Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng tổ hợp phụ gia cho xăng sinh học e10 trên động cơ xe máy

Tuy nhiên, do tính chất đặc thù của hỗn hợp nhiên liệu, trong thành phần phụ gia sử dụng cho các loại nhiên liệu này cần có sự thay sao cho đổi cho phù hợp Trên thế giới, đã có nhiều cô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM VĂN ĐÔN

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG

TỔ HỢP PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC

E10 TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

HÀ NỘI- NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM VĂN ĐÔN

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG

TỔ HỢP PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC

E10 TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS LÊ ANH TUẤN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ đề tài nghiên cứu nào khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Học viên

Phạm Văn Đôn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực và bộ môn Động cơ đốt trong đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận văn tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Anh Tuấn đã hướng dẫn tôi rất tận tình

và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành biết ơn quý Thầy, Cô giảng dạy ở bộ môn Động cơ đốt trong

và phòng thí nghiệm động cơ đốt trong - trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp

đỡ và dành những điều kiện hết sức thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên và Ban quản lý cơ sở II đã tạo điều kiện, cổ vũ, động viên chúng tôi trong suốt thời gian học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện đã đồng ý đọc, duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này và hướng mở cho mai sau

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và cơ quan nơi tôi đang công tác là những người đã động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia học tập, nghiên cứu và thực hiện thành công luận văn này

Học viên

Phạm Văn Đôn

MỤC LỤC

Danh mục các bảng, các hình vẽ

LỜI NÓI ĐẦU……….…….………… 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ETHANOL VÀ PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC……… ………3

1.1 Xăng sinh học………… ……….………3

1.1.1 Xăng sinh học là gì? 3

a Khái niệm……… ………3

b Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học……… ……… ……3

1.1.2 Tính chất vật lý của xăng sinh học……….……… 4

1.1.3 Tính chất hóa học……… …….………5

1.1.4 Các tính chất nguy hiểm của xăng sinh học……….5

1.2 Phụ gia cho xăng sinh học……….……… 6

1.2.1 Phụ gia cho xăng……… ………6

1.2.2 Phụ gia cho xăng sinh học……… … 9

1.3 Tính cấp thiết, mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu ……….11

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài……… ……….11

1.3.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu……… ….13

1.3.3 Nội dung nghiên cứu……… …… 14

1.3.4 Phương pháp nghiên cứu………15

1.3.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn……….…….15

1.4 Kết luận chương 1……… ….16

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10……… 18

2.1 Nhiên liệu khoáng pha trộn với nhiên liệu sinh học………18

2.1.1 Ethanol nhiên liệu biến tính……….18

2.1.2 Chỉ tiêu chất lượng xăng……… ………19

2.1.3 Xăng pha Ethanol……… ………21

2.1.4 Khả năng thích ứng của xăng pha trộn với Ethanol……….22

2.2 Phụ gia cho nhiên liệu xăng pha Ethanol……… 23

2.2.1 Phụ gia tăng trị số ốc tan……….……….24

2.2.2 Nhóm phụ gia hỗ trợ tan và chống phân tách pha……….25

2.2.3 Nhóm phụ gia chống ăn mòn kim loại……….……27

2.2.4 Nhóm phụ gia chống oxy hóa……….……….28

2.2.5 Nhóm phụ gia khác……… ………… 29

2.3 Quy trình pha chế, phát triển phụ gia cho hỗn hợp Ethanol sinh học với nhiên liệu hóa thạch……… ……….31

2.4 Tính chất lý hóa của xăng E10……….……….33

2.5 Lựa chọn thành phần phụ gia cho xăng E10……… 39

2.6 Đánh giá tính chất và chất lượng của nhiên liệu E10 khi có phụ gia…… 41

2.6.1 Tính chất và chất lượng của nhiên liệu E10 khi có phụ gia………… 41

2.6.2 Nhận xét về khảo sát xăng E10 không và có phụ gia……… 48

2.7 Kết luận chương 2……… ………48

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM……… 50

3.1 Đối tượng và mục tiêu thử nghiệm………50

3.1.1 Xe máy Honda Wave 110cc……… ……… 50

3.2 Bố trí thử nghiệm……….……… 51

3.2.1 Quy trình thử nghiệm……… 51

3.2.2 Trang thiết bị thử nghiệm………52

3.3 Kết quả thử nghiệm……… ………….……….55

3.3.1 Công suất và tiêu thụ nhiên liệu……… 55

3.3.2 Phát thải……… ……… 57

3.3.3 Đánh giá chung về tính năng kinh tế, kỹ thuật và khả năng ứng dụng của phụ gia VPI-G………62

3.4 Kết luận chương 3……… ………… 63

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN……….……… 64

Kết luận…….……… ……… …….64

Hướng phát triển……… ………65

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……….66

Tiếng Việt……… ……….66

Tiếng Anh……… ………67

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Tính chất của ethanol……… 4

Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol NLBT……….……… 18

Bảng 2.2 Đặc tính cơ bản của ethanol NLBT……… 19

Bảng 2.3 Đặc tính xăng thông dụng……….19

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu chất lượng xăng thông dụng……… 20

Bảng 2.5 Đặc tính nhiên liệu của xăng thông dụng và ethanol NLBT……….22

Bảng 2.6 Độ ổn định oxy hóa của xăng-ethanol……… 34

Bảng 2.7 Trị số octan của xăng và xăng-ethanol……….34

Bảng 2.8 Thành phần chưng cất phân đoạn của xăng A90 và xăng E10……… 35

Bảng 2.9 Áp suất hơi bão hòa của xăng E10………35

Bảng 2.10 Sự phân tách pha của xăng A90 và xăng E10 theo nhiệt độ……… 36

Bảng 2.11 Sự phân tách pha của xăng E10 theo thời gian ở nhiệt độ thường………36

Bảng 2.12 Sự phân tách pha của xăng E10 theo hàm lượng nước………37

Bảng 2.13 Ăn mòn mảnh đồng của nhiên liệu xăng và xăng E10……….38

Bảng 2.14 Tính chất và chất lượng xăng E10……… 38

Bảng 2.15 Ăn mòn mảnh đồng của nhiên liệu xăng E10 có phụ gia……….43

Bảng 3.1 Thông số xe Honda Wave 110……… 51

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 2.1 Khi sảy ra hiện tượng phân tách pha trong nhiên liệu xăng – ethanol………26

Hình 2.2 Công thức hóa học của chất phụ gia có nguồn gốc dầu mỡ béo động thực vật….28 Hình 2.3 Quy trình phát triển phụ gia cho hỗn hợp nhiên liệu sinh học với nhiên liệu khoáng……… 33

Hình 2.4 Nhiệt độ phân pha của xăng E10 phụ thuộc vào hàm lượng nước………37

Hình 2.5 Ảnh hưởng của phụ gia đến độ bền phân pha của xăng E10………42

Hình 2.6 Ảnh hưởng của phụ gia đến độ ổn định oxy hóa của xăng E10……….42

Hình 2.7 Ảnh soi kim tương mẫu kim loại đồng, nhôm và thép chịu tác động bởi nhiên liệu xăng E10 không có và có phụ gia……… 44

Hình 2.8 Ăn mòn tấm đồng trong xăng E10 có và không có phụ gia sau 7 ngày ở 50oC…45 Hình 2.9 Ảnh hưởng của phụ gia đến khả năng chống ăn mòn kim loại của xăng E10….48 Hình 3.1 Đo đặc tính trên băng thử xe máy CD20’’………50

Hình 3.2 Sơ đồ băng thử Chassis Dynamometer 20’’……… 54

Hình 3.3 Đặc tính công suất Ne……… 55

Hình 3.4 Suất tiêu hao nhiên liệu……….56

Hình 3.5 Hàm lượng phát thải CO……… 57

Hình 3.6 Hàm lượng phát thải CO2 ……….58

Hình 3.7 Hàm lượng phát thải HC……… 59

Hình 3.8 Hàm lượng phát thải NOx ……….60

Hình 3.9 Tỷ lệ cải thiện thông số tính năng của động cơ xe Wave khi sử dụng nhiên liệu pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia……… 60

Hình 3.10 Tỷ lệ cải thiện phát thải của động cơ xe Wave khi dùng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia………61

Hình 3.11 Tỷ lệ cải thiện thông số tính năng của động cơ xe Wave khi sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với sử dụng phụ gia Keropur……… 61

Hình 3.12 Tỷ lệ cải thiện thông số phát thải của động cơ xe Wave khi sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp pha phụ gia Keropur……… 62

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay thế giới đang phải đối mặt với một thực tế là nguồn nguyên liệu hóa thạch dầu mỏ đang có xu hướng ngày càng cạn kiệt Bên cạnh đó, vấn đề

ô nhiễm môi trường do khí thải từ các phương tiện giao thông vận tải đang trở nên báo động

Một hướng đang được tập trung nghiên cứu nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu khí thải từ động cơ là sử dụng nhiên liệu sinh học phối trộn cùng nhiên liệu hóa thạch, trong đó ethanol sinh học đang được quan tâm vì nguồn khá dồi dào và có khả năng pha trộn với cả xăng và diesel Tuy nhiên do ethanol pha trộn với nhiên liệu khoáng thì tính chất và chất lượng của nhiên liệu nhận được sẽ bị thay đổi so với ban đầu Sự thay đổi nhiều hay ít phụ thuộc vào tỷ lệ ethanol so với nhiên liệu khoáng Để nhiên liệu khoáng pha ethanol có được tính chất và chất lượng đạt yêu cầu kỹ thuật, biện pháp hiệu quả nhất là sử dụng phụ gia

Phụ gia trong nhiên liệu có tác dụng cải thiện và bổ sung các tính chất cần thiết hoặc còn thiếu của nhiên liệu gốc nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như chất lượng nhiên liệu Có nhiều loại phụ gia với công dụng khác nhau nhưng có thể chia ra làm hai nhóm: Nhóm phụ gia tính năng và nhóm phụ gia tồn trữ bảo quản

Nhiên liệu khoáng và nhiên liệu sinh học đều phải có phụ gia Khi phối trộn nhiên liệu khoáng với nhiên liệu sinh học mà ethanol là trường hợp phổ biến, vai trò của phụ gia càng được quan tâm nhiều hơn

Phụ gia cho xăng pha ethanol về mặt nguyên tắc cũng giống như phụ gia cho xăng khoáng Tuy nhiên, do tính chất đặc thù của hỗn hợp nhiên liệu, trong thành phần phụ gia sử dụng cho các loại nhiên liệu này cần có sự thay sao cho đổi cho phù hợp

Trên thế giới, đã có nhiều công ty, tổ chức nghiên cứu và sử dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu cụ thể để tìm ra phụ gia

cho nhiên liệu sinh học để ứng dụng có hiệu quả Đề tài:‘Nghiên cứu thực nghiệm

sử dụng tổ hợp phụ gia cho xăng sinh học E10 trên động cơ xe máy’’ hướng tới

góp phần giải quyết các yêu cầu về phát triển và ứng dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học, đáp ứng nhu cầu sản xuất, kinh doanh nhiên liệu sinh học ở nước ta, góp phần cắt giảm lượng sử dụng nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải của thực tiễn Đề tài còn góp phần đáp ứng ‘Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025’’ theo quyết định 177/2007/QĐ-TTg năm 2007 của chính phủ

và đặc biệt góp phần thực hiện đúng lộ trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống mà thủ tướng chính phủ đã ký Quyết định số 53/2012/QĐ-TTg ngày 22/11/2012

Đề tài nằm trong khuôn khổ hợp tác giữa viện Dầu khí Việt Nam và Bộ môn Động cơ đốt trong, Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội đã phát triển thành công phụ gia mang tên VPI-G dùng cho nhiên liệu E10 Đây là phụ gia trợ tan (hòa tan và phân tán đều ethanol trong xăng), tạo nhũ, tăng khả năng ổn định và nâng cao chất lượng cho E10 Sau khi xác lập được phụ gia mới, phụ gia được kiểm tra đối chứng với trường hợp nhiên liệu không pha phụ gia và có pha phụ gia đang sử dụng phổ biến và hiệu quả của nước ngoài về các tính chất lý hóa theo TCVN và ASTM trong phòng thí nghiệm Kết quả cho thấy nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPI-G có chất lượng tương đương với phụ gia nước ngoài, bên cạnh đó còn có một

số tính chất ưu điểm hơn

Kết quả nghiên cứu trên xe Honda Wave 110 cho thấy nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPI-G giúp công suất tăng, suất tiêu hao nhiên liệu giảm Các thành phần phát thải đều giảm so với trường hợp không sử dụng phụ gia và với trường hợp sử dụng phụ gia của nước ngoài

Luận văn đã đưa ra được quy trình phát triển phụ gia cho hỗn hợp nhiên liệu xăng khoáng và nhiên liệu sinh học Ứng dụng và phát triển thành công phụ gia VPI-G Quá trình và kết quả nghiên cứu được thể hiện rõ qua nội dung của luận văn gồm:

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan về ethanol và phụ gia cho xăng sinh học

Chương 2 Phát triển phụ gia cho xăng sinh học E10

Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm

Kết luận và kiến nghị

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng chắc rằng luận văn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành và quý báu từ thầy

cô, các nhà chuyên môn cùng quý đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Học viên

Phạm Văn Đôn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ETHANOL VÀ PHỤ GIA CHO XĂNG

SINH HỌC 1.1 Xăng sinh học

1.1.1 Xăng sinh học là gì?

a Khái niệm

Ethanol còn được gọi là rượu etylic, rượu ngũ cốc hay cồn Nó là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của rượu metylic, dễ cháy, không màu, là một trong các thành phần của đồ uống chứa cồn Trong đời sống hàng ngày, nó thường được gọi là rượu Công thức hóa học của C2H5OH, viết tắt là C2H6O

Ethanol dễ dàng hòa tan trong nước theo mọi tỷ lệ, với sự giảm nhẹ tổng thể về tích khi hai chất này được trộn lẫn với nhau Ethanol tinh khiết là dung môi tốt, sử dụng trong các loại nước hoa, sơn và cồn thuốc Các tỷ lệ khác của ethanol với nước cũng có thể làm dung môi Các loại đồ uống chứa cồn có hương vị khác nhau do có các tạp chất tạo mùi khác nhau được hòa tan trong nó, trong quá trình ủ và nấu rượu

Ethanol có thể được sử dụng cho các sản phẩm đông lạnh vì điểm đóng băng của

b Nguồn nguyên liệu sản suất xăng sinh học

Nguyên liệu sản suất ethanol thích hợp nhất là đường (từ củ cải đường, mía), rỉ đường và cây lúa, tinh bột (khoai tây, các loại hạt lúa, lúa mỳ, ngô, đại mạch) Năng suất ethanol trung bình dao động từ 2.100 đến 5.600 lít/ha đất trồng trọt, tùy thuộc vào từng loại cây trồng Đối với các loại hạt, năng suất ethanol thu được vào khoảng 2.800 lit/ha tức vào khoảng 3 tấn nguyên liệu sẽ thu được một tấn ethanol

Hiện nay các hoạt động nghiên cứu và phát triển ở châu Âu về lĩnh vực ethanol sinh học, chủ yếu tập trung vào sử dụng các nguồn xenlulo (gỗ) Các loại cây trồng

quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn) các chất thải nông nghiệp (rơm, bã mía), các phế thải của công nghiệp gỗ, gỗ thải… đều thích hợp làm nguyên liệu ethanol Cứ khoảng 2 – 4 tấn vật liệu gỗ khô hoặc cỏ khô đã có thể cho 1 tấn ethanol Nguyên nhân khiến người ta chuyển sang sản xuất ethanol từ sinh khối xenlulo (gỗ, thân thảo) là vì các loại này sẵn có vả rẻ tiền hơn các loại tinh bột, đặc biệt là với những nguồn chất thải hầu như không có giá trị kinh tế thì vấn đề càng có

ý nghĩa, tuy nhiên quá trình chuyển hóa các vật liệu này sẽ khó khăn hơn

Tại Việt Nam đang hướng đến việc sử dụng nguyên liệu chính là sắn, ngô và mía đường và tận dụng các phế phẩm thừa trong nông nghiệp để sản suất ethanol

1.1.2 Tính chất vật lý của xăng sinh học

Ethanol là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15oC), sôi ở 78,39oC, hóa rắn ở -114,5oC, tan vô hạn trong nước Rượu etylic tan tốt trong nước và nhiệt độ sôi cao hơn nhiều với este hay andehyde có cùng số cacbon là do có sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử với nhau và với nước Một số tính chất vật lý được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Tính chất của ethanol

STT Tính chất Giá trị

1 Công thức phân tử C2H5OH, Hay C2H6O

1.1.3 Tính chất hóa học

Tính chất của một rượu đơn chức

- Phản ứng với kim loại kiềm:

2C2H5OH + 2Na  2C2H5ONa + H2

- Phản ứng este hóa:

C2H5OH + CH3OOH  CH3OOC2H5 + H2O

- Phản ứng loại nước

+ Tách nước tạo olefin: C2H5OH  C2H4 + H2O

+ Tách nước tạo ete: 2C2H5OH  C2H5 – O-C2H5 + H2O

Ethanol trong cơ thể con người được chuyển hóa thành axetaldehit do enzym alcohol dehydrogeas phân hủy rượu và sau đó thành axit axetic bởi enzym axetaldehit dehydrogeas phân hủy axetaldehit Aldehit này là nguy cơ gây bệnh xơ gan, nhiều dạng ung thư và chứng nghiện Nếu nồng độ ethanol trong máu cao đạt

từ 0,3 đến 0,4% có thể gây hôn mê, nếu đạt đến 0,5% hoặc cao hơn có thể gây tử vong

Người ta cũng chỉ ra mối liên quan tỷ lệ thuận giữa ethanol và sự phát triển của

vi khuẩn gây ra viêm phổi, viêm màng não và các viêm nhiễm hệ bài tiết Sự phát triển hiện nay trái với sự nhầm lẫn phổ biến cho rằng uống rượu có thể giết chết nhiều loại vi khuẩn gây ra các bệnh truyền nhiễm

1.2 Phụ gia cho xăng sinh học

1.2.1 Phụ gia cho xăng

Các phụ gia đưa vào nhiên liệu xăng có thể xếp thành các nhóm sau:

- Nhóm phụ gia cải thiện tính chất của nhiên liệu: Các phụ gia này thường được sử dụng cho xăng máy bay, xăng ô tô, nhiên liệu phản lực Đó là các phụ gia làm tăng tính chất cháy của nhiên liệu, làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn và giảm thiểu các khí độc hại sinh ra khi cháy

- Nhóm phụ gia cải thiện tính ổn định khi bảo quản, tồn chứa, vận chuyển: Điển hình là các phụ gia chống oxy hóa (các ankyl, amin, phenol, các dẫn xuất cơ khí); các phụ gia làm thụ động kim loại, các phụ gia làm ổn định sự phân tán, tăng độ tẩy rửa…

- Nhóm phụ gia làm giảm ảnh hưởng có hại của nhiên liệu đối với thiết bị động cơ: đó là phụ gia chống ăn mòn, phụ gia nhằm giảm tạo muội, phụ gia

có tính tẩy rửa hệ thống nhiên liệu

- Nhóm phụ gia đảm bảo sử dụng nhiên liệu dùng ở nhiệt độ thấp: nhóm này gồm naphten, prafin clo hóa Các tính chất này làm giảm nhiệt độ kết tinh của nhiên liệu, phụ gia chống sự bay hơi của xăng, phụ gia chống sự kết tinh của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp

- Nhóm phụ gia khác: là phụ gia chống tích điện, phụ gia chống vi sinh vật, phụ gia tạo màu (thường được sử dụng để đánh dấu nhằm quản lý chất lượng của sản phẩm) Đặc biệt có phụ gia tạo mùi, giúp con người có thể phát hiện được sự rò rỉ của sản phẩm mà phòng ngừa

Trong các loại phụ gia cho xăng thì các phụ gia chống kích nổ là quan trọng nhất Trước đây, trên thế giới người ta thường sử dụng các hợp chất có chì như tetraetyl chì, tetraemetyl chì hay hỗn hợp etylmetyl chì Do tính độc hại của các khí thải động cơ dùng nhiên liệu chứa chì nên hiện nay xăng pha chì hầu như không được sử dụng Các phụ gia làm tăng chỉ số octan của xăng không chì là:

- Methanol (CH3OH)

- Ethanol (C2H5OH)

- Tert-butyl ancol ((CH3)3C-OH)

- Metyl tert-butyl ete (MTBE)

- Tert-Amyl Metyl ete (TAME)

Ngoài việc làm tăng trị số octan, các phụ gia còn có tác dụng làm giảm thiểu sự phát thải của hydrocacbon và CO, giúp cho quá trình cháy được xảy ra hoàn toàn

Một số phụ gia điển hình cho xăng

Phụ gia chì (TML, TEL): bao gồm tetrametyl chì Pb(CH3)4 và tetraetyl Pb(C2H5)4 chì có tác dụng phá hủy hợp chất trung gian hoạt động (peroxit, hidro peroxit) do đó làm tăng trị số octan của xăng lên và làm giảm khả năng cháy kích

nổ Cho đến nay chưa có bất kỳ phụ gia nào làm tăng trị số octan như phụ gia chì (có hàm lượng từ 0,1 đến 0,15g/l xăng có thể làm tăng từ 6- 12 đơn vị octan) [4], tuy nhiên do tính chất độc hại của loại phụ gia này mà ngày nay trên thế giới hầu như không dùng nữa Ở Việt Nam từ tháng 7 năm 2001 đã quyết định sử dụng xăng không chì

Methanol: Methanol (methyl alcohol) CH3OH là một chất lỏng không màu ở nhiệt

độ thường với mùi alcohol nhẹ đặc trưng và có thể được sử dụng như một phụ gia để

pha vào xăng nhằm tăng chỉ số octan Phụ gia này có ưu điểm là rẻ tiền, dễ kiếm Tuy nhiên phụ gia này có nhược điểm là tan vô hạn trong nước nên có tính hút ẩm mạnh, do đó nhiên liệu có methanol để một thời gian sẽ bị đọng nước và tất nhiên khi dùng cho động cơ sẽ có hại [4]

Ethanol: Ethanol (C2H5OH) là loại nhiên liệu dạng cồn, có chỉ số octan rất cao

120 đến 135, có thể được sản xuất bằng phương pháp lên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột như ngô, lúa mỳ, lúa mạch… để chuyển hóa thành đường đơn Ngoài ra, ethanol còn được sản xuất từ cây, cỏ có chứa xenlulose Ethanol có nhược điểm là hút ẩm nhiều làm tăng nguy cơ thâm nhập của nước vào xăng [4]

MTBE: Là một chất dễ bay hơi dễ cháy và là chất lỏng không màu, không trộn

lẫn được với nước MTBE là phụ gia dùng cho xăng, trị số octan từ 115 đến 123 việc tăng hàm lượng MTBE trong xăng dẫn tới thay đổi áp suất hơi bão hòa, thành phần phân cất phân đoạn nhiên liệu nên không nên sử dụng lớn hơn 15% [4]

Ở Mỹ, MTBE đã được sử dụng ở mức độ thấp từ năm 1979 để thay thế cho ethyl chì và làm tăng chỉ số octan giúp ngăn ngừa động cơ khỏi sự kích nổ

tetra-Trên thế giới cũng đã có nhiều nhà máy sản xuất nhưng giá thành còn cao

TAME: Là một ete và được sử dụng như một phụ gia oxy hóa cho xăng Nó

được thêm vào xăng vì ba lý do: thứ nhất là để tăng chỉ số octan của xăng, thứ hai là

để thay thế tetraethyl chì và lý do cuối cùng là làm tăng hàm lượng oxy trong xăng Phụ gia TAME pha vào nhiên liệu có tác dụng làm giảm khí thải độc hại như những hợp chất hữu cơ dễ bay hơi

MMT: Phụ gia có công thức là (CH3C5H4)Mn(CO)3 Phụ gia MMT được đưa ra thị trường vào năm 1958, nó có vai trò như một phần bổ sung với phụ gia tetraethyl chì để làm tăng chỉ số octan của nhiên liệu, về sau MMT được sử dụng trong xăng không chì

Phụ gia này có ưu điểm như:

- Sử dụng với hàm lượng thấp từ 8 đến 18 mg Mn/l

- Thích hợp với mọi vật liệu chế tạo của động cơ

- Ngăn chặn sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm

- Không ăn mòn thiết bị

- Không ảnh hưởng đến bộ chuyển đổi xúc tác

- Rẻ hơn các loại phụ gia khác

- Giảm thiểu khí thải độc hại

Với các tính chất ưu việt trên, Phụ gia MMT đang được sử dụng rộng rãi tại Canada và Mỹ La tinh, Châu Âu [4]

Phụ gia ức chế ăn mòn: Là một hợp chất hóa học được thêm vào nhiên liệu để

giảm sự ăn mòn của kim loại và hợp kim Các phụ gia làm giảm sự ăn mòn được sử dụng cho nhiên liệu xăng gồm có: DCI-4A, DCI- 6A, DCI- 11, DCI- 28, DCI- 30 và DMA-4 [10]

1.2.2 Phụ gia cho xăng sinh học

Nhiên liệu sinh học hết sức đa dạng tùy thuộc vào từng nước Nhiên liệu sinh học ở Việt Nam cho đến nay chủ yếu từ cây sắn để sản xuất ra cồn Còn ở Braxin thì từ gỉ đường mía Châu Âu thì dùng cải dầu hay dầu hạt hướng dương… Dùng phụ gia gì và ảnh hưởng đối với từng nguyên liệu cụ thể ra sao là một vấn đề cần nghiên cứu

Thông thường, ethanol sản xuất có nồng độ 96% là phổ biến nhất (96% ethanol

và 0,4% nước) Để tạo ra ethanol có nồng độ là 99% phải tiến hành các biện pháp loại nước, hay còn gọi là làm khan Một trong những biện pháp để đảm bảo sự ổn định (ngăn cách sự tách pha và ngăn cách sự thâm nhập của nước và hơi nước từ khí quyển), người ta dùng các loại phụ gia là các loại rượu có phân tử lớn hơn như: isopropylic, isobutyric…

Do đặc điểm của xăng sinh học là kém ổn định không chỉ phối trộn đơn thuần

mà còn phải đảm bảo tính đồng pha, hệ số cháy ổn định, chống oxy hóa, chống biến chất, chống tách lớp, chống gỉ…

Phụ gia cho nhiên liêu sinh học được nghiên cứu muộn hơn so với nhiên liệu khoáng Do tính chất và yêu cầu kỹ thuật chất lượng của nhiên liệu, việc nghiên cứu phụ gia cho nhiên liệu khoáng phối trộn với nhiên liệu sinh học được kế thừa, phát triển với tốc độ nhanh trên cơ sở một số loại phụ gia sử dụng trên nhiên liệu khoáng

Khi đưa một phụ gia nào đó vào nhiên liệu, phải đảm bảo không được làm xấu

đi các chỉ tiêu chất lượng khác của nhiên liệu Nếu vì lý do phải ưu tiên cho chỉ tiêu chất lượng nào đó mà làm kém đi chỉ tiêu khác kém quan trọng hơn thì phải tìm giải pháp khắc phục cho chỉ tiêu bị ảnh hưởng đó, nhưng phải đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu dây chuyền tới chỉ tiêu chất lượng khác Vì vậy, khi cho bất kỳ phụ gia nào vào nhiên liệu cần phải khảo sát để tìm ra hàm lượng phụ gia tối ưu Phụ gia cho nhiên liệu xăng pha ethanol nhiên liệu biến tính (NLBT) về mặt nguyên tắc không khác cho xăng khoáng Tuy nhiên, do tính chất đặc thù của hỗn hợp nhiên liệu khoáng với ethanol, trong thành phần phụ gia sử dụng cho nhiên liệu xăng cần có sự thay đổi sao cho phù hợp

Khi nhiên liệu cháy, phụ gia cũng được cháy cùng nhiên liệu Khi nhiên liệu chưa được sử dụng (vận chuyển, tồn trữ và bảo quản), phụ gia đóng vai trò quan trọng giúp nhiên liệu giữ được chất lượng ổn định Theo đó, phụ gia cho nhiên liệu xăng có thể được chia ra làm hai nhóm chính: Nhóm phụ gia tính năng và nhóm phụ gia tồn trữ vào bảo quản

- Nhóm phụ gia tính năng: Là nhóm phụ gia giúp nhiên liệu đáp ứng được đầy

đủ các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng khi sử dụng (tăng trị số octan đối với xăng)

- Nhóm phụ gia tồn trữ bảo quản: Là nhóm các phụ gia giúp nhiên liệu giữ được thành phần và chất lượng ổn định khi chưa sử dụng (chống phân tách pha, chống ăn mòn…)

Có thể có những phụ gia đa chức năng: Vừa đóng vai trò giúp nhiên liệu có chất lượng ổn định khi chưa sử dụng, vừa đóng vai trò giúp nhiên liệu đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu cần thiết khi sử dụng

1.3 Tính cấp thiết, mục tiêu, phạm vi nghiên cứu và nội dung nghiên cứu của đề tài

1.3.1 Tính cấp thiết

Nhiên liệu khoáng và nhiên liệu sinh học đều phải có phụ gia Khi phối trộn nhiên liệu khoáng với nhiên liệu sinh học mà ethanol là một trường hợp phổ biến, vai trò của phụ gia càng được quan tâm nhiều hơn, do khi pha ethanol vào nhiên liệu khoáng thì sẽ có ảnh hưởng nhất định đến tính bền vững của hỗn hợp, tính đồng pha, hệ số cháy nổ, tính ăn mòn kim loại… cho nên cần thiết phải có chất phụ gia phù hợp Do vậy phụ gia trong hỗn hợp nhiên liệu có tác dụng cải thiện và bổ sung các tính chất cần thiết hoặc còn thiếu của hỗn hợp nhiên liệu Có nhiều loại phụ gia với công dụng khác nhau nhưng có thể chia ra làm hai nhóm: nhóm phụ gia tính năng và nhóm phụ gia tồn trữ và bảo quản

Hiện nay, ở Việt Nam mới lưu hành duy nhất một loại xăng sinh học là E5, tuy nhiên lượng tiêu thụ nhiên liệu này còn rất hạn chế do nhiều nguyên nhân, trong đó

hệ thống phân phối còn chưa được phát triển (có hơn 100 điểm bán xăng E5 trên toàn quốc), chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế và lượng sản suất tại các nhà máy cồn sinh học tuy chưa hết công suất nhưng đã có lượng tồn đọng khá lớn và đang phải xuất khẩu Riêng tại nhà máy sản xuất ethanol Đồng Xanh đã chính thức được khánh thành tại xã Đại Tân, huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam Với tổng vốn đầu tư hơn 600 tỉ đồng (khởi công năm 2007) Nhà máy có công suất thiết kế 100.000 tấn/năm, nghĩa là cứ bình quân 1 năm, đơn vị sẽ cho ra khoảng 100.000 tấn cồn khan, tương đương với 125 triệu lít ethanol, chưa kể các cơ sở sản xuất khác Như vậy tiềm năng về ethanol ở nước ta là rất lớn [21]

Trong khi đó tại Việt Nam, nếu không phát hiện thêm các mỏ dầu có trữ lượng lớn thì đến năm 2025, Việt Nam về cơ bản sẽ cạn kiệt dầu khí Từ chỗ xuất khẩu năng lượng trong vòng 15 năm tới, Việt Nam sẽ phải nhập khẩu năng lượng,

trong đó xăng dầu dùng cho giao thông vận tải chiếm khoảng 30% tổng nhu cầu năng lượng của cả nước

Khi nhà máy lọc Dung Quất hoạt động hết công suất, Việt Nam mới tự cung cấp được khoảng 5,3 triệu tấn xăng dùng cho giao thông vận tải trong tổng nhu cầu 15,5 đến 16 triệu tấn xăng dầu Do vậy Việt Nam vẫn phải nhập khẩu ít nhất 2/3 nhu cầu xăng dầu từ nước ngoài

Để giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ, than đá và bù đắp cho sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai, năm 2007 Chính Phủ đã phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” Theo quy định 177/2007/QĐ- TTg năm 2007, được chia làm 4 giai đoạn Cụ thể năm 2010 xây dựng và phát triển các mô hình sản xuất thử nghiệm và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100.000 tấn xăng E5 và 50.000 tấn dầu diesel B5 mỗi năm, đáp ứng 0,4% nhu cầu xăng dầu của cả nước (chỉ tiêu này là 1% đến năm 2015) Đến năm 2025, sản lượng ethanol

và dầu sinh học phấn đấu đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước

Còn theo dự báo về nhu cầu nhiên liệu sinh học đến năm 2025 (dựa trên giả định về tăng trưởng tiêu thụ xăng, dầu là 8,5%/năm với tỉ lệ ethanol bắt buộc là 5% trong giai đoạn 2012 – 2014 và 10% cho giai đoạn 2015 – 2025), năm 2012 nhu cầu ethanol là 300 triệu lít, đến năm 2015 là 457 triệu lít và 2025 là 1 tỉ lít Nhu cầu này

sẽ mở rộng ra một thị trường đầy tiềm năng cho xăng sinh học, đặc biệt là cho những doanh nghiệp đi tiên phong

Mới đây ngày 22/11/2012, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 53/2012/QĐ-TTg ban hành lộ trình áp dụng tỉ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống

Theo đó:

Đối với xăng E5: Từ ngày 01/12/2014, xăng được sản xuất, phối chế, kinh doanh,

để sử dụng cho phương tiện cơ giới đường bộ tiêu thụ trên các địa bàn các tỉnh, thành phố: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ, Quảng Ngãi,

Bà Rịa - Vũng Tàu Từ ngày 1/12/2015 xăng được sản xuất, phối chế, kinh doanh để

sử dụng cho các phương tiện cơ giới đường bộ tiêu thụ trên toàn quốc

Đặc biệt, trong thời gian chưa áp dụng tỉ lệ phối trộn theo lộ trình khuyến khích các tổ chức, cá nhân sản xuất, phối chế, kinh doanh xăng E5, E10, diesel B5 và B10

Để đáp ứng kịp thời theo lộ trình đặt ra thì việc phát triển phụ gia cho nhiên liệu sinh học là rất cần thiết (đặc biệt trước mắt vận dụng để đưa phụ gia vào nhiên liệu E10 (10% ethanol và 90% xăng) để sớm đưa vào thực tế sử dụng

Để đáp ứng các yêu cầu cho phát triển nhiên liệu sinh học trong giai đoạn 2015 – 2025 thì việc nghiên cứu và đưa xăng E10 vào sử dụng là rất cần thiết Với tỉ lệ pha này cần thiết phải có nghiên cứu cẩn thận để đảm bảo an toàn về cháy nổ, các tính năng về kỹ thuật của nhiên liệu cũng như khi đưa vào sử dụng cho động cơ và phương tiện thì việc nghiên cứu và phát triển phụ gia cho loại nhiên liệu này cũng trở lên cấp thiết và có vai trò rất quan trọng

Trên thế giới đã có nhiều phụ gia đáp ứng được nhu cầu cho nhiên liệu sinh học, tuy nhiên giá thành rất cao Ngoài ra, nguồn nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học trong nước có nhiều điểm khác biệt so với nước ngoài và thời tiết nhiệt đới cũng khác biệt nên việc sử dụng phụ gia cũng cần có những thay đổi về thành phần đảm bảo phù hợp với thời tiết và nguyên liệu sản xuất ở Việt Nam

1.3.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu dựa trên cơ sở nhóm phụ gia VPI-G do Viện Dầu khí phát triển để đánh giá chất lượng của xăng E10 có pha phụ gia và đánh giá ảnh hưởng của phụ gia đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ như công suất, tiêu hao nhiên liệu, chất lượng khí thải

Do hạn chế về tài chính, thời gian và năng lực, đồng thời đảm bảo nghiên cứu, tập trung và có hiệu quả, ứng dụng vào thực tiễn trong thời gian tới và bám sát “Đề

án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” đặc biệt góp phần đáp ứng lộ trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học vào nhiên liệu

khoáng theo Quyết định số 53/2012/QĐ- TTg và tính cấp thiết đã trình bày ở trên nên chỉ tập trung vào phụ gia cho xăng sinh học E10

1.3.3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu đề ra, quá trình nghiên cứu được thực hiện bởi 3 chương của luận văn này

Đề tài tập hợp nghiên cứu tổng quan về nhiên liệu sinh học và phụ gia, lý thuyết

và ảnh hưởng của phụ gia trong nhiên liệu; lựa chọn nhiên liệu sinh học và khảo sát; lựa chọn các phụ gia cho nhiên liệu sinh học đã chọn; lựa chọn động cơ thử nghiệm

và quy trình cùng các chế độ thử nghiệm; tiến hành thử nghiệm; thảo luận kết quả nghiên cứu và kết luận

Việc nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở đặc điểm của nhiên liệu sinh học, điều kiện thời tiết và bảo quản của Việt Nam Sau khi đã lựa chọn được thành phần, xây dựng được đơn pha chế, khảo nghiệm và đánh giá chất lượng các phụ gia cho nhiên liệu E10 về mặt lý - hóa trong phòng thí nghiệm đảm bảo các tiêu chuẩn TCVN và ASTM, phụ gia sẽ được thực hiện trên động cơ và phương tiện để đánh giá các đặc tính kinh tế - kỹ thuật, từ đó có đề xuất, kiến nghị để đưa vào ứng dụng trong thực tiễn có hiệu quả

1.3.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là sử dụng phương pháp thực nghiệm đối chứng các chỉ tiêu, tính chất hóa lý, chống phân tách pha… trong phòng thí nghiệm giữa nhiên liệu không phụ gia và có phụ gia, giữa các phụ gia với nhau Nghiên cứu thực nghiệm theo phương pháp đối chứng trên động cơ để đánh giá ảnh hưởng của phụ gia đến các thông số kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ ở thời điểm 0 giờ (sau khi căn chỉnh, động cơ làm việc ổn định thì thực hiện thử nghiệm và quy ước thời điểm là 0 giờ)

Cụ thể là:

- Thử nghiệm đối chứng cho nhiên liệu E10 trên xe Honda Wave 110

Từ những kết quả thực nghiệm đưa ra được một số kết luận ảnh hưởng của phụ gia về tính năng và phát thải của động cơ, những lợi ích kinh tế của phụ gia mới cho nhiên liệu sinh học E10, góp phần bổ sung vào tiêu chuẩn cho nhiên liệu sinh học của Việt Nam

1.3.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch có xu hướng ngày càng cạn kiệt Bên cạnh đó, môi trường của con người đang bị hủy hoại nghiêm trọng từ nhiều nguồn ô nhiễm khác nhau Một trong những nguồn ô nhiễm chủ yếu là khí thải của động cơ đốt trong - thiết bị cung cấp tới 80% tổng số năng lượng tiêu thụ toàn cầu Ở Việt Nam, cùng với sự phát triển của kinh tế - xã hội, tốc độ tăng hàng năm của các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong là khá nhanh, gây ra sự ô nhiễm môi trường nặng nề

Do vậy việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu thành phần khí thải độc hại của khí thải động cơ đốt trong trên các phương tiện cơ giới là cần thiết và nằm trong các chương trình phát triển nhiên liệu của Việt Nam và Thế giới

Một hướng nghiên cứu đang được quan tâm là sử dụng nhiên liệu sinh học phối trộn với nhiên liệu khoáng Tuy nhiên, khi phối trộn như vậy cần thiết phải có phụ gia để đảm bảo tính bền vững của hỗn hợp, tính đồng pha, hệ số cháy nổ, tính ăn mòn kim loại…

Đề tài này tập trung nghiên cứu phát triển phụ gia cho nhiên liệu sinh học E10, loại nhiên liệu này đang được tập trung nghiên cứu để đưa vào sử dụng rộng rãi ở nước ta trong tương lai gần

Đề tài góp phần lựa chọn các loại phụ gia sử dụng cho nhiên liệu xăng E10 đảm bảo các yêu cầu về tính năng sử dụng, tồn trữ, bảo quản và môi trường Ngoài ra, luận

văn góp phần đưa ra tỷ lệ pha trộn giữa phụ gia tối ưu cho nhiên liệu xăng E10 và đề xuất quy trình công nghệ pha chế phụ gia cho nhiên liệu xăng E10

Như vậy, đây là đề tài có ý nghĩa về mặt thực tiễn và lý luận rõ nét trong bối cảnh nền công nghiệp nhiên liệu sinh học còn rất mới mẻ ở nước ta, góp phần xây dụng tiêu chuẩn cho nhiên liệu sinh học Việt Nam

Ngoài ra viêc phát triển phụ gia trong nước sẽ mang lại hiệu quả kinh tế do các thành phần được lựa chọn rẻ tiền, dễ kiếm do vậy sẽ rẻ hơn so với tổ hợp phụ gia nhập ngoại, không những thế, phụ gia sẽ phù hợp hơn với nguồn ethanol và thời tiết của Việt Nam Luận văn này còn làm cơ sở nghiên cứu cho những người quan tâm tới lĩnh vực nhiên liệu sinh học và phụ gia

1.4 Kết luận chương 1

Nhiên liệu ngày càng cạn kiệt, sự ô nhiễm của môi trường do khí thải động cơ, các lò đốt công nghiệp, các cơ sở sản xuất ngày càng tăng và trở nên trầm trọng Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài và phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã tập trung nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế một phần dầu khoáng, tiến tới ngành nhiên liệu sạch ở quốc gia mình Việt Nam cũng đang tập trung theo hướng phát triển này

Do đặc điểm của nhiên liệu sinh học là kém ổn định và động cơ đang sử dụng với

số lượng rất lớn thì chưa phù hợp để sử dụng hoàn toàn nên nhiên liệu sinh học đang được sử dụng dưới dạng phối trộn với nhiên liệu khoáng

Để đảm bảo chất lượng nhiên liệu khi phối trộn thì cần thiết phải sử dụng phụ gia Trên thế giới đã có những nghiên cứu về phụ gia cho nhiên liệu sinh học, tuy nhiên vẫn còn đơn lẻ và phù hợp với nguồn gốc, tính chất và điều kiện của môi trường mỗi nước

Về nhiên liệu sinh học, nước ta mới đưa nhiên liệu E5 vào sử dụng, vì tỉ lệ pha này chưa có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng nhiên liệu, nên phụ gia cho nhiên liệu E5 vẫn là phụ gia dùng chung cho xăng khoáng ban đầu, không cần bổ sung

thêm thành phần khác Thời gian tới cần sớm đưa vào nhiên liệu E10 vào sử dụng trong thực tế nên việc nghiên cứu phát triển phụ gia và đánh giá phụ gia là rất cấp thiết để khi đưa hai nhiên liệu này vào thực tế đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải

Luận văn này có ý nghĩa về khoa học và thực tiễn, góp phần phát triển nhiên liệu sinh học, phụ gia cho nhiên liệu sinh học còn non trẻ ở nước ta

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10

2.1 Nhiên liệu khoáng pha trộn với nhiên liệu sinh học

2.1.1 Ethanol nhiên liệu biến tính

Để sử dụng ethanol pha vào xăng sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đánh lửa thì ethanol cần phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 7716:2009 (tương đương với ASTM D 4806) Ethanol sử dụng cho mục đích này

phải là Ethanol nhiên liệu biến tính (viết tắt: Ethanol NLBT, với ethanol dùng làm

nhiên liệu ta hiểu đó là NLBT)

Ethanol nhiên liệu biến tính là ethanol được làm cho không thích hợp với việc

chế biến đồ uống bằng cách cho thêm các chất biến tính (denatrurants) sau khi

được sản xuất Chất biến tính là xăng tự nhiên, các thành phần xăng, xăng không chì, các chất độc hoặc các nguyên liệu độc hại được cho vào ethanol nhiên liệu, làm cho ethanol nhiên liệu không thích hợp với việc chế biến đồ uống mà thích hợp cho

sử dụng động cơ Tạp chất trong ethanol nhiên liệu thương phẩm có các thành phần khác với ethanol NLBT như là methanol và dầu fusel (amyl, isoamyl, ancol…) Yêu cầu kỹ thuật của ethanol NLBT để pha vào xăng được chỉ ra ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol NLBT

TT Tên chỉ tiêu Mức

3 Hàm lượng nhựa đã rửa qua dung môi, mg/100ml, max 5,0

5 Hàm lượng chất biến tính, % thể tích, min ÷ max 1,96 ÷ 5,0

6 Hàm lượng clorua vô cơ, ppm khối lượng (mg/l), max 40 (32)

10 Hàm lượng lưu huỳnh, ppm khối lượng, max 30

chất lơ lửng hoặc kết tủa (trong và sáng)

Ethanol nhiên liệu biến tính có một số đặc tính cơ bản được chỉ ra ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Đặc tính cơ bản của ethanol NLBT

Tỷ lệ hỗn hợp làm việc, Kg không khí/Kg nhiên liệu 14,7

b Chỉ tiêu chất lượng xăng thông dụng

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu chất lượng xăng thông dụng

TT Tên chỉ tiêu Xăng không

chì TCVN 6776

(MON)*

79/81/84 ASTM D 2700

2 Hàm lượng chì, g/l, max 0,013 TCVN 7143 (ASTM D 3237)

5 Hàm lượng nhựa thực tế (đã rửa

dung môi), mg/100ml, max

5 TCVN 6593 (ASTM D 381 )

6 Độ ổn định oxy hóa, phút, min 480 TCVN 6778 (ASTM D 525)

7 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max 500 TCVN 6701 (ASTM D 2622)

8 Áp suất hơn (Ried) ở 37,80C, kPa 43 – 75 TCVN 7023 (ASTM D 4953)

9 Hàm lượng benzen, % thể tích, max 2,5 TCVN 6703 (ASTM D 3606)

10 Hydrocacbon thơm, % thể tích,

max

40 TCVN 7330 (ASTM D 1319)

11 Olefin, % thể tích, max 38 TCVN 7330 (ASTM D 1319)

12 Hàm lượng oxy, % khối lượng,

14 Khối lượng riêng ở 15oC, kg/m3 Báo cáo TCVN 6594 (ASTM D 1298)

15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn) mg/l,

max

5 TCVN 7331 (ASTM D 3831)

có tạp chất lơ lửng

(ASTM D 4176)

(RON)* Reseach Octane Number (MON)* Motor Octane Number, chỉ áp dụng khi có yêu cầu

2.1.3 Xăng pha ethanol

Ethanol tan có giới hạn trong xăng khi pha ethanol vào xăng ta nhận được hỗn hợp nhiên liệu xăng – ethanol gọi là xăng sinh học Gasohol là tên thương mại của xăng khoáng pha trộn với ethanol

Tên gọi xăng E5 (gasohol E5) là nhiên liệu xăng pha ethanol trong đó thể tích ethanol chiếm 5% Tên gọi các loại xăng pha ethanol E10, E20… Cũng được định nghĩa như vậy Có thể có các tên gọi xăng pha ethanol khác như: “gasohol 92” có nghĩa là xăng pha ethanol có trị số octan là 92, và “gasohol 95” có nghĩa là xăng pha ethanol có trị số octan là 95 Ethanol pha vào xăng phải đáp ứng được yêu cầu

kỹ thuật theo TCVN 7716:2009 Yêu cầu kỹ thuật của ethanol để pha vào xăng đã được chỉ ra ở bảng 2.1

Các nghiên cứu thử nghiệm đã chỉ ra rằng, nếu pha ethanol vào xăng với hàm lượng ≤ 10% theo thể tích thì không phải hoán cải động cơ, công suất, hiệu suất và

độ mài mòn động cơ hầu như ít thay đổi

Tùy theo lượng pha ethanol vào xăng khác nhau thì tính chất và chất lượng của nhiên liệu nhận được sẽ có sự thay đổi khác nhau so với xăng ban đầu Sự thay đổi tính chất và chất lượng xăng pha ethanol nhiều hay ít phụ thuộc vào tỷ lệ ethanol so với xăng

- Như đã trình bày ở mục 1.3.1, để xăng pha ethanol đảm báo các yêu cầu sử dụng thì cần thiết phải pha vào nhiên liệu chất phụ gia Như vậy thành phần của nhiên liệu xăng pha ethanol gồm có: Xăng gốc khoáng - Ethanol - Phụ gia

So sánh đặc tính nhiên liệu của xăng thông dụng vơi ethanol, ta thấy có một số điểm khác nhau được chỉ ra ở bảng 2.5

Bảng 2.5 Đặc tính nhiên liệu của xăng thông dụng và ethanol NLBT

Từ các đặc tính của xăng và ethanol cho thấy:

- Ethanol có thể sử dụng cho động cơ đánh lửa do có chỉ số octan cao, ethanol kém phù hợp với các động cơ diesel do có trị số xetan thấp

- Nhiệt trị ethanol thấp hơn xăng

- Áp suất hơi của ethanol thấp hơn xăng và khả năng bốc cháy chậm hơn xăng nên khi pha ethanol vào xăng sẽ giảm nguy cơ cháy nổ trong bảo quản và tàng trữ, nhưng lại là điểm bất lợi khi động cơ khởi động nguội

2.1.4 Khả năng thích ứng của nhiên liệu xăng pha trộn với ethanol

Có thể pha trộn nhiên liệu xăng với ethanol để tạo thành nhiên liệu xăng – ethanol (gasohol) sử dụng cho động cơ xăng Tuy nhiên để nhiên liệu gasohol sử dụng cho động cơ xăng thì nhiên liệu pha trộn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng theo các tiêu chí đã quy định

Một trong những tính chất dễ nhận biết sự thay đổi được thực hiện rất nhanh đó

là thành phần chưng cất nhiên liệu Do ethanol (tinh khiết tuyệt đối) có nhiệt độ sôi ở 78,37oC nên thành phần chưng cất của nhiên liệu khoáng pha trộn với ethanol khác với thành phần chưng cất của nhiên liệu khoáng gốc ban đầu Trong quá trình chưng

cất dễ dàng nhận thấy ảnh hưởng của ethanol đến phần trăm thể tích chưng cất được như sau:

- Phần trăm thể tích chưng cất tương ứng từ nhiệt độ phòng (To

phòng) đến nhiệt

độ sôi của ethanol

- Phần trăm thể tích chưng cất tương ứng nhiệt độ sôi của ethanol đến nhiệt độ sôi cuối (To

cuối)

Nhiên liệu mới nhận được, có những tính chất làm tốt thêm về chất lượng, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đối với nhiên liệu sử dụng cho động cơ Ví dụ như: Nhiên liệu xăng – ethanol có trị số octan cao nên không phải sử dụng phụ gia tăng trị số octan cho nhiên liệu này Do có oxy trong thành phần của ethanol nên nhiên liệu xăng – ethanol cháy hoàn toàn hơn và khí thải ra môi trường sạch hơn so với nhiên liệu khoáng gốc ban đầu Do ethanol có điểm đông đặc thấp hơn nên tính linh động của nhiên liệu xăng – ethanol được cải thiện rất tốt khi ở nhiệt độ thấp… đối với các tính chất chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật về chất lượng nhiên liệu có thể khắc phục bằng cách sử dụng phụ gia

2.2 Phụ gia cho xăng pha ethanol

Phụ gia cho xăng pha ethanol cần đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của một phụ gia cho nhiên liệu khoáng, ngoài ra còn khắc phục được nhược điểm của hỗn hợp nhiên liệu sinh học với nhiên liệu khoáng, như tính ổn định và môi trường, rẻ tiền, dễ kiếm Phụ gia đóng một vai trò quan trọng với nhiên liệu nói chung cũng như đối với nhiên liệu sinh học, đặc biệt là nhiên liệu xăng pha ethanol Phụ gia sử dụng cho nhiên liệu xăng pha ethanol (thường được áp dụng cho nhiên liệu có nồng độ ≥10% ethanol) có tác dụng khắc phục một số hạn chế của xăng pha ethanol như: Phân tách pha, ăn mòn kim loại, đóng cặn kim phun, xupap… Phụ gia cho nhiên liệu xăng pha ethanol thường bao gồm nhiều phụ gia tính năng (chống phân pha, chống ăn mòn, chống đóng cặn…) được kết hợp với nhau theo tỉ lệ tối ưu để phát huy theo hiệu quả làm việc

Nhu cầu sử dụng xăng pha ethanol ngày càng tăng dần dẫn đến nhu cầu phụ gia cho loại nhiên liệu này không ngừng tăng lên Hiện nay, trên thế giới các hãng sản xuất phụ gia truyền thống đã dần chuyển sang sản xuất phụ gia cho các nhiên liệu sinh học trong đó có phụ gia cho xăng pha ethanol Một số phụ gia hiên đang được bán trên thị trường như phụ gia Ultrazol 8219, Powerzol… của hãng Lubrizol, phụ gia Keropur của hãng BASF; phụ gia VpCI 705 của hãng Cortec… đã được khẳng định hiệu quả tốt trong sử dụng Các hãng này sản xuất cho dạng nhiên liệu xăng pha ethanol ở dạng đơn tính hoặc đa tính năng (tổ hợp phụ gia) Một số tổ hợp phụ gia đã

và đang được sử dụng cho nhiên liệu xăng E10 như: phụ gia Ultrazol 8219 của hãng Lubrizol, phụ gia Keropur của hãng BASF, phụ gia VpCI 705 của hãng Cortec… Các tổ hợp phụ gia dùng cho xăng pha ethanol bao gồm phụ gia tính năng khác nhau Theo chức năng được sử dụng, các phụ gia tính năng trong tổ hợp phụ gia được chia thành những nhóm sau: Nhóm phụ gia hỗ trợ tan và chống phân tách pha, nhóm phụ gia chống oxy hóa, nhóm phụ gia chống ăn mòn kim loại, nhóm phụ gia tẩy rửa phân tán

2.2.1 Phụ gia tăng trị số octan

Xăng nhận được sau quá trình chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ chưa đủ chỉ tiêu về chất lượng để sử dụng làm xăng thương phẩm (trị số octan chỉ đạt khoảng 40 – 60 tùy theo nguồn gốc dầu thô ban đầu, trong khi yêu cầu trị số octan thương phẩm phải đạt trên 80) Để nâng cao chất lượng của xăng, người ta phải cải tiến công nghệ chế biến để nhận được các hợp phần có trị số octan cao, việc làm này vừa phức tạp, vừa tốn kém mà hiệu quả đem lại vẫn chưa đáp ứng được thỏa đáng Sử dụng phụ gia tăng trị số octan là giải pháp cần thiết, đơn giản mà hiệu quả lại cao

Xăng – ethanol có thể được sử dụng cho các động cơ đánh lửa đang chạy xăng thông thường mà không phải thay đổi lại kết cấu Vì vậy, xăng pha ethanol cũng phải

có các tính năng thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật được quy định đối với xăng thông dụng

Do ethanol có chỉ số octan cao (RON = 120 ÷135, MON = 100 ÷ 106) nên khi pha ethanol vào xăng, nó vừa là thành phần cung cấp năng lượng vừa đóng vai trò là phụ gia tăng trị số octan Hỗn hợp nhiên liệu xăng – ethanol nếu chứa khoảng 10% ethanol sẽ có trị số octan lớn hơn khoảng 3 ÷ 4 đơn vị so với xăng không pha ethanol

Vì vậy, nếu chỉ cần xăng có trị số octan từ 90 thành 92 hoặc 92 tăng lên thành 95 thì xăng E10 sẽ không phải bổ sung thêm phụ gia tăng trị số octan nữa Có thể pha ethanol vào xăng với tỉ lệ lớn hơn để tăng trị số octan, nhưng nếu tỷ lệ ethanol/xăng lớn quá có thể phải thay đổi thiết kế hoặc cải hoán lại động cơ xăng

2.2.2 Nhóm phụ gia trợ tan và chống phân tách pha

Về bản chất, ethanol tinh khiết (100%) có thể tan lẫn với xăng rất tốt Nhưng ở điều kiện nhất định nào đó, khi ethanonl pha vào xăng vượt quá giới hạn có thể xảy ra

sự phân bố không đồng nhất các thành phần trong có trong hỗn hợp nhiên liệu Mặt khác, do ethanol có khả năng hút ẩm rất mạnh, nên nó tạo điều kiện cho nước xâm nhập dễ dàng từ bên ngoài vào hỗn hợp nhiên liệu xăng pha ethanol

Các loại xăng thông dụng chỉ có thể hấp thụ một lượng nhỏ nước tạo thành nhũ bền nước trong xăng Nhưng đối với xăng pha ethanol có thể hấp thụ một lượng nước lớn hơn Lượng nước có thể được hấp thụ vào hỗn hợp xăng pha ethanol mà không xảy ra sự phân tách pha vào khoảng 0,3% theo thể tích ở nhiệt độ thường Nếu lượng nước trong hỗn hợp nhiên liệu xăng – ethanol quá cao, do tính không bền vững của hệ xăng – ethanol - nước có thể xảy ra sự phân tách pha Nước và ethanol có tỷ trọng lớn hơn xăng, nên lớp nước và ethanol ở phía dưới cùng Lớp nhũ tương ở giữa chứa hỗn hợp nước, ethanol và một lượng nhỏ các chất hòa tan khác trong xăng Lớp phía trên cùng là xăng và một phần còn lại là ethanol (hình 2.1) Việc phân tách pha này ảnh hưởng đến chất lượng của nhiên liệu Lớp xăng phía trên giảm chỉ số octan (khoảng 3 đến 4 đơn vị) do bị mất một phần ethanol Thông thường đường dẫn truyền nhiên liệu nằm phía dưới thùng xăng nếu động cơ gặp phải lớp nước – ethanol này sẽ xảy ra hiện tượng nghẽn hơi

Hình 2.1 Khi xảy ra hiện tượng phân tách pha trong nhiên liệu xăng – ethanol

Chính vì vậy, để ethanol tan và phân tán đều trong hỗn hợp nhiên liệu xăng – ethanol, việc tìm kiếm lựa chọn các phụ gia trợ tan và chống phân tách pha cho nhiên liệu xăng – ethanol được coi là ưu tiên số một

Các phụ gia trợ tan và chống phân tách pha được nghiên cứu sử dụng là các loại rượu (ancol) như: iso-propanol, n-propanol, iso-butanol, n-butanol, x-hexanol… vì chúng tan được cả trong xăng và ethanol Rượu n-hexanol hầu như không tan trong nước,có tác dụng chống phân tách pha giữa xăng và ethanol Có thể sử dụng hỗn hợp giữa n-hexanol và một chất isome hóa như: metyl pentanol, etyl butanol… Khi đó, n-hexanol và isome có tác dụng gắn kết ethanol với xăng, giữ ổn định hỗn hợp nhiên liệu tránh được sự phân tách pha khi có nước Cũng có thể sử dụng hỗn hợp n-hexanol với một chất hoạt động bề mặt không ion hóa và một amin có chức rượu Có thể sử dụng chất tạo nhũ để tránh phân tách pha được tốt hơn Chất tạo nhũ thường được dùng là 3,5-dimetyl-1-hexyl-3-ol Đây là một chất lỏng dễ bay hơi, không màu,

có điểm sôi từ 150 ÷ 1510C Các chất hoạt động bề mặt khác giống như 1-hexyl-3-ol cũng có thể được sử dụng, chẳng hạn như hợp chất surfynol, chất này

3,5-dimetyl-có tính bay hơi tốt, khi cháy không để lại cặn Lượng chất hoạt động bề mặt chiếm

khoảng 3 ÷ 5% trong chất ổn định Phụ gia MEK-15 là phụ gia trợ tan và chống phân tách pha rất tốt, với một lượng nhỏ 0,4 ÷ 0,5%

Có một số phụ gia vừa có tính trợ tan vừa có tác dụng tạo nhũ đạt hiệu quả cao, ít gây độc hại tới sức khỏe và môi trường sinh thái, dễ cháy cùng nhiên liệu và ít để lại cặn bẩn Những chất phụ gia như vậy thường được điều chế từ các nguồn nguyên liệu dầu mỡ béo động thực vật như:

R’(-O-CH2-CH2-)n-OH

Trong đó R’ là gốc của rượu béo và R’’ là gốc axit béo

2.2.3 Nhóm phụ gia chống ăn mòn kim loại

Ethanol là chất có khả năng gây ăn mòn kim loại, làm hỏng một số chi tiết có trong động cơ Mặt khác, ethanol dễ hút ẩm và hòa tan tốt với nước, mà nước lại là môi trường tạo điều kiện thuận lợi gây nên ăn mòn kim loại Cho nên khi pha ethanol vào nhiên liệu sẽ càng làm tăng nguy cơ ăn mòn kim loại Ăn mòn kim loại xảy ra trong trường hợp này là ăn mòn điện hóa Đây là một trong những nhược điểm của ethanol khi pha trộn với nhiên liệu khoáng

Sự ăn mòn kim loại xảy ra khi pha ethanol vào với nhiên liệu là điều khó tránh khỏi Tốc độ ăn mòn sẽ mãnh liệt hơn khi có sự phân tách pha của nhiên liệu xăng – ethanol Hậu qủa của việc ăn mòn là dẫn đến rò rỉ hệ thống đường dẫn và hệ thống chứa nhiên liệu, gây nên tổn thất và làm ô nhiễm môi trường Thực tế đã từng xảy ra cháy nổ mà nguyên nhân là do rò rỉ nhiên liệu có liên quan đến ăn mòn

Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn trong nhiên liệu xăng-ethanol, giải pháp tối ưu nhất là sử dụng phụ gia chống ăn mòn Thành phần chính của phụ gia chống ăn mòn

thường là các hợp chất amin và amit hữu cơ như: phenylethanolamon,

aminoethylethanolamin, monoethanolamin, diethanolamin, di-n-octylamin,

cyclohexylamin, dixyclohexylamin, 8-n-hexadycylpropylenediamin… Các chất phụ gia chống ăn mòn có thể là các loại dầu khoáng như dầu khoáng nitro hóa, dầu khoáng sulfua hóa

Một số phụ gia ức chế ăn mòn được điều chế từ dầu mỡ béo của động thực vật được sử dụng nhiều Những phụ gia này vừa có tính bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn, vừa có tính giúp ethanol phân tán tạo nhũ trong nhiên liệu Mặt khác các phụ gia có nguồn gốc dầu mỡ béo động thực vật có khả năng phân hủy sinh học cao, ít gây hại tới sức khỏe và môi trường sinh thái, dễ cháy cùng nhiên liệu và ít để lại căn bẩn, ví dụ như R’-CO-NH-CH2-CHOH-CH2-OH, hình 2.2:

H2C CH2

N N R’1

C R’2

Hình 2.2 Công thức hóa học của chất phụ gia có nguồn gốc dầu mỡ béo động thực vật

Cơ chế tác dụng của các phụ gia chống ăn mòn là tạo lớp màng hấp thụ mỏng trên

bề mặt kim loại, bảo vệ ngăn chặn phản ứng ăn mòn điện hóa xảy ra

2.2.4 Nhóm phụ gia chống oxy hóa

Trong thành phần nhiên liệu xăng có thể chứa hợp chất có nối đôi (olefin) những chất này có xu hướng bị oxy hóa tạo thành nhựa Các chất này theo thời gian sẽ lắng đọng lại trong bồn bể chứa, trong hệ thống nhiên liệu của động cơ

Việc thêm phụ gia chống oxy hóa nhằm mục đích làm chậm quá trình tạo nhựa của các thành phần olefine có trong xăng Các chất oxy hóa thường được sử dụng là phenol hoặc các hợp chất amine và lượng cho vào trong xăng thường rất nhỏ

Trong phụ gia chống oxy hóa người ta cũng thường cho thêm một lượng nhỏ các chất làm giảm độ hoạt động hóa học của kim loại

Cơ chế chống oxy hóa của phụ gia là những chất này tác dụng với gốc tự do trong xăng do đó tránh được phản ứng giữa gốc tự do và các hydrocacbon tạo ra cặn trong hỗn hợp Do đó, nếu lưu trữ thì sau một thời gian, phụ gia này sẽ bị tổn hao và cần phải bổ sung thêm phụ gia này

2.2.5 Nhóm các phụ gia khác

Ăn mòn xupap là hiện tượng kim loại vừa bị ăn mòn hóa học vừa bị mài mòn cơ học Khi nhiên liệu cháy, nhiệt độ trong buồng đốt rất cao tác động đến hệ thống xylanh, piston và xupap Sản phẩm cháy có nhiệt độ cao thoát ra ngoài tiếp tục gây cháy bề mặt xupap Bề mặt xupap bị cháy ở nhiệt độ cao gọi là ăn mòn hóa học (ăn mòn xảy ra theo cơ chế điện hóa) Vì xupap thường được làm bằng vật liệu kim loại

có độ cứng kém hơn đế xupap, thường xuyên tiếp xúc với khí cháy và chịu va đập khi đóng mở nên bị mòn hóa học và bị mòn cơ học đáng kể Do đó, cần phải có phụ gia đưa vào nhiên liệu để làm giảm độ ăn mòn của xupap

Khi sử dụng phụ gia cho xăng (TML-Tetrametyl chì, TEL-Tetraetyl chì), nó vừa

có tác dụng tăng trị số octan vừa có tác dụng làm giảm độ ăn mòn xupap [4] Nhưng phụ gia này không được sử dụng vì lý do ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái

Khi sử dụng phụ gia photpho cho xăng (tên thương mại là ICA) nó có tác dụng như một chất bôi trơn làm giảm đi đáng kể độ ăn mòn xupap [4] Nhưng sử dụng phụ gia này có thể làm ảnh hưởng xấu đến bộ thiết bị chuyển đổi xúc tác khí thải nên cần phải được nghiên cứu khảo sát sao cho đảm bảo yêu cầu kinh tế - kỹ thuật

Khi sử dụng phụ gia Mangan (MMT-Metylcyclopentadien mangan tricacbonyl) cho xăng, nó vừa có tác dụng tăng trị số octan vừa có tác dụng làm giảm ăn mòn xupap và giúp cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn Tuy nhiên, chỉ có một phần sản phẩm cháy của phụ gia này được thải ra ngoài theo đường khí thải, phần còn lại của sản phẩm cháy đọng lại trong các bộ phận của động cơ và trong bộ chuyển đổi xúc tác, làm cho động cơ và bộ chuyển đổi xúc tác làm việc kém hiệu quả

Bộ chế hòa khí (cacbuarato) thường bị cặn bẩn, đóng băng làm ảnh hưởng đến sự phối trộn nhiên liệu với không khí dẫn đến sự cấp phối không tốt Để khắc phục có thể sử dụng phụ gia tẩy rửa làm sạch bộ phận chế hòa khí vào hỗn hợp nhiên liệu xăng-ethanol

Khi nhiên liệu cháy, trong buồng đốt sẽ có một lớp cặn dày đọng lại gọi là cặn buồng đốt, lớp cặn này có thể bám lên cả đầu của piston Lớp căn này làm giảm dung tích buồng đốt (tăng cả tỷ số nén của động cơ) và làm tăng sự va chạm cơ học tạo thành tiếng kêu (carbon knock) Để khắc phục, có thể pha thêm vào nhiên liệu phụ gia chống tạo cặn Phụ gia chống tạo cặn thường là các hợp chất của amin được

sử dụng với hàm lượng nhỏ

Trong nhiên liệu xăng-ethanol thường có một lượng nước thâm nhập từ ngoài vào, đây là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Các vi sinh vật có thể làm lên men các chất hữu cơ hay làm oxy hóa hydrocacbon thành các chất chứa oxy, gây mùi hôi cho nhiên liệu Một số vi sinh còn tạo ra các sản phẩm phụ có tính axit, làm gia tăng khả năng ăn mòn kim loại Để ngăn chặn sự nhiễm khuẩn này cách tốt nhất là giữ cho lượng nước trong nhiên liệu càng ít càng tốt, nhưng cách này không phải là dễ Do đó ta cần sử dụng phụ gia diệt khuẩn Chúng có tác dụng như kháng sinh Các chất điển hình trong trường hợp này là phenol, hợp chất chứa clo, alchipropylendiamin, etanolamin, formaldehyt hay imidazolin

Trong thực tế, các phụ gia cải thiện tính năng sử dụng cho nhiên liệu xăng-ethanol thường được cung cấp dưới dạng phụ gia đóng gói đã chức năng (trợ tan, bôi trơn,