøn goác. Phaàn extract duøng cheá bieán nhöïa ñöôøng hoaëc cacbon kyõ thuaät duøng trong coâng ngheä saûn xuaát cao su. c) Taùch loïc parafin raén nhaèm loaïi boû khoûi nguyeân lieäu hôïp phaàn hydrocacbon raén coù nhieät ñoä noùng chaûy cao ñeå haï thaáp nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa caùc loaïi saûn phaåm daàu nhôøn goác, naâng cao tính naêng söû duïng chuùng trong moâi tröôøngCopyright giaù laïnh. © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Ñeå taùch loïc ngöôøi ta duøng coâng ngheä keát tinh parafin trong dung moâi choïn loïc ôû caùc ñieàu kieän kyõ thuaät thích hôïp nhö tyû leä dung moâi / nguyeân lieäu, nhieät ñoä keát tinh, toác ñoä haï nhieät ñoä Dung moâi thöôøng duøng laø hoãn hôïp coù thaønh phaàn thích hôïp giöõa metyletyl xeton vaø toluen (60% V + 40% V), dicloetan vaø benzen (22% V + 78% V ) axeton vaø tolen ( 35% V + 65% ) vv Saûn phaåm thu ñöôïc cuûa quy trình taùch loïc parafin: - Boán loaïi daàu khoaùng, seõ ñöôïc laøm saïch boå sung nhôø moät soá coâng ngheä khaùc nhau cho ra boán loaïi daàu goác phaân bieät chuû yeáu veà tyû troïng vaø ñoä nhôùt, ñöôïc duøng ñeå pha cheá vôùi nhau vaø vôùi caùc loaïi phuï gia thích hôïp, theo tyû leä xaùc ñònh, nhaèm saûn xuaát ra nhöõng nhaïn hieäu thöông phaåm khaùc nhau. - Ba loaïi parafin raén (taùch töø caùc phaân ñoaïn chöng caát chaân khoâng) phaân bieät nhau bôûi nhieät ñoä noùng chaûy vaø xeârezin (taùch töø caën gudron) laø caùc hydrocacbon raén khaùc nhau veà thaønh phaàn vaø caáu truùc phaân töû, cuõng ñöôïc laøm saïch theo caùc yeâu caàu cuï theå ñeå thaønh caùc thöông phaåm, ñöôïc duøng nhieàu trong ñôøi soáng vaø moät soá ngaønh saûn xuaát. 1.2.4.2. Cheá bieán môõ nhôøn Môõ nhôøn laø moät thaønh phaåm cheá bieán töø daàu nhôøn vaø chaát laøm ñaëc thích hôïp theo caùc tyû leä xaùc ñònh. Tuyø theo yeâu caàu veà tính naêng söû duïng cuûa caùc loaïi môõ, chaát laøm ñaëc thöôøng duøng laø caùc loaïi xaø phoøng coù goác kim loaïi khaùc nhau hoaëc bentonit. Quy trình cheá bieán môõ nhôøn ñôn thuaàn laø caùc coâng ñoaïn mang tính cô hoïc hoaëc vaät lyù nhö khuaáy troän, nghieàn, loïc, haï nhieät ñoä hôïp lyù taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc hình thaønh moät khoái môõ ôû traïng thaùi phaân taùn vi dò theå ñoàng nhaát, traùnh hieän töôïng khoâng ñoàng nhaát trong thaønh phaàn môõ nhôøn hoaëc traïng thaùi taùch daàu phaù vôõ caáu truùc cuûa môõ 1.3. Caùc loaïi saûn phaåm cuûa coâng ngheä cheá bieán daàu khí Coâng ngheä cheá bieán daàu khí raát quy moâ vaø phöùc taïp, bao goàm nhieàu coâng ñoaïn xöû lyù, chuyeån hoaù vaø taùch loïc, nhaèm töø nguyeân lieäu daàu thoâ vaø khí daàu moû coù theå thu ñöôïc ba nhoùm saûn phaåm phuïc vuï cho söï phaùt trieån cuûa nhieàu ngaønh kinh teá vaø ñôøi soáng xaõ hoäi. 10 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 1.3.1. Nhoùm saûn phaåm naêng löôïng Ñaây laø loaïi saûn phaåm chuû yeáu cuûa ngaønh coâng nghieäp cheá bieán daàu khí. Con soá thoáng keâ cho thaáy 80 – 90% saûn löôïng daàu khí cuûa toaøn theá giôùi laø phuïc vuï cho nhu caàu naêng löôïng toaøn caàu. Nhöõng saûn phaåm naøy cung caáp nhieân lieäu cho caùc loaïi ñoäng cô vaø caùc loø coâng nghieäp hoaït ñoäng thöôøng xuyeân, baûo ñaûm naêng löôïng cho sinh hoaït cuûa ngöôøi daân. Tuyø thuoäc vaoø phaïm vi söû duïng, nhoùm saûn phaåm naêng löôïng laïi ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm nhieân lieäu nhö sau: 1.3.1.1) Nhieân lieäu khí thieân nhieân (Natural Gas – NG) vaø khí daàu moû hoaù loûng (liquified Petroleum Gas – LPG) Khí thieân nhieân ñöôïc khai thaùc tröïc tieáp töø caùc moû khí coù theå ñöôïc daãn tröïc tieáp tôùi caùc cô sôû tieâu thuï baèng maïng löôùi ñöôøng oáng hoaëc neùn vaøo bình theùp chòu löïc (compressed natural gas – CNG). Trong tröôøng hôïp caàn vaän chuyeån ñi quaù xa ngöôøi ta thöôøng hoaù loûng khí thieân nhieân (Liquified Natural Gas – LNG ), vaän chuyeån baèng caùc phöông tieän chuyeân duïng coù theå baûo oân ôû nhieät thaáp - 1600C. Taïi nôi tieâu thuï chuyeân duïng coù phöông tieän hoaù khí trôû laïi ñeå cung caáp tôùi tay ngöôøi tieâu thuï. Khí daàu moû hoaù loûng thu ñöôïc baèng caùch neùn hoãn hôïp khí taùch ra töø nhieàu nguoàn khaùc nhau nhö töø khí ñoàng haønh khí thieân nhieân hoaëc khí cuûa caùc nhaø maùy loïc xaêng daàu. Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa khí hoaù loûng laø propan vaø butan (coøn goïi laø khí bupro). Tyû leä giöõa propan vaø butan thay ñoåi tuyø theo yeâu caàu söû duïng. Nhieân lieäu khí duøng trong caùc tröôøng hôïp sau: a) Laøm nhieân lieäu cho tua- bin khí vaø loø hôi chaïy tuoäc bin hôi nöôùc duøng trong saûn xuaát ñieän. Trong tröôøng hôïp naøy coù theå thay theá nhieân lieäu diezen (DO). b) Laøm nhieân lieäu cho caùc loø coâng nghieäp nhieät ñoä cao nhö laø naáu thuyû tinh, nung clinker, goám söù, gaïch ngoùi, lo luyeän gangCopyright theùp. Loø saáy© Truong noâng DH saûn, Su thöïc pham phaåm Ky thuat Trong TP. lónhHo Chi vöïc Minh naøy nhieân lieäu khí thay theá toát cho daàu mazut (FO), do tính tieän duïng vaø ñaït hieäu quaû toát. c) Trong ñôøi soáng nhieân lieäu khí phuïc vuï tieän lôïi cho caùc maët sinh hoaït nhö naáu aên, söôûi aám, thaép saùng d) Laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô ñoát trong thay theá cho xaêng. Ñaây laø moät xu theá phaùt trieån trong töông lai vôùi muïc ñích haïn cheá oâ nhieãm moâi tröôøng do khoùi thaûi cuûa xaêng gaây ra. 1.3.1.2. Nhieân lieäu loûng Tuyø thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa caùc loaïi ñoäng cô, nhieân lieäu loûng ñöôïc chia thaønh caùc loaïi sau ñaây: a) Nhieân lieäu ñoäng cô coù boä cheá hoaø khí bao goàm caùc loaïi xaêng (gasoline) duøng cho oâtoâ, xe gaén maùy, xe moâtoâ, maùy bay caùnh quaït, xe taêng, ca noâ toác ñoä nhanh, taøu soâng, taøu bieån, caùc loaïi maùy bôm b) Nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô diesel (diesel Oil – DO) bao goàm caùc loaïi nhieân lieäu diesel duøng cho caùc loaïi ñoäng cô neùn chaùy cuõng goïi laø ñoäng cô diezen (diesel engine ) nhö caùc loaïi oâtoâ (goïi laø oâ toâ chaïy daàu), canoâ, xe taêng, xe uûi, xe ben, maùy bôm chaïy daàu c) Nhieân lieäu ñoäng cô phaûn löïc (Jet Fuel) duøng cho caùc loaïi maùy bay phaûn löïc (jet engine) trong chuyeân chôû haønh khaùch, vaän taûi vaø quaân söï. d) Nhieân lieäu ñoát loø (Fuel Oil – FO), coøn goïi laø mazut, duøng trong caùc noài hôi coá ñònh ôû nhaø maùy ñieän, maùy deät, caùc loø coâng nghieäp ñeå nung goám söù, xi maêng, gaïch ngoùi, naáu thuyû tinh, luyeän gang theùp 1.3.2. Nhoùm saûn phaåm phi naêng löôïng Nhoùm saûn phaåm naøy tuy khoâng tröïc tieáp cung caáp naêng löôïng cho caùc loaïi ñoäng cô, loø coâng nghieäp hoaït ñoäng nhöng coù vai troø quan troïng khoâng theå thieáu trong moïi maët saûn xuaát vaø ñôøi soáng xaõ hoäi. Chieám vò trí chuû yeáu trong nhoùm saûn phaåm naøy laø vaät lieäu boâi trôn vaø nhöïa ñöôøng. 11 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 1.3.2.1. Vaät lieäu boâi trôn Vaät lieäu boâi trôn coù theå ñöôïc saûn xuaát töø nhieàu nguoàn khaùc nhau song chuû yeáu töø nguoàn daàu moû, coù teân laø daàu môõ nhôøn (daàu môõ boâi trôn). Daàu môõ nhôøn laø loaïi vaät tö kyõ thuaät quan troïng trong taát caû caùc ngaønh saûn xuaát coù söû duïng tôùi ñoäng cô, maùy moùc, xe coä duø lôùn hay nhoû, duø tinh xaûo hay thoâ sô, cho duø hoaøn haûo tôùi ñaâu cuõng khoâng theå hoaït ñoäng ñöôïc. Coù nhieàu daïng vaät lieäu boâi trôn nhö boâi trôn daïng khí, daïng loûng, daïng baùn raén (deûo) vaø daïng raén. Saûn phaåm boâi trôn töø daàu moû coù hai daïng: boâi trôn loûng laø daàu nhôøn, boâi trôn deûo laø môõ nhôøn. Töø daàu moû baèng coâng ngheä thích hôïp ngöôøi ta saûn xuaát ra caùc loaïi daàu nhôn goác, töø ñoù pha cheá vôùi caùc loaïi phuï gia taïo ra raát nhieàu chuûng loaïi, nhaõn hieäu daàu nhôøn, môõ nhôøn khaùc nhau. Daàu môõ nhôøn ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå boâi trôn caùc loaïi ñoäng cô coù teân laø daàu môõ ñoäng cô, boâi trôn caùc thieát bò maùy moùc goïi laø daàu môõ coâng nghieäp, duøng ñeå baûo quaûn caùc loaïi khí taøi, vaät duïng goïi laø daàu môõ baûo quaûn 1.3.2.2.Bitum Bitum laø loaïi saûn phaåm naëng nhaát thu ñöôïc töø daàu moû. Bitum ñöôïc duøng chuû yeáu trong xaây döïng caùc coâng trình giao thoâng: ñöôøng xaù, caàu coáng, beán caûng, saân bay v.v Bitum coøn coù teân laø nhöïa ñöôøng, moät löôïng nhoû bitum coøn ñöôïc duøng laøm vaät lieäu taám lôïp, vaät lieäu choáng thaám, choáng doät, choáng roø ræ ôû caùc coâng trình xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp, ôû caùc heä thoâng töôùi tieâu trong noâng, laâm nghieäp, trong nuoâi troàng thuyû, haûi saûn. Töø loaïi bitum goác thu ñöôïc töø daàu moû ta ñaõ cheá bieán ra nhieàu chuûng loaïi bitum coù nhöõng ñaëc tính khaùc nhau ñeå phuïc vuï cho nhieàu muïc ñích. 1.3.3. Nhoùm saûn phaåm hoaù hoïc Töø nguyeân lieäu daàu khí coù theå cheá ra raát nhieàu saûn phaåm phuïc vuï saûn xuaát vaø ñôøi soáng con ngöôøi, goïi laø saûn phaåm hoaù daàu (Petrochemical Products). Thöïc teá 90% caùc saûn phaåm höõu cô hieän nay coù nguoàn goác hoaù daàu. NguoànCopyright nguyeân © Truong lieäu ñeå DH saûn Su xuaátpham caùc Ky cheáthuat phaåm TP. Hohoaù Chi daàu Minh baét nguoàn chuû yeáu töø taát caû caùc hôïp phaàn cuûa daàu khí. Caùc saûn phaåm hoaù hoïc coù theå chia thaønh nhieàu nhoùm mang tính naêng söû duïng khaùc nhau: 1.3.3.1. Nhoùm caùc hoaù chaát cô sôû Ñaây laø nhöõng loaïi hoaù chaát thu ñöôïc töø caùc daây chuyeàn coâng ngheä cheá bieán daàu khí. Chuùng coù yù nghóa raát quan troïng vì töø chuùng ngaønh coâng nghieäp toång hôïp hoaù daàu ñaõ cheá bieán thaønh nhöõng saûn phaåm cuoái cuøng raát phong phuù vaø ña daïng, ñoùng goùp raát lôùn vaøo taêng tröôûng cuûa neàn kinh teá quoác daân cuûa nhieàu quoác gia phaùt trieån treân theá giôùi, ñoàng thôøi goùp phaàn thuùc ñaåy söï tieán boä cuûa khoa hoïc kyõ thuaät noùi rieâng vaø neàn vaên minh nhaân loaïi noùi chung. Nhoùm caùc hoaù chaát cô sôû laïi ñöôïc phaân chia thaønh nhieàu nhoùm khaùc nhau, chuû yeáu laø nhoùm caùc olefin nheï (etylen, propylen, butaylen vaø butadien), nhoùm caùc hydrocacbon thôm (benzen, toluen, xylen vaø etybenzen ), nhoùm caùc hydrocacbon olefin naëng, nhoùm axetylen, nhoùm khí toång hôïp ( hoãn hôïp khí CO2 vaø H2 vôùi nhöõng tyû leä khaùc nhau thu ñöôïc töø nguoàn daàu khí), nhoùm parafin loûng, parafin raén vaø xerezin v.v 1.3.3.2. Nhoùm caùc saûn phaåm cuoái Nhöõng saûn phaåm cuoái cuøng cuûa ngaønh coâng nghieäp hoaù daàu laø caùc loaïi chaát deûo, caùc loaïi tô sôïi toång hôïp, caùc loaïi cao su toång hôïp, caùc loaïi phaân boùn hoaù hoïc, caùc chaát hoaït ñoäng beà maët Caùc saûn phaåm cuoái cuøng cuûa ngaønh cheá bieán hoaù daàu coù maët trong haàu heát caùc ngaønh saûn xuaát cuûa neàn kinh teá quoác daân vaø phuïc vuï moïi maët sinh hoaït cuûa con ngöôøi. 12 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Chöông 2: NHIEÂN LIEÄU TREÂN ÑOÄNG CÔ XAÊNG 2.1. Quaù trình chaùy trong ñoäng cô xaêng : Ñoäng cô xaêng laø loaïi ñoäng cô ñoát trong ñöôïc duøng phoå bieán, thöôøng laép ñaët cho caùc loaïi oâtoâ, xe gaén maùy, maùy bay caùnh quaït, maùy caøy, maùy keùo, maùy bôm huùt v.v Nhieân lieäu duøng cho loaïi ñoäng cô naøy laø xaêng oâtoâ, xaêng maùy bay, ñöôïc goïi chung laø xaêng. Ñeå hieåu ñöôïc nhöõng yeâu caàu chaát löôïng cuûa xaêng, ta caàn phaûi hieåu quaù trình chaùy cuûa xaêng trong ñoäng cô. 2.1.1. Hieän töôïng chaùy bình thöôøng - chaùy kích noå Ñeå ñôn giaûn chuùng ta xem xeùt ñoäng cô xaêng söû duïng boä cheá hoaø khí. Xaêng töø thuøng chöùa theo oáng daãn qua baàu loïc roài ñöôïc chuyeån vaøo boä cheá hoaø khí. ÔÛ ñaây xaêng ñi vaøo voøi phun. Trong khi ñoù khoâng khí beân ngoaøi do söï giaûm aùp suaát trong thì naïp cuûa ñoäng cô seõ ñöôïc huùt vaøo qua baàu loïc khoâng khí ñi ñeán hoïng khuyeách taùn. Taïi hoïng khuyeách taùn do cheânh leäch aùp suaát, xaêng ñöôïc phun ra khoûi voøi phun, cuoán theo doøng khoâng khí, xaêng boác hôi, taïo thaønh vôùi khoâng khí hoãn hôïp hôi xaêng vaø phaân phoái ñeàu trong caùc xy-lanh cuûa ñoäng cô. Trong xy-lanh hôi xaêng bò neùn tôùi moät thôøi ñieåm thích hôïp thì neán ñieän (bu-gi) ñaùnh löûa, taïi thôøi ñieåm ñoù hoãn hôïp hôi xaêng baét chaùy raát nhanh, Theå tích khí chaùy trong xy-lanh taêng leân ñaåy pit-toâng xuoáng, coøn khí thaûi theo cöûa xaû ra ngoaøi. Nhö vaäy quaù trình chaùy cuûa hôi xaêng trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô boä cheá hoaø khí laø moät quaù trinh chaùy cöôõng böùc, thöïc hieän ñöôïc laø nhôø tia löûa ñieän cuûa bu-gi. Quùa trình chaùy nhö vaäy dieãn ra raát nhanh, nhöng khoâng phaûi xaûy ra töùc khaéc trong toaøn boä theå tích xy-lanh, maø baét ñaàu chaùy töø bu-gi sau ñoù chaùy lan daàn ra toaøn boä theå tích xy-lanh, luùc ñoù chu trình chaùy keát thuùc. Toác ñoä lan truyeàn cuûa maët caàu löûa bình thöôøng laø 20 – 25 m/sec. Vôùi toác ñoä lan truyeàn cuûa maët caàu löûa nhö vaäy, aùp suaát hôi Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh trong xy-lanh taêng ñeàu ñaën, ñoäng cô hoaït ñoäng bình thöôøng. Vì moät lyù do khaùch quan naøo ñoù nhö duøng xaêng khoâng ñuùng chaát chaát löôïng yeâu caàu hoaëc caáu taïo ñoäng cô khoâng ñöôïc chuaån xaùc hoaëc ñieàu kieän laøm vieäc cuûa ñoäng cô khoâng bình thöôøng trong ñoäng cô. Khi ñoù seõ xuaát hieän chaùy kích noå, töùc laø taïi moät ñieåm naøo ñoù trong xy-lanh duø maët caàu löûa chöa lan tôùi, hôi nhieân lieäu ñaõ boác chaùy ñoät ngoät vôùi toác ñoä chaùy lan truyeàn nhanh gaáp traêm laàn chaùy bình thöôøng. Toác ñoä chaùy truyeàn lan khi kích noå leân tôùi 1.500 – 2.500 m/sec. AÙp suaát trong xy-lanh voït taêng tôùi 160 KG/cm2. Chính söï taêng aùp suaát ñoät ngoät ñoù taïo ra caùc soùng hôi xung ñoäng va ñaäp vaøo vaùch xy-lanh, phaùt tieáng keâu laùch caùch, maùy noå rung giaät vaø noùng hôn bình thöôøng raát nhieàu. 2.1.2. Trò soá octan cuûa xaêng Thöïc teá cho thaáy hieän töôïng chaùy kích noå cuûa ñoäng cô xaêng coù quan heä chaët cheõ vôùi thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa xaêng. So saùnh caùc nhoùm hydrocacbon cho thaáy hydrocacbon n-parafin deã bò chaùy kích noå nhaát, ngöôïc laïi nhoùm hydrocacbon izoparafin vaø hydrocacbon thôm khoù bò kích noå. Ñeå ñaùnh giaù khaû naêng chaùy kích noå cuûa moät nhoùm hydrocacbon hoaëc moät loaïi xaêng naøo ñoù ngöôøi ta ñaõ phaùt minh ra moät phöông phaùp thöïc nghieäm döïa treân söï so saùnh quaù trình chaùy cuûa caùc loaïi nhieân lieäu cuï theå vôùi moät loaïi nhieân lieäu tieâu chuaån, töø ñoù xaùc ñònh moät chæ tieâu chaát löôïng coù teân laø trò soá octan (TSOT). TSOT cuûa moät loaïi xaêng caøng cao caøng khoù bò kích noå khi chaùy trong ñoäng cô, nghóa laø xaêng ñoù coù tính choáng kích noå toát. Ngöôïc laïi TSOT caøng thaáp caøng deã bò chaùy kích noå, loaïi xaêng ñoù coù tính choáng kích noå keùm. 2.1.2.1 Nhieân lieäu tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh trò soá octan Nhieân lieäu tieâu chuaån ñeå xaùc ñònh trò soá octan bao goám hai hôïp phaàn : a) Hôïp phaàn n-heptan (n-C7H14) coù coâng thöùc caáu taïo maïch cacbon thaúng CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 13 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM N-heptan coù tính choáng kích noå keùm, quy öôùc heptan coù TSOT baèng khoâng (TSOT = 0) b) Hôïp phaàn izo-octan (2.2.4 tri metyl pentan) coù coâng thöùc caáu taïo maïch nhaùnh. Izo-octan coù tính choáng kích noå toát, quy öôùc izo-octan coù trò soá octan baèng 100.(TSOT = 100). CH3 CH3 – C - CH2 - CH -CH3 CH3 CH3 Khi pha cheá hai hôïp phaàn naøy vôùi nhau theo tyû leä theå tích nhaát ñònh seõ suy ra ñöôïc TSOT cuûa nhieân lieäu hoãn hôïp ñoù. Ví duï nhieân lieäu tieâu chuaån coù 30% theå tích n-heptan vaø 70% theå tích izo- octan, coù TSOT baèng 70. 2.1.2.2. Cô sôû phöông phaùp xaùc ñònh TSOT cuûa xaêng Ñeå xaùc ñònh TSOT cuûa moät loaïi xaêng naøo ñoù, ngöôøi ta ñem loaïi xaêng ñoù chaïy moät ñoäng cô chuyeân duïng laø maùy ño trò soá octan. Ghi laïi hieân töôïng chaùy kích noå cuûa ñoäng cô taïi nhöõng ñieàu kieän xaùc ñònh. Tieáp theo caàn pha cheá moät daõy nhieân lieäu tieâu chuaån coù TSOT khaùc nhau. Laàn löôït duøng caùc nhieân lieäu chuaån naøy chaïy maùy ño trò soá octan vaø ghi laïi traïng thaùi kích noå cuûa maùy vôùi töøng loaïi nhieân lieäu tieâu chuaån. Treân cô sôû so saùnh hieän töôïng chaùy kích noå cuûa loaïi xaêng ñem thöû vôùi caùc nhieân lieäu tieâu chuaån ñeå tìm ra moät nhieân lieäu chuaån coù hieän töôïng chaùy kích noå gioáng nhö xaêng ñem thöû. Töø ñoù ruùt ra laø xaêng ñem thöû coù TSOT baèng nhieân lieäu chuaån naøy. Ví duï xaêng ñem thöû chaïy trong maùy ño trò soá octan coù hieän töôïng chaùy kích noå gioáng nhö nhieân lieäu chuaån coù 26% n- jeptan vaø 74% izo-octan thì xaêng ñem thöû coù TSOT baèng 74. Caàn chuù yù traùnh nhaàm laãn khi noùi moät loaïi xaêng coù TSOT baèng 74, nghóa laø noù coù tính choáng kíchCopyright noå gioáng © loaïiTruong nhieân DH lieäu Su phamchuaån Ky coù thuat 74% TP.V laø Ho izo- Chi octan, Minh chöù khoâng phaûi trong xaêng ñoù coù 74% V laø izo-octan. 2.1.2.3. Caùc loaïi trò soá octan Treân thöïc teá, tuyø theo phöông phaùp xaùc ñònh ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi trò soá octan sau ñaây: a) Trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp mo-tô (Motor Octan Number – MON). Trò soá MON theå hieän ñaëc tính cuûa xaêng duøng cho ñoäng cô trong ñieàu kieän hoaït ñoäng treân xa loä, toác ñoä cao nhöng ñeàu ñaën hoaëc khi ñoäng cô chuyeân chôû naëng. b) Trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp nghieân cöùu (Research Octan Number – RON). Trò soá RON theå hieän ñaëc tính cuûa xaêng duøng cho ñoäng hoaït ñoäng trong thaønh phoá, toác ñoä thaáp laïi hay taêng giaûm ñoät ngoät. Cuøng moät maãu xaêng, trò soá RON bao giôø cuõng cao hôn MON. Vì vaäy khi noùi TSOT cuûa moät loaïi xaêng naøo ñoù caàn phaân bieät RON vaø MON ñeå traùnh nhaàm laãn. Hieäu soá cuûa hai trò soá RON vaø MON(RON – MON) bieåu thò cho söï thay ñoåi tính chaát cuûa xaêng khi ñoäng cô hoaït ñoäng taïi hai ñieàu kieän khaùc nhau nhö ñaõ noùi ôû treân vaø coù teân laø ñoä nhaïy caûm cuûa xaêng. Ñoä nhaïy caûm cuûa xaêng thaáp coù nghóa laø loaïi xaêng ñoù ít thay ñoåi khaû naêng chaùy trong caùc ñieàu kieän hoaït ñoäng khaùc nhau cuûa ñoäng cô. c) Trò soá octan thoâng duïng(Popullar Octan Number – PON). ÔÛ moät soá nöôùc söû duïng PON baèng trung bình coäng cuûa RON va MON{( RON + MON)/ 2} ñeå ñaëc tröng cho tính choáng kích noå cuûa xaêng thay vì duøng RON rieâng reõ. Noù ñöa vaøo söû duïng sôùm naêm 1970 nhö laø moät söï thoaû hieäp giöõa RON vaø MON cho muïc ñích quaûng caùo, vaø ñeå giöõ ñöôïc nhöõng khaùch haøng khoù tính vôùi raát nhieàu thuaät ngöõ khaùc nhau. 2.1.2.4. Quan heä giöõa trò soá octan cuûa xaêng vaø tyû soá neùn cuûa ñoäng cô Vieäc löïa chon TSOT cuûa xaêng söû duïng phuï thuoäc vaøo tyû soá neùn cuûa ñoäng cô. Ñoäng cô coù tyû soá neùn cao laø ñoäng cô taïo ra coâng suaát lôùn, ñoøi hoûi loaïi xaêng söû duïng phaûi coù TSOT cao. Neáu ñem duøng 14 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM loaïi xaêng coù TSOT thaáp seõ gaây ra hieän töôïng kích noå. Neáu duøng xaêng coù TSOT cao hôn yeâu caàu cuûa ñoäng cô cuõng khoâng toát, gaây laõng phí xaêng, ñoäng cô hoaït ñoäng khoâng oån ñònh, deã noùng maùy. Toùm laïi, ñeå taïo ra hieän töôïng chaùy bình thöôøng trong buoàng ñoát, khieán ñoäng cô hoaït ñoäng oån ñònh, caàn phaûi söû duïng xaêng coù TSOT phuø hôïp vôùi tyû soá neùn cuûa ñoäng cô (xem baûng 1). Baûng 1. Quy ñònh töông quan giöõa tyû soá neùn vaø tyû soá octan A. Quy ñònh cuûa Taây AÂu Tyû soá neùn cuûa ñoäng cô Trò soá Octan Teân nöôùc Min Max Min Max Anh 8,0 10,5 78,5 101,5 Phaùp 7,8 10,5 80.5 98 Ñöùc 7.8 11,0 82,5 101,0 Italy 8,1 9,5 84,0 102,5 B. Quy ñònh cuûa Lieân Xoâ ( cuõ ) Ñoäng cô Xaêng Ñöôøng kính xy lanh(mm) Tyû soá neùn MON RON 100 9,0 89 95 100 8,5 89 95 76 Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 8,8 85 98 92 6,6 72 - 92 7,65 85 93 82 9,0 85 93 76 7,0 72 - 76 7,7 76 - 72 6,5 76 - 82 6,2 66 - 72 - 2.2. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa xaêng Ñeå baûo ñaûm cho ñoäng cô hoaït ñoäng bình thöôøng, xaêng phaûi ñaït döôïc nhöõng yeâu caàu chaát löôïng döôùi ñaây : - Coù ñoä bay hôi thích hôïp ñeå ñoäng cô deã khôûi ñoäng vaø vaän haønh moät caùch ñeàu ñaën nhòp nhaøng, khoâng taïo ra caùc ngheõn hôi, ñaëc bieät vaøo muøa heø, nhieät ñoä moâi tröôøng cao. - Coù tính choáng kích noå cao, baûo ñaûm cho ñoäng cô laøm vieäc ôû phuï taûi lôùn maø khoâng bò kích noå. - Coù tính oån ñònh hoaù hoïc toát, khoâng taïo ra caùc hôïp chaát keo nhöïa khi toàn chöùa, khi chaùy khoâng ñeå laïi nhieàu chaát muoäi than trong buoàng ñoát, khoâng aên moøn caùc chi tieát trong ñoäng cô. - Khoâng bò ñoâng ñaëc khi nhieät ñoä haï thaáp, khoâng huùt nöôùc vaø khoâng taïo ra caùc tinh theå nöôùc ñaù khi gaëp laïnh. Döôùi ñaây seõ coù nhöõng phaân tích chi tieát hôn veà nhöõng yeâu caàu chaát löôïng cuûa xaêng. 15 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 2.2.1. Tính bay hôi cuûa xaêng Yeâu caàu xaêng phaûi coù tính bay hôi thích hôïp, neáu xaêng bay hôi quaù deã seõ hoaù hôi ngay treân ñöôøng oáng daãn, gaây neân hieän töôïng nuùt hôi (ngheõn khí) laøm cho xaêng phun ra laãn boït, khoâng baûo ñaûm ñuû hôi xaêng cung caáp cho ñoäng cô neân ñoäng cô hoaït ñoäng khoâng oån ñònh, coù theå bò cheát maùy. Trong vaän chuyeån, bôm huùt, baûo quaûn seõ xaûy ra hao huït töï nhieân lôùn quaù möùc. Xaêng bay hôi keùm (khoù bay hôi) gaây neân khoù khôûi ñoäng maùy, khoù ñieàu chænh maùy, gaây laõng phí nhieân lieäu do chaùy khoâng heát, taïo muoäi than laøm baån maùy, laøm loaõng daàu nhôøn gaây hieän töôïng maøi moøn maùy nhieàu hôn möùc bình thöôøng. Tính bay hôi cuûa xaêng ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùc chæ tieâu phaåm chaát : - Thaønh phaàn ñieåm soâi - Aùp suaát hôi baõo hoaø, - Tyû troïng hay khoái löôïng rieâng. 2.2.1.1. Thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa xaêng Tieâu chuaån xaùc ñinh TCVN 2698 – 1995, ASTM D S6 Chæ tieâu naøy ñöôïc xaùc ñònh trong duïng cuï chöng caát ñaõ tieâu chuaån hoaù. Ñoái vôùi xaêng caàn xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi nhö sau : - Ñieåm soâi ñaàu (tsñ hay IBP) - Ñieåm soâi 10% V - Ñieåm soâi 50% V - Ñieåm soâi 90% V - Ñieåm soâi cuoái (tsc hay FBP). YÙ nghóa cuûa thaønh phaàn ñieåm soâi : a) Ñieåm soâi daàu vaø ñieåmCopyright soâi 10% © Truong ñaëc tröng DH choSu pham tính khôûi Ky thuat ñoäng TP. maùy, Ho khaûChi Minhnaêng gaây ngheõn hôi vaø hao huït töï nhieân. Ñieåm soâi ñaàu thaáp hôn quy ñònh caøng nhieàu thì xaêng caøng deã hao huït, caøng khoù khôæ ñoäng maùy. Ñoái vôùi oâtoâ, vieäc khôûi ñoäng maùy coù lieân quan tôùi nhieät ñoä khoâng k hí vaø t10%V theo coâng thöùc kinh nghieäm sau : tmin = ½ t10%V – 50,5 Trong ñoù : - tmin : Nhieät ñoä toái thieåu cuûa khoâng khí, ôû ñoù maùy coù theå khôûi ñoäng. - t10%V: Ñoä caát 10%. b) Ñieåm soâi 50% bieåu thò khaû naêng thay ñoåi toác ñoä cuûa maùy. Neáu ñieåm soâi 50% cuûa xaêng cao quaù quy ñònh, khi taêng toác (taêng ga), löôïng hôi xaêng vaøo maùy nhieàu nhöng ñoát chaùy khoâng kòp do khoù boác hôi, do ñoù maùy yeáu, ñieàu khieån maùy khoù khaên. c) Ñieåm soâi 90% laø ñieåm soâi cuoái bieåu thò ñoä bay hôi hoaøn toaøn cuûa xaêng. Neáu ñieåm soâi naøy lôùn quaù quy ñònh, xaêng khoù bay hôi hoaøn toaøn gaây hieän töôïng pha loaõng daàu nhôøn, laøm maùy deã bò maøi moøn cuõng nhö laõng phí nhieân lieäu. Treân cô sôû yù nghóa cuûa thaønh phaàn ñieåm soâi cho thaáy caùc loaïi xaêng phaûi coù ñoä bay hôi thích hôïp. Theo quy ñònh ñieåm soâi ñaàu khoâng döôùi 35 -40 0C. Ñeå coù theå deã daøng khôûi ñoäng khi ñoäng cô coøn nguoäi yeâu caàu ôû 60 – 700C xaêng phaûi bay hôi ñöôïc 10% theå tích (10%V). Ñeå xaêng chaùy heát hoaøn toaøn trong ñoäng cô, yeâu caàu ôû 180 – 1900C xaêng phaûi bay hôi ñöôïc 90%V vaø ôû 195 – 2000C phaûi bay hôi hoaøn toaøn. Neáu ñoái vôùi moät loaïi xaêng thöông phaåm, kieåm tra chaát löôïng ban ñaàu cho thaáy thaønh phaàn caát ñaït tieâu chuaån quy ñònh, nhöng sau moät thôøi gian vaän chuyeån bôm huùt, baûo quaûn, kieåm tra laïi thaáy thaønh phaàn nheï ñaõ bay hôi hoaëc do caùc hôïp phaàn nhieân lieäu naêng nhö daàu hoaû, nhieân lieäu diezen ñaõ laãn vaøo. Khi ñoù neáu tieáp tuïc duøng xaêng naøy chaïy maùy seõ gaây nhieàu taùc haïi nhö ñaõ trình baøy ôû treân. 2.2.1.2. Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 5731 – 1993, ASTM D 323 16 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Laø aùp suaát hôi xaêng ôû traïng thaùi caân baèng vôùi theå loûng trong bom Reid ñöôïc ño taïi nhieät ñoä xaùc ñònh laø 37,80C (hay 1000F). AÙp suaát hôi baõo hoaø Reid coù theå bieåu dieãn baèng nhieàu ñôn vò ño aùp suaát khaùc nhau nhö : Psi, Bar, kPa, mmHg, KG/cm2 Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid laø moät trong caùc chæ tieâu veà tính bay hôi cuûa caùc loaïi xaêng. Döïa vaøo aùp suaát hôi baõo hoaø Reid coù theå ñaùnh giaù nhieân lieäu veà tính khôûi ñoäng, khaû naêng taïo nuùt hôi, hao huït do bay hôi trong baûo quaûn vaø möùc ñoä nguy hieåm do chaùy. Aùp suaát hôi baõo hoaø Reid caøng cao thì khaû naêng bay hôi caøng maïnh. Yeâu caàu caùc loaïi xaêng phaûi coù aùp suaát hôi baõo hoaø Reid phuø hôïp khoâng quaù cao vaø quaù thaáp. 2.2.1.3. Khoái löôïng rieâng vaø tyû troïng (Density & Relative Density) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 3893 – 84, ASTM D 1298, TCVN 2691 – 78, ASTM D 941, ASTM D 1217 ASTM D 1480, ASTM D 4052 Khoái löôïng rieâng(Density) ño baèng g/cm3 laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích. Tyû troïng (Relative Density) laø tyû soá khoái löôïng rieâng cuûa moät chaát ôû nhieät ñoä naøo ñoù, so vôùi 0 0 khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 4 C. Kyù hieäu d1/4, trong ñoù t C laø nhieät ñoä taïi ñoù xaùc ñònh tyû troïng tieâu 0 0 chuaån ôû 20 C kyù hieäu d20/4 hoaëc tyû troïng tieâu chuaån ôû 15 C kyù hieäu d15/4. ÔÛ Anh, Myõ vaø moät soá nöôùc 0 0 laïi duøng tyû troïng ôû 60 F ( töông ñöông 15,6 C), kyù hieäu d60F/60F. Coù nhieàu tieâu chuaån xaùc ñònh tyû troïng - TCVN 3893 – 84, ASTM D 1298 xaùc ñònh tyû troïng baèng phuø keá (aerometer). - TCVN 2691- 78, ASTM D 941, ASTM D 1217 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình do tyû troïng baèng bình do tyû troïng mao quaûn (pycnometer) vôùi caùc daïng mao quaûn khaùc nhau. - ASTM D 1480 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình ño tyû troïng mao quaûn, duøng cho chaát loûng nhôùt. - ASTM D 4052 xaùc ñònh tyû troïng chaát loûng baèng maùy ño tyû troïng hieän soá. Ñeå suy tyû troïng töø caùc nhieät ñoä khaùc nhau veà tyû trong tieâu chuaån coù coâng thöùc tính hoaëc söû duïng baûng soá chuyeån ñoåi( xemCopyright chöông 11).© Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh D20/4 = dt/4 + (t – 20) Trong ñoù : t – Nhieät ñoä baát kyø, - Heä soá ñieàu chænh tyû troïng. 2.2.1.4. Ñoä API (0API – API gravity) Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 287 Ñoä API laø moät chuû tieâu ñaùnh giaù tyû troïng cuûa daàu thoâ vaø caùc saûn phaåm cuûa chuùng theo tieâu chuaån cuûa vieän daàu moû Hoa Kyø (American Petroleum Institute) 0 API = 141,5 -131,5 o o d60 F / 60 F Tyû troïng hay 0API bieåu hieän tính bay hôi cuûa moät saûn phaåm daàu moûø. Tyû troïng caøng thaáp (0API caøng cao), chöùng toû saûn phaåm caøng nheï, caøng deã bay hôi. Treân thöïc teá, caùc loaïi saûn phaåm daàu moû coù tyû troïng trong moät phaïm vi naøo ñoù laø hôïp lyù, neáu vöôït khoûi phaïm vi ñoù chöùng toû tính bay hôi cuûa saûn phaåm ñoù khoâng phuø hôïp, ví duï tyû troïng cuûa xaêng oâtoâ ôû 150C trong khoaûng 0,700 ñeán 0,740. Trong thöïc teá vieäc xaùc ñònh tyû troïng hoaëc khoái löôïng rieâng hay 0API cuûa caùc saûn phaåm daàu moû loûng mang yù nghóa thöông maïi nhieàu hôn yù nghóa kieåm ñònh chaát löôïng. 2.2.2. Trò soá octan cuûa xaêng Hieän töôïng chaùy cuûa xaêng trong ñoäng cô boä cheá hoaø khí ñaõ ñöôïc trình baøy trong muïc 2.1.1. Yeâu caàu caùc loaïi xaêng khi chaùy trong ñoäng cô khoâng xaûy ra hieän töôïng kích noå, nghóa laø phaûi coù tính choáng kích noå toát. Tính choáng kích noå cuûa caùc loaïi xaêng bieåu hieän ôû trò soá octan (xem muïc 2.1.2). Nguyeân taéc xe maùy laø phaûi duøng loaïi xaêng coù TSOT phuø hôïp vôùi tyû soá neùn cuûa ñoäng cô. Caùc nhaø saûn xuaát ñoäng cô xe maùy ñeàu coù quy ñònh loaïi xaêng coù TSOT thích hôïp vôùi loaïi ñoäng cô, xe maùy do mình 17 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM saûn xuaát ra. Ñeå taêng TOST cho xaêng, caùc nhaø saûn xuaát söû duïng caùc daây chuyeàn coâng ngheä ngaøy caøng hoaøn chænh hôn ñeå taïo ra caùc hôïp phaàn coù TSOT cao. Tuy vaäy vaãn chöa giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà, do ñoù treân thöïc teá ngöôøi ta coøn pha vaøo xaêng nhöõng loaïi phuï gia thích hôïp laøm taêng TSOT cuûa xaêng. 2.2.2.1) Caùc phöông phaùp ñaùnh giaù trò soá octan(RON, MON , PON) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 2703 – 78 , ASTM D 2699 (xaùc ñònh MON) TCVN 2702 – 78 , ASTM D 2700 (xaùc ñònh RON) Vieäc xaùc ñònh TSOT cuûa xaêng ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò chuyeân duïng vôùi caùc loaïi nhieân lieäu chuaån. Chæ taïi caùc phoøng thí nghieäm chuyeân nghaønh cuûa caùc cô sôûø saûn xuaát, caùc cô quan kieåm tra chaát löôïng môùi coù khaû naêng ñaùnh giaù TSOT. Veà nguyeân taéc, caùc nhaø saûn xuaát phaûi baûo ñaûm cung caáp caùc loaïi xaêng coù TSOT ñuùng vôùi nhaõn hieäu haøng hoaù. Ngöôøi tieâu duøng phaûi ñònh kyø kieåm tra ñaùnh giaù TSOT cuûa caùc loaïi xaêng löu thoâng treân thò tröôøng. Laøm nhö vaäy seõ baûo ñaûm cho caùc loaïi ñoäng cô, xe maùy hoaït ñoäng an toaøn, phaùt huy coâng suaát vaø keùo daøi tuoåi hoaït ñoäng cuûa xe maùy. 2.2.2.2. Haøm löông chì (lead) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 6020 – 1995, ASTM D 3341, ASTM D 3237, ASTM D 2599 Trong quaù trình chaùy cuûa hôi xaêng trong buoàng ñoát coù söï taïo thaønh vaø tích tuï caùc hôïp chaát peoxyt. Nhöõng chaát peoxyt naøy laø nguyeân nhaân daãn tôùi kích noå khi noàng ñoä cuûa chuùng ñaït tôùi moät giôùi haïn naøo ñoù. Ñeå traùnh hieän töôïng kích noå, ngöôøi ta phaûi ngaên chaän söï tích tuï caùc hôïp chaát peoxyt ñoù. Moät trong caùc bieän phaùp coù hieäu quaû roõ reät laø pha vaøo xaêng moät hoãn hôïp coù teân laø “nöôùc chì”. Nöôùc chì laø teân goïi ñôn giaûn hoãn hôïp loûng coù thanh phaàn laø hôïp chaát tetraetyl chuø [Pb(C2H5)4] vaø bromua etan (BrC2H5) hoaëc dibromua etan (BrC2H4Br). Taùc duïng cuûa tetraetyl chì (TEC) laø phaù huyû caùc hôïp chaát peoxyt vaø ngaên caûn söï tích luyõ cuûa chöng trong xy-lanh do ñoù traùnh ñöôïc hieän töôïng kích noå. Nhö vaäy tetraetyl chì coù taùc duïng taêng TSOT cuûa xaêng. Bromua etan hoaëc dibromua etan ñöôïc goïi laø chaát loâi keùo vì chuùngCopyright giuùp cho© Truong muoäi DHchì Susau pham quaù Kytrình thuat chaùy TP. khoâng Ho Chi ñoïng Minh laïi trong xy-lanh, pit-toâng, bu-gi, xupap maø theo khoùi xaû ra ngoaøi. Nöôùc chì coù taùc duïng taêng tính kích noå cuûa xaêng roõ reät, song noù laø chaát ñoäc gaây toån thöông cho heä thaàn kinh ñoái vôùi ngöôøi bò nhieãm. Vì theá noàng ñoä giôùi haïn cuûa buïi chì trong khoâng khí khoâng cho pheùp vöôït quaù 0,005 mg/cm3. Cuõng do taùc haïi gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng khí quyeån neân trong voøng 20 – 30 naêm trôû laïi ñaây nhieàu nöôùc treân theá giôùi vaø trong khu vöïc ñaõ daàn daàn haïn cheá vaø ñi ñeán caám söû duïng xaêng pha chì. Ñoái vôùi caùc loaïi xaêng pha chì caàn ñaùnh giaù haøm löôïng chì ño ñöôïc baèng g/l. Coù nhieàu tieâu chuaån xaùc ñònh haøm löôïng chí trong xaêng : - TCVN 6020 – 1995 töông ñöông ASTM D 3341 xaùc ñònh chì trong xaêng oâtoâ baèng phöông phaùp ioát mono clorua. - ASTM D 3237 xaùc ñònh chì trong xaêng baèng phöông phaùp quang phoå haáp thuï nguyeân töû (Atomic Abserption Spectrosmetry). - ASTM D 2599 xaùc ñònh chì trong xaêng maùy bay baèng phöông phaùp quang phoå tia X (X Spectrosmetry). 2.2.2.3. Caùc hôïp chaát chöùa oxy Töø ñaàu thaäp kyû 70, taïi caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån do yeâu caàu loaïi boû xaêng pha chì, ngöôøi ta ñaõ phaùt kieán vieäc pha vaøo xaêng moät soá hôïp chaát chöùa oxy coù taùc duïng taêng TSOT cho xaêng, ñoù laø caùc loaïi alcol, ete nhö metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), metyl ter butyl ete (CH3-O-CH9) vieát taét MTBE, metylt er , amyl ete (CH3-O-C5H11), vieát taét MTAE, v.v Nhöõng hôïp chaát naøy cuõng tham gia vaøo cô cheá ngaên caûn söï tích tuï peoxyt, neân haïn cheá hieän töôïng chaùy kích noå trong ñoäng cô xaêng, chuùng khoâng quaù ñoäc nhö tetraetyl chì. Tuy vaäy vieäc söû duïng caùc hôïp chaát treân cuõng coù haïn cheá vì nhieät löôïng chaùy cuûa chuùng thaáp, aùp suaát hôi baõo hoøa quaù cao, moät soá chaát deã gaây taùch lôùp trong xaêng khi bò laãn nöôùc. Do ñoù chæ ñöôïc pheùp pha moät löôïng coù giôùi 18 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM haïn vaøo trong xaêng. ÔÛ nöôùc ta hieän nay chöa söû duïng caùc loaïi phuï gia naøy. Hieän nay taïi bang Califonia (Myõ) ñaõ caám pha MTBE vaøo xaêng, do hôïp chaát naøy khoù phaân huyû, tích tuï laïi seõ gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. 2.2.3. Tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng Tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng bieåu thò ôû khaû naêng xaêng duy trì ñöôïc chaát löôïng ban ñaàu trong quaù trình bôm huùt, vaän chuyeån, toàn chöùa, baûo quaûn. Ñaùnh giaù tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng baêng caùc chæ tieâu chaát löôïng : haøm löôïng nhöïa thöïc teá vaø ñoä beàn oxy hoaù. 2.2.3.1. Haøm löông nhöïa thöïc teá (Exitent gum) Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 381 Nhöïa thöïc teá laø löôïng caën raén coøn laïi sau khi laøm bay hôi moät theå tích xaêng nhaát ñònh, taïi nhöõng ñieàu kieän xaùc ñònh, baèng caùch thoåi doøng khoâng khí vaø hôi nöôùc ôû nhieät ñoä quy chuaån qua maøu xaêng thí nghieäm. Ño baèng mg/100 ml. Xaêng môùi coù löôïng nhöïa nhoû hôn xaêng ñaõ toàn chöùa baûo quaûn laâu. Haøm löôïng nhöïa taêng laø do döôùi aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä, aùnh saùng, khoâng khí, kim loaïi caùc hôïp phaàn keùm oån ñònh coù trong xaêng bò oxy hoaù taïo ra caùc hôïp chaát keo nhöïa. Caùc loaïi xaêng coù tính oån ñònh hoaù hoïc khaùc nhau tuyø thuoäc thaønh phaàn cuûa chuùng. Xaêng coù haøm löôïng nhöïa thöïc teá nhoû thì tình oån ñònh toát vaø ngöôïc laïi. Haøm löôïng nhöïa cuûa caùc loaïi xaêng khoâng vöôït quaù quy ñònh 4 – 5mg/100 ml taïi nôi saûn xuaát vaø 8 mg/100ml taïi nôi toàn chöùa. Neáu haøm löôïng nhöïa thöïc teá vöôït quaù quy ñònh seõ coù aûnh höôûng khoâng toát tôùi caùc chæ tieâu chaát löôïng khaùc cuûa xaêng nhö tính choáng kích noå, tính aên moøn vaø bay hôi. 2.2.3.2. Tính oån ñònh oxy hoaù (Oxidation stability) Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 525 Tính oån ñònh oxy hoaù ñöôïc ñaùnh giaù baèng phöông phaùp ño chu kyø caûm öùng. Chu lyø caûm öùng laø khoaûng thôøi gian (ño baèng phuùt)Copyright maø trong © Truong xaêng khoâng DH Su xaûypham ra Kysöï keátthuat tuûa TP. vaø Ho vaån Chi ñuïc Minh khi bò oxy hoaù bôûi oxy cuûa khoâng khí taïi aùp suaát vaø nhieät ñoä xaùc ñònh. Chu kyø caûm öùng cuûa maãu xaêng thí nghieäm caøng daøi thì tính oån ñònh oxy hoaù cuûa xaêng caøng toát. Neáu xaêng ñöôïc baûo quaûn trong ñieàu kieän khoâng toát, bò bieán chaát vaø chu kyø caûm öùng seõ taêng leân. Quy ñònh chu kyø caûm öùng cuûa xaêng oâtoâ khoâng vöôït quaù 240 phuùt.ÔÛ moät soá nöôùc coøn quy ñònh vaø khoáng cheá chæ tieâu haøm löôïng olefin (% kl) ñeå bieåu hieän cho tính oån ñònh hoaù hoïc cuûa xaêng. Xaêng coù haøm löôïng olefin cao thì tính oån ñònh hoaù hoïc keùm. 2.2.4. Tính aên moøn kim loaïi cuûa xaêng Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa xaêng laø caùc hôïp chaát hydrocacbon hoaøn toaøn khoâng coù taùc duïng aên moøn kim loaïi. Tuy vaäy trong xaêng coù chöùa moät löôïng taïp chaát chöa loaïi boû trieät ñeå khoûi xaêng, hoaëc trong quaù trình vaän chuyeån toàn chöùa xaêng bò nhieãm baån. Nhöõng taïp chaát naøy coù tính aên moøn kim loaïi, laøm aûnh höôûng tôùi tuoåi hoaït ñoäng cuûa xe maùy, ñoäng cô. Do ñoù caàn kieåm nghieäm caùc chæ tieâu chaát löôïng naøy. Ñeå ñaùnh giaù tính aên moøn kim loaïi cuûa caùc loaïi xaêng ngöôøi ta söû duïng caùc chæ tieâu sau ñaây : 2.2.4.1. Kieåm nghieäm aên moøn maûnh ñoàng (Copper strip tarnish) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 2694 – 1995, ASTM D 130 Kieåm nghieäm naøy nhaèm phaùt hieän söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát löu huyønh hoaït ñoäng (löu huyønh töï do, sunfua, mercaptan) coù maët trong xaêng, döïa vaøo söï thay ñoåi maøu saéc cuûa maûnh ñoàng tieâu chuaån sau khi ngaâm vaøo xaêng trong 3 giôø ôû nhieät ñoä 500C so vôùi maøu saéc cuûa maûnh ñoàng maãu. Quy ñònh coù 4 caáp maøu saéc töø 1 tôùi 4 : - Caáp soá 1 coù hai möùc : 1a vaø 1b - Caáp soá 2 coù 5 möùc : 2a, 2b,2c,2d vaø 2e - Caáp soá 3 coù 2 möùc : 3a vaø 3b - Caáp soá 4 coù 3 möùc : 4a, 4b vaø 4c 19 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Xaêng toát phaûi ñaït caáp soá 1, Tieâu chuaån naøy cung duøng cho caùc loaïi nhieân lieäu khaùc vôùi nhöõng quy ñònh veà nhieät ñoä vaø thôøi gian ngaâm maûnh ñoàng khaùc nhau ñoái vôùi töøng loaïi nhieân lieäu cho phuø hôïp. 2.2.4.2. Haøm löôïng löu huyønh (Total sulfur) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 2708 – 78, ASTM D 1266 Löu huyønh toång soá ñöôïc xaùc ñònh baèng phaàn traêm khoái löôïng so vôùi maàu xaêng (%kl). Tieâu chuaån TCVN 2708 – 78 töông ñöông ASTM 1266 laø phöông phaùp ñoát ñeøn ñöôïc duøng cho caùc saûn phaåm daàu moû nheï, chaùy hoaøn toaøn. Quy ñònh löu huyønh toång soá trong caùc loaïi xaêng oâtoâ khoâng ñöôïc quaù 0,1 – 0,15% kl. 2.2.4.3. Ñoä axit (Total Acid Number – TAN) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 2695 – 1995, ASTM D 974 TCVN 6325 – 1997, ASTM D 664 Ñoä axit ño baèng löôïng mg KOH ñuû trung hoaø heát löôïng axit höõu cô coù trong 100 ml xaêng (mg/100ml). Coù moät soá tieâu chuaån xaùc ñònh ñoä axit : - TCVN 2695 – 1995, ASTM D 974 xaùc ñònh ñoä axit baèng chuaån ñoä theå tích vôùi chaát chæ thò maøu. - TCVN 6325 – 1997, ASTM D 664 xaùc ñònh TAN baèng chuaån ño ñieän theá. TAN cuûa caùc loaïi xaêng khoâng ñöôïc vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp, thöôøng laø raát nhoû. Ngoaøi ra ñeå ñaùnh giaù tính aên moøn kim loaïi cuûa xaêng, ngöôøi ta coøn xaùc ñònh axit vaø bazô tan trong nöôùc (water/ acid + base), theo GOST 6307 cuûa Lieân Xoâ (cuõ) , laø kieåm nghieäm ñònh tính söï toàn taïi caùc axit, bazô voâ cô ( tan trong nöôùc) baèng söï ñoåi maøu cuûa chaát chæ thò. Quy ñònh khoâng ñöôïc coù axit, bazô tan trong nöôùc ôû trongCopyright caùc loaïi © Truong xaêng. DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 2.3 Phaân loaïi xaêng oâtoâ Ñeå phaân bieät caùc loaïi xaêng thöông phaåm duøng cho oâtoâ vaø xe gaén maùy, ngöôøi ta phaân loaïi chuùng theo trò soá octan. Döôùi ñaây seõ xem xeùt cuï theå veà söï phaân loaïi, nhaõn hieäu vaø quy caùch moät soá loaïi xaêng oâtoâ ñöôïc söû duïng ôû nöôùc ta vaø chuûng loaïi xaêng ôû caùc nöôùc trong khu vöïc ñeå tieän so saùnh vaø kham khaûo. 2.3.1.) Treân thò tröôøng theá giôùi, xaêng oâtoâ vaø xe gaén maùy thöôøng ñöôïc phaân laøm 3 loaïi : xaêng thöôøng, xaêng cao caáp vaø xaêng ñaëc bieät. a) Xaêng thöôøng laø xaêng coù RON töø 92 trôû xuoáng vaø ñöôïc söû duïng cho caùc ñoäng cô xe oäto taûi, xe gaén maùy coù tyû soá neùn töø 7 – 8,5. Loaïi xaêng thöôøng naøy cuõng coù theå phaân bieät thaønh 2 nhoùm xaêng ñöôïc saûn xuaát theo tieâu chuaån khaùc nhau cuûa töøng nöôùc, töøng khu vöïc. - Xaêng thöôøng coù RON 90 – 92 ñöôïc saûn xuaát chuû yeáu töø ñaàu thaäp nieân 70 trôû laïi ñaây taïi caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån nhö Myõ, Canada, Taây aâu ( Phaùp, Ñöùc, Anh, Haø Lan, Bæ ) vaø Nhaät Baûn nhaèm thay theá cho loaïi xaêng thöôøng coù TSOT thaáp hôn ( RON = 80 – 86). Xaêng thöôøng coù RON = 80 – 86 hieän ñöôïc saûn xuaát vaø söû duïng taïi coäng ñoàng caùc quoác gia ñoäc laäp SNG (Lieân Xoâ cuõ), caùc nöôùc Ñoâng AÂu (BaLan, Hungary, Rumani, Bungari ), ôû caùc nöôùc Chaâu AÙ nhö Trung Quoác, Singapore, Thaùi Lan, AÁn Ñoä, Ñaøi Loan, Malaisia, Indonesia, Philippin, ôû Chaâu Phi (tröø Algeria), ôûûø caùc nöôùc Myõ La Tinh vaø Uùc.ÔÛ nöôùc ta cuõng söû duïng loaïi xaêng thöôøng coù RON 80 – 86. Tröôùc nhöõng naêm 70, Myõ vaø Taây AÂu cuõng saûn xuaát loaïi xaêng naøy, nhöng ñaõ ñình chæ vaø chuyeån sang loaïi xaêng coù tieâu chuaån cao hôn RON = 90 – 92 vaø vaãn ñöôïc goïi laø xaêng thöôøng. b) Xaêng cao caáp (super) laø loaïi xaêng coù trò soá RON töø 83 – 100 ñöôïc söû duïng thích hôpï cho taát caû caùc loaïi xe gaén maùy vaø oâtoâ du lòch ñôøi môùi coù tyû soá neùn töø 8,8 – 10. Tuyø thuoäc khu vöïc vaø ñöôïc chia thaønh 2 nhoùm : 20 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM - Xaêng cao caáp coù RON töø 98 – 100 ñöôïc saûn xuaát ôû caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån (Myõ, Taây AÂu, Nhaät Baûn ) chuû yeáu töø nhöõng naêm 70 trôû laïi ñaây. - Xaêng cao caáp RON baèng 93 – 98 hieän ñöôïc saûn xuaát ôû caùc nöôùc SNG. Ñoâng AÂu, Chaâu AÙ, Chaâu Phi vaø Myõ La Tinh. Caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån tröôùc ñaây cuõng saûn xuaát loaïi xaêng naøy, sau thaäp nieân 70 chuyeån sang loaïi xaêng RON baèng 98 – 100. Tuy vaäy xaêng RON baèng 101 – 103 duøng cho caùc loaïi xe coù tyû soá neùn treân 10. Töø ñoù ta thaáy xaêng cuûa moät soá nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån coù chaát löôïng cao hôn thò tröôøng SNG, Chaâu AÙ, Chaâu Phi vaø Myõ La Tinh moät caáp. ÔÛ nöôùc ta coù tieâu chuaån xaêng ñaëc bieät, nhöng RON chæ ñaït tôùi 95. 2.3.2. Treân thò tröôøng Vieät Nam theo TCVN 5690 – 1998 , döïa treân trò soá octan, xaêng ñöôïc phaân thaønh 3 loaïi sau : a) xaêng thöôøng:trò soá octan xaùc ñònh theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 83, goïi laø xaêng 83. b) Xaêng chaát löôïng cao : coù trò soá octan theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 92, goïi laø xaêng 92. c) Xaêng daëc bieät : coù trò soá octan theo phöông phaùp nghieân cöùu khoâng nhoû hôn 97, goïi laø xaêng 97. 2.4.1. Yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ 2.4.1.1.Nhaõn hieäu vaø yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ pha chì ôû Vieät Nam ÔÛ Vieät Nam theo tieâu chuaån TCVN 5690 – 1998 quy ñònh veà xaêng pha chì – yeâu caàu kyõ thuaät (Leaded gasoline – Specification). Döôùi ñaây seõ trích daãn noäi dung chuû yeáu cuûa tieâu chuaån naøy nhö sau : a) Phaïm vi aùp duïng Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Tieâu chuaån naøy cho xaêng coù pha chì duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô xaêng. b) Tieâu chuaån trích daãn - TCVN 2694 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä aên moøn maûnh ñoàng. - TCVN 2698 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Phöông phaùp xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi. - TCVN 2715 – 1995 Saûn phaåm daàu moû. Laây maãu thuû coâng. - TCVN 3891 – 1984 Saûn phaåm daàu moû. Ñong roùt, ghi nhaõn, vaän chuyeån vaø baûo quaûn. - TCVN 5731 – 1993 Daàu moû vaø khí ngöng tuï. Phöông phaùp xaùc ñònh aùp suaát hôi Reid. - TCVN 6020 – 1995 Saûn phaåm daàu moû : xaêng. Xaùc ñònh haøm löôïng chì. Phöông phaùp iot mono clorua. - ASTM D 381 – 94 Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng nhuïa thöïc teá trong nhieân lieäu. Phöông phaùp bay hôi baèng caùch phun. - ASTM D 525 – 95 Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä beàn oxy hoaù cuûa xaêng (phöông phaùp chu kyø caûm öùng). - ASTM D 1266 – 95 (95) Phöông phaùp xac` ñònh löu huyønh trong saûn phaåm daàu moû(phöông phaùp ñoát ñeøn). - ASTM D 2699 – 95 Phöông phaùp xaùc ñònh ñaëc tính kích noå cuûa nhieân lieäu oâtoâ baèng phöông phaùp nghieân cöùu. c) Yeâu caàu kyõ thuaät Caùc chæ tieâu chaát löôïng xaêng chì ñöôïc quy ñònh trong baûng 2. d) Phöông phaùp thöû - Laáy maãu : theo TCVN 2715 – 1995. 21 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Baûng 2. Chæ tieâu chaát löôïng xaêng chì Teân chæ tieâu Xaêng Xaêng Xaêng Phöông phaùp thöû 83 92 97 1. Trò soá octan, khoâng nhoû hôn theo phöông 83 92 97 ASTM D 2699 – 95 phaùp nghieân cöùu 2. Thaønh phaàn soâi phaân ñoaïn TCVN 2698 – 95 - Ñieåm soâi ñaàu (0C). khoâng lôùn hôn - 10% V(0C). khoâng lôùn hôn 70 - 50% V(0C). khoâng lôùn hôn 120 - 90% V(0C), khoâng lôùn hôn 190 - Ñieåm soâi cuoái(0C), khoâng lôùn hôn 210 - Caën cuoái, %V(0C), khoâng lôùn hôn 2,0 3. AÊn moøn maûnh ñoàng ôû 500 C/ 3h, khoâng lôùn N01 TCVN 2694 - 95 hôn 4. Haøm löôïng nhöïa thöïc teá mg/100 ml, khoâng lôùn hôn ASTM D 381 – 94 - Khi saûn xuaát 5 - Toàn chöùa, söû duïng 8 5. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min) khoâng nhoû hôn 240 ASTM D 525 – 95 6. Haøm löôïng löu huyønh toång (% kl) khoâng 0,15 ASTM D 1266 – 95 lôùn hôn 7. Haøm löôïng chì (g/l), khoâng lôùn hôn 0,15 TCVN 6020 – 95 8. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Reid)Copyright ôû 37,8 © Truongo DH Su pham43,80 Ky thuat TP. Ho ChiTCVN Minh 5731 – 93 e) Ñoùng roùt, ghi nhaõn, vaän chuyeån vaø an toaøn Theo TCVN 3891 -1984. 2.4.1.2. Yeâu caàu kyõ thuaät xaêng oâtoâ ôû moät soá nöôùc Baûng 3. Tieâu chuaån chaát löôïng xaêng cao caáp cuûa Nhaät Baûn Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Möùc ñònh 1. Haøm löôïng löu huyønh (ppm) ASTM D 1266 max 300,0 2. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h / 500C) ASTM D 130 max 1 3. Nhöïa thöïc teá (mg/100 ml) ASTM D 381 max 4,00 4. Haøm löôïng chì (g/l) max 0,001 5. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Psl / 37,80C) ASTM D 4935 6,40 – 9,25 6. Trò soá octan min 81 - MON ASTM D 2700 min 91,0 - RON ASTM D 2699 max 25,0 7. Haøm löôïng olefin (% V) 8. Thaønh phaàn ñieåm soâi ASDM D 86 min 90,00 - Ñieåm soâi 800C (% V) min 97,00 - Ñieåm soâi 200OC (% V) max 210,0 - Ñieåm soâi cuoái (FBP) (0C) 22 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Baûng 4 : Tieâu chuaån chaát löôïng xaêng cuûa caùc quoác gia SNG (Lieân Xoâ cuõ) Tieâu chuaån Möùc quy ñònh Teân chæ tieâu GOST A – 76 A – 93 A – 95 (1) (2) (3) (4) (5) Haøm löôïng löu huyønh (g/l) max 0,1 0,1 0,1 2. Nhöïa thöïc teá (mg/100 ml) max 3,0 5,0 5,0 G. 19121 3. Haøm löôïng chì (g/l) max 0,013 0,013 0,013 G. 1567 4. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min) min 1200 1200 900 5.Aùp suaát baõo hoaø G. 4039 (kPa/37,80C) 66,7-99,3 66,7-99,3 66,7-993 6. Trò soá octan - MON min 76 85 85 G. 1756 -RON - 93 95 G. 8226 7. Axit toång (mg KOH/100 ml) max 1,0 0,8 2,0 G. 511 8. Nöôùc vaø taïp chaát cô hoïc khoâng khoâng khoâng G. 5985 9. Axit vaø bazo trong nöôùc khoâng khoâng khoâng G. 6370 10. Thaønh phaàn ñieåm soâi (0C) G. 6307 - Ñieåm soâi ñaàu (IBP) min 35,0 35,0 30,0 ASTM D 86 - Ñieåm soâi 50%V max 115,0 115,0 120,0 - Ñieåm soâi cuoái (FBP) max 195,0 205,0 205,0 Baûng 5:Chæ tieâu chaát löôïngCopyright xaêng © caoTruong caáp DHvaø xaêngSu pham ñaëc Kybieät thuat (khoâng TP. chì)Ho Chi cuûa Minh Trung Quoác Teân chæ tieâu Tieâu chuaån Cao caáp 93 Ñaëc bieät 95 1. Haøm löôïng löu huyønh (%kl) ASTM D 1266 max 0,05 0,005 2. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h /500C) ASTM D 130 max 1 1 3. Nhöïa thöïc teá (mg/100 ml) ASTM D 381 max 5,00 5,00 4. Haøm löôïng chì (g/l) SY – 224295 max 0,001 0,01 5. Ñoä oån ñònh oxy hoaù (min) ASTM D 525 min 480,00 480,00 6. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Psi/37,80C) ASTM D 323 max 9,00 9,00 7. Trò soá octan RON ASTM D 2699 min 92,6 94,6 8. Thaønh phaàn ñieåm soâi (OC) ASTM D 86 - Ñieåm soâi 10% V max 70,0 70,0 - Ñieåm soâi 50% V max 120,0 120,0 - Ñieåm soâi cuoái (FBP) max 205,0 205,0 23 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Baûng 6:Phaåm chaát xaêng oâtoâ khoâng coù chì ôû moät soá nöôùc trong khu vöïc Teân chæ tieâu Teân nöôùc Hong Singapor Malaysia Thai Lan Kong 1. Trò soá octan RON min 98 min 97 min 98 min 98 MON min 86 min 85 min 87 min 87 2. Haøm löôïng chì (g/l) max max max max 0,005 0,013 0,003 0,003 3. Aùp suaát hôi baõo hoaø (Kpa/37,80C) 60 – 70 max 62 - - 4. Haøm löông löu huyønh (%kl) max 0,1 msc 0,1 max 0,05 max 0,05 5. AÊn moøn maûnh ñoàng (3h/500C) max N01 max N01 max N01 max N01 6. Haøm löôïng MTBE (%kl) - 5,5-11,0 - - 7. Benzen (%V) - - - - 8. Thaønh phaàn ñieåm soâi (0C) - ñieåm soâi 10%V max 74 max 70 max 70 max 70 - ñieåm soâi 50%V max 120 max 100 max 100 max 100 - ñieåm soâi 90%V max 190 max 170 max 180 max 180 - ñieåm soâi cuoái max 225 max 200 max 205 max 205 9. Thôøi kyø caûm öùng 240 360 300 300 2.4.2 . Döï baùo chaát löôïng xaêng oâtoâ Xu höôùng phaåm chaát cuûaCopyright xaêng oâtoâ © Truong hieân nayDH Sulaø giaûmpham daànKy thuattetraetyl TP. Ho chì Chi pha Minh vaøo xaêng, tieán daàn tôùi khoâng duøng xaêng pha chì, caèng caùch caûi tieán caùc quy trình coâng ngheä nhaèm saûn xuaát ra caùc loaïi xaêng coù TSOT cao, khoâng caàn thieát phaûi pha phuï gia choáng kích noå. Ñoàng thôøi cuõng coù xu höôùng giaûm aùp suaát hôi, giaûm haøm löôïng hydrocacbon thôm, haøm löôïng benzen, löu huyønh vaø taêng trò soá octan. Ngoaøi ra do nhu caàu baûo veä moâi tröôøng cuõng coù xu höôùng caûi tieán kyõ thuaät ñeå thay theá xe maùy chaïy baèng LPG. Xu höôùng ñoù ñaùp öùng nhu caàu baûo veä moâi tröôøng cuõng nhö nhu caàu taêng phaåm chaát xaêng cho caùc loaïi xe ñôøi môùi coù tyû soá neùn cao. ÔÛ Myõ naêm 1984 haøm löôïng chì trong xaêng cho pheùp laø 0,29 g/l vaø vaøo thaäp nieân 90 ñaõ loaïi boû hoaøn toaøn xaêng pha chì. ÔÛ Taây AÂu, Nhaät Baûn tình hình cuõng töông töï. ÔÛ Lieân Xoâ (cuõ) vaøo nhöõng thaäp nieân 70 – 80 xaêng coù haøm löôïng chì khaù cao 0,41 – 0,82 g/l tôùi nay cuõng haï xuoáng möùc thaáp laø 0,013 g/l (xem baûng 6). Taïi khu vöïc Chaâu AÙ, ñi ñaàu trong vieäc loaïi boû xaêng pha chì laø Nhaät Baûn, ngay töø naêm 1970 ôû Nhaät Baûn ñaõ quy ñònh haøm löôïng chì khoâng quaù 0,033 g/l. tôùi nay Nhaät Baûn hoaøn toaøn khoâng duøng xaêng pha chì. Tieáp theo Nhaät Baûn laø Haøn Quoác, Ñaøi Loan, Singapor, Thaùi Lan vaø Malaysia. Tôùi naêm 2000 caùc nöôùc naøy loaïi boû hoaøn toaøn xaêng pha chì Vieäc söû duïng xaêng khoâng pha chì coøn coù yù nghóa kinh teá, theo thoáng keâ cho thaáy ñoäng cô duøng xaêng khoâng pha chì tieát kieäm nhieân lieäu ñaït tôùi 4 – 5% so vôùi duøng xaêng pha chì. Tuy vaäy vieäc chuyeån ñoåi töø xaêng pha chì sang xaêng khoâng pha chì phaûi tieán haønh töøng böôùc cho phuø hôïp vôùi ñieàu kieän kinh teá vaø xaõ hoäi. Theo thoáng keâ cuûa Boä Thöông Maïi nöôùc ta, hieän nay trong nöôùc coøn 70% toång soá oâtoâ thích hôïp vieäc chaïy xaêng baèng chì, Haøm löôïng chì trong xaêng cuõng giaûm daàn tôùi möùc toái thieåu. Ngoaøi ra ñeå taêng theâm taùc duïng veä sinh an toaøn vaø baûo veä moâi tröôøng, cuõng caàn phaûi chuù yù daàn tôùi vieäc haïn cheá haøm löôïng benzen coù trong xaêng nhö caùc nöôùc trong khu vöïc ñaõ thöïc hieän,. 24 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Chöông 3: NHIEÂN LIEÄU ÑIEÂZEN Ñoäng cô ñieâzen coøn goïi laø ñoäng cô “neùn chaùy”, laø moät loaïi ñoäng cô ñoát trong ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán cho caùc loaïi xe oâtoâ, taøu thuûy, xe löûa, maùy phaùt ñieän, maùy bôm coù nguyeân lyù hoaït ñoäng hoaøn toaøn khaùc vôùi ñoäng cô boä cheá hoøa khí. Trong ñoäng cô ñieâzen khoâng coù ñaùnh löûa ( bougi ) ñeå ñoát chaùy hoãn hôïp khí. Söï chaùy cuûa hoãn hôïp khí trong buoàng ñoát ñoäng cô ñieâzen laø söï töï chaùy. Ñeå hieåu ñöôïc moái quan heä giöõa söï hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô ñieâzen vôùi chaát löôïng nhieân lieäu ñieâzen, tröôùc tieân caàn tìm hieåu baûn chaát söï chaùy cuûa hôi nhieân lieäu trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô ñieâzen. 3.1. Quaù trình chaùy trong ñoäng cô ñieâzen Trong quaù trình vaän haønh ñoäng cô ñieâzen coù theå quan saùt thaáy trong nhöõng ñieàu kieän cuï theå khaùc nhau, hai hieän töôïng chaùy hoaøn toaøn traùi ngöôïc: hieän töôïng chaùy bình thöôøng vaø chaùy khoâng bình thöôøng cuûa ñoäng cô. Moät trong nhöõng nguyeân nhaân daãn tôùi chaùy khoâng bình thöôøng laø do vieäc söû duïng nhieân lieäu khoâng ñuùng qui ñònh hoaëc khoâng ñaûm baûo chaát löôïng. Tröôùc heát caàn tìm hieåu ñöôïc hai hieän töôïng chaùy cuûa hôi nhieân lieäu trong ñoäng cô. 3.1.1 Quaù trình chaùy bình thöôøng vaø khoâng bình thöôøng cuûa ñoäng cô ñieâzen Trong xilanh cuûa ñoäng cô ñieâzen, pit-toâng neùn khoâng phaûi hoãn hôïp khoâng khí vôùi nhieân lieäu maø neùn khoâng khí cho ñeán khi ñaït nhieät ñoä caàn thieát. Luùc naøy hôi nhieân lieäu ñöôïc phun söông tröïc tieáp vaøo buoàng ñoát. Trong moâi tröôøng coù aùp suaát vaø nhieät ñoä cao nhieân lieäu seõ töï boác chaùy maø khoâng caàn coù tia löûa cuûa bu-gi. Khi hôi nhieân lieäu ñieâzen töï buøng chaùy, ñoäng cô baét ñaàu laøm vieäc theo ñuùng nhöõng chu kì cuûa ñoäng cô ñoátCopyright trong. Ñeå © ñoängTruong cô DH hoaït Su ñoängpham ñöôïc Ky thuat thì nhieät TP. Ho ñoä Chi cuûa Minh khoâng khí vaøo cuoái thì neùn ( chính xaùc hôn laø ôû ñieåm baét ñaàu phun nhieân lieäu ) phaûi cao hôn nhieät ñoä töï chaùy cuûa nhieân lieäu coù nhö vaäy nhieân lieäu môùi coù khaû naêng töï boác chaùy. Thöïc teá cho thaáy hieän töôïng töï chaùy cuûa hôi nhieân lieäu khoâng xaûy ra töùc thì ngay sau khi baét ñaàu phun nhieân lieäu vaøo buoàng ñoát maø coù moät khoaûng thôøi gian giöõa luùc baét ñaàu phun vaø luùc baét ñaàu chaùy. Trong khoaûng thôøi gian ngaén nguûi aáy kòp xaûy ra söï oâxy hoùa caùc thaønh phaàn trong hôi nhieân lieäu. Khoaûng thôøi gian ñoù ñöôïc goïi laø thôøi gian chaùy treã hay thôøi gian caûm öùng. Keát thuùc thôøi gian naøy, söï chaùy trong buoàng ñoát môùi baét ñaàu. 3.1.1.1. Quaù trình chaùy bình thöôøng Neáu hôi nhieân lieäu coù nhieät ñoä töï chaùy thích hôïp, deã töï beùn chaùy, thôøi gian chaùy treã ñuû ngaén thì khi baét ñaàu chaùy hôi nhieân lieäu tích tuï trong buoàng chaùy khoâng quaù nhieàu, hieän töôïng chaùy xaûy ra bình thöôøng, aùp suaát, nhieät ñoä buoàng chaùy taêng leân ñeàu ñaën. Chu kì laøm vieäc cuûa ñoäng cô cöù tieáp tuïc moät caùch eâm ñeàm, khoâng bieåu hieän truïc traëc, coâng suaát maùy ñaûm baûo theo ñuùng thieát keá. Tröøông hôïp naøy goïi laø chaùy bình thöôøng. 3.1.1.2. Quaù trình chaùy khoâng bình thöôøng Neáu hôi nhieân lieäu khoù töï chaùy, Thôøi gian caûm öùng keùo daøi, laøm cho hôi nhieân lieäu tích luõy khaù nhieàu trong buoàng chaùy, nhö vaäy khi baét ñaàu töï chaùy, hôi nhieân lieäu seõ chaùy moät caùch maõnh lieät, laøm aùp suaát nhieät ñoä buoàng chaùy taêng ñoät ngoät, gaây soùng aùp suaát va ñaäp vaøo vaùch xy-lanh, taïo tieáng ñoäng laùch caùch.ñoäng cô xaû ra khoùi ñen Ñoù laø taát caû nhöõng bieåu hieän cho quaù trình chaùy khoâng bình thöôøng, gioáng nhö hieän töôïng chaùy kích noå cuûa hôi xaêng trong ñoäng cô xaêng. Taùc haïi cuûa hieän töôïng chaùy khoâng bình thöôøng gaây ra cho ñoäng cô ñieâzen cuõng nhö ñoái vôùi ñoäng cô xaêng. 25 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 3.1.2. Trò soá xetan nhieân lieäu Ñeá ñaùnh giaù tính töï chaùy cuûa nhieân lieäu ngöôøi ta söû duïng trò soá xetan. Nhieân lieäu coù trò soá xetan ( TSXT ) cao thì nhieät ñoä töï chaùy thaáp, tính töï chaùy toát, deã töï chaùy trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô vaø ngöôïc laïi. TSXT cuûa moät loaïi nhieân lieäu ñieâzen ñöôïc xaùc ñònh trong maùy ño trò soá xetan, döïa vaøo söï so saùnh söï töï beùn chaùy truøng laëp cuûa nhieân lieäu thí nghieäm vôùi caùc maãu chuaån töông töï nhö xaùc ñònh trò soá octan. 3.1.2.1 Nhieân lieäu chuaån ñeå xaùc ñònh TSXT : laø nhöõng hoãn hôïp coù tyû leä xaùc ñònh cuûa hai hoãn hôïp thaønh phaàn laø n-xetan ( n- C16H34 ) vaø metyl naphtalen ( C10H7CH3 ). N- xetan coù coâng thöùc caáu taïo maïch thaúng. Chaát naøy deã töï chaùy, quy öôùc coù trò soá xetan baèng 100 ( TSXT = 100 ). CH3 – ( CH2 )14 – CH3 n-xetan - metyl naphtalen coù coâng thöùc caáu taïo laø hai voøng thôm ngöng tuï vôùi moät nhoùm metyl. Chaát naøy raát khoù töï chaùy, coù nhieät ñoä töï chaùy cao, quy öôùc TSXT baèng khoâng ( TSXT = 0 ) CH 3 Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh - metyl naphtalen Hoãn hôïp cuûa hai chaát naøy seõ coù TSXT baèng soá % theå tích cuûa chaát n-xetan trong hoãn hôïp. Ví duï moät hoãn hôïp coù 45% theå tích n – xetan vaø 55% theå tích - metyl naphtalen thì coù TSXT baèng 45. 3.1.2.2. Cô sôû phöông phaùp xaùc ñònh trò soá xetan cuûa nhieân lieäu ñieâzen Cho nhieân lieäu ñieâzen thí nghieäm caàn ño TSXT vaøo thieát bò xaùc ñònh. Ghi nhaän traïng thaùi töï chaùy cuûa nhieân lieäu ñem thö. Cho töøng nhieân lieäu tieâu chuaån coù TSXT khaùc nhau vaøo thöû trong thieát bò vaø cuõng ghi nhaän traïng thaùi töï chaùy cuûa nhieân lieäu chuaån naøy. So saùnh traïng thaùi cuûa nhieân lieäu thöû vôùi caùc nhieân lieäu chuaån ñeå tìm ra traïng thaùi töï chaùy gioáng nhau cuûa nhieân lieäu thöû vôùi moät nhieân lieäu chuaån naøo ñoù. Töø ñoù suy ra nhieân lieäu thöû coù TSXT baèng vôùi TSXT cuûa nhieân lieäu chuaån naøy. 3.1.2.3 Trò soá xetan cuûa caùc nhoùm hydrocacbon Caùc nhoùm hydrocacbon coù trong nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT khaùc nhau. Veà söï bieán thieân TSXT caùc nhoùmhydrocacboncoù theå toùm taét nhö sau: - Khi coù cuøng moät soá nguyeân töû cacbon trong maïch thì hydrocacbon n-parafin coù TSXT cao nhaát, roài tôùi hydrocacbon naphten, hydrocacbon daïng izo coù TSXT thaáp hôn, coøn hydrocacbon thôm coù TSXT thaáp nhaát. - Trong cuøng moät daõy ñoàng ñaúng hydrocacbon, maïch cacbon caøng daøi TSXT caøng cao. Trong baûng 12 daãn ra TSXT cuûa moät soá hydrocacbon 26 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Baûng 7: Trò soá xetan cuûa moät soá hydrocacbon Teân hydrocabon Coâng thöùc TSXT 1. Nhoùm n – prafin n-Decan C10H22 76,9 n-Xetan C16H34 100,0 2. Nhoùm naphten Decalen C10H20 48,0 Metyl dipropyldecalyl metan C10H17 C8H17 21,0 3. Nhoùm thôm Metyl naphtalen C10H7CH3 0 Octyl naphtalen C10H7C8H17 18,0 3.1.2.4. Quan heä giöõa TSXT cuûa nhieân lieäu vaø soá voøng quay cuûa ñoäng cô Tuyø thuoäc thaønh phaàn hoaù hoïc, caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT khaùc nhau, nghóa laø coù khaû naêng töï chaùy khaùc nhau. Muoán ñoäng cô ñieâzen hoaït ñoäng bình thöôøng, baøo ñaûm coâng suaát, ñoøi hoûi nhieân lieäu ñieâzen phaûi coù TSXT phuø hôïp vôùi soá voøng quay ñoäng cô: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Toác ñoä ñoäng cô TSXT - Döôùi 500 voøng/phuùt 30-40 - 500-1000 voøng/phuùt 40-50 - Treân 1000 voøng/phuùt Treân 50 Khi söû duïng nhieân lieäu ñieâzen TSXT coù phuø hôïp vôùi soá voøng quay ñoäng cô, ñoäng cô laøm vieäc eâm ñeàm, ñaït coâng suaát ñuùng thieát keá. Neáu TSXT cuûa nhieân lieäu ñieâzen khoâng phuø hôïp vôùi soá voøng quay, ñoäng cô laøm vieäc khoâng bình thöôøng. Khi TSXT thaáp hôn yeâu caàu ñoäng cô laøm vieäc khoù khaên, maùy noùng coâng suaát giaûm. Khi TSXT nhieân lieäu cao hôm möùc yeâu caàu, hôi nhieân lieäu töï chaùy quaù nhanh neân chaùy khoâng hoaøn toaøn, xaû khoùi ñen,tieâu hao nhieân lieäu, laøm baån maùy vaø gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. Thoâng thöôøng caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT vaøo khoaûng 40-50 söû duïng toát trong ñoäng cô hoaït ñoäng muøa heø vaø TSXT khoaûng 50-55 toát cho ñoäng cô laøm vieäc muøa ñoâng. 3.2 Thaønh phaàn cuûa nhieân lieäu ñieâzen Coù nhieàu loaïi ñoäng cô ñieâzen, ñöôïc chia thaønh ba nhoùm. Phuø hôïp vôùi ba nhoùm ñoäng cô naøy coù ba nhoùm nhieân lieäu ñieâzen khaùc nhau veà tính chaát. _ Nhoùm ñoäng cô ñieâzen cao toác, coù soá voøng quay lôùn treân 1000 voøng/phuùt duøng cho caùc loaïi oâtoâ buyùt, oâtoâ taûi, maùy noâng nghieäp Caùc loaïi ñoäng cô naøy ñoøi hoûi nhieân lieäu coù phaïm vi ñoä soâi thaáp, chaát löôïng cao _ Nhoùm ñoäng cô coù soá voøng quay trung bình 500 – 1000 voøng /phuùt, duøng cho taøu hoûa, xe lu, xe uûi, xe laøm ñöôøng, ñoäng cô ñieâzen tónh taïi, ñoäng cô phuø trôï treân taøu bieån Nhieân lieäu phuø hôïp cho nhöõng ñoäng cô naøy coù phaïm vi ñoä soâi cao hôn vaø ñoä nhôùt cuõng lôùn hôn. 27 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM _ Nhoùm ñoäng cô coù soá voøng quay thaáp döôùi 500 voøng/phuùt duøng cho taøu thuûy, caùc nhaø maøy ñieän Nhieân lieäu cho ñoäng cô loaïi naøy khaù naëng, bao goàm caû moät phaàn nhieân lieäu ñoát loø. Nhieân lieäu ñieâzen khoâng nhöõng ñöôïc duøng trong caùc ñoäng cô ñieâzen maø coøn duøng trong caùc tuabin hôi taøu thuûy. Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa nhieân lieäu laø caùc hôïp chaát hydrocacbon coù trong caùc phaân ñoaïn gas oil, trung bình vaø naëng trong quaù trình chöng caát tröïc tieáp daàu moû. Phaïm vi ñoä soâi cuûa phaân ñoaïn gavaøo khoaûng 200 – 360oC( cuõng coù theå môû roäng theâm tuyø theo yeâu caàu saûn xuaát ). Ngoaøi caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa chöng caát tröïc tieáp, coøn duøng caùc phaân ñoaïn gas oil cuûa quaù trình cheá bieán thöù caáp khaùc nhö cracking, hydrocracking, nhieät phaân coác hoaù. Veà baûn chaát hoùa hoïc, nhieân lieäu ñieâzen laø hoãn hôïp hydrocacbon coù ñoä soâi phuø hôïp vôùi phaïmvi ñoä soâi cuûa phaân ñoaïn gas oil noùi ôû treân. Thaønh phaàn toát nhaát cho nhieân lieäu ñieâzen laø caùc hydrocacbon n – prafin. Caùc hydrocacbon daïng napthten vaø maïch nhaùnh coù chaát löôïng keùm hôn vaø keùm chaát löôïng nhaát laø hydro cacabon thôm. Nhö vaäy veà baûn chaát hoùa hoïc, nhieân lieäu ñieâzen phuø hôïp vôùi caùc hôïp phaàn hydrocacbon traùi ngöôïc vôùi caùc hôïp phaàn trong xaêng. Nguyeân nhaân söï khaùc nhau ñoù chính laø söï khaùc nhau veà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô xaêng vaø ñoäng cô ñieâzen. Vì nguyeân nhaân ñoù, trong coâng taùc vaän chuyeån, baûo quaûn caàn traùnh khoâng ñeå hai loaïi nhieân lieäu naøy laãn vaøo nhau. Söï troän laãn hai loaïi nhieân lieäu vaøo nhau seõ daãn tôùi hoaït ñoäng khoâng bình thöôøng trong caû hai loaïi ñoäng cô. Ngoaøi ra trong nhieân lieäu ñieâzen coøn coù chöùa moät soá phuï gia nhaèm caûi thieän phaàn naøo chaát löôïng nhieân lieäu nhö phuï gia caûi thieän trò soá xetan, phuï gia choáng ñoâng.v.v 3.3. Caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa daàu ñieâzen ( Diesel Oil – DO ) Ñeå ñoäng cô ñieâzen hoaïtCopyright ñoäng oån ñònh, © Truong ñoøi hoûiDH nhieânSu pham lieäu Ky ñieâzen thuat phaûiTP. Ho ñaûm Chi baûo Minh caùc chi tieâu chaát löôïng nhö sau: _ Tính töï chaùy phuø hôïp _ Ñoä bay hôi thích hôïp _ Tính löu chuyeån toát trong moïi ñieàu kieän thôøi tieát _ Khoâng gaây aên moøn, baøo moøn maùy _ Baøo ñaûm tính an toaøn chaùy noå 3.3.1. Chæ soá Xetan cuûa nhieân lieäu Tính chaùy cuûa nhieân lieäu ñieâzen bieåu thò khaû naêng töï chaùy thoâng qua chi tieâu chaát löôïng vaø trò soá xeâtan (xem muïc 3.1.2 ). Trò soá xetan cuûa nhieân lieäu ñieâzen coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp thöïc nghieäm hay tính toaùn. 3.3.1.1 Trò soá xetan xaùc ñònh baèng phöông phaùp thöïc nghieäm. Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 613 Phöông phaùp thöïc nghieäm xaùc ñònh trò soá xetan chæ coù theå tieán haønh trong thieát bò chuyeân duøng vôùi caùc loaïi nhieân lieäu tieâu chuaån. Loaïi thieát bò chuyeân duøng naøy laø moät daïng ñoäng cô ñieâzen ñaëc bieät cho pheùp ta quan xaùc ñöôïc hieän töôïng chaùy trong ñoäng cô. Thieát bò ño TSXT chæ coù ôû caùc phoøng thí nghieäm nôi saûn xuaát hoaëc caùc cô sôû tieâu chuaån ño löôøng quoác gia. Cuõng nhö trò soá octan cuûa xaêng, nhaø saûn xuaát phaûi baûo ñaûm saûn xuaát ra caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen coù TSXT thích hôïp cho caùc loaïi ñoäng cô, xe maùy ñieâzen. Trong kinh doanh, ngöôøi cung caáp phaûi ñaûm baûo ñuùng caùc chuûng loaïi, nhaõn 28 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM hieäu ñieâzen, tuyeät ñoái traùnh nhaèm laãn veà nhaõn hieäu hoaëc khoâng baûo ñaûm chaát löôïng nhieân lieäu, gaây neân taùc haïi cho ngöôøi söû duïng ñoäng cô vaø xe maùy. 3.3.1.2 .Trò soá xetan xaùc ñònh giaùn tieáp qua tính toaùn Tieâu chuaån xaùc ñònh ASTM D 976 Khi khoâng coù ñieàu kieän xaùc ñònh TSXT trong thieát bò ño trò soá xetan, coù theå xaùc ñònh giaùn tieáp qua ñieåm soâi 50% V vaø oAPI theo coâng thöùc: TSXT = 454,74 – 1641,416 D + 774,74 D2 – 0,554 B + 97,803 (log B)2 Trong ñoù: D: Tæ troïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen d15/15 B: Ñieåm soâi 50% V ño baèng oC.a1 Cuõng coù theå tính TSXT theo coâng thöùc sau: TSXT = - 420,34 + 0,016 G2 + 0,192 G log M + 65,01 (log M)2 – 0,0001809 M2 Trong ñoù: G: Ñoä oAPI M: Ñieåm soâi 50% Vño baèng oF. Cuõng coù theå khoâng caàn tính baèng coâng thöùc maø söû duïng bieåu ñoà quan heä giöõa oAPI vaø ñieåm soâi 50% V ñeå xaùc ñònh TSXT cuûa nhieân lieäu ñieâzen. 3.3.2.Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu: Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu ñieâzen aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï taïo thaønh hoãn hôïp vaø khoâng khí. Khi quaù trình taïo hoãn hôïp chaùyCopyright thöïc hieän © Truong ñeàu ñaën, DH ñoängSu pham cô seõ Ky hoaït thuat ñoäng TP. bìnhHo Chi thöôøng Minh vaø oån ñònh.Khi quaù trình taïo hoãn hôïp chaùy xaûy ra thaát thöôøng seõ laøm cho hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô bò truïc traëc. Ñeå ñaùnh giaù ñoä bay hôi cuûa nhieân lieäu ñieâzen, cuõng nhö xaêng, ngöôøi ta xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi, tæ troïng vaø moät chæ tieâu coù quan heä tôùi tæ troïng laø maøu saéc nhieân lieäu. Khoâng xaùc ñònh aùp suaát hôi baûo hoaø, do trong nhieân lieäu ñieâzen khoâng caùc thaønh phaàn hydrocacbon nheï. 3.3.2.1 Thaønh phaàn ñieåm soâi Tieâu chuaån xaùc ñònh, TCVN 2698-1995, ASTM D 86. Chæ tieâu chaát löôïng naøy ñöôïc xaùc ñònh trong duïng cuï chöng caát ñaõ tieâu chuaån hoùa. Ñoái vôùi nhieân lieäu ñieâzen caàn xaùc ñònh thaønh phaàn ñieåm soâi nhö sau: _ Ñieåm soâi 10% V _ Ñieåm soâi 50% V _ Ñieåm soâi 90% V Thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen coù yù nghóa thöïc teá khi söû duïng. a) Ñieåm soâi 10% V bieåu thò cho thaønh phaàn nheï ñieâzen. Yeâu caàu thaønh phaàn naøy chæ chieám moät o o tæ leä thích hôïp. Thöïc teá yeâu caàu t10% khoâng thaáp hôn 200 C.Neáu t10% thaáp hôn 200 C, chöùng toû trong nhieân lieäu ñieâzen coù tæ leä hôïp phaàn nheï cao, khi chaùy seõ laøm taêng nhanh aùp suaát, ñoäng cô laøm vieäc quaù “cöùng”, deã daãn tôùi chaùy kích noå.Neáu phaàn nheï quaù nhieàu khieán söï phun söông khoâng toát, giaûm tính ñoàng nhaát cuûa hoãn hôïp chaùy, laøm cho khí chaùy taïo nhieàu khoùi ñen, taïo muoäi laøm baån laøm baån maùy vaø pha loaõng daàu nhôøn, ñoäng cô laøm vieäc keùm coâng suaát, giaûm tuoåi thoï. b)Ñieåm soâi 50% V aûnh höôûng ñeán tính khôûi ñoäng maùy nhieân lieäu t50% thích hôïp ( khoâng vöôït quaù 280oC ) seõ khieán ñoäng cô khôûi ñoäng deã daøng. 29 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM c)Ñieåm soâi 90% V bieåu hieän cho khaû naêng chaùy hoaøn toaøn cuûa hôi nhieân lieäu, t90% cuûa nhieân o lieäu ñieâzen khoâng neân vöôït quaù 370 C. Nhöõng ñieàu trình baøy ôû treân laø nhöõng hieåu bieát chung veà tínhh bay hôi thích hôïp cuûa nhieân lieäu ñieâzen.Tuy nhieân thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen phaûi ñöôïc ñaùnh giaù thöïc teá treân cô sôû khaû naêng laøm vieäc cuûa ñoäng cô vaø ñieàu kieän söû duïng nhieân lieäu. Thöïc teá cho thaáy thaønh phaàn ñieåm soâi cuûa nhieân lieäu ñieâzen cuõng aûnh höôûng tôùi coâng suaát laøm vieäc vaø tuoåi thoï cuûa ñoäng cô.Thaønh phaàn ñieåm soâi phuø hôïp cuûa nhieân lieäu seõ ñöôïc ñoát chaùy hoaøn toaøn trong ñoäng cô, khoâng xaû khoùi ñen vaø boâi trôn heä thoáng tieáp lieäu. Ngöôøi ta ñaõ coù nhöõng khaûo saùt ñeå chöùng minh raèng neáu nhieân lieäu naëng quaù yeâu caàu ñoøi hoûi thì tieâu hao nhieân lieäu seõ taêng roõ reät. - Khi ôû 300oC caát ñöôïc 93% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 100%. - Khi ôû 300oC caát ñöôïc 80% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 117%. - Khi ôû 300oC caát ñöôïc 20% theå tích thì tieâu hao nhieân lieäu laø 131%. Ñoàng thôøi khi thaønh phaàn ñieåm soâi khoâng hôïp lyù ( quaù naëëng ) seõ laøm taêng söï maøi moøn xecmaêng vaø xylanh. - Khi caát ñöôïc 50% ôû 230oC thì khe hôû mieäng xecmaêng laø 0,6 mm. - Khi caát ñöôïc 50% ôû 300oC thì khe hôû mieäng xecmaêng laø 0,8 mm. - Khi caát ñöôïc 50% ôû 350oC thì khe hôû mieäng xecmaêng laø 1,2 mm. Khi thaønh phaàn caát quaù naëng coøn laøm taêng löôïng khoùi ñoäc ôû khí xaû, aûnh höôûng tôùi vaán ñeà an toaøn moâi tröøông, nhaát laø ôû nhöõng nôi ñoâng daân cö. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh - Khi ôû 300oC caát ñöôïc 95% löôïng khoùi xaû ra laø 43 ñôn vò khoùi. - Khi ôû 300oC caát döôïc 75% löôïng khoùi xaû ra laø 63 ñôn vò khoùi. - Khi ôû 300oC caát ñöôïc 20% löôïng khoùi xaû ra laø 85 ñôn vò khoùi. 3.3.2.2. Khoái löôïng rieâng vaø tæ troïng cuûa nhieân lieäu ñieâzen (Density &Relaive density) Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 3893 – 84, ASTM D 1298 TCVN 2691 – 78, ASTM D 941, TCVN D 1217, ASTM 1480, ASTM 4052 Muïc 2 3.1. coù trình baøy veà tæ troïng (khoái löôïng rieâng ) cuûa xaêng,cuõng töông töï nhö ñoái vôùi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho caùc loaïi ñoäng cô.Tyû troïng cuûa caùc loaïi nhieân lieäu ñieâzen duøng cho caùc loaïi ñoäng cô trong khoaûng 0,820 – 0,920 laø phuø hôïp. 3.3.2.2 Maøu saéc cuûa nhieân lieäu ñiesel Tieâu chuaån xaùc ñònh TCVN 4354 – 86,ASTM D 156, ASTM D 1500 Caùc loaïi saûn phaåm daàu moû thöôøng ñöôïc xaùc ñònh maøu saéc, ñeå treân cô sôû ñoù xem xeùt saûn phaåm coøn giöõ ñöôïc chaát löôïng hay khoâng.Caùc loaïi xaêng khoâng quy ñònh do maøu saéc. Xaêng thoâ thöôøng khoâng maøu. xaêng thöông phaåm coù chì thöôøng döôïc pha theâm chaát maøu nhö vaøng, ñoû, xanh laù caây, nhaèm phaân bieät vôùi xaêng khoâng pha chì.Chæ töø daàu hoaû trôû leân cho tôùi caùc loaïi daàu nhôøn môùi kieåm tra maøu saéc. Saûn phaåm môùi coù maøu saùng, saûn phaåm toàn chöùa laâu, bò bieán chaát maøu saäm hôn. 30 Thu vien DH SPKT TP. HCM -