BÀI GIẢNG MÔN HỌC NHIÊN LIỆU

- Nhiên liệu lỏng: Là các sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ đợc sử dụng để làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong, nó gồm các loại sau: + Nhiên liệu động cơ xăng Gasoline + Nhiên

Chơng 1 dầu mỏ 1.1 Nguồn gốc dầu mỏ.

Dầu mỏ là những khoáng vật phong phú nhất trong tự nhiên, có mặt ở nhiều nơi trong lòng đất Dầu mỏ có màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến đen sẫm

Độ nhớt của dầu mỏ rất cao nhng tỉ trọng lại thấp hơn so với nớc

Có hai giả thiết cơ bản về nguồn gốc của dầu mỏ đó là nguồn gốc vô cơ (gọi là nguồn gốc khoáng) và nguồn gốc hữu cơ Nhng theo ý kiến chung của đa

số các nhà khoa học trên thế giới thì dầu mỏ có nguồn gốc hữu cơ Theo giả thiết này, dầu mỏ đợc hình thành từ các vật liệu hữu cơ ban đầu nh xác động thực vật biển hoặc trên cạn nhng bị các dòng sông cuốn trôi ra biển đợc lắng đọng xuống

đáy biển và bị phân huỷ do các vi khuẩn tấn công tạo nên lớp trầm tích dơí đáy biển, qua hàng triệu năm biến đổi tạo thành các hydrocacbon có trong dầu mỏ Dầu mỏ hình thành và có thể di chuyển khỏi nơi xuất hiện dới tác dụng của các quy luật Địa - vật lý, hoá - lý tự nhiên Dầu mỏ sẽ ngừng dịch chuyển và tồn tại ở những nơi có điều kiện địa chất thích hợp, hình thành những vỉa dầu Các vỉa dầu thờng nằm sâu trong lòng đất khoảng 2000 m trở lên

1.2 Thành phần hoá học của dầu mỏ.

Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp, trong đó có rất nhiều các thành phần khác nhau nhng thành phần chủ yếu của dầu mỏ là các hydrocacbon(Chiếm 60

đến 90% trọng lợng trong dầu) Tất cả các loại dầu mỏ đều có hàm lợng nguyên tố cácbon dao động trong khoảng 83 đến 87%, còn Hydro từ 11 đến 14%, dầu mỏ càng chứa nhiều hydrocacbon càng tốt và càng có giá trị kinh tế cao

Các phần tử hydrocacbon khác nhau bởi số lợng nguyên tử cacbon và cách sắp xếp các nguyên tử C tạo thành các nhóm hyđrocacbon:

- Nhóm hydrocacbon parafin ( còn gọi là nhóm hydrocacbon alkan hay hydrocacbon no) CnH2n+2 ; n - số cacbon có trong phân tử Nhóm hydrocacbon parafin có hai dạng liên kết :

Các nguyên tử các bon liên kết mạch thẳng (n - parafin) nh n - octan (n- C8H18) Các nguyên tử các bon liên kết mạch nhánh (izo-parafin) nh izo- octan (izo- C8H18)

- Nhóm hydrocacbon naphten ( hydrocacbon vòng no) CnH2n có cấu trúc mạch vòng kín

- Nhóm hydrocacbon aromat ( hydrocacbon thơm) CnH2n-6

- Nhóm hydrocacbon olefin(hydrocacbon anben hay hydrocacbon không no)

Ngoài ra trong dầu mỏ còn có các thành phần phi hydrocacbon nh:

- Các chất chứa lu huỳnh

- Các chất chứa Nitơ

- Các chất chứa ôxy

- Các kim loại nặng

- Các chất nhựa và asphanten

- Nớc lẫn trong dầu

1.3.Công nghệ chế biến dầu mỏ, các sản phẩm dầu mỏ

Dầu mỏ sau khi đợc khai thác qua khâu xử lý tách nớc, tách muối đợc đa vào nhà máy lọc dầu để chế biến thành các sản phẩm của dầu mỏ Quá trình chế biến dầu mỏ bao gồm các công đoạn sau:

1.3.1 Công nghệ chế biến dầu mỏ

* Chng cất dầu mỏ

Chng cất dầu mỏ là chế biến trực tiếp dầu mỏ trong các tháp chng cất với các điều kiện về áp suất và nhiệt độ khác nhau để tách dầu mỏ thành các phân

đoạn riêng biệt có phạm vi độ sôi thích hợp Trong quá trình chng cất không xảy

ra sự biến đổi thành phần hoá học của dầu mỏ

Quá trình chng cất đợc tiến hành nh sau:

Dầu mỏ đợc đa vào lò ống, tại đó dầu đợc đun nóng tới 330- 350 0C, chuyển thành hơi di chuyển lên tháp tinh cất Tháp tinh cất có cấu tạo đặc biệt gồm nhiều tầng nhiều lớp để tăng cờng quá trình trao đổi nhiệt, nhờ đó có thể phân chia hỗn hợp hơi dầu mỏ thành các phân đoạn có phạm vi độ sôi khác nhau Sau đó hỗn hợp hơi đợc lấy ra từ các phân đoạn của tháp chng cất sẽ đợc dẫn qua

bộ phận làm lạnh để hoá lỏng tạo thành các phân đoạn sau:

- Xăng thô: độ sôi từ 40 đến 200 0C có thể dùng pha chế với các loại xăng khác làm xăng thơng phẩm Ngoài ra có thể dùng làm nguyên liệu cho các quá trình chế biến sâu

- Dầu hoả: độ sôi từ 140 đến 300 0C có thể tinh chế dùng làm nhiên liệu phản lực Ngoài ra có thể dùng làm khí đốt hay nguyên liệu cho các dây chuyền công nghệ khác

- Dầu diesel: độ sôi từ 230 đến 3500C có thể dùng làm nhiên liệu cho

động cơ diesel, đồng thời có thể dùng làm nguyên liệu cho quá trình chế biến sâu

- Cặn chng cất: còn gọi là cặn mazut độ sôi 3500C có thể dùng làm nhiên liệu đốt lò hoặc chuyển vào tháp chng cất khí quyển chân không để tách làm các phân đoạn nặng có phạm vi độ sôi khác nhau

Cặn chng cất khí quyển đợc đa vào tháp chng cất khí quyển - chân không Tại đây mazut đợc đa tiếp vào lò đun nóng rồi đa lên tháp tinh cất và đợc chia ra thành các phân đoạn:

6 Bộ phận trao đổi nhiệt

* Các quá trình chế biến sâu dầu mỏ

Nhằm nâng cao chất lợng của các sản phẩm dầu mỏ cần có các quá trình chế biến sâu Công đoạn này gồm các quá trình sau:

* Quá trình chế hoá nhiệt (Cracking nhiệt)

Cracking nhiệt nhằm phân huỷ các phần cặn của quá trình chng cất dầu bằng nhiệt độ cao để tạo ra các sản phẩm có chất lợng cao

* Quá trình chế hoá nhiệt - xúc tác (cracking xúc tác)

Là cho thêm các chất xúc tác nhằm thúc đẩy các phản ứng chuyển hoá để tạo thành các sản phẩm mong muốn Các chất xúc tác sử dụng có thể là kim loại hoặc đa kim loại nh bạch kim (Pt), chì (Pb)

+ Khí hoá lỏng (Liquified Petroleum Gas - LPG): Thu đợc bằng cách nén

hỗn hợp khí tách ra từ nhiều nguồn khí khác nhau nh khí đồng hành, khí thiên nhiên hoặc khí của các nhà máy lọc dầu

- Nhiên liệu lỏng: Là các sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ đợc sử dụng để làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong, nó gồm các loại sau:

+ Nhiên liệu động cơ xăng (Gasoline)

+ Nhiên liệu động cơ diesel (Diesel Oil - DO)

+ Nhiên liệu động cơ phản lực (Jet Fuel)

+ Nhiên liệu đốt lò (Fuel Oil - FO)

* Nhóm sản phẩm hoá học (sản phẩm hoá dầu)

Dùng để chế biến các loại sản phẩm hữu cơ phục vụ trong hầu hết các ngành sản xuất của xã hội cũng nh trong đời sống sinh hoạt của con ngời Các sản phẩm đó là các loại chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, cao su tổng hợp, phân bón.v.v

Chơng 2 Nhiên Liệu 2.1 Khái niệm chung

Nhiên liệu là một dạng vật liệu đợc sử dụng nhằm cung cấp nhiệt năng cho con ngời Một dạng vật liệu có thể coi là nhiên liệu khi đáp ứng đợc các yêu cầu cơ bản sau:

- Khí cháy tạo ra một nhiệt năng đủ lớn

- Tơng đối dễ đốt cháy và cho nhiệt độ cao

- Phân bố khá phổ biến, tơng đối rẻ

- Giữ đợc tính chất trong quá trình lu trữ

- Khí cháy ít gây ô nhiễm môi trờng

Có 3 loại nhiên liệu: Nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng và nhiên liệu rắn Nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ đợc sử dụng phổ biến hơn cả

2.2 Tính chất của nhiên liệu lỏng.

2.2.1 Tính bay hơi.

Tính bay hơi của nhiên liệu ảnh hởng lớn tới tính năng hoạt động của động cơ

Nếu nhiên liệu có tính bay hơi cao sẽ hoá hơi ngay trên đờng ống dẫn tạo

ra các bọt khí gây thiếu nhiên liệu cho động cơ Ngoài ra nó còn gây hao hụt quá lớn trong qua trình vận chuyển, lu trữ

Nếu nhiên liệu có tính bay hơi thấp làm cho động cơ khó khởi động, tăng cháy rớt, nhiên liệu cháy không hết gây lãng phí, tạo muội than, làm loãng dầu bôi trơn, gây mài mòn chi tiết máy

Tính bay hơi phụ thuộc vào 3 chỉ tiêu:

- Thành phần điểm sôi

- áp suất bay hơi bão hoà

- Tỷ trọng nhiên liệu

2.2.2 Tính lu động.

Tính lu động là một chỉ tiêu chất lợng quan trọng của nhiên liệu Nó phản

ánh sự lu chuyển dễ dàng của nhiên liệu trong hệ thống cung cấp và quá trình nạp nhiên liệu vào buồng cháy động cơ Tính lu động phụ thuộc vào độ nhớt và nhiệt độ đông đặc của nhiên liệu

Độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm tính lu động của nhiên liệu trong hệ thống Nếu độ nhớt nhỏ quá sẽ làm cho quá trình bôi trơn kém, làm tăng nhiên liệu rò rỉ qua các cặp bộ đôi chi tiết lắp ghép

Nhiệt độ đông đặc không phù hợp sẽ làm cho nhiên liệu lỏng mất tính linh

động và bị đông cứng lại

2.2.3 Tính tự cháy.

Nhiên liệu đến một giá trị nhiệt độ và áp suất nhất định sẽ tự bốc cháy

Nếu nhiên liệu có nhiệt độ tự cháy thích hợp thì quá trình cháy của động cơ diễn

ra bình thờng Nếu tính tự cháy không phù hợp, qua trình cháy của động cơ diễn

ra không bình thờng, làm việc có hiện tợng va đập (cháy kích nổ)

Tính tự cháy phụ thuộc vào thành phần của nhiên liệu, nhiên liệu có nhiều chất n- parafin thì dễ tự cháy còn nhiên liệu có nhiều các izo- parafin và các hợp chất hydrocacbon thơm thì khả năng tự cháy kém

2.2.4 Tính ăn mòn

Thành phần chủ yếu của nhiên liệu là các hợp chất hydrocacbon không có tác dụng ăn mòn kim loại Tuy vậy trong nhiên liệu có chứa một lợng tạp chất cha loại bỏ hết hoặc trong quá trình vận chuyển tồn chứa nhiên liệu bị nhiễm bẩn Những tạp chất này có tính ăn mòn kim loại, làm ảnh hởng tới tuổi thọ của máy móc, động cơ Do đó cần kiểm nghiệm tính ăn mòn kim loại của nhiên liệu

Tính ăn mòn kim loại của nhiên liệu đợc đánh giá qua các chỉ tiêu sau:

- Hàm lợng lu huỳnh

- Độ a xít

- Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng

2.2.5 Tính ổn định hoá học.

Tính ổn định hoá học của nhiên liệu biểu thị ở khả năng nhiên liệu duy trì

đợc chất lợng ban đầu trong quá trình bơm hút, vận chuyển, tồn chứa bảo quản Tính ổn định hoá học của nhiên liệu đợc đánh giá bằng các chỉ tiêu chất lợng :

- Hàm lợng nhựa thực tế

- Độ bền ô xy hoá

2.3 Phản ứng cháy của nhiên liệu

Khi đốt nhiên liệu lỏng, các thành phần cacbon và hydro trong nhiên liệu

sẽ phản ứng với ô xy tạo thành CO2 và H2O theo các phản ứng sau:

C + O2 = CO2

H2 +

2

1O2 = H2O

H2O đợc tồn tại có thể ở dạng lỏng hoặc dạng khí

Đối với nhiên liệu thể khí, giả sử nhiên liệu có thành phần là CnHmOr thì phơng trình phản ứng sẽ là

Ví dụ phản ứng cháy của C2H4 với O2 sẽ là

Khi đo nhiệt trị ngời ta đốt nhiên liệu ở một nhiệt độ nào đó Nhiệt lợng

đ-ợc sản ra do nhiên liệu bốc cháy sẽ đđ-ợc nớc hấp thụ Dựa vào lợng nhiên liệu tiêu hao và mức tăng nhiệt độ của nớc ngời ta sẽ xác định đợc nhiệt trị

Cần phân biệt nhiệt trị đẳng áp với nhiệt trị đẳng tích, nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp

- Nhiệt trị đẳng áp Qp: Là nhiệt lợng thu đợc trong điều kiện áp suất trớc khi đốt và sau khi đốt không đổi

- Nhiệt trị đẳng tích Qv: Là nhiệt lợng thu đợc trong điều kiện thể tích

tr-ớc khi đốt và sau khi đốt không đổi

- Nhiệt trị thấp Qt: Là nhiệt lợng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn lợng nhiên liệu

- Nhiệt trị cao Qc: Bằng nhiệt trị thấp cộng thêm lợng nhiệt hình thành do ngng tụ hơi nớc trong quá trình cháy

2.5 Các loại nhiên liệu

2.5.1 Nhiên liệu phản lực.

* Khái niệm: Nhiên liệu phản lực đợc dùng cho động cơ phản lực lắp trên các máy bay phản lực Nhiên liệu phản lực đợc sản xuất bằng cách pha trộn sản phẩm từ phân đoạn Kerosin và Natasa sạch thu đợc từ công đoạn chng cất dầu thô dới áp suất khí quyển Ngoài thành phần hydrocacbon, trong nhiên liệu phản lực còn có chứa một số phụ gia nh chất chống ôxy hoá, chống ăn mòn, chống

đóng băng, chống tĩnh điện, chống vi khuẩn

* Yêu cầu kỹ thuật

Động cơ phản lực làm việc theo nguyên lý là nhiệt năng trực tiếp biến thành động năng để máy bay chuyển động mà không cần có piston, thanh truyền trục khuỷu Quá trình xảy ra liên tục do đó lợng tiêu thụ nhiên liệu và công suất

động cơ lớn, quá trình tiếp nhiên liệu phải kịp thời đầy đủ và chuẩn xác nhằm

đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho động cơ

Để đáp ứng những yêu cầu của động cơ phản lực, nhiên liệu phản lực phải

đạt đợc những chỉ tiêu chất lợng sau:

Là tên chỉ một sản phẩm trong phân đoạn chng cất dầu mỏ sôi ở nhiệt độ

200 ữ3000C Nó đợc dùng làm nhiên liệu cho máy kéo và sử dụng nhiều trong sinh hoạt để đun bếp, sởi ấm, thắp sáng gọi là dầu hoả dân dụng

Thành phần chủ yếu của dầu hoả là các nhóm hydrocacbon có trong dầu thô *Yêu cầu kỹ thuật:

Theo TCVN 6240 - 1997 thì dầu hoả dân dụng cần phải đạt chỉ tiêu sau:

phức hợp, có khối lợng phân tử lớn, nhiệt độ sôi trên 3500C và các loại nhựa asphalten, các chất dị nguyên tố.

*Yêu cầu kỹ thuật:

9 Nhiệt trị (cal/g), không nhỏ hơn 9800 9800 9800 9800 ASTM D 240-87

Bảng 2 chỉ tiêu chất lợng của nhiên liệu đốt lò theo TCVN

Dầu mazút đợc chia làm 2 loại:

- Mazút hàng hải là loại nhiên liệu dùng cho các lò nồi hơi của hải quân

- Mazút đốt lò nặng hơn đợc dùng cho mọi thiết bị nồi hơi, các lò nung công nghệ: Sành sứ, thuỷ tinh, luyên gang thép Chỉ tiêu quan trọng nhất của mazút

là độ nhớt ν và hàm lợng S Từ 2 yếu tố này ngời ta phân loại dầu mazút theo yêu

cầu kỹ thuật về độ nhớt động học ở 500C và hàm lợng S nh trong bảng 2

2.5.4 Khí hoá lỏng.

* Khái niệm: Khí hóa lỏng có thành phần chủ yếu là propan và butan là sản phẩm thu đợc từ các quá trính chế biến dầu mỏ ở các nhà máy lọc dầu với áp suất khoảng 10ữ15 at hoặc thu từ khí đồng hành, khí thiên nhiên Đợc xử lý rồi

nén tới áp suất phù hợp để thành dạng khí hoá lỏng chứa trong các chai thép hoặc xi tec chịu áp lực, cung cấp cho các hộ tiêu thụ

* Yêu cầu kỹ thuật:

ASTM D 2163

4 Ăn mòn mảnh đồng ở 37,80C, 1h N01 ASTM D 1838

7 Hàm lợng lu huỳnh (ppm) Max 170 ASTM D 2784

Bảng 3 chỉ tiêu chất lợng của khí hoá lỏng (Petrolimex)

Chỉ tiêu chất lợng quan trọng của khí hoá lỏng là nhiệt trị và áp suất hơi bão hoà ở 200C Nếu khí hoá lỏng càng nhiều propan thì nhiệt trị càng cao và khả năng bốc cháy càng mạnh, cháy triệt để hơn Nếu áp suất hơi thấp chứng tỏ khí hoá lỏng có nhiều thành phần nặng, bốc hơi kém Nếu vợt giới hạn chứng tỏ trong thành phần khí có nhiều thành phần nhẹ, không đợc phép

Chơng 3

Xăng ôtô

3.1.Khái niệm chung

Xăng ôtô là loại nhiên liệu đợc sử dụng khá phổ biến trong đời sống và sản xuất Nó làm nhiên liệu cho các loại xe ôtô, xe gắn máy và các loại động cơ xăng

Xăng đợc chng cất trong các tháp với nhiệt độ sôi từ 40ữ2000C sau đó đợc pha chế với các loại xăng của quá trình chế biến sâu và thêm các phụ gia thích hợp để làm tăng chất lợng

Thành phần cơ bản của xăng là các nhóm hydrocacbon nh: paraphin và hydrocacbon thơm Ngoài ra trong xăng còn có một số chất nh chì, các hợp chất chứa ôxy, lu huỳnh v.v

Để đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thờng, xăng phải đạt đợc những yêu cầu sau:

Tính hoá hơi của xăng đợc đánh giá bởi 3 chỉ tiêu:

- Thành phần điểm sôi

- áp suất hơi bão hòa

- Tỷ trọng khối lợng riêng

3.2.2 Tính chống kích nổ

Tính chống cháy kích nổ của xăng đánh giá khả năng cháy của xăng Tính chống kích nổ của các loại xăng đợc biểu hiện ở trị số octan Trị số octan càng cao, tính chống kích nổ càng tốt Nó là căn cứ cơ bản để chọn xăng cho động cơ.

* Hiện tợng cháy kích nổ

Trong quá trình làm việc của động cơ xăng, ở kỳ cháy, khi bugi bật tia lửa

điện, tốc độ lan truyền của ngọn lửa bình thờng là 10ữ30 m/s Vì một lý do nào

đó nh dùng xăng không đúng chất lợng, điều kiện làm việc của động cơ thay đổi, trong buồng cháy xuất hiện một điểm nào đó tự bốc cháy đột ngột khi ngọn lửa cha lan truyền tới Tốc độ lan truyền của ngọn lửa khi này rất cao: 1500ữ2000

m/s làm cho áp suất trong buồng cháy tăng đột ngột tạo ra sóng xung kích va

đập vào piston xy lanh làm giảm công suất máy, tăng tiêu hao nhiên liệu, động cơ bị nóng, phá vỡ các chi tiết máy đó là hiện tợng cháy kích nổ

* Trị số octan

Hiện tợng cháy kích nổ có quan hệ chặt chẽ với thành phần hoá học của xăng Để đánh giá khả năng cháy kích nổ của một loại xăng nào đó ngời ta đặt ra một tiêu chuẩn chất lợng gọi là trị số octan Nó đợc xác định bằng thực nghiệm khi so sánh quá trình cháy của 1 loại nhiên liệu tiêu chuẩn gồm 2 hỗn hợp là n - hepan(n- C7H16) có tính chống kích nổ kém và izo octan (C8H18) có tính chống kích nổ tốt với các loại xăng

Quy ớc izo octan có trị số octan bằng 100 và n - hepan có trị số octan bằng

0 Khi pha chế hai chất này với nhau theo tỷ lệ thể tích nhất định sẽ suy ra đợc trị

số octan của hỗn hợp nhiên liệu đó

Ví dụ: Nhiên liệu tiêu chuẩn có 30% thể tích là n- hepan và 70% thể tích

là izo- octan sẽ có trị số octan bằng 70

Trên cơ sở so sánh hiện tợng cháy kích nổ của loại xăng đem thử với các nhiên liệu chuẩn để tìm ra trị số octan của loại nhiên liệu này

Chú ý: Khi nói xăng có trị số octan bằng 70, nghĩa là nó có tính chống kích nổ giống loại nhiên liệu chuẩn có 70% V là izo- octan chứ không phải trong xăng đó có 70% V là izo- octan

* Các loại trị số octan

- Trị số octan MON ( Motor octan number -Trị số octan đợc xác định theo

phơng pháp mô tơ): Chỉ đặc tính của xăng dùng cho động cơ hoạt động với tốc

độ cao, tải trọng lớn nhng ít thay đổi tốc độ

- Trị số octan RON ( Research octan number - Trị số octan đợc xác

định theo phơng pháp nghiên cứu): Chỉ đặc tính của xăng dùng cho độngcơ tốc độ thấp, hay thay đổi tốc độ

- Trị số octan PON ( Popullar octan number - Trị số octan thông dụng): là

trung bình cộng của RON và MON

*Quan hệ giữa trị số octan và tỉ số nén của động cơ

Động cơ có tỉ số nén cao cần phải dùng xăng có trị số octan cao Nếu dùng xăng có trị số octan thấp sẽ gây hiện tợng cháy kích nổ Nhng nếu dùng xăng có trị số octan cao hơn yêu cầu của động cơ cũng không tốt, điều đó làm cho động cơ tăng tiêu hao nhiên liệu, động cơ hoạt động không ổn định, dễ nóng máy

Quy định của châu Âu

- Hàm lợng nhựa thực tế không vợt qúa 4ữ5 mg/100 ml tại nơi sản xuất và

8mg/10ml tại nơi bảo quản

- Tính ổn định ôxy hoá: Khoảng thời gian mà xăng không xảy ra sự kết tủa và vẩn đục bởi ôxy hóa

Theo TCVN 5690 - 1998 quy định về xăng chì ở Việt Nam thì các loại xăng lu hành trên thị trờng cần đạt các chỉ tiêu chất lợng sau:

83

Xăng 92

Xăng 97

Indonesia Malaysia Thái lan Singapor

1 Trị số octan (RON) min 87 100ữ95 95ữ83 92

74120180210

75125190215

5794137165

Bảng 6 Tiêu chuẩn chất lợng xăng ô tô của các nớc Ascan

- Xăng cao cấp : Có RON từ 90ữ97 đợc sử dụng cho các động cơ xe đời

mới có tỉ số nén từ 8,8ữ10 :(MOGAS 90; MOGAS 92; Al - 93; MOGAS 97)

- Xăng thợng hạng có RON từ 97 trở lên dùng cho các động cơ có tỉ số nén trên 10 (RON 97)

ở Việt Nam:

TheoTCVN 5690-1998 xăng đợc phân thành 3 loại theo trị số octan nh sau:

- Xăng thờng có RON không nhỏ hơn 83 gọi là xăng chì 83

- Xăng chất lợng cao có RON không nhỏ hơn 92 gọi là xăng chì 92

- Xăng đặc biệt có RON không nhỏ hơn 97 gọi là xăng chì 97

Bắt đầu từ tháng 7- 2001, chúng ta bắt đầu thực hiện loại bỏ hoàn toàn xăng pha chì trên thị trờng

Phân loại và chỉ tiêu của các loại xăng đợc trình bày trong bảng 7

Trị số octan Hàm lợng chì max (g/l)

0,400,400,400,40

4 Xăng không chì đặc biệt RON 97

Bảng 7 Nhãn hiệu các loại xăng ô tô

3.5 Các loại xăng khác.

* Xăng máy bay: Thuộc loại xăng cao cấp Nó là hỗn hợp của nhiều thành

phần đặc biệt thu đợc khi chng cất dầu mỏ So với ô tô thì máy bay phải hoạt

động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơn, tốc độ máy bay lớn đòi hỏi

động cơ phải có công suất lớn, vì vậy xăng máy bay phải có những chỉ tiêu chất lợng cần thiết sau:

- Trị số octan phải ≥100

- Trị số phẩm độ (khả năng chống kích nổ của xăng máy bay khi hoạt

động trong điều kiện đặc biệt, đòi hỏi công suất lớn) phải ≥130

- Thành phần chng cất lấy trong khoảng hẹp ( 40ữ1800C )

- Hàm lợng olephin thấp (<3%)

Nhãn hiệu của các loại xăng máy bay:

+ Xăng B 70 dùng làm nhiên liệu cho máy bay huấn luyện

+ Xăng B 91/115 dùng cho các loại máy bay cánh quạt nh : IL - 2, AN - 2

và máy bay trực thăng MI - 1

+ Xăng B 95/130 dùng cho các loại máy bay cánh quạt nh : IL - 2, IL - 4

và máy bay trực thăng MI - 4

+Xăng B 100/130 là xăng máy bay có chất lợng cao, nó có thể dùng thay thế cho xăng máy bay 100/130 MIL - G 5572 E của Mỹ, cho xăng 100/130 DEXD 2435 của Anh và xăng 100/130 VTL 9180 - 004 của pháp.

* Xăng làm dung môi.

Đợc dùng làm dung môi trong công nghiệp sơn, cao su, keo dán Ngoài ra

nó còn đợc sử dụng để trích ly chất béo (dầu mỡ động thực vật), trong công nghiệp hơng liệu, dợc liệu…

Keo, cao su, tẩy vết mỡ

Trích ly dầu mỡ, chất béo, chế tạo nớc hoa

Trích ly dầu mỡ, chất béo, công nghiệp cao su.Khử nớc của rợu

Công nghiệp cao su, sơnl tẩy bẩn

Công nghiệp cao su, sơn

Trích ly hơng liệu, sản xuất dợc liệu

Sơn, véc ni (thay dầu thông)

Bảng 8 Các ứng dụng của xăng dung môi

*Xăng làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu.

Xăng làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu còn gọi là phân đoạn naphta

Từ phân đoạn này ngời ta sản xuất đợc các hydrocacbon thơm khác nhau nh benzen, toluen, xylen dùng trong hoá dầu …

Xăng để chế biến hoá học cần phải rất sạch, vì nếu trong xăng có nhiều S,

N, O, sẽ làm ngộ độc xúc tác trong quá trình chế biến Vì vậy yêu cầu về hàm ợng các chất dị thể và các kim loại nặng có trong xăng phải nh sau:

l-Hàm lợng S ≤ (10ữ15).10-4 % trọng lợng

Hàm lợng N ≤ 1.10-4 % trọng lợng

Hàm lợng Hg, Pb ≤5.10-6 % trọng lợng

Hàm lợng As ≤ 1.10-7 % trọng lợng

Chơng 4 Nhiên liệu Diesel 4.1 Khái niệm chung.

Nhiên liệu Diesel đợc dùng trong các động cơ Diesel và các tua bin khí của tàu thuỷ Thành phần chủ yếu của nhiên liệu Diesel là các hợp chất hydrocacbon thu đợc trong quá trình chng cất dầu mỏ ở nhiệt độ sôi 250- 3000C Ngoài ra trong nhiên liệu Diesel còn có chứa một số chất phụ gia để làm tăng chất lợng nh phụ gia chống đông, phụ gia cải thiện trị số xê tan

Hiện nay trên thế giới có xu hớng diesel hoá động cơ do nó có các u điểm

Nhiên liệu sau khi phun vào xy lanh không tự cháy ngay mà phải có thời gian nhất định để ô xy hoá các hydrocacbon, khoảng thời gian đó gọi là thời gian cháy trễ Nếu nhiên liệu có nhiệt độ tự cháy thích hợp, thời gian cháy trễ đủ ngắn thì khi bắt đầu cháy hơi nhiên liệu tích tụ trong buồng cháy không quá nhiều; hiện tợng cháy xảy ra bình thờng

Nếu nhiên liệu có trị số xê tan thấp, nhiên liệu khó tự cháy, thời gian cháy trễ kéo dài làm cho hơi nhiên liệu tích tụ nhiều trong buồng cháy do đó khi bắt

đầu cháy, quá trình cháy sẽ mãnh liệt làm áp suất, nhiệt độ tăng đột ngột gây sóng chấn động, va đập và làm giảm công suất động cơ, nóng máy

Nếu nhiên liệu có trị số xê tan cao, quá trình tự cháy quá nhanh khi nhiệt

độ và áp suất cha đủ lớn làm cháy không hoàn toàn gây tiêu hao nhiên liệu, xả khói đen ô nhiễm môi trờng

Để xác định trị số xê tan ngời ta cũng làm thực nghiệm tơng tự nh xác

định trị số ốc tan để so sánh nhiên liệu kiểm tra với nhiên liệu chuẩn gồm 2 chất metyl naphtalen (có khả năng tự bốc cháy kém) và n- xê tan (dễ cháy) Ví dụ: Nhiên liệu có trị số xê tan là 45 tơng đơng với nhiên liệu chuẩn có 45% V là n-

xê tan và 55% α metyl naphtalen.

Nhiên liệu Diesel phải có trị số xê tan phù hợp với số vòng quay động cơ, tốc độ động cơ càng cao thì trị số xê tan càng phải lớn

Tốc độ vòng quay Trị số xê tan

- Dới 500 v/ph 30ữ40

- Dới 500 v/ph 40ữ50

- Trên 1000 v/ph Trên 50

Bảng 9 Quan hệ giữa số vòng quay của động cơ và trị số xetan

4.2.2 Nhiệt độ kết tủa ( Điểm vẩn đục).

Là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu bắt đầu bị vẩn đục do sự kết tủa hình thành các tinh thể nớc đá, benzen hay paraphin nhỏ li ti Điểm kết tủa thờng cao hơn điểm đông đặc của nó từ 5 đến 10 0C Tuy ở điểm kết tủa dầu vẫn có thể lu chuyển nhng các lõi lọc sẽ bị tắc làm cho việc cấp dầu bị gián đoạn

định nhiệt độ đông đặc của nó phải thấp hơn nhiệt độ ở nơi sử dụng từ 10 đến 15

0C Do tính chất này ngời ta chia nhiên liệu thành 2 loại: Loại dùng cho mùa

đông có nhiệt độ đông đặc thấp ( có khi tới - 450) và loại dùng cho mùa hè có nhiệt độ đông đặc không quá 5 - 90C ở nớc ta chỉ dùng loại nhiên liệu dùng cho mùa hè

4.2.4 Độ nhớt.

Độ nhớt biểu hiện cho tính lu chuyển của nhiên liệu Nếu độ nhớt cao tính

lu chuyển bị hạn chế, nhiên liệu nạp vào buồng cháy bị giảm Nếu độ nhớt thấp

sẽ làm tăng sự mài mòn của các chi tiết trong bơm nhiên liệu, giảm độ kín của cặp piston xy lanh trong bơm nhiên liệu

Nhiệt độ có ảnh hởng tới độ nhớt của của nhiên liệu Nhiệt độ tăng thì độ nhớt sẽ giảm Thờng dùng độ nhớt động học để đánh giá nhiên liệu, đơn vị là cSt ký hiệu là ν

Theo tiêu chuẩn của Liên Xô:

- Nhiên liệu mùa hè : ν=3,0ữ6,0 cSt ở nhiệt độ 200C

- Nhiệt độ mùa đông: ν=1,8ữ3,2 cSt ở nhiệt độ 200C

4.2.5 Tính ăn mòn

Cũng nh xăng, trong nhiên liệu diesel có mặt một lợng tạp chất mang tính

ăn mòn kim loại Yêu cầu lợng tạp chất này không vợt quá giớa hạn cho phép, để tính ăn mòn không ảnh hởng tới chất lợng Tính ăn mòn kim loại của nhiên liệu diesel đợc đánh giá bằng các chỉ tiêu chất lợng sau:

Khi đánh giá chỉ tiêu này, ngời ta có thể tiến hành một trong hai phơng pháp:

- Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (mẫu thí nghiệm đợc đặt trong cốc kim loại đậy kín)

- Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở (mẫu thí nghiệm đợc đặt trong cốc kim loại để hở)

4.3.Yêu cầu kỹ thuật của nhiên liệu Diesel

Để đảm bảo cho động cơ Diesel làm việc ổn định thì động cơ Diesel phải

có các yêu cầu sau:

- Tính tự cháy phải phù hợp

- Độ bay hơi thích hợp

- Tính lu chuyển tốt trong mọi thời tiết

- Không gây mài mòn về ăn mòn chi tiết máy

- Bảo đảm an toàn chống cháy nổ

Để nâng cao năng suất thiết bị, tuổi thọ động cơ, bảo vệ môi trờng, dầu diesel ngày càng đợc hoàn thiện phẩm cấp chất lợng, bao gồm các vấn đề sau:

- Giảm tối thiểu lợng NOX và muối rắn trong khí thải động cơ bằng cách tuần hoàn khí xả, sử dụng bộ xúc tác

- Giảm tối thiểu lợng lu huỳnh (S≤ 0,5 %)

- Giảm hàm lợng hydrocacbon thơm (là cấu tử có trị số xê tan thấp) xuống còn thấp hơn 20 % thể tích

Chỉ tiêu chất lợng của nhiên liệu diesel

DO 0,5 % S

DO 0,1 % S

+5+9

TCVN 3753 - 95

7 Ăn mòn mảnh đồng ở 50 không lớn hơn 0C /3h, N0 1 N0 1 TCVN 2694 - 95

8 Hàm lợng nhựa thực tế (mg/100ml) không lớn hơn Báo cáo Báo cáo

9 Hàm lợng nớc - tạp chất cơ học (% V) không lớn hơn 0,05 0,05 ASTM D 2709

Bảng 10 chỉ tiêu chất lợng của nhiên liệu diesel theo TCVN

4.4 Các loại nhiên liệu Diesel.

4.4.1 Phân loại theo số vòng quay động cơ.

* Nhóm 1: Nhiên liệu dùng cho động cơ cao tốc đợc phân thành 2 loại

- Loại super có trị số xê tan bằng 50 và phạm vi độ sôi = 1800 ữ3200C, đợc dùng cho động cơ tốc độ cao nh xe buýt, xe hàng, xe tải Loại này thờng đợc sản xuất từ phân đoạn gas oil chng cất trực tiếp.

- Loại thờng có trị số xê tan bằng 52 nhng phạm vi độ sôi rộng hơn, 1800

ữ3200C, nhiên liệu này cũng đợc dùng cho động cơ tốc độ cao nhng chất lợng kém hơn loại super Loại này thờng đợc sản xuất bằng cách pha trộn theo tỷ lệ hợp lý các phân đoạn naphta, kerosin và gas oil của các dây chuyền chế biến sâu dầu mỏ

* Nhóm 2: Nhiên liệu dùng cho động cơ tốc độ thấp có trị số xê tan bằng

40ữ45, độ bay hơi thấp, điểm sôi cuối cao (vào khoảng 3600 ữ3700C)

4.4.2 Phân loại theo hàm lợng lu huỳnh.

Theo TCVN 5689- 1997 ngời ta phân loại thành 2 loại :

* Nhiên liệu Diesel có hàm lợng lu huỳnh < 0,05% khối lợng, kí hiệu là

DO 0,05%S

* Nhiên liệu Diesel có hàm lợng lu huỳnh hydrocacbon0,05% ữ0,1%,

khối lợng, kí hiệu là DO 0,1%S

4.4.3 Phân loại theo Hiệp hội thực nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ.

* Loại Diesel 1D : Có trị số xê tan cao, dễ bay hơi thờng dùng cho các

động cơ có tốc độ cao, tải trọng lớn và động cơ hoạt động ở nhiệt độ thấp

* Loại 2D : Có trị số xê tan thấp, tính bay hơi thấp thờng dùng cho các

động cơ có tốc độ thấp, tải trọng nhỏ

4.5 Các biện pháp kỹ thuật tiết kiệm nhiên liệu.

4.5.1 Vận chuyển, bảo quản, cấp phát.

Các loại nhiên liệu lỏng nhất là các loại xăng rất dễ bay hơi khi vận chuyển, bảo quản và cấp phát Xăng bị mất mát do bốc hơi không những chỉ giảm về số lợng mà còn làm cho chất lợng của xăng xấu đi do các thành phần nhẹ bốc hơi đi nên động cơ sẽ khó khởi động và làm việc không ổn định Do đó

ta phải có các biện pháp tránh hao hụt nhiên liệu

- Khi bảo quản: Phải chứa trong các bể chứa lớn để ở nơi mát mẻ, nên chôn ngầm dới đất Nếu để nổi thì cần có các biện pháp giảm nhiệt Đảm bảo chứa đầy 90ữ97% thể tích vật chứa để tránh bay hơi Cần đậy kín nắp bể chứa và

dùng van giảm áp để thông hơi

- Khi vận chuyển, cấp phát: Việc bơm hút nhiên liệu cần thực hiện kín và tránh những nơi đầu gió Cần cấp phát tập trung, hạn chế phát lẻ

4.5.2 Tình trạng kỹ thuật của xe.