slideshare vn de tai nghien cu u a nh huo ng cu a phu gia tang ron ho amin thom de n ti nh cha

Vì vậy để đápứng được các yêu câu kĩ thuật đặc biệt là trịsốoctan, bên canh việc phối trộnnhiều loại xăng gốc với nhau nhưxăng chưng cât́, xăng crackat, xăng reformat,… các nhà sản xuất

HÀ NỘI, 06/2013

BỘGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎĐỊA CHẤT

h bảo quản vàsử

Sinh viên thực hiên: Lê Thanh Công Lớp: Lọc hóa dầu A – K53 – Hà Nội

HÀ NỘI, 06/2013

BỘGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎĐỊA CHẤT

Giáo viên hướngdân1 Giáo viên phảnbiện

̀́dâu

̀hoa

̀́:Loc

LơpSV:Lê Thanh Công

̀́nghiêp

̀́tôt

Đôan

̀Mỏ-ĐiachấtTrươngĐaihoc

LỜI CẢMƠN

củacan

Trongthờigianthực hiện đồán tốtnghiệp này,dưới sựhướng dẫn

tậntìnhbôhướng dẫn và đượcphía nhàtrường, cơquanthực tập tạo điều kiện

thuận lợi, tôi đã cómột quá trình nghiêncứu, tìm hiểu và học tậpnghiêm túcđểhoànthànhđồán.Kết quảthu đượckhôngchỉdo nỗlực của cánhân màcòncósựgiúpđỡcủaquýthầycô,giađình vàcácbạn

Tôi xin chân thành cảmơn:

Ban giámhiệu nhà trường,Banchủnhiệm khoaDầukhí,BộmônLọchóa dầu Trường Đại học Mỏ-Địa Chất,giảng viên Th.S ĐoanVănHuấnđã tạo điềukiệngiúptôihoàn thànhđồán tốtnghiệp

-PGS.TSVũThịThuHà -GiámđốcPhòngthínghiệmtrọng điểmCông nghệlọchóadầu-Viện HóahọcCông nghiệp ViệtNam,Th.S Nguyễn

Văn Chúc cung các anh chitrong viên đã hướng dẫn, hỗtrợtôi vêmătphương pháp, lýluân vanôi dung… trong suốt thời gian thực hiên đôán

Gia đình đã tạo điều kiện vềtinh thần và vật chất đểhọc tập tốt nhất

 Cácbạn đãgiúpđỡ, trao đổithôngtintrong quá trìnhthựchiệnđồán

MỤC LỤC

M

Ụ C L Ụ C 5 TAI LIÊU THAM KHẢO………

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼTRONG ĐỒÁN

1 Hinh 1.1 Công thức cấu tao của MMT 12

2 Hinh 1.2 Công thức cấu tao của anhydrit

polyisobutensuccinic polypropyl-phenol

27

3 Hinh 1.3 Đôthiđ ánhgiáhiêuquảtươnghỗcuả hôñ hơp

phugia NMA vaMMT

31

4 Hinh 2.1 Bảng mau đánh giáđôăn mon tấm đông 37

5 Hinh 2.2 Nguyênlýchungcủaphươngphaṕ kińhhiên̉ vi

điên tử

42

8 Hinh 2.5 ThiếtbiđiêuchỉnhtaygaTHA100vahôptińhiêu

của nó

44

9 Hinh 2.6 Sơđônguyênlýđo củaAVLFuel balance733S 45

10 Hinh 2.7 Sơđônguyên lýthiết bilam mát nước AVL533 45

11 Hinh 2.8 Tủphân tích khíthải CEBII 45

12 Hinh 2.9 Sơđôcấu tao của bôphân tích CO 46

13 Hinh 2.10 Sơđôcấu tao của bôphân tích NO vaNOx 47

14 Hinh 2.11 Sơđôcấu tao hêthống đo HC 48

15 Hinh 3.1 Đồthịbiểu diễn khảnăng tăng trịsốoctan của

phụgia loại 1a (NMA+MMT)

21 Hinh 3.7 Hinhảnhngoaiquancủacácmẫunhiênliêu trong

quátrinh ngâm vât liêu

63

22 Hinh 3.8 KếtquảSEMcủacać ốngcaosuchup vơíđô

phóng đai 30 lân

63

23 Hinh 3.9 KếtquảSEMcủacać ốngcaosuchup vơíđô

phóng đai 100 nghin lân

64

24 Hinh 3.10 KếtquảSEMcủacać đêmcaosuchupvớiđô

phóng đai 30 lân

64

25 Hinh 3.11 KếtquảSEMcủacać đêmcaosuchupvớiđô

phóng đai 1000 lân

64

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒÁN

1 Bảng 1.1 Các hophugia tăng trisốoctan 10

2 Bảng 1.2 Khảnăngtươngthićhcuảcaćhơp chât́tăngtri

sốoctan

10

3 Bảng 1.3 Thanh phân vatính chất của MMT 12

4 Bảng 1.4 Khảnăng tăngRONcủaMMTkhiphavaoxăng 12

5 Bảng 1.5 Khảnăng tăng RON của hỗn hơp MMT và các

hợp chất oxygenat khi pha vào xăng

13

6 Bảng 1.6 Nhữngảnh hưởng của MMT đến tích chất

của xăng

13

7 Bảng 1.7 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia MMT

đối với xăng gốc có trịsốoctan từ86 đến 88

14

8 Bảng 1.8 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia MMT

đối với xăng gốc có trịsốoctan 92 đến 94

12 Bảng 1.12 Tính chất hóa lý của Etanol 17

13 Bảng 1.13 Khảnăng tăng RON của xăng với thểtích cồn

950khác nhau

18

14 Bảng 1.14 Tính chất hóa lý của butanol 18

15 Bảng 1.15 Khảnăng tăng RON của xăng với các thểtích

metanol khác nhau

20

16 Bảng 1.16 Tính chất hóa lý của MTBE 20

17 Bảng 1.17 Khảnăng tăng RON của xăng với các thểtích

20 Bảng 1.20 Một sốthửnghiệm với phụgia PT-10515G 24

21 Bảng 1.21 Thửnghiệm khảnăng tăng chỉsốoctan của

phụgia PT-10515G đối với xăng từdầu mỏBạch Hổ

24

22 Bảng 1.22 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia A-819 24

23 Bảng 1.23 Khảnăng tăng RON của các loại phụgia khác

nhau của KRATA

29

26 Bảng 1.26 KhảnăngtăngRONcuả hôñ hơp

NNDMA,aniline khiphavao môtloai xăngcóRON=91,8

29

27 Bảng 1.27 Khả năng tăng RON của hỗn

hợpNMA,NNDMA,aniline khi pha vàomộtl o ại

xăng có RON=91,8

29

28 Bảng 1.28 Khảnăng tăng RON của hỗn hợp 97% kl

NMAvà3%klNNDMAkhiphavaomôtloaixăngcóRON=91,6

30

29 Bảng 1.29 Khảnăng tăng RON của hỗn hợp MMT và

NMA khi pha vào một loại xăng có RON=91,6

30

30 Bảng 1.30 Khảnăng tăng RON của hỗn hợp

97%NMA-3%NNDMAvà0,65 mgMn(MMT)/gamine khiphavàomột loại xăng cóRON=91,6

các mẫu nhiên liêu pha phugia loai 1a

33 Bảng 3.2 Kết quảđo RON và khảnăng tăng RON của 51

các mẫu nhiên liêu pha hêphugia 2

34 Bảng 3.3 Kết quảđo RON và khảnăng tăng RON của các

mẫu nhiên liêu pha hêphugia 3

52

35 Bảng 3.4 Kếtquảđohamlươngnhưacủacaćmâũ

ngaysaukhi pha phugia

53

36 Bảng 3.5 Kết quảđo RON và khảnăng tăng RON của

các mẫu nhiên liêu pha phugia loai 1b

54

37 Bảng 3.6 Kết quảđo RON và khảnăng tăng RON của

các mẫu nhiên liêu pha phugia loai 1c

54

38 Bảng 3.7 Kếtquảđánhgiáchấtlươngcuảmâũ

xăngPG-12a

56

39 Bảng 3.8 Kếtquảđocôngsuấtcuả đôngcơkhithử

nghiêm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC vaPG-12a

57

40 Bảng 3.9 Kếtquảđosuấttiêuthunhiênliêu

DCva

43 Bảng 3.12 Kết quảđo phát thải CO2của đông cơkhi sử

dung 2 mẫu nhiên liêu thửnghiêm

59

44 Bảng 3.13 KếtquảđophátthảiNOxcuảđôngcơkhisử

dung 2 mẫu nhiên liêu thửnghiêm

60

45 Bảng 3.14 Ham lượng nhựa của các mẫu nhiên liêu 61

46 Bảng 3.15 Kếtquảđánhgiáchấtlươngcuả mâũ PG-12a

sau 1 tháng bảo quản

62

DANH MỤC CÁC KÝHIỆU VÀCHỮVIẾT TẮT

RON ReseachOctaneNumber(Trisốoctantheophươngphaṕ nghiên

cứu)

MON Motor Octane Number (Trisốoctan theo phương pháp môtơ)

ON Octane Number (Trisốoctan )

%V Phân trăm thểtích

TML Tetra-metyl Lead (Tetrametyl chi)

TEL Tetra-etyl Lead (Tetraetyl chi)

MMT Methyl Cyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl

̀́dâu

̀hoa

̀́:Loc

Lơp

Vềcơbản các loại xăng được chếbiến từdầu mỏít được sửdụng trực tiếp do không đápứng được các chỉtiêu hóa lý của xăng thương phẩm Vì vậy để

đápứng được các yêu câu kĩ thuật đặc biệt là trịsốoctan, bên canh việc phối trộnnhiều loại xăng gốc với nhau nhưxăng chưng cât́, xăng crackat, xăng reformat,… các nhà sản xuất còn sửdụng phụgia đểpha vào xăng Hàm lượng các loại phụ

giaphatrongxăngtuyrất nhỏchỉtừppmđếnvai phâ

n trăm nhưng lại cóthểbổsungvànângcaochất lượng củaxăng.Mộttrong nhữngphụgia khôngthểthiếu trongbấtkìcácloại xăng thương phẩmnàođó là phụgiatăngtrịsốoctan.PhụgiatăngRONđượcnghiêncứungaytừkhi nhiênliệu xăng xuất hiệnvàchođếnhiện

nayđã có rất nhiều loại phụ giađược sử dụng,có thểkể đếnn h ư phụ giaoxygenat,p h ụ gia cơ kim,p h ụ gia amin thơm,…Mỗiloại đều cónhững ưu vànhược điểm nhất định

Trong các phụ gia tăng trị sốoctan, phụ gia họ aminthơm làmôt trongnhữnghophụgiacóRONcao,hơnnưa la

i cóhiêuưn

g“hiê

p trơ” tăng RON vơí

cac hophugiakhac.́ TuynhiênngoàicácnghiêncứuvềkhảnăngtăngRONcủa

phụgia họamin thơm khi pha vào xăng, những nghiên cứu về ảnh hưởng của nó đến quá trình bảo quản và sửdụng nhiên liệu còn chưa nhiều

Chính vì vậy, đềtài “Nghiên cứuảnh hưởng của phụgia tăng RON

họamin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sửdụng” được chon đểlàm đồán tốt nghiệp với mục đích nghiên cứu, đánh giá

cácảnh hưởng của phụgia họamin thơm đến việc bảo quản cũng nhưtrong quátrình sử

dụngnhiênliệu.Quađóđan hgiáan hhươ

n gcua nhiênliêu pha phugia hoaminthơmđênantoanchaýnổcuảphươngtiêngiaothôngsửdung xăng

Đôán gôm các nôi dung chính sau:

̀́dâu

̀hoa

̀́:Loc

Lơp

 Tổngquanvênhiênliêuxăngvacac

loai phugia pha xăng

 ThưcnghiêmchếtaovaphaphugiatăngRONhoaminthơmvao xăng,thựcnghiêm bảo quảnva

thơm

sưdun

gnhiênliêu xăng pha phugia amin

 Nghiêncứuđánhgiásưảnhhươnbảoquản vasửdụngnhiênliệu g phụgia họamin thơm đến việc

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

hàngđầu Nó chiếmkhoảng 20-50% trongsố toàn bộ sản phẩm dầu mỏ, tùythuộc vào nhu cầu cụthểcủa mỗi vùng, mỗi nước

Xănglà loạinhiênliệu lỏng nhẹnhấtởđiều kiện thường thu đượctừviệcchếbiếndầu mỏvàkhí.Nó chủyếu làcáchydrocacbontừC5 đếnC11vàphụgia,được sửdụngrộng rãitrongcácđộng cơđốttrongnhư:ôtô,xemáy,máybay…

Tương tựnhưdầu mỏ, thành phần hóa học của xăng cũng bao gồm cáchọhydrocacbon: parafin, naphtha và aromatic Bên cạnh đó, trong xăng cũng luôn cómặt của nước, kim loại và các hợp chất dịnguyên tố Mặc dù thành phần hóa họccủa xăng không phức tạp nhưdầu mỏnhưng việc xác định chính xác các cấutửhidrocacbon là không thực sựcần thiết Người ta chủyếu dựa vào các tính chất hóa

lý cơbản của xăng đểđánh giá chất lượng của nó

Hợp phần pha xăng (xăng gốc) chủyếu thu được từcác quá trình sau:

 Quá trìnhchưng cấtphânđoạn dầumỏ(xăngchưngcất)

 Quá trình cracking (xăngcrackat)

 Quá trình reforming (xăngreformat)

 Quá trình ankylhóa (xăngankylat)

 Quá trình isome hóa(xăngisomerisat)

 Quá trình polimehóa(xăngpolymerisat)

 Quá trìnhcốchóa(xăng cốchóa)

 Quá trìnhnhiệtphân (xăngnhiệtphân)vàrafinatdầumỏVềcơbảncácloại xăng củanhững quá trìnhtrên íthoặcgầnnhưkhôngđượcsửdụngtrựctiếpvìkhôngđápứngđượccácchỉtiêuhóalýcủaxăngthươngphẩm.V ì v ậy,trongt h ựct ếđểsảnx u ấtx ă n g t h ươngp h ẩmcácnhàs ảnx u ất

thường phối trộn hai hay nhiều các loại xăng trên với nhau đểđược xăng gốc có tính chấtưu việt nhất.

Một thành phần không thểthiếu trong xăng thương phẩm phải kểđến làph

ụ gia Hàmlượngcácphụ gia pha trongxăng chỉtừppm đếnvai phân trămnhưng lại bổsung hoặc nâng cao chất lượng của xăng [1][2][9][11]

1.1.1.2 Phânloại xăng[3]

Hiệnnay khôngcó mộtquyđịnhchung nàovềviệcphânloại xăng động cơ Mỗinước lại có mộtcáchhiểu, cách gọikhác nhauvềxăng Tuy nhiêncó một sốcáchphânloạichính sau:

Phân loại dựa vào trịsốoctan:

Dựa vào trịsốoctan người ta phân loại xăng động cơtheo giá trịRON xác định nhưsau:

-Xăng RON 90 hay MOGAS 90

-Xăng RON 92 hay MOGAS 92

-Xăng RON 95 hay MOGAS 95

-Xăng RON 98 hay MOGAS 98

Phân loại dựa vào hàm lượng phụgia chì:

Phụgiachìphatrộnvàoxăngnhằm mục đíchtăngtrịsốoctan.Xăngđươcphânloai dựavào hàmlượng phụgiachìgôm:

-Xăng chì

-Xăng không chì

Tuy nhiên phụgia này có tính độc và hầu hết đã bịcấm sửdụng trên thếgiới

Phân loại dựa vào thành phần pha trộn bổsung:

Các phụgia hoặc các hợp phần oxygenat pha trộn vào xăng, đặc biệt làEtanol được điều chếtừcác nguồn không phải là dầu mỏ, được pha trộn vào xăng vớitỷlệnhất định, khi đó xăng được phân loại thành:

-Xăng thường

-Xăng sinh học, hay Gasohol hay xăng E5, E10, E15, E20…

Phân loại theo các tiêu chuẩn thếgiới và địa phương:

Hiệnnay,có rấtnhiềuhệthốngquy chuẩn,tiêuchuẩnnhằmquyđịnh chất lượngxăng động cơnhư: tiêuchuẩn châu Âu,tiêuchuẩn Hoa Kì,tiêuchuẩn Nga,tiêuchuẩn ViêtNam (TCVN) Cáctiêuchuẩn nàyđượcxâydựng trên cơsởphù

hợp với điều kiện của mỗi nước, mỗivùng.ỞViêt Namca

c

loaixăng đạt tiêuchuẩnphảiđápứng đượccac chỉtiêu kĩthuât theo TCVN 6776:2005 Chính vì vậy

cách phânloạinàycònđược sửdụng đểđánhgiáchất lượng xăng cũng nhưquyết định đến giáthành trongsản xuất vàkinh doanh xăng.

1.1.2 Các chỉtiêuhóalý cơbản củaxăng[3][4][5]

1.1.2.1Trịsốoctan

Trịsốoctan (ON) là một đơn vịđo quyước và đặc trưng cho khảnăng

chống cháy kíchnổcủanhiênliệu trong động cơvà nó được đo bằng thểtích octan (2,2,4 trimetyl pentan) tronghỗn hợp của nó vớin-heptan,tương đươngvớikhảnăngchống kíchnổcủanhiênliệu thửnghiệmởđiềukiện chuẩn.Quy

củaiso-ước n-heptan có trịsốoctan băng 0, iso-octan có trịsốoctan băng 100

Trong quá trình cháy, khitốc độlan truyềnquálớn (hơn40m/s)thìquá trìnhcháyxảy ra gần nhưđồng thờingaysaukhitia lửa điện củabugi phát cháy,đólàhiệntượngcháy kíchnổ Hiện tượngcháy kíchnổsẽgâyracác sóng xung kíchvađậpmạnh vàoxilanhlàm xuấthiệntiếng gõkimloạikhác thường,làmhaotổncôngsuất củađộng cơ,gâyhỏng thiết bị

Vềnguyên tắc trịsốoctan cua xăng càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phùhợp với tỷsốnéncủa động cơ Xu hướngcháy kíchnổcủa xăng sẽgiatăngkhiloại độngcơđang sửdụng có tỷsốnén,tảitrọng, nhiệtđộhỗn hợp, áp suấtvànhiệtđộmôitrườngcaohơnvàthờigianđiểmhoảsớmhơn.Ngượclạixuhướngcháykíchnổsẽđược giảm bớtkhităng tốc độđộng cơ, chếđộchảyrối của hỗn hợp và độẩm.Khi dùngxăng có trịsốoctanthấp hơn so với yêu cầu của động cơsẽgâyra hiệntượngkíchnổlàm giảmcôngsuất của động cơ,nóng máy, gây mài mòn chitiết,tạokhóiđengâyô nhiễmmôitrường.Còn khi dùngxăng có trịsốoctancaohơnsẽgâylãngphí

Trịsốoctancủa xăng phụthuộcchủyếuvàobản chất hoá họccủachúng.Xăngchứacàngnhiềuaromatic,cáchydrocacbon mạch nhánh,cáchidrocacbon khôngnosẽcó ONcàng cao Trongsốcáchọhydrocacbonthì trịsốoctantăngtheo dãy sau:

Parafin Naphten IsoParafin Olefin IsoOlefin Aromatic

Trịsốoctan

1.1.2.2Ápsuất hơi bão hòa Reid(RVP)

Áp suất hơibãohòa là mộttrongnhữngtínhchất đểđo mức độbayhơi của xăng

và được đo tại 1000F(37,80C) Yêucầu xăng phải có độbayhơithíchhợp.Tronggiaiđoạn khởi động của động cơ, nếu xăngbayhơiquálớn,sẽbốc hơingaytrênđườngốngdẫn,gây hiệntượngnúthơi(nghẽn khí),làmchoxăngphun vào buồng cháylẫnbọt,khôngđảm bảocungcấp đủhơi xăngchođộng cơ, do đó động cơhoạt độngkhôngổnđịnh, dễchếtmáy Trongvậnchuyển,bảoquảnsẽ

haohụt nhiều do bốc hơi tựnhiên.Xăng bốc hơikémthìkhókhởi độngmáy(nhấtlàkhitrờilạnh),cũng nhưkhóđiềukhiển máy,xăngcháy không hết,tạomuội,làmloãngdầunhớt,gây bào mòn máy Theotiêuchuẩnchất lượng xăngkhông chìTCVN6776:2005thì

áp suất hơibão Reidcủa xăng nằmtrong khoảng 43-75kPa

 Điểm sôi đầu và10%:Đặctrưngchotínhkhởi độngmáy,khảnănggâynghẽnhơi vàhaohụt tựnhiên.Điểm sôi đầucàngthấphơnquyđịnhnhiềuthìxăngcàngdễhaohụt vàgây nghẽn khí.Điểmsôiđầu và10%V càng cao, càng khókhởi động máy Thông thường điêm sôi đầu của xăng là 35-400C, điểm sôi 10%V

là 50-600C, quy định điểm sôi 10%V không quá 700C

 Điểm sôi50%V:Đặc trưngchokhảnăngthayđổi vận tốcmáy.Điểmsôi50%Vcủa xăngcàngthấpcàngtốt,thông thườngtừ115-1200C,quyđịnhkhôngđượcquá1200C

 Điểmsôi 90%Vvà điểmsôi cuối:Đặc trưngchokhảnăngbayhơihoàntoàncủaxăng Nhữngđiểmsôi này càngcaoxăngcàng khóbốc hơi,gây cháy khônghết,tạomuội,làmloãngdầu nhờn củamáy,tăng sựmài mòn Theo quyđịnh độsôi90%Vkhôngđượcquá1900C và độsôicuốikhông quá2150C.Thựctếđộcấtcuốithấp, xăng cóchất lượngcao, nhưng khôngthểgiảm được nhiệtđộsôi nàyxuốngquáthấp, do nhàsản xuấtnàocũngmuốntận thu được lượng xăngnhiềuhơn

Xu hướng chung là giảm dần đều điểm sôi T10, T50, T90 và EBP giúp cảithiện khảnăng tăng tốc và đốt cháy nhiên liệu của động cơ Riêng điểm sôi đầukhông quy định vì đã khống chếqua chỉtiêu áp suất hơi bão hòa

1.1.2.4Hàmlượngchì

Chìlàmột thànhphần làm tăng trịsốoctanchoxăng rất tốtnhưng khi phátthảirangoài trong quá trìnhsửdụngnhiênliệu lại rất độc hại vớimôi trường, con

người và sinh vật nên lượng chì có trong xăng phải bịhạn chế Ngày nay nhiều quốc gia đã cấm không sửdụng phụgia chì pha vào xăng.

Theotiêuchuẩnchât lươ

n

g xăng không chiTCVN 6776:2005, hàm lượng

chì trong xăng cho phép tối đa là 0,013g/l xăng

1.1.2.5Hàmlượngnhựathựctế

Nhựatrongxăng thường cómàu vàng sẫm,đượcsinhra dosựpolime hoácủacácolefincótrongxăngtrong quá trìnhbảoquản Nhựa hòa tan hoàn toàntrongxăng, tuy nhiênkhi táchra khỏi xăng nó thườngởdạngbánlỏng hoặc rắn.Nênkhixăng bốc hơi nhựasẽđọng lại trêncác thànhốnghút,đẩy Tại đâynhiệtđộcaolàm nhựakhôcứng lại, giảmtiếtdiệncủaốngdẫn, làm xăng bốc hơivàobuồng đốtkhókhăn,côngsuất cực đại củađộng cơgiảm,hơi hỗn hợpphânphốitrong cácốngkhôngđều,mứctiêu thụnhiênliệutăng.Hơnnữa nhựasinhrabámtrêncác van hút,làmkênh van,ápsuấtbuồngđốtkhôngđảmbảo,máyvậnhành khôngtốt, thậm chí cókhi khônglàm việcđược

Nhưạcòn làm giảm trịsốoctan của xăng Vì vậy hàm lượng nhựa trong xăngphải được khống chế Theo tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005thì hàm lượng nhựa cho phép tối đa là 5mg/100ml

1.1.2.6Độổnđịnhoxyhóa

Tínhổn địnhoxy hóacủa xăng là một chỉtiêu kĩthuật quantrọng đặctrưngchokhảnăng chống lại sựbiếnđổihóahọc củaxăng.Xăngsảnxuấtrabaogiờcũngquamột thời kỳ vậnchuyển,bảo quản với thờigian ngắndài khác nhau Trong quá trìnhvậnchuyển,bảo quản và sửdụng,xăngcótínhổnđịnhoxyhóacàngcaothìkhảnăng biến chấtcàng khónên cáctínhchấtkháccủaxăng ít bịbiến đổi Ngược lạitínhổn địnhoxy hóacủa xăng thấp thì xăng sẽdễbịoxyhóabởioxy trong không khívà tạothànhcácsản phẩm chứaoxyrất đadạng,làmtínhchấtcủa xăngthayđổinhanh chóng, ảnhhưởng xấu đến việcsử dụng Theot i ê uchuẩnchất lượng xăngkhông chìTCVN6776:2005thìđộổnđịnhoxy hóatối thiểu của xăng là480phút

Mứcđộ ổn địnhoxyhóa phụthuộc rất nhiềuvàochất

lượngxăng,cụthểlàthànhphần hóa học củaxăng Cáchợp chất olefin cóhainối đôi đối xứng vàcác

loại hydrocacbon dạng mono hoặc di-olefin nối với nhân thơm là kém

nhất…

1.1.2.7Hàmlượng lưuhuỳnh

ổn định

Lưu huỳnh là một trong những thành phần quan trọng đáng lưu ý trong dầumỏnói chung và trong xăng nói riêng Lưu huỳnh là tạp chất chủyếu có trong dầuthô Chúng tồn tạiởnhiều dạng: mecaptan, disunfua, H2S, S…

Trong xăng động cơ, S là chất gây nhiều tác hại: khi đốt cháy tạo SO2, SO3gâyđộc hại và ăn mòn đườngống, thiết bị Đặc biệt với sựcó mặt của H2S khi khôngcháy hết sẽthải ra không khí gây ô nhiễm môi trường.

Chỉtiêu này cho phép theo dõi được hàm lượng lưu huỳnh của các sảnphẩm dầumỏkhác nhauvàcácphụgiacó chứa lưuhuỳnh,từđó có thểdựđoán đượccáctínhchất sửdụngvà bảoquản Trongmột thờigianchỉtiêunàyđược thống nhấttrêntoàncầu vớimứcquyđịnh nằm trongkhoảng 0,05-1%khốilượng.Theotiêuchuẩnchất lượng xăngkhông chìTCVN6776:2005thìhàmlượnglưuhuỳnhtối đa là500mg/kg

1.1.2.8Ănmòntấmđồng

Độănmòntấm đồng thểhiện sựcó mặt của lưuhuỳnhhoạt động cótrongmẫu thử nghiệm Hàm lượng lưu huỳnh có trong sản phẩm dầu mỏlà khôngnhiều nhưngsựcó mặt của nócùngvới sựtồn tại củacáchợp chất hữu cơchứaoxycũng

có thểgâyra sựănmòn mạnhđối vớicácbộphậncủa động cơ.Vì vậy, hàmlượngcủacáchợp chất lưu huỳnhnày trong nhiênliệu cũng cần phải nằmtrongmột giới hạnnhất định Giới hạnnàyđược biểu diễnqua phépthửtínhchất ănmòntấm đồng

Theotiêuchuẩn chấtlương xăngkhôngchiTCVN6776:2005,độănmòn

tấm đồng của xăngở500C trong 3 giờcho phép tối đa là Loại 1

1.1.2.9Hàmlượngbenzen

Benzenlà hợp chấthydrocacbon (C-H) vòngthơm đơn giản nhất,nhưnglạicótínhchất đặc biệt của liênkếtC-Hno,bền vững vớicácchấtoxy hóanênlàmột tácnhântích cựckìm hãm quá trình cháy kíchnổtrongđộng cơ, tăng được ONcho xăng.Vìvậy,trong nhiênliệu xăng đặc biệt là xăngkhông chì, benzenđược sửdụngnhưlàmộtthànhphần chốngkíchnổ.Tuy nhiên hàmlượngbenzen trongxăng nếucaoquásẽcónhững tácđộng tiêu cực nhưdễlàm trươngnởcáczoăng phớtcaosu,thậmchíkhíthải của nócònảnhhưởng đếnmôitrường vàsứckhỏeconngười.Theotiêu chuẩn chất lượng xăngkhôngchìTCVN6776:2005thìhàmlượngbenzen cho phéptối đa là2,5%thểtích

1.1.2.10 Hàmlượnghydrocacbonthơm

Sựcó mặt củacác hydrocacbonthơmtrongxăngnhư: benzene, toluen,

etylbenzen, p/m-xylen,o-xylen…làm tăng trịsốoctanrất hiệu quảnhưng chúngkháđộc.Các hydrocacbonthơm cũng cóảnhhưởng đến xăng nhưbenzen.Do vậy, yêucầuhàmlượnghydrocacbonthơmtrongxăngcàngítcàngtốt.Theotiêuchuẩn chấtlượngxăngkhông chiTCVN6776:2005, hàmlượnghidrocacbon thơmtrong xăngchophéptối đalà40%thểtích

1.1.2.11 Hàmlượngolefin

Olefincó mặttrongxăng chủyếu doquá trìnhchếbiến dầu mỏtạo ra.Cácolefincókhảnăng chốngkíchnổnằmtrung giangiữan-parafinvàiso-parafin Khi cácolefincó chiềudài mạch cacbon cànglớn thì khảnăngchống kíchnổcàng giảm

Mặt khác, do trong phân tửcó liên kết đôi nên các olefin rất dễbịoxy hoá, do vậy khi có mặt trong xăng chúng là một yếu tốlàm tăng sựoxy hoá cho xăng,

tăng khảnăng tạo nhựa, làm giảm chất lượng xăng Theo tiêu chuẩn chât lươngxăng không chiTCVN 6776:2005, hàm lượng olefin trong xăng tối đa cho phép là 38% thểtích

1.1.2.12 Hàmlượngoxy

Oxytồn tạitrongxăng dưới dạng nước, phụgia (Etanol,Metanol,MTBE,ETBE…)vàcácloại tạp chấtkhác.Sựcó mặt củaoxy haynóicáchkháclàsựcó mặt củacáchợp chất có chứaoxycó thểgâyranhiều táchại.Trong quátrìnhtiếpxúcvớikimloại, nó làtác nhân gây oxyhoákimloại, làm giảm độ ổnđịnhoxyhoá củaxăng,làm ănmònthiết bị…

Mặt khác trong quá trình cháy của nhiên liệu, hàm lượng của oxy có trongxăng tăng sẽlàm tăng việc phát thải các chất độc hại nhưCO, NOx…Theo tiêu

chuẩnchấtlươn gxăngkhôngchiTCVN6776:2005,ham lươ

ngoxy trongxăngtôí

đa cho phep la2,7% khôílượng

1.1.2.14 Hàmlượng kim loại(Mn,Fe)

Đối với xănghàmlượngkimloại đáng kểsẽảnhhưởng đến chất lượngcủaxăng,chủyếu được cốý đưavàodưới dạng phụgia tăng trịsốoctannhưsắt,mangan…Khi hàmlượngkimloạiquálớn sẽtạocáchạtmài mòn,cáchạtgỉ,dễgâyănmònthiếtbị,ảnhhưởng lên bộchuyểnđổixúc tác Khibịoxyhoásẽlàmảnh hưởng đến chất lượngcủaxăng.Mặtkhác khi cháysẽtạo cặn lắngxuống, bám vào bugilànguyên nhân gâyramất lửa và hoạt độngkémcủa động cơ

Theotiêuchuẩn chấtlương xăngkhôngchiTCVN6776:2005, hàmlượng

kim loại (Fe, Mn) trong xăng tối đa cho phép là 5mg/l

 Phụgiatăng trịsốoctan

 Phụgiachốngoxyhóa

 Phụgiachống tạo cặn trong buồngđốt

 Phụgiatẩy rửa, chốnggỉ,tăng cường khảnăngkhuếchtán

 Phụgialàm sạch bộchếhòakhí

 Phụgiachống ănmòn

 Phụgiatạomàu…

chủyếutheocơchếpháhủy,ứcchếcáchợp chấtpeoxit, hydropeoxit, gốctựdo sinh ratrongquá trìnhtiềncháycủanhiênliệu Một cơchếkháccũng cần phải kểđến đólàtính“tương hỗ”, “lôikéo”củaphụgiađối với xăng gốc, đây cũng có thểđượccoilàcơchếtăng trịsốoctancủacáccấu tửpha vào xăng

Giống nhưcác phụgia phachếvàocácsản phẩm dầu mỏkhác,phụgia phachếvàoxăng cũng phải đápứng đượccácyêu cầu kỹthuật nghiêmngặt như:

- Phụgiaphải bổsung hoặclàm tăng cườngcáctínhchất vốn cócủaxăngvàkhôngđượclàmgiảmhoặcthayđổikhôngđángkể,cóthểchấpnhậnđượccáctínhchấtcủaxăng Vídụ,khipha phụgiatăng trịsốoctanthì phải đảm bảokhônglàm giảm ápsuất hơibão hòa hoặc thànhphần cấtphânđoạn củaxăng

- Khôngđộc hại đối vớimôitrường vàconngười,khôngảnhhưởng đếncácchitiết của độngcơ

̀A-K53

̀́dâu

̀́:Loc

Lơp

- Có thểđảm nhiệm nhiều chức năngcùnglúchayđápứngnhiềumụcđíchsửdụng khác nhau Vídụphaetanol vàoxăng vừa làm tăng trịsốOctanvừa làm giảmmột phần sựphụthuộc quálớnvàodầu mỏhaylàmcho quá trình cháycủanhiênliệutriệt đểhơn

 Cáchợp chấtaminthơm

Giới hạn của các loại phụgia và khảnăng tăng trịsốoctan được trình bàyởbảng 1.1

Bang 1.1 Các họphụgia tăng trịsốoctan [3]

Phụgia Giới hạn trong

xăng

Khảnăng tăng trịsốoctan

Nguyên nhân của việc giới hạnHợp chất

Tạo phân lớp khipha trộn, làm tăng RPV, gây ô nhiễm

Hợp chất amin

thơm

1-1,3% V 6 Tạo nhựa trong

động cơvà bộphậnđốt nhiênliệu

Hợp chất chứa

mangan 50 mg Mn/lít 5-6

Cácloạiphụgiatăng trịsốoctan khi phachếvàoxăng có một sốhiệuứngt ươnghỗkhác nhauđối vớicácthànhphần của xăng cũng nhưvớicácloại phụgiakhác.Khảnăng tươngthíchđó đượctrình bày trongbảng1.2

Bang 1.2 Khảnăng tương thích của các hợp chất tăng trịsốoctan [3]

Hợp chất tăng trị

sốoctan Chì Sắt Mangan Amin Oxygenat

 Phụgiachì

Phụgia chì bao gồm các chất nhưtetrametyl chì (TML), tetraetyl chì (TEL).Cơchếhoạt động điển hình của phụgia này là phá hủy các hợp chất trung gian hoạtđộng (peoxit, hydropeoxit, gốc tựdo) do đó làm giảm khảnăng bịcháy kích nổ Kếtquảlà trịsốoctan của xăng tăng lên Cơchếnày có thểđược mô tảnhưsau:

-PhânhủyTMLtrongđộngcơ:Pb(CH3)4Pb+4(*CH3)

Pb+O2PbO2

-Tạo chất không hoạt động:

R-CH3+O2RCH2OOH(chấthoạtđộng)R-CH2OOH+PbO2RCHO+PbO+H2O+1/2O2

Phụgiachìbiếncác peoxithoạt độngthànhcácandehit(RCHO)bềnvững,từđó làmgiảmkhảnăngcháynổ.Nhưng bêncạnh đó cũng tạo raPbOkết tủa sẽbámlênthànhxylanh,ốngdẫn, làm tắc đườngnhiênliệu và tăngsựmài mòn.Do vậy người tadùngcácchấtmangđểđưa PbO rangoài Cácchấtmang hay dùnglàC2H5Br hoặc

C2H5Cl,cơchếtác dụngnhưsau:

C2H5BrC2H4+HBr2HBr+ PbOPbBr2+ H2OHỗn hợp PbBr2, H2O là chất lỏng có nhiệt độsôithấpnênsẽbốc hơi vàđượckhíthải đưa rangoài.Hỗn hợp phụgia chìvà chấtmanggọilà nước chì và rất độchại đối với sức khỏeconngười(gâyracác bệnhnhưungthư,bệnhvềhô hấp…).Khidùngphụgiachì sẽkhông dùngđược hộpxúc tác

tăngmạnhtrịsốoctannhưphụgiachì(vớihàmlượngchìtừ0,1-0,15 g/lxăng có thểlàmtăngtừ6-12đơnvịoctan)

Tuy nhiêndotínhđộc hại củachì màhầu hếtcácnước trên thếgiới hiệnnaykhôngsửdụngphụgia nàylàm tăng trịsốoctanchoxăng.TạiViệt Nam ngày23/11/2000,Thủtướngchínhphủcũng đã có chỉthịsố24/2000/CT-VGvềviệc loại bỏxăngchì và đãkhông dùngxăng chì bắt đầu từngày 01/07/2001 Tuy nhiênđểxăngkhôngcóchìmàvẫn đảm bảo trịsốoctan cao,đảmbảocácyêu cầukỹthuậtchoxăngkhilàm việcngười ta sửdụngcácloại phụgia khác [3][4][10].

 Phụgia cơkimchứamangan

Phụgia cơkimcó chứamanganđược sửdụng phổbiến rộng rãi là hợp

tricarbonyl(MMT)cócôngthứcphântửC6H7Mn(CO)3docôngtyAfton

Chemicalđộcquyềnsản xuất.Đâycó thểcoilàphụgia cơkim thaythếthành côngnhấtphụgiachì Cácnhàkhoahọc trên thếgiớichobiết phụgia này khôngcó dấuhiệuảnhhưởng đếnmôitrường cũng nhưsức khỏeconngười.Trong khíthải của độngcơ,Mntồntại chủyếu dưới dạngMn3O4ít độc hại.MMTlà chất lỏng cómàuvàngnhạt,không tan trongnước vàổn định tại nhiệt độcaocócôngthức cấu tạo nhưhình1.1 Thànhphần vàtínhchất củaMMTđượctrình bàyởbảng1.3

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của MMT Ban g1.3Thànhphân vàti

n hchât c u

a MMT

-Khối lượng phân tử(g/mol) 218,09

-Nhiệt độsôi tại 760 mmHg (0C) 232

hủy, ngăn chặn các tác nhân peoxit gây ra sựcháy kích nổ Khảnăng tăng RON củaMMT được chỉraởbảng 1.4.

Bang 1.4 Khảnăng tăng RON của MMT khi pha vào xăng [13]

RON (của xăng sau khi pha) 91,6 91,9 92,1 92,4 92,5 92,6 93

Trong thực tếđểtăng hiệu quảcủa phụgia MMT người ta không pha một mình

nó vào xăng mà có sựphối trộn nó với các loại phụgia khác nhằm mục đích tăngRON cao nhất

Bảng 1.5 Khảnăng tăng RON của hỗn hơp MMT vàcác hợp chất oxygenat khi pha vào xăng [3]

Bang 1.6 Nhữngảnh hưởng của MMT đến tích chất của xăng [22]

Tiểu chuẩn Phươngphápthử Ảnh hưởng của MMT

Độ ổn định oxy hóa ASTM D-525

Hàm lượng lưu huỳnh ASTM D-2622 Không

Hàm lượng oxygenate ASTM D-4815 Không

Hàm lượng hydrocarbon ASTM D-1319 Không

Hàm lượng benzen ASTM D-4420 Không

Độăn mòn tấm đồng ASTM D-130 Không

Có thểnhận thấy rằng phụgia MMT ítảnh hưởng đến các tính chất hóa lý đặctrưng của xăng.

Một sốkếtquảthửnghiệmvềkhảnăng làm tăng trịsốoctancủaMMTđối với xănggốc có trịsốoctantừ86 đến 88 và từ92 đến 94 lần lượt đượctrình bàyởbảng1.7và1.8.Nhậnthấyrằng,độtăngRONcaonhất là3,1đối với xănggốccóRON86 đến 88 và 1,6 đốivới xăng gốc cóRON92 đến94

Bảng 1.7 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia MMT đối với xăng gốccó

Hiệuứng tăng trịsốoctan của MMT đối với:

-Paraphin > Olefin > Aromatic

-Xănggốccó trịsốoctanthấp >Xănggốc có trịsốoctancao

-RON>MON

-Xăng không chì>Xăngchì

So sánh với phụgia chì và một sốloại phụgia kim loại tăng trịsốoctankhác thìMMT có nhữngưu điểm sau:

-Sửdụnghàmlượngthấp,chỉtừ8-18mgMn/l

- Ngănchặnđượcsựmấtmátnhiênliệudosựcháysớm

- Phân tántốttrong cácloại xăng vàkhôngtăng độctínhcủaxăng

- Thíchhợpchođộngcơđờicũvàđờimới

- Giảm việc thải racácchất độc hạinhưCO, NOx,HC

- Khôngảnh hưởng lên bộchuyểnđổixúc tác, khôngănmònthiếtbị

Tuy nhiênnhược điểm lớn nhất củaMMTlà rất nhạy vớiánh sáng Khicó mặtcủaánh sángMMTphânhủy và tạothànhcặn lắngxuống Bêncạnh đótrong quá trìnhlàmviệcmộtphần phụgiađọng lạitrong cácbộphậncủa động cơvàtrongbộxúc tác,chúngbịtkínbềmặt củaxúc táclàm giảm hiệu quảcủa bộlọcxúc tác Khi cháy mộtlượngsản phẩmcháyMMTphủlênbugilànguyên nhân gâyramấtlửa và hoạt độngkémcủa độngcơ

 Phụgia cơkimchứasắt

Hợp chấtphụgia chứa sắt(ferrocene)được biết đến vớihaitênthươngmạilàPlutocenvàSunazocen.Chúngđược sảnxuấttheo 3 cấpđộtinh khiếtlà98%,

vớigiácảcáchbiệtnhaunhiềulần.Mứcđộcàng tinh khiếtthìgiá càng cao Cáchợp chấtchứa sắtkhôngđộc hại đối vớimôitrường,không gâydịứngvớida,có đôđộc hại thấpđối vớiconngười và động vật, độtan trongnước rất thấpnênloạibỏđượcnguycơlẫnnướcthâmnhậpvàoxăng,tránhđượccáchiệntượngphânlớp,tồnđọngdướiđáybồn bểtrong quátrìnhbảo quản và tồnchứa Nhưngởnồngđộcaocóthểtạooxitvới bộphận đánh lửagâyănmònđộng cơ Do đó, nồng độphụgiatrongxăngbịgiới hạnởmức30mg ferrocene/1 lít xăng(khoảng9mg Fe/lxăng)ởCanadavàcácnướcChâuÂu và 37mg Fe/lxăngởNga.Hiện tại chưa có giớihạnnồngđộsắt trong xăngởViệt Nam màchỉcó giới hạn nồng độchungcủacác kimloạicótrongphụgia Cácđặctínhkỹthuật của phụgiacơkimchứasắtthươngmạiSunazoceneđượctrình bàyởbảng1.9

Bang 1.9 Đặc tính kĩ thuật của phụgia thương mại Sunazocene [3]

Đặc tính kĩ thuật Dạng bột Dạng lỏngCông thức hóa học (C5H5)2Fe (C5H5)2Fe

Hàm lượng Fe( % khối lượng) 30,02 2,1

Điểm cháy (0C) 174 -9

Điểm chớp cháy (0C) Chất rắn dễcháy 62

Nhiệt độtựđộng bốc cháy >149 Không cung cấpKhối lương riêng (g/cm3) 1,49 0,96

Cơchếhoạt động của phụgia nàytương tựnhưphụgia chì, chúng giántiếp làmtăng trịsốoctancủa xăng dokìm hãmsựtạothànhcácchất hoạt độngmạnhnhưpeoxittrongbuồng đốt của động cơnênhạn chếđược sựcháy kíchnổ Mặtkhác,một lớpmỏngoxitsắt được tạo ra trên đầupittongvàtrong buồngđốt của động cơnhưnhân xúctác,đốtcháyhếtcáccặn, cũnggiúploạibỏđược mộttrongcácnguyên nhân cháykíchnổ.Khipha phụgiaPlutocenvớihàmlượng thấp hơn 30ppmthì trịsốoctancủa xăng

có thểtăng lên 3 đơnvị.Khảnăng tăngRON khipha phụgia plutocen vào cácloạixăngkhác nhauđượctrình bàyởbảng1.10

Bảng 1.10 Kết quảpha chếphụgia plutocen vào các loại xăng khác nhau [3]

Tỷlệpha Plutocen,ppm Trịsốoctan sau khi pha với các loại xăng khác nhauRON 80 RON 85 RON 90 RON 95

Bảng 1.11 Khảnăng tăng chỉsốoctan khi sửdụng Sunazocene và MTBE [3]

- Giảm trên40%lượngkhíthải ô nhiễm(khói, CO,NOx,HC)

-Khôngảnh hưởng lên bộchuyển đổi xúc tác…

1.2.1.2 Phụgiaoxygenat

Các phụgia chứa oxy thường được sửdụng gồm: etanol, metanol, butanol,MTBE, ETBE các phụgia này có trịsốoctan rất cao, áp suất hơi bão hòa lớn, nguồnnguyên liệu phong phú, có thểkhông hoặc ít phụthuộc vào dầu mỏ, chúng đảm nhiệmđược một lúc nhiều chức năng và mục đích sửdụng Thành phần khí thải ít độc hạivới môi trường và con người

 Etanol

Etanol tinhkhiết là chất lỏngkhôngmàu.Nó có thểhòatanđược với bấtkỳtỉlệnàocủa nước,axetonvà một sốdung môihữu cơkhác Etanol khancó thểhútẩmmạnh và lượng nước (ẩm) có thểđạt tới0,3-0,4%.Mộtvài tínhchất hóa lý củaEtanolkhanđược thểhiệnởbảng1.12

Bang 1.12 Tính chất hóa lý của Etanol

950khác nhau

Bảng 1.13 Khảnăng tăng RON của xăng với thểtích cồn 95 0 khác nhau[3]

 Butanol

Trongthờigiangần đâycácnhà sản xuấtquan tâmđếnhaidạng đồngphânchínhcủabutanollàn-butanolvàtert-butyl ancol (TBA) Tínhchất vật lý củabutanolđượcthểhiệnquabảng1.14

Bang 1.14 Tính chất hóa lý của butanol

không được sửdụng một mình mà thường được phối trộn với các hợp phần khác

là butan và metanol

Hỗn hợp củaTBAvớibutanđược biết đến dướitênthương mại làArconol.Arconollà hỗn hợp của91-94% TBAvàcác butan.Khiphatrộn với tỷlệ5% thìRONcủaxăng pha trộn tăngkhoảng6-9 đơn vị Xăng gốc cóRON càngcaothì hiệuquảtăngRONcàng giảm

Oxinollà hỗn hợp củametanolvàTBA dùnglàm chất cảithiệntrịsốoctan choxăngvới tỷlệ1:1.Hỗn hợptheotỷlệnàysẽlàm giảm khảnăngtáchlớpgiữahaiphametanolvàxăng,tạo điều kiệnchosựhình thànhhỗn hợp đồngnhất

Tương tựnhưetanolthìkhi pha vào xăng, butanolcũng làm giảmphátthải COvàHC Ngoàira so vớietanol, butanolcó một sốưu điểmsau:

- Nhiệt cháycủabutanolcaohơn so vớietanol

 Metanol

Ngoài etanolvàbutanol, metanolcũng có thểđược sửdụngđểpha xăng dochúngcótrịsốoctan cao, tuy nhiên giácủametanolrấtcaovà độc hại Nhược điểm củametanolsovớietanol hay butanollà có nhiệt trịrất thấp, áp suất hơibão hòathấp do vậy nếu phatrộn vớihàmlượng lớn sẽlàm giảmcôngsuất của độngcơvàápsuấthơicủaxăng.Tươngtựnhưetanol,metanolcũngcókhảnăngtanvô

hạntrongnướcnêncũng có khảnăng hấp thụnước lớn, dẫn đếnxăngphatrộnmetanolrất dễbịphân táchlớp, tạo nhũ,gâyănmòn trong quátrìnhbảoquản,sửdụng.Dưới đây là mộtnghiêncứu vềkhảnăng tăngRONcủa xăngkhiphacácthểtích metanol khácnhau

Bảng 1.15 Khảnăng tăng RON của xăng với các thểtích metanol khác nhau [3]

̀́dâu

̀hoa

̀́:Loc

Lơp

Metyl-tert-butyl ete (MTBE)

MTBE là chất lỏng không màu, linh động, độnhớt thấp, dễcháy, tan vôhạntrongcácdung môihữu cơvàhydrocacbon.Mộtvàitínhchấthóalý của

MTBE được thểhiệnởbảng 1.16

Bang 1.16 Tính chất hóa lý của MTBE

sau khi pha trộn, tương đương với hàm lượng chì từ0,1-0,15 g/l Theo TCVN6776:2005,giới hạnhàmlượng oxi là2,7%nênMTBEcó thểpha vàoxăngđến14,87%V.Vìvậy,hàmlượngMTBEphatrộnvàoxăng thườngkhông quá 15%.Khảnăng tăngRONcủaMTBEkhiphavàoxăng vớicáctỉlệkhác nhauđượctrìnhbàyởbảng1.17

Bảng 1.17 Khảnăng tăng RON của xăng với các thểtích MTBE khác nhau [3]

Ngoài khảnăng tăng trịsốoctan, MTBE còn cóưu điểm là độbay hơi thấp,

có khảnăng pha trộn với xăng tốt, giảm hàm lượng khí thải và cháy hếthidrocacbon Tuydo khảnăng hòatancủaMTBEvàonước vàngượclại là lớn hơn so vớixăngthôngthườngnên khibịròrỉtrong quá trìnhsửdụng và tồn chứasẽgâyônhiễmmôitrườngnước,đâylànhượcđiểmlớnnhấtcủaphụgiaMTBE

 Cácloạiphụgiaoxygenatkhác

 Etyltert-butyl ete(ETBE)

ETBEcótínhchất tương tựMTBE,tuy nhiênkhảnănghoà tan vàonướcvà áp suấthơibãohòa củaETBEthấp hơn TrịsốoctancủaETBEtương đươngvớiMTBE,RONnằmtrong khoảng 110-119 nên ETBEcũng được sửdụngnhưmộtphụgia tăngRONchoxăng ThôngthườngETBEđượcpha vàoxăng vớitỷlệ8-17%V.Với tỷlệnàysẽtăng được 2-5 đơn vịoctansaukhipha trộntùy thuộc vào RONcủaxănggốcđượcpha TheoTCVN6776:2005,giới hạnhàmlượngoxylà2,7%klnênETBEcóthểđượcpha vàoxăng lên đến17,4%V.Hiệnnaydogiá thànhsản xuấtETBEđắt hơn sovớiMTBEvàetanolnênnếu sửdụngnó đểphối trộnvàoxăng sẽkéotheo giáthànhsảnphẩm.Vì vậy đểhạn chếnhược điểmnàycũngnhưcácnhược điểmcủaetanolvàMTBEngười ta tiếnhànhtrộnETBEvớiMTBEhoặcetanolvới tỷlệnhấtđịnh.ETBEíttantrong nước vàkhógiảihấptừđất,nênítgâyônhiễmhơnMTBE,Sovớietanolthìngoài việcgiảmRVPphatrộn của xăngthànhphẩm và cónhiệtcháycaohơn,ETBE còncóưuđiểm hiệuquảsửdụngnăng lượng và giảmphátthải

CO2.Tuyíttan trongnước,ETBEcũnggâyô nhiễm và cómùirấtkhóchịukhilẫnvàonước,nócònrất dễcháyvàgâydị ứng da vàmắt

 Tertamyl metylete(TAME),Tertamyletyl ete(TAEE), dipropylete(DIPE)Trongthực tếngoài cácphụgia oxygenatphổbiến đượcnêuởtrên thìcácnhàsảnxuấtcònsửdụngcácphụgianhằm tăng trịsốoctancủa xăng nhưTAME, TAEE,DIPE.Cácphụgia nàyđược phavàoxăng đến15%Vvà tạo rasựtăng trị

sốoctan từ2-3 đơn vị Nhìn chung cả3 loại này đều có trịsốoctan thấp hơn các hợp chất chứa oxy khác, do vậy chúng cũng chưa được sửdụng phổbiến.

1.2.1.3 Phụgiaaminthơm

Cáchợp chấtaminthơm đã đượcnghiêncứu làmphụgiatăngRONchonhiênliệuxăngtừnăm1950.CáchợpchấtaminthơmtiêubiểucóthểkểđếnnhưN-methylaniline(NMA);N,N-dimethylaniline(NNDMA);aniline…Các tínhchấtvậtlývàtrịsốoctancủacácphụgiaaminthơmđượctrìnhbàyởbảng1.18

Bảng 1.18 Tính chất vật lý và trịsốoctan của một sốphụgia amin thơm[13][14]

Hợp chất amin thơm

Trạngtháiởđiềukiệnthường

Khốilượngriêngở2

00C(kg/m3)

Nhiệtđộnóngchảy(0C)

Nhiệtđộsôi(0C)

RON MON

N-Methylaniline Lỏng 989 -57 194-197 280 250N,N-Dimethylaniline Lỏng 956 2 193 95 843,4-Dimethylaniline Rắn 1076 51 226 370 3203,5-Dimethylaniline Lỏng 971 9-11 220-221 340 310

rắn 973 42-44 199-202 340 305p-Ethylaniline Lỏng 970 -5 217-218 320 300

p-tert-Butylaniline Lỏng 737 15-16 90-93 300 260Indoline Lỏng 1063 -21 220-221 300 150Các hợp chất amin thơm có chứa nguyên tốN còn dưcặp điện tửtựdo nêncókhảnăngứcchếsựsựhình thànhgốc tựdo trongquá trình cháycuanhiênl i ệu

làm giảm hiện tượngkíchnổtrong động cơ Nhược điểm lớn nhất củacácphụgiaaminthơm lànitrogencó thểbịoxy hóa một phần trong quá trình cháycủanhiênliệu,sẽlàm tăng lượng NOxtrong khí thải Ngoàira một sốaminthơmcòncókhảnăng tạonhựatrong buồngđốt tạihàmlượng sửdụng yêucầu

Trongcáchợp chấtaminthơm thìN-methylanilineđược sửdụngnhiềuvì hợpchấtnàycó thểtăng trịsốoctannhiều nhất với hiệuứngtạo nhựa thấp nhất Mộtvàihợpchất có hiệu quảhơnN-methylaniline nhưnglại có nhược điểm là làm tăng việc tạonhựatrongbuồng đốt vàcáchệthốngdẫnnhiênliệu Bảnthân N-methylaniline nguyênchất

là chất độc nhưngkhi phatrộnvàoxăng sẽkhôngcótáchại đếnmôttrườngởnồng độthấp

do được đốtcháy hoàn toàn.Khảnăng

tăng trịsốoctancủaN-methylaniline khipha nóvàomột loại xăng

(cóRON=91,6)đ ượctrình bàyởbảng1.19

Bảng 1.19 Khảnăng RON của N-methylaniline khi pha vào xăng [13]

- Loại trừvàngănchặncácloại cặncarbon

- Giảm hoặc hạnchếlượnghidrocacbonthảira

Một sốkết quảthực nghiệm khảnăng tăng trịsốoctan của xăng với phụgia 10515G được trình bàyởbảng 1.20

PT-Bảng 1.20 Một sốthửnghiệm với phụgia PT-10515G [22]

PT-10515G, ml/l RON MON (RON + MON)/2

Bảng 1.21 Thửnghiệm khảnăng tăng chỉsốoctan của phụgiaPT-10515G đối với xăng từdầu mỏBạch Hổ[3]

Condenssate Bạch

Hổ(% thểtích)

Reformat(% thểtích)

PT-10515G(% thểtích) RON ∆RON

Bảng 1.22 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia A-819 [3]

RON xăng gốc %V xăng gốc % V A-819 RON xăng pha

PhụgiaADA-KRATA[3]

ADA-KRATAcũng nhưPT-10515G, A-819là một loại phụgia tăngtrịsốoctancóthànhphầnchủyếu làN-methylanilinehoặcMono aniline.PhụgianàydoKRATA group, Ngasản xuất với rất nhiều sản phẩm thươngmại khácnhau.Khả

năng tăngRONcủaphụ giaADA-KRATAkhác nhau tùy theoloại phụ gia sửdụng Khảnăng tăng RON của các loại phụgia khác nhau của KRATA được trình bàyởbảng 1.23

Bảng 1.23 Khảnăng tăng RON của các loại phụgia khác nhau của KRATA [3]

Phụgia

Hàm lượngphụgia (% khốilượng)

Khảnăng tăngRON tốiđaởhàmlượng tốiưu

Lượng sửdụng tối đa , max

xăngphatrộnADA-KRATAthấphơnsovớixăngphatrộnMTBE

Bảng 1.24 Khảnăng tăng trịsốoctan của phụgia ADA-KRATA so với MTBE [3]

Phụgia ADA-KRATA,

%khối lượng RON

Phụgia MTBE, % khối

Các phụgia được sửdụng nhằm chống oxy hóa xăng với hàm lượng rấtnhỏ từ 10-20 ppm như: 2,6-Ditertbutyl p-cresol; salyxylal-0-aminophenol;disalyxylal etylen diamin, N-butyl-p-aminophenol…[4]

1.2.2.2Phụgiachốngtạocăntrongbuồngđốt

Khi nhiênliệucháy, trong buồngđốt sẽhình thànhmột lớp cặndàygọi làcặnbuồngđốt Lớp cặnnàyngàycàng dày thêmlàm giảmdungtíchcủabuồngđốt, làmgiảmkhảnăngcháycủanhiênliệu và tạo ranhững khenứt nhỏd ẫn đến

tăngthêmdiệntíchbềmặtcủabuồngđốt.Hiệntượngnàydân đếncáctac hai:

- Tỷsốnéncủa động cơcaohơn mộtcách không mong muốnvà làmtăngcácyêu cầu vềtrịsốoctanso với thiết kếbanđầu

sửdụnglàcác amin,dẫn xuất củaanhydrit polyisobutensuccinic,

polypropyl-phenol (hình 2.2)… với hàm lượng khoảng 50-125 ppm [3][4]

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của anhydrit

polyisobutensuccinic,polypropyl-phenol

1.2.2.3Phụgia tẩy rửa,phântán vàchốngg ỉ

Trong động cơvà các hệthống bơm nhiên liệu sau một thời gian sửdụngthường có một lượng nhựa, các loại cặn, muội bám vào Các loại cặn đó thường tậptrungởmặt van tiết lưu của động cơgây tắc nghẽn Đểloại bỏnhững loại

cặn bẩn này người ta thường thêm vào trong xăng thương phâm một lượng nhỏcácchất tẩy rửa Đikèmtheo phụgiatẩyrửa là phụgia phân táncóchứcnăng biến đổi hóa

khácxốphơn,dễvỡthànhcáchạtnhỏcókhảnăngphân tán trong nhiênliệu

Bên cạnh đó một lượng nước tuy nhỏcó trong xăng theo thời gian cũng có tácdụng gây gỉcác bểchứa và các hệthống trong động cơ Do vậy các nhà sản xuất chothêm vào xăng các loại phụgia nhưmuối ammon hoặc amine của axit phosphoric,sulphonic, cacbocilic đểchống lại hiện tượng gỉ[4]

1.2.2.5Phụgiachốngănmòn