Đồ án tổng quan về xăng nhiên liệu

Bản chất của quá trình cháy kích nổ rất phức tạp, nguên nhan chính của hiện tợng kích nổ là do trong quá trình nén nhiên liệu bị biến đổi sâu sắc tạo ra nhiều hợp chất chứa oxi kém bền n

Mở đầu

Bớc vào thế kỷ mới “công nghiêp hoá hiện đại hoá sản xuất “mặt hàng xăng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân ,nó phục vụ cho ngành công nghiệp ,sản xuất ,giao thông ,vận tải

Xăng là nhiên liệu quan trọng và không thể thiếu trong nền công nghiệp

nh hiên nay

Nhiên liệu sử dụng cho động cơ đốt trong có buzi đánh lửa nh xe máy,

ôtô, máy bay gọi là xăng nhiên liệu Xăng nhiên liệu là một hỗn hợp hyđrôcacbon phức tạp

Xăng nhiên liệu lạ sản phẩm của quá trình chế biến Dầu mỏ , qua nhiều công đoạn kỷ thuật ngày nay trở thành sản phẩm hoàn hảo, đạt yêu cầu về

số lợng và quui trình công nghệ quen thuộc với con ngời Xăng nhiên liệu

là sản phẩm chọn lọc của quá trình chng cất phức tạp từ hỗn hợp các thành phần, kết hợp với phụ gia đảm bảo yêu cầu vận hành của động cơ trong thực

tế cũng nh trong quá trình bảo quản và dự trữ

Xăng là một hỗn hợp hyđrôcácbon có số cacbon lớn từ C5_C10,C11, các hyđrocacbon gồm parafinic, naphten , aromatic nằm trong khoảng nhiệt độ sôi từ 30_1800c Nó là sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ nh: Reforming xúc tác, crăcking xúc tác , alkyl hoá, izôme hoá …

ở nớc ta do nền kinh tế ngày càng phát triển xăng chiếm từ 20ữ30% trong lúc đó ở mỹ chiếm 48%.Do vậy việc đẩy mạnh chất lợng cũng nh đáp ứng nhu cầu của ngời tiêu dùng nên nâng cao về số lợng và ngày càng tăng

về chất lợng là mục tiêu hàng đầu của các nhà sản xuất công nghiệp

Chất lợng của Xăng đợc đánh giá dựa trên hai chỉ tiêu:

 Chỉ tiêu kỷ thuật có liên quan đến quá trình sử dụng của động cơ và bảo quản Xăng nhiên liệu có chỉ số octan cao áp suất hơi bão hoà, tỷ trọng bay hơi, tính ổn định

 Chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm môi trờng và sức khoẻ của con ngời dựa vào hàm lợng chì và tạp chất cơ học hàm lợng benzen và hiđrocacbon thơm

Trớc thập kỷ 80 trong nền công nghiệp đã sản xuất ra xăng nhng chỉ tạm chú trọng đến phẩm cấp theo hớng nâng cao công suất và thời gian sử dụng của động cơ mà không chú trọng đến việc bảo vệ môi trờng Do vậy việc đa phụ gia chì (TEL) vào xăng nhiên liệu là không thể tránh khỏi và

đây là phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp thế gới, vấn

đề ô nhiễm môi trờng do khai thác và các sản phẩm của động cơ gây ra

đang ở mức báo động Mặt khác, do yêu cầu đòi hỏi xăng phải càng ngày tận dụng đợc u điểm của phụ gia nhằm nâng cao chất lợng xăng Cùng với…

sự cải tiến và tìm kiếm các phụ gia có tính năng đặc biệt, các công nghệ đợc cải tiến, ngày càng hoàn thiện hơn để đáp ứng nhu cầu của thế giới Do vậy ngời ta đã ra quyết định sử dụng xăng sạch, xăng không có phụ gia chì

ở Việt Nam việc sử dụng xăng sạch bảo vệ môi trờng mà vẫn đảm bảo

đợc trị số octan cao, đợc thực hiện vào đầu tháng 7-2000 Đây là một chiến lợc quan trọng hạn chế vấn đề ô nhiễm môi trờng và phát triển nền kinh tế

Phần I Các chỉ tiêu chất lợng của xăng nhiên liệu

I.1 Nguyên lí làm việc của động cơ xăng.

Động cơ xăng là một kiểu động cơ đốt trong nhờ buzi bật tia lửa điện, nhằm thực hiện sự chuyển biến năng lợng hoá học của hỗn hợp Nhiên liệu khi cháy thành năng lợng cơ năng dới dạng chuyển động quay của trục khuỷu

Động cơ xăng bao gồm cả loại 4 kì và động cơ 2 kì trong đó động cơ 4 kì đợc sử dụng phổ biến hơn cả

Động cơ 4 kì là loại động cơ đốt trong có sử dụng bộ chế hoà khí dới tác dụng của Buzi bật tia lửa điện

Chu kì 1:

Chu kì hút : piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dới van hút mở

để hút hôn hợp (nhiên liệu + không khí) vào xi lanh, lúc này van thải đóng

Chu kì 2:

Chu kì nén: piston đi từ điểm chết dới lên điểm chết trên cả hai van nạp

và van thải đều đóng lại đồng thời thực hiện quá trình nén hỗn hợp

(nhiên liệu + không khí) Khi bị nén áp suất tăng dần đến độ tăng lúc này hỗn hợp bị nén đến P = 6 – 10 atm, T = 300 – 400 0C Với sự có mặt của õi-không khí các hiđrocacbon có trong thành phần của xăng sẽ biến đổi tạo ra các hỗn hợp không bền vững (các beroxyl, hyđroperoxyl) dễ bị oxy hoá

Chu kì 3:

Chu kì nở: ở cuối chu kì nén vào thời điểm thích hợp, buzi bật tia lửa

điện đốt cháy hỗn hợp (nhiên liệu + không khí) Lúc này áp suất tăng lên

P = 30- 40 atm, nhiệt biến cơ năng tạo ra áp lực dẫn piston từ điểm chết trên

đến điểm chết dới

Chu kì 4:

Chu kì xả: piston chạy từ điểm chết dới lên điểm chết trên van nạp

đóng, van thải mở cho sản phẩm cháy thải ra ngoài và động cơ lại bắt đàu hành trình mới

Để động cơ làm việc bình thờng thì trong xilanhmặt lửa lan truyền đều

đặn, hết lớp nọ đến lớp kia, với tốc độ 15 – 40 m/s Nếu mặt lửa lan truyền với vận tốc quá lớn nghĩa là quá trình cháy đang diễn ra cùng một lúc trong xilanh thì quá trình cháy không bình thờng và đợc gọi là cháy kích nổ Bản chất của quá trình cháy kích nổ rất phức tạp, nguên nhan chính của hiện tợng kích nổ là do trong quá trình nén nhiên liệu bị biến đổi sâu sắc tạo

ra nhiều hợp chất chứa oxi kém bền nh peroxyl, hyđroperoxyl.Cac hơp chất này phân huỷ tao ra các gốc tự do là tác nhân gây nên phản ứng cháy chuỗi,làm cho khối nhiên liệu trong xylanh bốc cháy ngay cả khi mặt lửa cha lan truyền tới Khi nhiên liệu trong xylanh động cơ bị cháy kích nổ mặt lửa lan truyền với vận tốc rất lớn (300-400m\s)nhiệt độ cao làm cho áp suất tăng vọt ,kèm theo hiện tợng nổ lớn và sinh ra làn sóng xung kích đập vào xylanh ,làm tăng va đập piston gây nên tiếng gõ kim loại khác thờng làm máy bị mài mòn mạnh ,công suất của động cơ giảm máy nóng làm giảm tuổi thọcủa máy

c

bd

Quá trình cháy trong động cơ đốt trong

a không có quá

trình cháy

c chaý bình

th-ờngb

cháy kích nổ d. điểm chết trên

Nhận xét:

Từ đồ thị ta thấy đờng b là quá trình cháy bình thờng ,áp suất tăng từ từ

Đờng c quá trình cháy cùng một lúc trong xylanh ngay sau khi nến điện

đến điểm lửa.Vì thế áp suất tăng vọt(có khi đạt tới 300m/s rồi lại giảm rấy nhanh gây nên quá trình cháy kích nổ trong động cơ

I.2 Các chỉ tiêu chất lợng của xăng nhiên liệu.

Để đánh giá chất lợng của xăng đa vào sử dụng ngời ta đa ra những chỉ tiêu kỷ thuật chung có tính tiêu chuẩn Dựa vào chỉ tiêu chuẩn này từng quốc gia từng khu vực , tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu , kinh tế xã hội của từng quốc gia mà khống chế thông số và đa ra từng con số cụ thể sao cho phù hợp Hiện nay Việt Nam cũng nh các nớc trên thế giới ngời ta dựa vào những chỉ tiêu chính sau:

 Có tiếng kim loại gõ khác thờng

 Cụm khói đen xuất hiện

 Công suất của động cơ giảm

Nguyên nhân chính của hiện tợng cháy kích nổ trong động cơ:

Do quá trình nén nhiệt độ tăng , áp suất tăng và nhiên liệu lại biến đổi mạnh tạo ra rất nhiều hợp chất kém bền nh:hydroxyt ,peroxyt ,các hợp chất này dễ phân huỷ tạo ra các gốc tự do Dới điều kiện nhiệt độ tăng nhanh và

áp suất cao các gốc t do này sẽ tạo các phản ứng chuỗi làm cho xăng t bắt cháy cùng một lúc trong toàn bộ xylanh khi cha có mặt lửa lan truyền , gây

ra tiếng nổ lớn và làn sóng xung kích đập vào động cơ Để tránh xãy ra cháy kích nổ thì yêu cầu của quá trình có tri số octan phân bố đều , đặc trng cho khả năng chống kích nổ là trị số octan cao

2.1.2 Trị số octan

Trị số octan là đặc trng cho khả năng chống kích nổ của xăng

Trị số octan của xăng là một đơn vị đo quy ớc dặc tng cho khả năng chống kích nổ của xăng Nó có giá trị bằng phần trăm thể tích của izo octan (2.2.4 –trimetyl pentan c8H18 ) trong hỗn hợp chuẩn với n-heptan (n-C7H16 )

tơng đơng với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu ở điều kiện chuẩn Sử dụng thang chia 0 – 100, trong đó n – C7H16 = 0 izôctan (2, 2, 4 trimetylpentan) đợc quy ớc = 100.

Việc xác định trị số octan đợc tiến hành tren thiết bị tiêu chuẩn

 Nhng phổ biến và chính xác đợc sử dụng nhiều hơn cả vẫn là hai

ph-ơng pháp Môtơ MON và phph-ơng pháp nghiên cứu RON Sự khác nhau giữa hai phơng pháp này chủ yếu là do số vòng quay Môtơ thử nghiệm Hai phơng pháp này đợc thực hiện trong động cơ một xilanh

 Phơng pháp nghiên cứu RON:

Theo tiêu chuẩn ASTMD 908 – 86 đợc xác định trong động cơ có vận tốc bánh đà 600 vòng/phút Hỗn hợp nhiên liệu không khí trớc khi đa vào xilanh không cần gia nhiệt

Thông thờng tỉ số octan theo RON cao hơn MON là 5 – 10 đơn vị mức chênh lệch đó phản ánh ở một mức độ nào đó tính chất của nhiên liệu thay

đổi khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi Cho nên mức chênh lệch đó còn gọi là độ nhạy (s) của nhiên liệu đối với chế độ làm việc của động cơ Mức chênh lệch giữa phơng pháp nghiên cứu RON và phơng pháp Môtơ MON càng thấp càng tốt

Để đánh giá chính xác khả năng chống kích nổ của nhiên liệu trong

điều kiện nhiệt độ thay đổi, vận tốc của động cơ thay đổi một cách đột ngột, ngời ta tiến hành đo trị số octan trên đờng theo công thức:

Nếu scàng thấp ( sự chên lệch ít ) thì trị số oc tan trên đờng càng gần với trị số octan theo phơng pháp nghiên cứu RON nên s đợc gọi là độ nhạy,

độ nhạy càng thấp sẽ có khả năng chống kích nổ cao khi làm việc trong các chế độ thay đổi khác nhau vì vậy iso-parafin có nhiều u điểm hơn so với olefin và hidrocacbon thơm

Trong đó s là sự chênh lệch giữa trị số octan của hai phơng pháp RON

onghiên cứu : trị số octan theo phơng pháp nghiên cứu

Nh vậy xăng tốt là loại xăng khi sự chên lệch giữa hai phơng pháp RON

và MON đo đợc là rất nhỏ Ngày nay do ngành chế tạo máy trên thế giới đã

đạt trình độ công nghệ rất cao , ngời ta chế tạo đợc rất nhiều động cơ đốt trong có tỉ số nén rất tốt ( Tỉ số nén của động cơ đốt trong là tỉ lệ thể tích của xi lanh ứng với piston ở điểm chết dới và điểm chết trên)

Nh vậy , yêu cầu trị số octan của xăng ngày càng cao nên xăng trong quá trình trng cất trực tiếp hay quá trình cracking nhiệt không thể đáp ứng

đợc yêu cầu đó Mặt khác sử dụng phụ gia chì ngoài tiêu tốn kinh tế thì còn

ảnh hởng rất lớn đến vấn đề môi trờng nên các nhà công nghệ sản xuất xăng buộc phải phát triển một số công nghệ mới cho xăng sạch có chất lợng và số lợng có trị số octan cao , nh : Công nghệ alkyl hoá , isome hoá

Bảng 2.1 Quy định về trị số octan của một hyđrôcacbon theo phơng pháp xác định.

Phơng pháp môtơ Phơng pháp nghiên cứu

103,7

93,6

>10061,992,3

+3,7

+3,5

>10+20

101,4

99,690,976,4

+16,5

+31,1+31,8+13,0

1008374,846,580,9

+15+4,4+3,85,7+2,4

>100

>100

99,3114

113,0115,0

+8,7-

Xăng của các quá trình này có u điểm nổi bật , trị số octan đợc xác định theo hai phơng pháp RON và MON là rất gần nhau ( xự chên lệch s rất ít)

Nên độ ổn định về trị số octan của xăng rất cao , ít bị phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ.

Bảng 2.2 Trị số của hai loại xăng nhiên liệu ở Việt Nam

Trong động cơ xăng quá trình cháy diễn ra rất nhanh khoảng 0,02 ữ0,04

s , hơn nũa hổn hợp cháy trong động cơ xăng đợc chuẩn bị trong bộ chế hoà khí ởchế độ nhiệt thấp Vì vậy đòi hỏi xăng phải có tính bay hơi tốt Nếu xăng bay hơi kém thì dẫn đến sự phân bố nhiên liệu không đều Những phần nặng khó bay hơi dễ bị đa vào động cơ ở trạng thái lỏng, do đó làm cho quá trình cháy không đợc triệt để dẫn đến tốn nhiên liệu và đồng thời làm độnhớt của dầu nhờn giảm

Tính bay hơi của xăng đợc dánh giá qua thành phần phân đoạn và áp suất hơi bão hoà Xăng đựoc trộn vói không khí thành một hỗn hợp cháy ở

điều kiện nhiệt độ thấp do đó đòi hỏi xăng phải có tính bay hơi tốt , sự bay hơi của xăng có ảnh hởng đến chế độ làm việc của động cơ và sự tiêu tốn nhiên liệu

Sự bay hơi của xăng phụ thuộc các yếu tố sau :

 phụ thuộc vào chế độ nhiệt của động cơ

Nếu động cơ có chế độ làm mát tốt thì sự bay hơi của xăng có ảnh hởng

đến chế độ nhiệt và chế độ làm việc

2.2.2 áp suất hơi bão hoà (p bh )

áp suất hơi bão hoà của xăng (pbh) là áp suất tuyệt đối của nó tại 3780 C tức 1000F , tại đó pha lỏng cân bằng với pha hơi

áp suất hơi bão hoà là một tính chất vật lý quan trọng của các chất lỏng

dễ bay hơi, thờng đợc đo bằng Kpa , psi, mmHg …

Để động cơ khởi động tốt thì áp suất hơi bão hoà tối thiểu phải đạt 7psi

pbh là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng xăng nhiên liệu pbh thấp thì nhiên liệu bay hơi chậm sẽ ảnh hởng đến khả năng khởi động và tăng tốc của động cơ , nếu pbh thấp sẽ có một phần xăng nguyên liệu không cháy hết sẽ gây lãng phí tổn hao công suất động cơ và làm tổn hao bôi trơn

bảng 2.3 TCVN 5690 - 92 qui định p bh cho xăng ôtô nh sau:

Pbh ở 37,80C (KPa)Max 70Max 75Max 67Max 87Max 74Nếu pbh càng lớn thì động cơ càng dễ khởi động nhng chỉ đến một giới hạn nhất định Nếu pbh của nhiên liệu quá lớn thì sẽ gây tạo nút hơi trong ống dẫn làm ảnh hởng tới quá trình cung cấp nhiên liệu trong động cơ Quá trình vận hành của động cơ không ổn định dẫn đến tiêu tốn mất mát khi vận hành và bảo quản

Để đạt hiệu quả kinh tế cao cùng với đảm bảo kỹ thuật của xăng trong quá trình vận hành và bảo quản Đối với xăng pbh chỉ định không nên vợt quá 12 psi

Đối với mỗi Quốc gia , tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu của mình để khống chế chỉ tiêu này cho phù hợp

Nhng với dự kiến hiện nay từ năm 2000 chỉ tiêu Pbh của xăng là max 83 Kpa [2]

2.2.3 Thành phần cắt

Thành phần cắt là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xác

định với sản phẩm xăng Ta thấy rằng xăng là hỗn hợp gồm nhiều hiđrôcacbon khác nhau , nhiệt độ sôi của xăng nằm trong khoảng rộng ts =

30 ữ 1800C, mỗi một khoảng nhiệt độ sôi ứng với một số hyđrôcacbon nhất

định

Nh vậy các thành phần cắt ảnh hởng đến chỉ tiêu của xăng nh tính bay hơi, độ nhớt, tỉ trọng, hàm lợng các hyđrôcacbon cũng nh tạp chất trong xăng

Thành phần cắt đợc đánh giá qua các giá trị nhiệt độ sau :

 Nhiệt độ sôi đầu không quá 350C

 Nhiệt độ sôi 10% không quá 700C

 Nhiệt độ sôi 50% không quá 1400C

 Nhiệt độ sôi 90% không quá 1950C

 Nhiệt độ sôi cuối không quá 2050C

Nhiệt độ sôi đầu là nhiệt độ mà tại đó xuất hiện giọt sản phẩm lỏng đầu tiên tại ống hứng trong bộ trng cất tiêu chuẩn ( chng cất engler ) Nhiệt độ sôi 10% ,50% , 90% là nhiệt độ tại đó tơng ứng 10% ,50% , 90%thể tích sản phẩm ống ứng với thể tích nguyên liệu ban đầu đem chng trong thiết bị chng cất tiêu chuẩn

Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ sôi 10 % quyết định tơí khả năng khởi

động của động cơ Nếu nhiệt độ này cao hơn thì động cơ khó khởi động nhất là khi máy nguội Nếu nhiệt độ này thấp thì động cơ dễ khởi động , thậm trí có thể khởi động ở điều kiện thấp hơn Nhng nếu nhiệt độ này thấp quá thì cũng không sử dụng đợc vì khi đó sẽ tạo ra nút hơi trong ống dẫn gây mất mát nhiên liệu khi vận chuyển và bảo quản

Tốt nhất là nhiệt độ sôi khống chế ở 350C và nhiệt độ sôi 10% không nên quá 700C Để động cơ dễ khởi động và hạn chế đợc sự mất mát ngời ta phải chọn nhiệt độ sôi đầu và nhiệt độ sôi 10% sao cho phù hợp.

Nhiệt độ sôi 50% có ý nghĩa quyết định đến khả năng tăng tốc của động cơ (khả năng nhanh chóng đạt đợc tốc độ cần thiết khi mở van tiết liệu) quá trình đốt nóng động cơ

Bảng 2.4 quy định thành phần cắt của các loại xăng ở Việt Nam

Không nhỏ hơn 35%

Max 70Max 115Max 175Max 205Max 1,5 Nếu nhiệt độ cắt 50% quá cao (ít hyđrôcácbon nhẹ) khi thay đổi tốc độ lợng nhiên liệu trong máy ít, công suất giảm, điều khiển động cơ khó khăn

Do vậy nhiệt độ cắt 50% (từ 40 – 70%) càng thấp càng tốt vì dễ làm tăng

số vòng quay của động cơ đén mức tối đa trong thời gian ngắn nhất Tuy vây nếu thấp quá dễ tạ nút hơi gây thất thoát nhiên liệu Đối với khí hậu Việt Nam thì nhiệt độ sôi 50% không nên vợt quá 1200C

Nhiệt độ cắt 90% có ý nghĩa về mặt kinh tế Nếu nhiệt độ cắt 90% cao thì xăng sẽ bốc hơi hoàn toàn trong buồng đốt Xăng ở trạng thái lỏng qua xilan lọt qua secmăng đi vào cacte chứa dầu sẽ làm loãng dầu nhờn giảm khả năng bôi trơn và gây mài mòn động cơ Cần khống chế tC <1950C Nhiệt độ sôi cuối (cặn cất) đánh giá mức độ bay hơi hoàn toàn và làm loãng dầu nhờn Nếu nhiệt độ sôi quá cao thì dầu nhờn sẽ bị rửa trôi trên thành xilan, mài mòn pitton, mức độ mài mòn máy tiêu hao, lãng phí nhiên liệu Vì vậy nhiên liệu nhiệt độ sôi không nên quá 2050C , để khống chế độ sôi cuối của xăng nhiên liệu là rất khó và rất quan trọng với nhiệt độ sôi cuối 2050C là đợc

Bảng 2.5 quy định thành phần cắt của một số nớc trên thế giới

2.3 Hàm lợng chì.

Hàm lợng chì ngoài nhợc điểm là gây độc hại môi trờng làm ảnh hởng

đến nền kinh tế thì lại là chỉ tiêu kĩ thuật hết sức quạn trọng đối với chất l ợng xăng ôtô, xe máy, đặc biệt là những động cơ trớc năm 1990

-Xăng pha chì nhằm nâng cao chỉ số octan nhng không pha quá nhiều

n-ớc chì , bởi chì trong xăng là dạng dung dịch tetraetyl chì (C2H5)4Pb

Dung dịch này rất độc gây tổn thơng cho hệ thần kinh con ngời và gây

ô nhiễm môi trờng Do vậy càn phải khống chế nồng độ từ 0,4 g/l (0,05% ) nồng độ chì pha trong xăng

Xăng có pha chì đợc sử dụng vào những năm 90 trở về trớc là chủ yếu,

sử dụng cho các nớc có nền kinh tế kém phát triển

Hiện nay nớc ta do yêu cầu sức khoẻ con ngời và bảo vệ môi trờng buộc phải sử dụng xăng không chì, bắt đầu thực hiện quy định vào 1-7 –2000 sử dụng xăng sạch làm xăng thơng phẩm mà vẫn có trị số octan cao

Ân Độ

SNGTrung quốc

42 - 70

55 - 70

49 - 70Max 70Max 70Max 70Max 70

79-10187- 11585-10595-125100-120100-120Max 125Max 125Max 121Max 140

Bảng 2.6 TCVN 5690- 92 giới hạn hàm lợng chì tối đa trong xăng.

Loại nhiên liệu Hàm lợng chì g/l

Bảng 2.7 hàm lợng chì TCVN 5690- 97 giai đoạn 1997- 2000 nh sau:

Số TT Phân loại nhiên liệu Hàm lợng chì g/l

2 Xăng chì chất lợng cao Max 0,015

2.4 Hàm lợng Benzen và hyđrôcacbon thơm.

Benzen và hyđrôcacbon thơm là nhũng chất rất bền, với những chất bền

là tác nhân khó ôxi hoá nên có cấu tử có trị số octan cao Đây là u điểm của quá trình Reforming xúc tác

Benzen đợc sử dụng nh một phụ gia chống kích nổ đặc biệt đối với xăng không chì tăng cờng trị số octan cho xăng, kìm hãm các chất kích nổ có trong động cơ

Bên cạnh đó các hyđocacbon thơm lại có ảnh hởng đến sức khẻ của con ngời và ảnh hởng đến môi trờng bởi chất này rất độc hại và là tác nhân gây ung th

Với hyđocacbon họ aromatic tuy có trị số octan cao nhng khi cháy tạo muội than và CO hiện nay trên thế giới đang có xu hớng giảm dần hyđocacbon aromatic và đặc biệt là benzen đồng thời lắp đặt bộ chuyển đổi xúc tác vào trong các loại xe để biến CO thành CO2 trớc khi đa ra môi tr-ờng

Trong thực tế giảm hàm lợng aromatic đặc biệt là benzen trong xăng nhiên liệu ngời ta dùng các biện pháp sau:

 Tách hyđocacbon C6 từ trớc khi đa vào phân xởng reforming

 Tách benzen ra khỏi sản phẩm reforming bắng dung môi chọn lọc

 Chuyển benzen thành oxicloherxan bằng hyđrô hoá

 Alkyl hoá benzen thành alkyl benzen bằng ôlefin

Bảng 2.8 theo TCVN 5690 thì hàm lợng benzen là 0,5 % khối lợng.

Số TT Tên quốc gia Phơng pháp thử Benzen % TT

2.5 Hàm lợng lu huỳnh tổng

Hàm lợng δ là một trong nhũng quan trọng đáng lu ý trong xăng nhiên liệu

Nếu hàm lợng S vợt quá gioứi hạn cho phép thì khi cháy sẽ tạo ra SO2,

SO3 ở trong động cơkhi gặp nớc sẽ tao thành axit H2SO3 và H2SO4 gây quá trình ăn mòn thiết bị và rửa trôi dầu nhờn Đặc biệt với sự có mặt của H2S không cháy hết thải ra ngoài không khí gây ô nhiễm môi trờng

Nếu biết đợc chỉ tiêu cho phép sử dụng thì từ đó tính toán đợc thời gian

sử dụng và bảo quản

Chỉ tiêu này đợc thống nhất trên toàn cầu mức quy định hiện nay nằm trong khoảng 0,05 – 1% khối lợng

Nếu vợt quá giới hạn cho phép thì có thể xử lý hyđrat hoá

Bảng 2.9 Hàm lợng lu huỳnh tổng trong xăng nhiên liệu ở một số ớc.

n-Số

TT Tên quốc gia Hàm lợng lu huỳnh tổng % trọng lợng

Xăng thông dụng Xăng cao cấp Xăng không chì thông dụng

Xăng thông dụng trên thị trờng Việt Nam hiện nay (mogas 83, mogas 92) có hàm lợng δ là 0,1% trọng lợng

2.6 Hàm lợng nhựa thực tế.

Nhựa là do hyđrôcacbon có trọng lợng phân tử lớn tác dụng với oxi

ng-ng tụ tạo thành, vì nhựa là thành phần không-ng bay hơi trong-ng điều kiện máy

nổ nên ngời ta xác định phần không bay hơi khi sục qua không khí ở nhiệt

độ tơng ứng với nhiệt độ bay hơi của động cơ, phần không bay hơi đó gọi là hàm lợng nhựa thực tế

Nhựa khi tách ra khỏi xăng sẽ có dạng lỏng hoặc rắn Các chất nhựa và asphanten của đàu mỏ là những chất có cấu trúc phân tử ngoài C và H còn

có các nguyên tố khác nh S, O2 , Nvà thờng có trọng lợng phân tử lớn (500 - 600) Vì vậy các chất nhựa và asphanten thờng nằm trong phân đoạn dầu

mỏ có nhiệt độ sôi cao Nhựa trong xăng có mầu nâu sẫm hoặc đen do sự biến đổi của dầu và hoà tan trong xăng

Hàm lợng nhựa thực tế có ảnh hởng rất rõ đến chất lợng nhiên liệu vì khó bay hơi nên làm tắc đờng ống, van và hệ thống cung cấp nhiên liệu Vì vậy cần phải khống chế sao cho giá trị là nhỏ nhất

Hiện nay đã xác lập đợc công nghệ xử lý hàm lợng nhựa trong xăng một cách hoàn hảo Trên cơ sở đó hàm lợng nhựa thực tế cho phép trong xăng là 1 - 10 mg/100ml

2.7 Độ ổn định oxi hoá.

Độ ổn định oxy hoá hay còn gọi là độ dài cảm ứng của xăng là chỉ tiêu

kỹ thuật quan trọng đặc trng chống lại khả năng biến đổi hoá học của xăng nhiên liệu do xúc tác

Trong xăng , một số hiđrôcacbon dễ bị oxy hóa khi có mặt của oxy và không khí Đặc biệt là olêfin chứa trong xăng cracking dễ bị oxy hóa tạo thành keo nhựa

Độ ổn định của xăng phụ thuộc vào các thành phần hoá học của xăng

có trong phân đoạn Do vậy sẽ khó khăn cho việc vận chuyển và bảo quản Xăng Reforming xúc tác hầu nh không có thành phần ôlêfin nên độ ổn

định cao ( 1700-1800 phút )

Để đảm bảo yêu cầu về độ ổn định cao , hạn chế đợc quá trình oxy hoá nhiên liệu xăng thì xăng thơng phẩm của Liên Xô trớc đây quy định 400-

900 phút

 Xăng sử dụng thờng xuyên : Min 240 phút

 Xăng bảo quản và dự trữ : Min 480 phút

Ngời ta xác định độ ổn định oxy hoá bằng cách cho xăng tiếp tục tiếp xúc với oxy nén ở áp suất 7kg/m3 ở nhiệt độ 1000C và xác định thời gian cha

bị oxy hoá Dờu hiệu oxy hoá là xăng hấp thụ oxy tạo nhựa và việc dẫn xuất chứa oxy của cacbua Hiđro

2.8 Độ axit.

Độ axit của xăng đặc trng cho mức độ chứa các chất mang tính axit trong đó chủ yếu là axit hữu cơ Với axit hữu cơ điển hình trong xăng axit Naphtenic Với axit vô cơ nh H2SO4 , HCl là những chất gây ăn mòn thiết…

bị

Các hợp chất axit có mặt trong xăng nh các phụ gia hoặc các sản phẩm biến chất tạo thành trong quá trình tồn chứa

Hàm lợng của các chất này đợc biểu thị nh “ trị số axit ” Chỉ tiêu này

đợc sử dụng để kiểm soát chất lợng xăng Cần hạn chế đợc lợng axit có trong xăng càng it càng tôt

Qui định của đa số các nớc , độ axit của xăng nhiên liệu từ 1-4 mg KOH/100 ml.

Sản phẩm của Nga ngày nay cũng qui định mức cho phép từ 0.8-2 mgKOH/100ml

2.9 Tính ăn mòn lá đồng

Trong quá trình lọc dầu các hợp chất nh khí H2S không thể loại bỏ đợc một cách dẽ dàng (H2S có hại đối với xăng ) Để chắc chắn trong xăng chỉ chứa một lợng không đáng kể các hợp chất trên ngời ta phải tiến hành phép thử ăn mòn lá đồng

Cách xác định nh sau:

Ngời ta nhúng lá đồng sạch vào nhiên liệu ở 500C trong 3 giờ rồi đem đi phân tích xác định đợc hàm lợng lu huỳnh tổng cộng và so sánh với mẫu chuẩn Qui định chung trên thế giới là mẫu nghiên cứu không vợt quá mẫu tiêu chuẩn số 1

2.10 Tỉ trọng của xăng

Tỉ trọng của xăng là đại lợng đặc trng cho tính nặng nhẹ của xăng , nó

đuợc đánh giá bằng tỉ số giữa khối lợng giêng của xăng và khối lợng riêng cắt của nớc tại 40C

Tỉ trọng của xăng phụ thuộc vào các thành phần phân đoạn qua tỉ trọng

ta có thể xác định đợc thành phần hiđro cacbon có trong xăng Tỉ trọng của xăng có ảnh hởng đến chất lợng sử dụng cũng nh vận chuyển và bảo quản

Tỉ trọng của xăng đợc xác định qua công thức ( 15 )

4

154

C t

Tỉ trọng của xăng là một dặc tính vật lý quan trọng cho phép phân loại xăng để đánh giá đợc xăng nặng hay nhẹ.

Ngời ta quy định nhiệt độ đông đặc của sản phẩm là nhiệt độ thấp nhất

mà tại đó sản phẩm mất tính linh động cộng thêm 30C (sản phẩm đợc coi là mất tính chảy khi nghiêng một góc 450C) cần một thời gian không dới một phút để mặt thoáng của sản phẩm đợc lặp laị vị trí cân bằng

2.12 Hàm lợng nớc và tạp chất cơ học.

Sự có mặt và tạp chất cơ học có trong xăng nhiên liệu về chỉ tiêu kỹ thuật là không có nhng trên thực tế trong quá trinhf vận chuyển và tồn chứa nớc và tạp chất cơ học có trong xăng nhiên liệu Sự có mặt của nớc và tạp chất cơ học làm ảnh hởng đến chất lợng của xăng nhiên liệu , vf vậy để có sản phẩm xăng đạt chất lợng thì việc bảo quản phải rất tốt

2.12.1 Hàm lợng nớc.

Nớc trong nhiên liệu xăng làm tăng độ ăn mòn kim loại lên rất nhiều (vì

sẽ kết hợp với một số phi hyđrocacbon, các chất hữu cơ tạo thành axit) Nếu tách nớc thành các lớp riêng thì sự ăn mòn càng tăng vì nớc có chứa các chất hoạt động tích tụ lại và có thể chuyển từ ăn mòn hoá học sang ăn mòn

điện hoá với tốc độ lớn

Nớc làm tăng sự oxi hoá kim loại thành oxit, phản ứng của axit hữu cơ yếu với oxit kim loại diễn ra nhanh hơn so với kim loại Nớc làm hoà tan các sản phẩm ăn mòn và do đó ngăn cản việc tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại vì vậy đối với xăng nhiên liệu quy định tuyệt đối không có nớc

Nếu biết đợc hàm lợng nớc có trong xăng giúp cho việc tính toán khối ợng sản phẩm đáp ứng cho quá trình mua bán, vận chuyển và bảo quản.

l-2.12.2 tạp chất cơ học.

Tạp chất cơ học trong xăng làm tắc bầu lọc giảm năng lợng xăng cung cấp cho động cơ , Ngoài ra còn làm mài mòn động cơ trong quá trình vận chuyển và dự trữ

Tạp chất cơ học là những chất hữu cơ, vô cơ có sẵn trong xăng dới dạng kết tủa hoặc xa lắng hoặc phân tán di thế Đối với động cơ tạp chất này có thể lắng đọng trong ống dẫn nhiên liệu và gây tắc đờng ống dẫn Do vậy xăng nhiên liệu thì cần phải kiểm nghiệm và khống chế sao cho thành pơhần này có trong nhiên liệu là nhỏ nhất

2.13 Màu sắc của xăng nhiên liệu.

Màu sắc của xăng trên thị trờng hiện nay rất đa dạng và phong phú từ không màu tới vàng và xăng Tuỳ vào từng loại xăng phải có màu sắc riêng

để phân biệt các loại xăng, nhung quan trọng nhất là tránh gian lận thơng mại Nói chung màu sắc của xăng phụ thuộc vào loại phụ gia, điều kiện và phơng pháp chế biến nhìn vào mỗi máu sắc ta có thể đánh giá đ… ợc chất l-ợng của xăng Và một ý nghĩa quan trọng là máu sắc của xăng giúp ta tránh

đợc sự nhầm lẫn vô tình của ngời cung ứng

Bảng 2.10 Các chi tiêu chất lợng của xăng nhiên liệu theo chỉ tiêu Châu Âu.

Số TT Các chỉ tiêu chất lợng Phơng pháp thử ASTM thông dụng Tây Bắc Xăng nhiên liệu

Âu

Xăng đặc biệt của Đức

1 Tỷ trọng tại 15 0C D 12989 0,720-0,770 0,730-0,780

Trị số octan

MONRON

D 2700D2699

Min 82,5Min 91

Min 88Min 98

3

áp suất hơi bão

hoàmùa đông (Bar)

mùa hè (Bar)

Max 0,7

0,6-0,90,45-0,7

9 độ ổn định oxy hoá D 525 Min 240 Min 380

Phần II :phụ gia cho xăng

I Khái quát về phụ gia

Xăng nhiên liệu để tránh đợc sự ăn mòn, tránh cho xăng không bị ôxi hoá, không gây ô nhiễm môi trờng đòi hỏi phải có phụ gia để nâng cao trị

số octan

Phụ gia cho nhiên liệu xăng đợc quan niệm là những chất đa vào nhiên liệu dới dạng hàm lợng % với mục đích cải thiện các chỉ tiêu chất l-ợng của nhiên liệu mà trong công nghiệp lọc dầu cha khắc phục đợc mà dùng phụ gia kinh tế hơn Sự có mặt của phụ gia này cho động cơ hoạt động bình thờng không gây hỏng hóc trong thời kỳ dài cuối cùng, sự có mặt của phụ gia trong xăng nhiên liệu giúp ta đạt đợc chất lợng đặc biệt.

Ngày nay, với nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ nên nhu cầu đòi hỏi xăng nhiên liệu cho động cơ phải đảm bảo các chỉ tiêu rất khắt khe Do vậy các công nghệ tìm kiếm sản xuất các phụ gia có nhiều tính năng đặc biệt đã không ngừng phát triển cho công suất và chất lợng cao

II Phụ gia tăng trị số octan.

II.1 Phụ gia tăng trị số octan.

II.1.1 Phụ gia chì

Trớc đây trong nền công nghiệp sản xuất xăng ngời ta chỉ chú ý đến việc hoàn thiện phẩm cấp xăng theo hớng nâng cao công suất và thời gian

sử dụng của động cơ Do vậy việc đa phụ gia chì vào xăng là không tránh khỏi và đây là phơng pháp phổ biến

Phụ gia này gồm có: Tetramityl chì (TML)

Tetraetyl chì (TEL)

Tetraetyl chì [Pb(C2H5)4] đợc phát hiện vào năm 1921 tại Mỹ và đựơc

sử dụng 1929 Theo quan điểm lúc đó cho rằng chì không hại đến môi ờng

tr-Bên cạnh đó gồm có phụ gia chống kích nổ _tăng trị số octan cho nhiên liệu xăng đó là iôt, anilin, các alkyl chì (tetraetyl chì TEL, tetrametyl chì TML

Và hiệu ứng chống kích nổ của chì dựa trên cơ sở sự tham gia của nó trong quá trình đốt cháy Quá trình đốt cháy nhiên liệu là phản ứng ôxy hoá theo cơ chế chuỗi gốc với sự tạo thành các gốc tự do ankyl, gốc ankyl, gốc peroxyl và hợp chất trung gian hyđrô peroxxyl nh sau:

Pb(C2H5)4 →t0C

Pb +4C2H5

Pb +O2 → PbO2

RCH2OOH +PbO2 → RCHO +PbO +H2O + 1/2 O2

Các chất phụ gia này có tác dụng phá huỷ các hợp chất trung gian hoạt

động (peroxyl, hyđrôperoxyl) và do đó giảm khả năng cháy kích nổ Kết quả là trị số octan tăng lên

Hỗn hợp Pb(C2H5)4 với các hợp chất bay hơi Pb0 đợc gọi là nớc chì rất

độc Vì vậy để phân biệt xăng có pha nớc chì với xăng không pha chì ngời

ta thờng nhuộm màu đặc trng cho loại xăng chì là màu đỏ

Từ những năm 20, ngời ta sử dụng Pb(C2H5)4 rộng rãi Đến năm 1960 Pb(CH3)4 (TML) đã đợc nghiên cứu sử dụng

Trớc đây việc thêm chì vào xăng đợc coi là an toàn với môi trờng Nhng những năm gần đây do sự ảnh hởng của chì với con ngời và môi trờng quá lớn Hàm lợng chì tối đa trong xăng đã đợc luật hoá và phổ biến theo một quy định chung cho cả thế giới biết

Tại các nớc công nghiệp hiện đại nh Mỹ, Nhật, Canada chì trong nhiên liệu trên thực tế đã không còn nữa

Mặc dù vậy xăng chì có trị số octan cao vẫn đợc sử dụng ở những nớc kém phát triển nh châu phi, các nớc Trung Mỹ do vẫn sử dụng những loại

động cơ đợc sản xuất trớc 1990

ở Việt Nam do quan tâm đến sức khoẻ con ngời và bảo vệ môi trờng nên vào tháng 7_2000 đã ra quyết định sử dụng xăng nhiên liệu sạch_không dùng xăng có phụ gia chì để đảm bảo tiết kiệm kinh tế ngoài bảo vệ môi tr-ờng.

Nhiên liệu sạch không dùng xăng nhiên liệu có phụ gia chì vừa tiết kiệm kinh tế vừa đảm bảo sức khoẻ cho con ngời và đảm bảo môi trờng trong sạch

II.1.2 Phụ gia không chì.

Ngày nay do tác hại đối với sức khoẻ con ngời và do sự ô nhiễm môi ờng nên có luật ban hành cấm sử dụng các loại phụ gia chì trong xăng Việt Nam đã thựcc hiện luật đó vào tháng 7_2000 Để đảm bảo cho xăng có trị

tr-số octan cao và đạt yêu cầu, vấn đề phụ gia xăng không chì thơng phẩm lại hết sức quan trọng

Ta có thể thay thế các phụ gia chì bằng các loại rợu và các chất khác nhau nh:

l-đây là bảng trị số octan, oxygen

Bảng 2.1 Các giá trị tính toán, các giá trị pha chế đặc trng

MTBE 117 101 115 104

Đối với rợu metanol có u điểm lớn đó là hạn chế đợc sự tạo cặn, tạo muội do vậy cho sản phẩm sạch hơn,ít ảnh hởng đến môi trờng

Đồng thời dùng phụ gia này có lợi về giá thành rẻ, dễ điều chế ví dụ nh

ta oxy hoá không hoàn toàn metan

CH4 +1/2 O2 → CH3OH

Bên cạnh những u điểm thì cũng có những nhợc điểm mà không thể tránh khỏi đó là khả năng tan vô hạn của nó trong nớc.Vì vậy khi pha vào xăng thì có thể tạo ra sự ngăn cách giữa hai pha dẫn tới hiệu quả xấu khi

động cơ vận hành và một nhợc điểm khác nữa đó là nhiệt cháy thấp

Etanol: với etanol không sử dụng rộng rãi nh metanol phụ gia này có

nhợc điểm là hút ẩm nhiều dẫn đến làm tăng nguy cơ cháy nổ của nhiên liệu

Tert Butyl ancol (TBL)

Ngày nay ngời ta sử dụngTBA pha chế với Metanol với tỷ lệ 1:1.Hỗn hợp

Theo tỷ lệ này làm giảm khả năng phân tách giữa hai pha của Metanol Metyl tert –butyl ete(MTBE)

Sử dụng phụ gia này có u đIểm sau :

 Khi ete đợc pha chế vào trong xăng nó không làm thay đổi thành phần của nhiên liệu

 Khả năng hoà tan với nớc của MTBE thấp hơn nhiều so với các loại rợu Do vậy lợng lẫn vào trong nhiên liệu sẽ ít hơn nhiếu

 Sử dụng MTBE ít nguy hiểm hơn so với các thành phần khác khi

sử dụng để pha chế ít nguy cơ cháy nổ hơn so với các loại rợu

Tuy nhiên nhợc đIểm lớn nhất của phụ giá này là giá thành cao.Chúng

đợc đIêù chế bằng phơng pháp tổng hợp các izobutyllen mà đây là nguyên liệu rất khó kiếm

Hiện nay đIều chế MTBE đang đợc tiến hành bằng con đờng khác nhằm làm giảm giá thành sản phẩm

Hơn nữa phụ gia này có ảnh hởng đến độ bay hơI của nhiên liệu Với phụ gia này chỉ nên dùng với hàm lợng tối đa là 15%

Sau đây là một số phản ứng của quá trình tổng hợp :

Có ở từng khu vực Dễ tan trong nớc

Làm tăng RPV của hỗn hợp Làm tăng khả năng chống kích nổ

TBA

Dễ kiếm Không tan tạo ra pha phân tích

Nhiệt độ chảy mềm cao

Có hoà tan trong nớcLàm tăng RPV của hỗn hợp

MTBE

An toàn Sẵn có

ít hòa tan vào nớc

đắt

ảnh hởng đến nhiệt độ bay hơI của hỗn hợp

tạo khí độc sau quá trình đốt

Lu ý: RPV áp suất hơI bão hoà

Phản ứng có tốc độ chọn lọc nên các phản ứng (2), (3), (4) đều có hàm lợng thấp trong thành phần phụ gia Một trong những u điẻm của phụ gia chứa oxy đa phụ gia vào xăng mà không cần thay đổi kết cấu trong động cơ xăng Mặt khác trong phụ gia có chứa oxy giúp quá trình cháy hoàn toàn tạo lợng CO ít hơn, giảm ô nhiễm môI trờng

Các phụ gia làm tăng chỉ số octan lên 4 đến 5 đơn vị tơng đơng với hàm lợng chì từ 0,1 đến 0,15 g/l

Bảng 2.2: trị số octan của một số quốc gia quy định nh sau:

Tên quốc gia Tên nhiên liệu Trị số octan

Xăng thông dụng

8381ữ90

94t.bình 91

II.2 Phụ gia chống oxy hoá.

Để xăng đáp ứng đợc yêu cầu của động cơ, nâng cao thơì gian tồn chứa

dự trữ của xăng ngời ta thêm vào phụ gia chống oxy hoá

Phụ gia này phụ thuộc vào từng hệ thống công nghệ lọc dầu, các quá trình crăcking tạo ra nhiên liệu giàu các cấu tử đợc sử dụng nhiều hơn trong công nghệ lọc dầu có chứa các ôlêfin, một phần nhỏ các hợp chất đIửn dới nhiệt độ pha lỏng thấp và các chất này phản ứng dễ hơn tạo thành các hợp chất polime cao phân tử gọi là nhựa Các cấu tử trong nhựa là các hợp chất thơm, các chất nitơ và lu huỳnh có mặt dới dạng các vết Các hợp chất này theo thời gian sẽ lắng đọng lại trong các bể chứa,trong các hệ thống công nghệ và bơm nhiên liệu của động cơ

Việc thêm các phụ gia chống oxy hoá nhằm mục đích làm chậm quá trình tạo nhựa của các thành phần ôlêfin có trong xăng Các chất chống oxy hoá này thờng dùng là các dẫn xuất của phenol hoặc các hợp chất của amin

và lợng đợc cho vào xăng là nhỏ nhất

Hầu hết các chất chống oxy hoá với hiđrô peroxyl hoặc các gôc ankyl tạo thành các gốc ít hoạt tính hơn

AH +R0 RH +A0

Gốc A0 kém hoạt tính thì hiệu suất kìm hãm giai đoạn đầu của phản ứng oxy hoá càng mạnh Nếu gốc A0 có hoạt tính yếu thì thực tế không liên kết với RH có thể tham gia vào phản ứng đime hoá hoặc các gốc tự do khác làm ngắt mạch của các chuỗi phản ứng

Nếu gốc A0 tác dụng với cácbuahiđro ban đầu tạo các gốc:

 Khả năng tạo nhựa của nhiên liệu (ASTMD 873)

Phép thứ 1: cho hàm lợng nhựa cso trong mẫu trong khi đ

Phép thứ 2: có xu hớng xác định lợng nhựa có khả năng tạo thành một khoảng thời gian tồn chứa lâu

Một số nh mecaptan (RSH) cũng là chất ức chế có hiệu quả Khi thêm RSH vào sẽ làm cho các peroxyl phân huỷ

Chất ức chế chống oxy dạng phenol và amin phênol với nồng độ cao (0,05

Chất ức chế chống oxy hoá dạng phenọl và amin phenol với nồng độ cao (0,05_0,3%) và nhiệt độ dới 1500C giảm đáng kể việc tạo axit , nhựa và cặn của nhiên liệu.

Dùng các chất chống oxy hoá dạng phenol, amin và các dẫn xuất của chúng hiện nay thờng đợc sử dụng NgoàI các chất chống oxy hoá ngờita

sử dụng các chất giảm bớt tác dụng xúc tác của kim loại (kể cả đồng) cho xăng nhiên liệu (ví dụ:đ20_50%, salicydece_1,2 propylendiamin trong toluen hoặc xilen

Công thức: salicylidece N

C H

Sẽ tạo phức vòng cùng với kim loại, không cho ion kim loại có tác dụng với xúc tác

Cấu tạo phức vòng càng nh sau

nc

Sẽ tạo phức vòng càng với kim loại, không cho ion kim loại có tác dụng với xúc tác

Cấu tạo phức vòng càng nh sau:

II.3 Chống ăn mòn

Một số tạp chất nhỏ trong xăng có tác dụng ăn mòn kim loại dùng làm

đờng ống dẫn, bể chứa xăng thờng ở dạng các hạt nhỏ và có thể lẫn vào nhiên liệu trong quá trình bảo quản và vận chuyển xăng dầu đặc biệt và một số thành phần khác lẫn trong nớc nh axit, kiềm , lu huỳnh và một số hợp chất chứa lu huỳnh khác

Nếu so sánh các loại nhiên liệu khác nhau thì xăng có tính ăn mòn thấp hơn do tỷ lệ của các tạp chất nêu trên lẫn trong xăng không nhiều nhất nhất

là các axit hữu cơ và tạp chất chứa lu huỳnh

Các axit vô cơ,kiềm tan lẫn trong xăng chủ yếu là do khử không hết ngay từ các quá trình chế luyện ,chúng là những chất ăn mòn mạnh khi tiếp xúc với kim loại Do đó các hợp chất này theo quy định là không có trong xăng

Các axit hữu cơ trong xăng có công thức chung RCOOH phần lớn là các axit Naphtenic

Vi dụ:

cooh

Hoặc

ch3cooh

Các axit hữu cơ từ một lợng nhỏ có mặt sẵn trong xăng ngay từ khi sản xuất, còn có thể hình thành tích tụ thêm ngay trong quá trình vận chuyển, bảo quản và sử dụng trực tiếp trong buồng đốt động cơ Các axit Naphtenic

đIún hình là những axit yếu ít có tác dụng với kim loại màu ,đặc biệt là ở nhiệt độ cao

Bảng 2.3Các thành phần kim loại trong phụ gia không chì.

Trọng lợng bị hao hụt khi để

axit naphtenic trong 3 tháng (g) 6,10 4,68 0,56 0,18 0,11 0,08 0,00 Trong trờng hợp xăng lẫn nớc thì tinh ăn mòn của các axit tăng lên, đặc biệt là axit hữu cơ do tác động xúc tác của nớc

H2O + Me +

2

1

O2 = Me(OH)2 2RCOOH +Me (OH)2 =(RCOOH)2Me +2 H2O

Do tác động ăn mòn của các axit hữu cơ khá lớn đặc biệt với một số kim loại màu trong trờng hợp lẫn nớc nên các tiêu chuẩn quy định chất lợng của xăng hàm lợng các axit này đợc giới hạn chặt chẽ

Các hợp chất lu huỳnh dạng hoạt tính cao gây nguy cơ ăn mòn nhất kể cả ở điều kiện nhiệt độ thờng

có tính ăn mòn mạnh

Cả hai trờng hợp này có lu huỳnh lẫn xăng khi cháy đều tạo ra khí

SO2,SO3 (các oxit khan) do không khí có lẫn H2O và ngay trong buồng đốt

có thể sinh ra hơi nớc nên các khí tạo thành sẽ kết hợp vơi snớc tạo ra các axit H2SO3 và H2SO4 có tính ăn mòn mạnh

SO2 + H2O→H2SO3

SO3 + H2SO4→ H2SO4

H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2

Mặt khác các axit H2SO4 và H2SO3 hình thành còn làm tăng xu hớng tạo ra este, axit, cặn trong xăng, làm giảm công suất và hiệu quả kinh tế của

động cơ

Để ngăn chặn sự ăn mòn, tránh sự h hỏng của máy móc của bể chứa và

đờng ống, ngời ta đã dùng chất chống ăn mòn chất chống ăn mòn có tác dụng tránh cho các bề mặt kim loại tiếp xúc với phần tử ăn mòn

II.4 Phụ gia chống đóng băng:

Sự đóng băng trong bộ chế hoà khí là điều không mong muốn nó giảm hiệu suất của động cơ

Quá trình tạo thành lớp băng thì rất khó điều khiển hằng số , vận tốc và

điều chỉnh làm cho năng lợng giảm tạo ra sự tiêu hao năng lợng nhiên liệu lớn Quá trình này làm thoát khí là không thể tránh khỏi đặc biệt làm cho

động cơ tắt đột ngột

Khi nhiện liệu bay hơi trong bộ chế hoà khí nó sẽ hấp thụ nhiệt từ những vùng lân cận và làm đóng băng không khí ẩm có trong động cơ Ngoài yếu tố nhiệt độ thì độ ẩm của không khí là một nhân tố quan trọng tạo ra quá trình đóng băng ở bộ chế hoà khí

Hình: ảnh hởng của nhiệt độ ,độ ẩm của không khí đến hiện tợng

 Giảm lợng đóng băng (phụ gia chống đóng băng )

Chất chống hoạt động bề mặt tạo ra các màng bảo vệ trên bề mặt kim loại

 Chất hoạt động bề mặt là những chất tạo ra màng mỏng bao phủ trên

bề mặt kim loại làm cho bề mặt kim loại không bị đóng băng

Ví dụ: các hợp chất hoạt động bề mặt nh: amin, điamin, amiđ hoặc các esteglycol của axit béo Trong đó có hàm lợng từ 10ữ60ppm là hiệu quả nhất Các chất hoạt động bề mặt đợc pha vào xăng là các chất tẩy rửa chất

đóng băng

 Giảm điểm đóng băng

Giảm điểm đóng băng: hiệu quả nhất là các chất nh (rợu, glycol và các chất có cực khác hoà tan vào nớc) Phụ thuộc vào từng nồng độ của chúng phải chiếm khoảng 0,02ữ2% thể tích.

Sự đóng băng trong bộ chế hoà khí đã trở thành một vấn đề quan trọng bằng phơng pháp cải tiến làm sao để tách đợc các thành phần đóng băng rắn

ra khỏi bộ chế hoà khí hoặc tăng hiệu quả nung nóng không khí đầu vào

Nh vậy đây là khuynh hớng ngày càng tăng về phía động cơ đốt trong và đó

là sự miễn dịch đặc biệtđối với sự đóng băng

Phụ gia này còn đợc cung cấp bởi: BASF (Kerfbrid), Don (PE 73) pânmin (EXXon chemicals: ECA 11085 và 5209) và Rohm & Haas (plexol)

II.5 Phụ gia tẩy rửa:

Phụ gia tẩy rửa là những phụ gia làm cho chất bẩn trong xăng nhiên liệu

bị biến mất do ngời ta sử dụng những chất làm sạch cho nhiên liệu bằng những chất cso hoạt tính làm ngăn cản sự tích tụ, ngăn ngừa cặn bẩn và hạn chế quá trình ăn mòn và quá trình lý hoá khác sinh ra cặn nh hỗn hợp alkyl khối lợng phần tử lớn, mạch dài (khối lợng từ 500 ữ1500g/ml) với một số nhóm nhỏ rất có ftác dụng

Trong các hệ thống bơm nhiên liệu của động cơ sau một thời gian sử dụng thờng có lợng nhựa các loại cặn, muội bám vào Các loại cặn này th-ờng bám vào van tiết liệu của động cơ

Trong vận chuyển và bảo quản sử dụng nhiên liệu bị nhiễm bẩn do các nguyên nhân sau:

 Bụi hơi nớc từ môi trờng xung quanh lẫn vào bể, xitecs, thùng xăng và hệ thống bôi trơn

 ăn mòn ben trong các phơng tiện vận chuyển, bảo quản hệ thống nhiên liệu và bôi trơn

 sự tích tụ của các sản phẩm oxyhoa khi bảo quản lâu dài và các sản phẩm oxihoá nhiệt trong hệ thống nhiên liệu bôi trơn khi nhiệt độ tăng

 Lẫn cặn bẩn và nớc khi rửa bể không sạch, khi sửa chữa các hệ thống.

II.6 Phụ gia chống kết tủa buồng đốt:

Trong một số trờng hợp nhất định một số lợng đáng kể hỗn hợp chì cacbon , dầu máy kết tủa trong buồng đốt và trên buzi dẫn đến hiện tợng buồng đốt có tiếng kêu lóc cóc và buzi bị tắc nghẽn

Các sản phẩm bán ra của hẫng shell (ICA), Ehyl (ICC) và CALTEC (BOROW) có chứa trisopropyl photphit và este của axit boric Những phụ gia này không tồn tại trên thị trờng nữa vì sự cắt giảm hàm lợng chì tron xăng nên không cần đến chúng nữa và những động cơ có bộ chuyển hoá xúc tácthì hợp chất photphoric sẽ gây nhiễm độc xúc tác

Hỗn hợp hữu cơ photpho và hợp chất hữu cơ Bo đợc đa vào nhiên liệu từ rất sớm những phụ gia này không rửa đợc kết tủa nhng có thể biến thành vật liệu chịu nhiệt và dẫn nhiệt tốt Những nghiên cứu gần đây khi sử dụng các chất không cho phát triển vì chống lại sự tạo thành của các chất kết tủa trong buồng đốt Đồng thời làm gia tăng cho nhiên liệu, những biện pháp đó nhằm làm cho động cơ kín, khít hơn tiến gần đến giới hạn gõ và do vậy tiết kiệm đợc nhiên liệu

II.7 Phụ gai trợ giúp tia lửa điện :

Những phụ gia đợc nêu tên đều có xu hớng tránh làm hỏng động cơ và giữ một điều kiện làm việc tối u của động cơ

Một số phụ gia có tác dụng tăng cờng quá trình cháy trong động cơ đợc hãng shell tung ra thị trờng với tên thơng mại là FORMU lahSHELL là hợp chất hữu cơ chứa kali, với phụ gia này thời gian truyền ngọn lửa đợc rút ngắn lại và do đó giúp cho quá trình cháy hoàn toàn, nhiên liệu khi buzi

đánh lửa yếu bay hơi với hỗn hợp nghèo nhiên liệu lúc khởi động mạnh

Điều này giúp cho việc vận hành xe máy ở các vùng khí hậu lạnh và giảm lợng hiđrocacbon trong khí thải Phụ gia chứa kali còn giúp bảo vệ các van của động cơ và có tác dụng bôi trơn (có thể do phần hữu cơ trong phần

tử phụ gia này

Các kết quả trong thực nghiệm cho thấy rằng các phản ứng giữa kali với các chất dẫn tạo nên chất gay ăn mòn ở nhiệt độ cao, ở van nạp của một số loại động cơ Vì vậy chất phụ gia chỉ dùng với nhiên liệu không chì.

II.8 Phụ gia chống tích điện:

Phụ gia chống tích điện đợc đa vào xăng nhiên liệu là tránh quá trình tích điện do thành bể chứa và một số kim loại có trong xăng do quá trình vận chuyển, dự trữ với áp suất và nhiệt độ cao sẽ gây ra khả năng tích điện.Khi các hiđrocacbon đợc bơm với vận tốc lớn bị tích điện và khi phóng

điện có thể gây hiện tợng cháy nổ Phụ gia tăng độ dẫn điện( chống tích

điện dòng chảy) thờng dùng là các hợp chất chứa canxi và crôm cho vào nhiên liệu với hàm lợng dới 5ppm

Phần III các công nghệ sản xuất xăng

nhiên liệu.

I Xu hớng phát triển của xăng trong tơng lai.

I.1 Phẩm cấp chất lợng xăng và bảo vệ môi trờng.

Ngày nay việc sản xuất nhiên liệu xăng cho các loại động cơ ô tô bị tác

động bởi các quy định về bảo vệ môi trờng, các yêu cầu ngày càng phát triển hiện đại của công nghệ sản xuất các loại động cơ trong khi thị trờng thế giới ngày càng mở rộng

Mặc dù mỗi quốc gia đều có một tiêu chuẩn quy định về xăng cũng nhcác sản phẩm dầu mỏ riêng biệt nhng vẫn có một quan điểm chung là chất l-ợng sản phẩm đều có xu hớng ngày càng đợc nâng cao

Vì vậy điều cần thiết cho các nhà sản xuất là không ngừng caỉ tiến công nghệ, thiết bị sản xuất để sản phẩm có chất lợng tốt phù hợp với kỹ thuật hiện đại của động cơ, giá thành hạ và không gây ô nhiễm môi trờng Bởi môi trờng ngày càng bị ô nhiễm do khí thải của các loại động cơ nhất là

động cơ xăng vì xăng sử dụng cho ô tô có tính bay hơi cao, là loại nhiên liệu động cơ khi cháy thải ra không khí có hyđrôcacbon cha cháy hết, NOx,

SOx cặn bẩn Chính vì vậy phẩm cấp chất lợng của xăng có ảnh hởng rất lớn đến bầu không khí của trái đất, đến sức khoẻ của con ngời đến quá trình tồn trữ, phân phối và sử dụng Do đó đòi hỏi các nhà sản xuất phải chuyển hớng theo xu thế mới phù hợp với các yêu cầu trên

Hiện nay ở các nớc đang phát triển nh Mỹ, Châu Âu, châu á Thái Bình Dơng, đều có những quy định nghiêm chỉnh bảo vệ môi trờng tự nhiên

ở Mỹ năm 1990 đã quy định nhiên liệu xăng cần đợc cải thiện để giảm hàm lợng CO và hyđrôcacbon trong khí thải và tới năm 1995 thì quy định này đợc thực hiện

Các chỉ tiêu của xăng cuả Mỹ đợc cải thiện nh sau:

Trị số octan: Mow: 95-90

Row: 95-100