Tổng quan nhiên liệu diesel

Tổng quan nhiên liệu diesel

Mục lục

Lời cảm ơn

Lời mở đầu

Chương 1 Tổng quan về dầu diesel

1.1 Giới thiệu chung về diesel và động cơ diesel

1.1.1 Nhiên liệu diesel

1.1.2 Giới thiệu động cơ diesel

2.3.8 diem dong dac

2 9 Hàm lương tro ( Ash)

3.3 Phân loại diesel

3.3.1 Phân loại của một số quốc gia

3.3.2 Tiêu chuẩn Việt Nam về diesel

Chương 4 Quá trình sản xuất dầu Diesel từ dầu nhờn thải

4.1 Tổng quan

4.1.1 Thành phần của dầu nhờn thải

4.1.2 Ảnh hưởng của dầu thải

4.1.3 Tình hình thu gom và tái chế dầu nhờn thải

4.2 Xử lý sơ bộ dầu nhờn thải cho quá trình tái chế thành nhiên liệu diesel 4.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

4.2.2 Loại các tạp chất cơ học

4.2.3 Loại nước

4.3 Quá trình cracking dầu thải

4.3.1 Quá trình cracking nhiệt sản xuất Diesel

4.3.2 Quá trình cracking dầu thải dùng xúc tác H2SO4

4.3.3 Quá trình cracking dầu thải dùng xúc tác NaOH

4.4 Tinh chế sản phẩm Diesel của quá trình cracking dầu thải

4.4.1 Chưng cất phân đoạn thu diesel tinh khiết

4.4.2 Phương pháp hấp phụ bằng sét trắng để khử màu và mùi sản phẩmdiesel

4.4.3 Tối ưu chất hấp phụ cho quá trình tinh chế sản phẩm

4.5 Khảo sát các chỉ tiêu dầu diesel thu được sau khi tinh chế

4.5.1 Các phương pháp đo chỉ tiêu

5.4.2 Kết quả phân tích

Chương 1.Tổng quan về dầu Diesel

1.1 Giới thiệu chung về diesel và động cơ diesel

1.1.1 Nhiên liệu diesel

Dầu Diesel là một loại nhiên liệu lỏng nặng hơn dầu hỏa và xăng, sử dụng chođộng cơ Diesel (đường bộ, đường sắt hay đường thủy) và một phần được sửdụng cho các loại máy móc công nghiệp như tuabin khí, máy phát điện, máymóc xây dựng…

Ngày nay động cơ Diesel đã phát triển mạnh mẽ, đa dạng hoá về chủng loạicũng như kích thước và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đờisống sản xuất và sinh hoạt của con người bởi tính ưu việt của nó so với động

cơ xăng Do vậy, nhu cầu về nhiên liệu Diesel ngày càng tăng, điều này đã đặt

ra cho các nhà sản xuất nhiên liệu những thách thức mới, và điều này càngkhó khăn hơn bởi những yêu cầu ngày càng khắt khe của luật bảo vệ môitrường

Trong nhà máy lọc dầu thì nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạngasoil của quá trình chưng cất dầu mỏ Đây chính là phân đoạn thích hợp nhất

để sản xuất nhiên liệu Diesel mà không cần phải áp dụng những quá trìnhbiến đổi hóa học Tuy nhiên, để đảm bảo về số lượng ngày càng tăng củanhiên liệu Diesel và việc sử dụng một cách có hiệu quả các sản phẩm trongnhà máy lọc dầu thì thực tế nhiên liệu Diesel luôn được phối liệu từ các nguồnkhác như: Phân đoạn gasoil của quá trình hydrocracacking, phân đoạn gasoil

từ quá trình FCC, các sản phẩm của quá trình oligome hóa, dime hóa, trimehóa, giảm nhớt, HDS

1.1.2 Giới thiệu động cơ diesel

1.1.2.1 Động cơ diesel

Động cơ diesel đã ra đời từ rất lâu và nhờ vào những ưu điểm vượt trội nhưhiệu suất mômen xoắn cao, bền đặc biệt là tiết kiệm nhiên liệu và khả năngduy trì công suất trong những điều kiện hoạt động rộng, động cơ diesel được

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như dùng làm cho động cơ xe tải, máyxây dựng, máy nông nghiệp và công nghiệp nhẹ… Nó cũng được dùng chocác nhà máy điện và tàu thủy…

Về nhiều khía cạnh thì động cơ diesel giống với động cơ xăng Cả hai đều làđộng cơ đốt trong và 4 thì Những điểm cơ bản của động cơ diesel là :

- Không khí được hút vào trước trong buồng đốt và sau khi không khí đượcnén ở áp suất tạo ra môi trường ở nhiệt độ rất cao thì nhiên liệu mới đượcbơm cao áp phun vào.

- Nhiên liệu tự bốc cháy khi không khí được nén ở áp suất và nhiệt độ caotrong buồng đốt

- Công suất của động cơ diesel không bị chi phối bởi van tiết lưu điều tiếtkhông khí vào mà nó được quyết định bởi tỉ lệ không khí và nhiên liệu Đâychính là nguyên nhân mà động cơ diesel có công suất cao hơn động cơ xăngdụng buzi đánh lửa

- Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ “cơ động“ nhất, đảm bảo lượngkhông khí được đưa vào xilanh luôn cao hơn cần thiết để đốt cháy hoàn toànnhiên liệu

Động cơ diesel cũng được chia thành nhiều loại, với kích thước, công suất vàtốc độ khác nhau Về công suất, có loại chỉ vài sức ngựa nhưng cũng có loạirất lớn vài nghìn sức ngựa với đường kính xilanh lên đến 1050 mm

Tốc độ của động cơ thuờng tỉ lệ nghịch với công suất và kích thước của chúng

và thường nằm trong khoảng 100÷4000 vòng/phút (với động cơ ôtô có thể caohơn) Có thể chia động cơ diesel thành 3 cấp như sau :

Loại Tốc độ (v/ph) Điều kiện vận hành Phạm vi sử dụng

Máy phụ của tàu thủy,máy phát điện cố định,bơm

Tốc độ cao Lớn hơn

1000

Tốc độ và tải trọngthay đổi

Giao thông vận tải, xelửa, máy xây dựng

Thông thường động cơ diesel hoạt động với tốc độ gần như không đổi vàthường có tải trọng cao hơn động cơ xăng

Sự khác nhau về tốc độ quay, kích thước… dẫn tới yêu cầu về nhiênliệu của mỗi loại động cơ diesel cũng khác nhau Vì vậy, chọn loại nhiên liệuphù hợp là không đơn giản, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quantrọng nhất là :

- Kích thước và cấu trúc của động cơ

- Tốc độ và tải trọng

- Bảo dưỡng.

- Giá và khả năng cung cấp nhiên liệu

1.1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel

Để hiểu được những tác động hóa lý của nhiên liệu diesel lên tính chất sửdụng và vận hành của động cơ diesel, trước hết chúng ta sẽ đi tìm hiểu cấu tạo

và nguyên tắc hoạt động của động cớ diesel và những đặc điểm chung nhấtcủa loại động cơ này

Đặc điểm dễ nhận ra ở loại động cơ diesel là nhiên liệu được phun trực tiếpvào buồng đốt, và cũng giống như động cơ xăng, động cơ diesel có 2 loại: 2thì và 4 thì

* Cấu tạo và hoạt động của loại động cơ diesel 4 thì:

- Cấu tạo:

- Nguyên tắc hoạt động :

Động cơ diesel loại 4 thì phải trải qua 4 hành trình : hút, nén, nổ, xả.+ Thì hút: Van nạp liệu sẽ mở ra, đồng thời piston di chuyển xuống điểm chếtdưới Khi đó, van xả đóng lại và không khí được hút vào xylanh

+ Thì nén: Van hút đóng lại và piston bắt đầu di chuyển ngược lại từ điểmchết dưới lên điểm chết trên Đây là giai đoạn không khí bị nén ép, tạo ra mộtmôi trường có nhiệt độ rất cao Thường thì nhiệt độlúc nay vào khoảng 5400C

+ Thì nổ: Vào gần cuối kì nén, nhiên liệu sẽ được bơm cao áp phun vàobuồng đốt Trong thực tế thì khi bơm vào phải có đủ thời gian cho nhiên liệu

kịp bay hơi và kịp oxi hóa và bốc cháy Thời gian đó rất ngắn và được gọi là

“kỳ cảm ứng“ Áp lực khi cháy nổ sẽ tạo ra lực cưỡng bức đẩy piston xuốngđiểm chết dưới Giai đoạn này cả van hút và van xả đều đóng lại Do nhiệt độ

và áp suất cao, hỗn hợp nhiên liệu và không khí sẽ tự cháy Quá trình cháynày sẽ xảy ra ở bất cứ điểm nào trong không gian xylanh mà ở đó hỗn hợpkhông khí và nhiên liệu thích hợp nhất

+ Thì xả: Theo quán tính của bánh đà, piston sau khi vượt qua điểm chết dưới

sẽ tiếp tục đi lên điểm chết trên Khi đó van xả sẽ được mở ra để xả hết hỗnhợp khí cháy ra ngoài và cũng theo quán tính của bánh đà, sau khi xả hết khícháy thì piston lại tiếp tục chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chếtdưới và một chu trình mới lại được bắt đầu

* Cấu tạo và hoạt động của loại động cơ diesel 2 thì

- Cấu tạo:

- Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của loại này tương tự nhưđộng cơ 4 thì Điểm khác biệt là giai đoạn hút và xả không thực hiện đượcmột cách riêng rẽ Mà quá trình xả sẽ được xảy ra ở giai đoạn cuối, khi hỗnhợp cháy giãn nở Hành trình này xảy ra sớm hành trình nén Cụ thể, khi quátrình hút đang ở giai đoạn cuối thì quá trình nén đã diễn ra Trợ giúp cho hànhtrình, hầu hết không khí được hút vào để gia tăng về mặt áp suất Dòng không

khí đi vào và dòng khí gas đi ra khỏi xylanh được kiểm soát bởi một van nhỏtiêu chuẩn nằm phía đầu xylanh qua một lỗ nhỏ xuyên qua thành xylanh.

Ưu điểm: so với động cơ 4 thì cùng kích cỡ thì công suất động cơ 2 kìlớn hơn

Nhược điểm: Khí thải của loại này thì nhiều hơn loại 4 thì và không tiếtkiệm nhiên liệu

Tuy nhiên, với điều kiện khắt khe về nồng độ khí thải thì hiện nay động

cơ 4 thì được sử dụng phổ biến hơn cả

Sự cháy của nhiên liệu trong động diesel thực tế trải qua 3 gia đoạnchính: giai đoạn cảm ứng, giai đoạn cháy, giai đoạn xả Tất cả các giai đoạnnày đều phụ thuộc vào cấu tạo của vòi phun nhiên liệu, nhiệt độ, áp suất vàtốc độ nhiên liệu được phun vào buồng đốt, tốc độ lan truyền của ngọn lửa vàđiều chủ yếu vẫn là phụ thuộc vào thành phần cũng như các tính chất hóa lýcủa nhiên liệu diesel Vì vậy vấn đề chất lượng của diesel là rất quan trọng,cần được quy định rất cụ thể thành tiêu chuẩn và theo từng chỉ tiêu chấtlượng, sao cho phù hợp với yêu cầu của động cơ

Hàm lượng các hợp chất chứa S, N và O bắt đầu tăng nhanh Các hợpchất của lưu huỳnh chủ yếu ở dạng dị vòng disulfua Các hợp chất chứa oxydạng axit naphtenic có nhiều và đạt cực đại ở phân đoạn này Ngoài ra cònnhững chất dạng phenol như dimetyl phenol Nhựa cũng xuất hiện nhưng ít vàtrọng lượng phân tử cũng thấp, chỉ khoảng 300- 400 đ.v.c

1.3 Một số chỉ tiêu hóa lý đặc trưng

1.3.1 Trị số Cetane (Cetane N)

Trị số cetane: là một đơn vị đo quy ước cho tính đặc trưng cho tính tự bốccháy của nhiên liệu diesel và được đo bằng % thể tích hàm lượng n-cetane(C16H34 trong hỗn hợp của nó với metyl naptalen có trị số cetane = 0 và n-cetane có trị số cetane = 100).

Trị số cetane được xác định bằng phương pháp thử ASTM-D613 (Vol 05.04).Trị số cetane, ngoại ý nghĩa là thước đo chất lượng cháy của nhiên liệu cònảnh hưởng đến sự cháy kích nổ Yêu cầu của trị số cetane phụ thuộc thuộcvào thiết kế, kích thước đặc điểm của sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động

cơ, phụ thuộc vào điểm khởi động, điều kiện khí quyển

Sự gia tăng trị số cetane khi vượt quá giá trị thực tế sẽ không cải thiện tínhnăng của động cơ về mặt vật chất Vì vậy trị số cetane nên quy định thấp tớimức có thể để đảm bảo dễ mua

Phương pháp tính toán thông dụng nhất là dùng công thức xác định chỉ sốcetane từ nhiệt độ sôi trung bình và tỉ trọng API Công thức này được cụ thểhoá thành tiêu chuẩn ASTM-D976 Để thuận tiện trong quá trình sử dụng, từcông thức này người ta đã tính toán và đưa ra đường đặc tính, từ đó có thể tratrực tiếp ra chỉ số cetane

Cần lưu ý rằng phương pháp tính toán không thể thay thế được phương pháp

đo trực tiếp bằng động cơ, mà trái lại, nó chỉ là một công cụ cho phép dự đoántrị số cetane với độ chính xác có thể chấp nhận được nếu được áp dụng chocác loại nhiên liệu phù hợp

3.3.2 Thành phần chưng cất

Thành phần chưng cất (hay còn gọi là độ bay hơi) của cacbuahydro trongnhiên liệu nói chung thường có ảnh hưởng rất lớn đối với các tính năng củacác động cơ diesel, đặc biệt là các động cơ diesel tốc độ trung bình và tốc độcao, chúng có ảnh hưởng quan trọng tới tính an toàn

Thành phần cất được xác định bằng phương pháp thử ASTM-D86 hoặcTCVN 2698-2005 Trong phương pháp này, người ta tiến hành chưng cất mộtmẫu nhiên liệu sau đó ghi lại mối quan hệ giữa nhiệt độ và thể tích nhiên liệucất được Các tiêu chuẩn kỹ thuật của các sản phẩm dầu mỏ nói chung đềuphải bao gồm các giới hạn khẳng định các sản phẩm có độ hoá hơi phù hợp.Yêu cầu về độ bay hơi của nhiên liệu phụ thuộc vào thiết kế, kích thước, bảnchất của sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ Nó cũng phụ thuộc vào

sự khởi động và điều kiện khí quyển Đối với những động cơ có sự thay đổithường xuyên về tốc độ và tải trọng như hoạt động của xe tải hay ôtô, thìnhiên liệu có độ bay hơi lớn càng có tính năng tốt, đặc biệt là về khói và mùi.Tuy nhiên cần xét thêm về hiệu quả kinh tế, nhất là khi diesel được chế tạo từnhững phần nặng hơn…

Độ bay hơi thích hợp của diesel thay đổi theo tốc độ và kích thước động cơ.Nhiên liệu có độ bay hơi quá thấp sẽ làm giảm công suất của động cơ, tăngmức hao phí nhiên liệu diesel, khả năng nguyên tử hoá kém Ngược lại, nếunhiên liệu có độ bay hơi quá cao cũng làm giảm công suất, hiệu suất của động

cơ nhưng là do tạo nút hơi trong hệ thống của nhiên liệu và kim phun khôngcung cấp đều đặn nhiên liệu với kích thước hạt phù hợp vào buồng đốt

Nói chung, giới hạn sôi của nhiên liệu càng thấp càng tốt miễn là không ảnhhưởng tới nhiệt độ chớp cháy, đặc tính cháy, nhiệt trị và độ nhớt của nhiênliệu

- Nhiệt độ sôi 10% đặc trưng cho phần nhẹ dễ bay hơi của nhiên liệu Nhiệt

độ sôi 10% quá cao sẽ gây ra hiện tượng động cơ khó khởi động

- Nhiệt độ sôi 50% hay còn gọi là nhiệt độ sôi trung bình (Mid-boiling point)

là chỉ tiêu hay dùng nhất khi đánh giá nhiên liệu diesel Nó là chỉ tiêu đặctrưng cho tính năng thay đổi tốc độ của động cơ

Đối với các động cơ diesel cao tốc, nhiên liệu có điểm sôi trung bình cao hơn

302 0C, khi cháy tạo nhiều khói trong khí xả, khí xả có mùi khó chịu, tạonhiều cặn trong động cơ… Trái lại, diesel có điểm sôi trung bình quá thấp thìthường có nhiệt trị và độ nhớt thấp Vì vậy nhiên liệu có nhiệt điểm sôi trungbình nằm trong giới hạn 232÷290 0C là phù hợp nhất đối với phần lớn cácđông cơ diesel cao cấp Đối với các động cơ diesel có tốc dộ thấp hơn thì giớihạn nhiệt độ cũng rộng hơn

Như vậy: Nhiệt độ sôi 90% và điểm sôi cuối đặc trưng cho tính cháy hoàntoàn của nhiên liệu

Nếu nhiệt độ sôi 90% và sôi cuối thấp có tác dụng làm giảm cặn và giảm mức

độ lẫn nhiên liệu vào dầu bôi trơn Nếu nhiệt độ sôi 90% và sôi cuối quá caothì nhiên liệu cháy không hết thải ra ngoài nhiều gây ô nhiễm môi trường, làmtăng tiêu hao nhiên liệu và làm giảm tuổi thọ của động cơ

1.3.3 Nhiệt độ bắt cháy cốc kín

Nhiệt độ bắt cháy cốc kín là nhiệt độ thấp nhất (ở điều kiện áp suất khôngkhí) mẫu nhiên liệu thử nghiệm hầu như ngọn lửa xuất hiện và tự lan truyềnmột cách nhanh chóng trên bề mặt của mẫu Nhiệt độ bắt cháy đươc xác địnhtheo phương pháp ASTM-D93 hoặc TCVN 2693-1995 (sử dụng thiết bị cháycốc kín Pensky-Martens).

Nhiệt độ bắt cháy xác định xu hướng hình thành hỗn hợp có thể cháy vớikhông khí dưới điều kiện thí nghiệm, nó là một trong các chỉ tiêu đánh giámức độ đẽ bắt cháy của nhiên liệu cũng như “Thời gian cảm ứng” trong độngcơ

Nhiệt độ chớp cháy có tác dụng quan trọng đối với quá trình vận chuyển vàtồn chứa nhiên liệu Nhiệt độ chớp cháy quá thấp đễ gây cháy nổ Nó cũngcho thấy nhiên liệu bị lẫn với các loại khác có độ bay hơi cao hơn Nhiệt độchớp cháy hầu như không có ý nghĩa đối với chất lượng của nhiên liệu khiđánh giá trên góc độ tính năng kĩ thuật của các thiết bị sử dụng nó

3.3.4 Hàm lượng lưu huỳnh (S)

Do các điều kiên cháy nổ gần như là lý tưởng, hiện tượng ngưng tụ nước vàlẫn nhiên liệu nhiều khi không còn là vấn đề quan trọng nữa Điều quan tâmnhất với động cơ diesel là hàm lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu, vì khi bịđốt cháy chúng sẽ tạo thành dioxit và một phần dioxit sẽ bị oxy hóa tiếp đểtạo thành lưu huỳnh trioxit Loại lưu huỳnh trioxit này khi tiếp xúc với nước,

dù với một lượng rất nhỏ lẫn trong động cơ cũng sẽ tạo thành các axit mạnhgây ăn mòn, gỉ các chi tiết của động cơ, làm ành hưởng tới độ mài mòn, tạocặn và đặc biệt sẽ gây ra sự biến chất của dầu nhờn trong động cơ

Để đảm bảo tính thông dụng tối đa của nhiên liệu diesel, hàm lượng lưuhuỳnh quy định cao tới mức thực tế có thể phù hợp với viêc xem xét bảodưỡng

Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm, nguồn gốc và phương pháp chế biến, hàmlượng lưu huỳnh có thể được xác định theo phương pháp thử ASTM-D129(phương pháp bom) hoặc phương pháp ống thạch anh (ASTM 1551)…

Lưu huỳnh (S) trong diesel tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, ví dụ như:mercaptans, sulfides… Tất cả các chất này dù ít hay nhiều đều có tác động ănmòn

Giới hạn nồng độ lưu huỳnh cho phép trong nhiên liệu diesel tùy thuộc vàoloại động cơ diesel và điều kiện làm việc Các động cơ tốc độ thấp hơn có thểdùng diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn các loại có tốc độ cao vì chúngthường có tải trọng và tốc độ không đổi, dẫn đến nhiệt độ của dầu bôi trơn,nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ buồng đốt không thay đổi, hạn chế được tácđộng có hại của sản phẩm cháy của lưu huỳnh.

Trên quan điểm kĩ thuật, hàm lượng lưu huỳnh càng thấp càng tốt Tải trọng

và nhiệt độ làm việc của động cơ càng cao thì tác động ăn mòn càng giảm.Nguyên nhân là ở nhiệt độ thấp hoặc động cơ lúc chạy lúc ngừng thì hơi nướctạo ra trong quá trình cháy có xu hướng ngưng tụ và tác dụng với oxit lưuhuỳnh tạo ra chất ăn mòn mạnh là axit sulfuric

Lưu huỳnh hoạt tính thường gây ăn mòn tại hệ thống phun nhiên liệu Cáchợp chất của lưu huỳnh cũng tham gia vào quá trình tạo cặn trong buồng đốt

và trên đỉnh piston

Các nhiên liệu diesel cặn nặng thường dùng cho các động cơ tốc độ thấp cóhàm lượng lưu huỳnh lên tới 3% hoặc hơn Trong khi đó các dộng cơ dieselcao tốc thường dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh dưới 1,0% trọnglượng để giảm độ mài mòn chi tiết Nói chung hàm lượng lưu huỳnh càngthấp càng tốt

Các loại dầu bôi trơn mới hiện nay có chứa các loại chất tẩy rửa vàkiềm để trung hoà axit do lưu huỳnh cháy tạo ra Tuy nhiên, trước khi sử dụngloại nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao thì phải cân nhắc một sốchú ý sau :

- Chi phí mua dầu bôi trơn cao cấp

- Độ mài mòn các chi tiết của động cơ có thể tăng

- Khả năng thay đổi kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu cho phù hợpvới loại nhiên liệu mới

Mặc dù hàm lượng lưu huỳnh và các loại hợp chất lưu huỳnh trongnhiên liệu thay đổi (tuỳ thuộc bản chất và nguồn gốc dầu thô) nhưng hàmlượng lưu huỳnh tổng thường nằm trong giới hạn chấp chận được là 0,2÷1,0%trọng lượng Riêng lưu huỳnh mercaptan bị hạn chế ở nồng độ rất thấp vì nógây mùi khó chịu và có tác động ăn mòn đối với một vài nguyên tố kim loạithường được dùng để chế tạo các chi tiết của hệ thống nhiên liệu

Có thể xác định lưu huỳnh mercaptan theo phương pháp ASTM-D3227 hoặcASTM-D4952 (TCVN 2685-78).

Độ nhớt của nhiên liệu diesel rất quan trọng vì nó có ảnh hưởng đếnkhả năng bơm và phun nhiên liệu vào buồng đốt Độ nhớt của nhiên liệu cóảnh hưởng lớn tới kích thước và hình dạng của kim phun Nhiên liệu có độnhớt quá cao rất khó nguyên tử hóa, các tia nhiên liệu không mịn và khó phântán trong buồng đốt Kết quả là giảm hiệu suất và công suất động cơ Đối vớicác động cơ nhỏ, các tia nhiên liệu có thể chạm vào thành xylanh, cuốn đi lớpdầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn Hiện tượng các chitiết bị ăn mòn nhanh chính là do nguyên nhân này

Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp khi được phun vào xylanh sẽ tạo thànhcác hạt quá mịn không thể tới được các vùng xa kim phun và do đó hỗn hợp(nguyên liệu + không khí) tạo thành trong xylanh không đồng nhất, nhiên liệucháy không đều, công suất giảm Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp có thể gây rahiện tượng rò rỉ tại bơm, làm sai lệch kết quả đong đếm dẫn tới thay đổi tỉ lệpha trộn không khí/nhiên liệu Mức độ mài mòn của các chi tiết trong hệthống cung cấp nhiên liệu tăng khi độ nhớt của nhiên liệu giảm

Độ nhớt của nhiên liệu diesel dung cho các động cơ cao tốc nằm trongkhoảng 1,8÷5,0cSt ở 37,80C Thường thì các nhà sản xuất hay hạn chế cặndưới của độ nhớt để tránh các hiện tượng như trên Các loại diesel có độ nhớtcao hơn 5,8cSt thường dùng cho các động cơ tốc độ thấp hơn Diesel có độnhớt đặc biệt cao được dùng cho các máy tàu thủy và phải có thêm các máygia nhiệt Đối với một số động cơ, độ nhớt quy định theo giá trị min sẽ có lợi

thế vì hiện tượng mất công suất do bị dò nhiên liệu của bơm và vòi phun Mặtkhác, độ nhớt cũng được xác định theo giá trị max nhằm phù hợp với giới hạncủa các thông số đã được xem xét trong thiết kế, kích thước của động cơ vàcác đăc điểm của hệ thống bơm phun.

Động cơ tuabin khí sử dụng nhiên liệu diesel có độ nhớt quá cao sẽ dẫntới hiện tượng khó cháy, cháy không đều, tổn thất áp suất trên đường ống Đốivới các nhiên liệu nặng thì thường phải khống chế nhiệt độ để có được nhiệt

độ thích hợp với thiết bị sử dụng

1.3.7 Điểm sương

Điểm sương là một chỉ tiêu quan trọng, nó xác định nhiệt độ tại đó cáctinh thể sáp xuất hiện trong nhiên liệu ở điều kiện thử nghiệm xác định, tạinhiệt độ đó tinh thể sáp bắt đầu kết tủa khỏi dầu diesel khi sử dụng vào động

cơ để đốt

1.3.8 Điểm đông đặc

Điểm đông đặc của nhiên liệu là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu vẫn giữđược các tính chất lỏng, hay nói cách khác nó là nhiệt độ thấp nhất mà ta cóthể bơm nhiên liệu

1.3.9 Hàm lương tro (Ash)

Một lượng nhỏ diesel được đốt cho tới khi phần nhiên liệu cháy hết, cân khốilượng mẫu còn lại ta thu được hàm lượng tro Hàm lượng tro của mẫu đượctính bằng % khối lượng Hàm lượng tro được xác định theo phương pháp thửASTM-D482 (TCVN 2690-1995)

Các chất không cháy trong nhiên liệu được chia làm hai loại: các cặnrắn và các hợp chất kim loại tan trong nước hoặc dầu Các chất tạo tro có thể

có mặt trong nhiên liệu diesel ở 2 dạng:

Các chất rắn bị mài mòn: Loại này có tác hại mài mòn vòi phun, bơm nhiênliệu, piston và vòng xécmăng

Các xà phòng kim loại tan: Ít ảnh hưởng tới độ mài mòn nhưng chúng có thểgóp phần vào việc tạo cặn trong động cơ

Các cặn này rất giống với cặn xác định theo phương pháp nước và cặntrong nhiên liệu Vì hệ thống phun nhiên liệu diesel được chế tạo với độ chínhxác cao nên chúng rất nhạy cảm với các tạp chất trong nhiên liệu Các cặn rắn

trong nhiên liệu có thể gây ra ăn mòn hoặc làm tắc hệ thống nhiên liệu vớimức độ tùy thuộc vào kích thước hệ thống này.

Các hợp chất kim loại tan trong nước hoặc dầu ít ảnh hưởng tới hệthống nhiên liệu nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố kim loại có ảnhhưởng xấu đến cánh tuabin

ra hiện tượng khí xả có màu đen và làm giảm hệ số tỏa nhiệt

3.3.12 Nhựa thực tế

Sau khi ra khỏi nhà máy lọc dầu, nhiên liệu không thể tránh khỏi việctiếp xúc với nước và không khí Nếu nhiên liệu có chứa các cấu tử không ổnđịnh, nhất là các nhiên liệu được sản xuất từ các phân đoạn cracking, thì trongquá trình tồn chứa, do tiếp xúc với không khí, có thể tạo nhựa và tạo cặn Cáccặn này có thể làm tắc bầu lọc, bẩn buồng đốt, gây tắc hệ thống phun nhiênliệu…

1.3.13 Nước và các tạp chất cơ học

Hàm lượng nước và cặn là một trong những chỉ tiêu quan trọng củanhiên liệu Nhiên liệu có hàm lượng nước và cặn cao sẽ ảnh hưởng tới chấtlượng tồn chứa và sử dụng

Nước rất dễ lẫn vào nhiên liệu, khi áp suất giảm đột ngột, hơi nướctrong không khí trên bề mặt của dầu ngưng tụ lại Ngoài ra, nước cũng có thểlẫn vào nhiên liệu do mưa, ngập bể…

Cặn thường bao gồm cặn cacbon, kim loại và các tạp chất vô cơ khác.Cặn được tạo thành bởi một số nguyên nhân sau :

Chất bẩn có trong đường ống và bể

Các chất bẩn lẫn trong nhiên liệu do sơ xuất trong quá trình bảo quản, bơmchuyển và tồn chứa

Bụi bẩn trong không khí

Nước và tạp chất trong diesel được xác định theo phương pháp ASTM-D1796

1.3.15 Tỉ trọng

Tỉ trọng là đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ, đặc chắc của nhiên liệu,được đo bằng khối lượng trên một đơn vị thể tích nhiên liệu Tỷ trọng đượcdùng để tính toán, chuyển đổi giữa thể tích và khối lượng, để chuyển đổi thểtích ở nhiệt độ này sang thể tích ở nhiệt độ khác

1.4 Phân loại diesel

1.4.1 Phân loại của một số quốc gia

Đối với diesel, ngoài 3 loại được phân cấp nói trên, cũng còn nhiều cách phânloại khác Sau đây là phân loại của một số quốc gia trên thế giới:

Chỉ tiêu

Liên Xô cũΓOST 305 -82

Nhật Bản –JIS

Trung Quốc –

L(hè)

Z(đông)

Report

Report

Report

Report

Report

360

360

280335

280335

Report360

Report360

2 –5,8

12 Nước và

tạp chất

Không

Mức quy địnhDO

3753-+5+9

+5+9

Mức quy địnhDO

0,05S

DO0,25S

DO0,5S

11 Khối lượng riêng, kg/l D.1298/TCVN

6594: 2000 Báo cáoTiêu chuẩn Việt Nam về diesel: TCVN 5689:2005

Các chỉ tiêu chất lượng sản

phẩm

Phương pháp thửASTM/ TCVN

820 – 860 820 – 860

CHƯƠNG 4QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT DẦU DIESEL TỪ DẦU NHỜN THẢI

4.1 TỔNG QUAN

4.1.1 Thành phần hóa học của dầu nhờn thải

Dầu thải là dầu bôi trơn đã qua một thời gian sử dụng có thành phầnhóa học tương tự dầu nhờn Tuy nhiên, trong thành phần hóa học của dầunhơn thải xuất hiện nhiều các hợp chất là sản phẩm của quá trình oxi hóa dầu,quá trình phân hủy dầu ở điều kiện nhiệt độ làm việc, quá trình phân hủy củaphụ gia được pha chế vào dầu nhờn, quá trình bẻ mạch dưới tác động cơhọc…

Hầu hết các hợp phần của dầu bôi trơn đều tác dụng nhanh hoặc chậmvới oxi tạo thành quá trình oxi hoá Khả năng bền oxi hoá của các hợp chấthydrocabon tăng dần theo thứ tự:

Hydrocabon không no < hợp chất dị nguyên tố < hydrocacbon thơm <naphten < parafin.

Tốc độ của quá trình oxi hoá chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như bảnchất của dầu gốc, nhiệt độ, hiệu ứng xúc tác của kim loại, sự khuấy trộn, nồng

độ oxi trong dầu Cơ chế của phản ứng oxi hoá là cơ chế gốc xảy ra theo 3giai đoạn: giai đoạn khơi mào, giai đoạn phát triển mạch và giai đoạn tắtmạch

- Giai đoạn khơi mào: Dưới tác dụng của oxi, của ion kim loại dầunhờn có thể bị oxi hóa và tạo ra các gốc alkyl tự do, quá trình này thường xảy

2ROO* -> ROOR + O2