TÌM HIỂU về XĂNG TRONG QUÁ TRÌNH DẦU MỎ

Việc nâng cao trị số Octan của xăng là vô cùng quan trọng bởi nó ảnh hưởng trực tiếp tới thiết bị, máy móc sử dụng, năng suất lao động xã hội và tuổi thọ của thiết bị kỹ thuật cũng như vấn đề ô nhiễm môi trường và quan trọng hơn là sức khỏe con người.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ XĂNG 1

1.1 Tổng quan về xăng 1 1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thu xăng của Việt Nam và thế giới 2 1.3 Nguồn gốc của xăng5 1.4 Thành phần hóa học của xăng 7 1.4.1 Thành phần hiđrocacbon 7

1.4.2 Thành phần phi hiđrocacbon của xăng 8

1.5 Phân loại xăng 8 1.6 Động cơ xăng 10 1.6.1 Động cơ xăng 4 kì 10

1.6.2 Động cơ xăng 2 kì 12

1.6.3 Bản chất của quá trình cháy trong động cơ xăng 13

1.7 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng14 1.7.1 Xăng không chì, xăng E5, xăng E10 14

1.7.2 Phụ gia 17

CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CỦA XĂNG 19

2.1 Các chỉ tiêu chất lượng đặc trưng của xăng 19 2.1.1 Tính chống kích nổ (chỉ số octan) 19

2.1.2 Tính bay hơi thích hợp 26

2.1.3 Tính ổn định hóa học 26

2.1.4 Thông có sự ăn mòn, tạp chất cơ học và nước 26

2.2 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng xăng 27 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xăng 27 2.3.1 Các chỉ tiêu chất lượng liên quan đến an toàn sức khỏe, môi trường 27

2.3.2 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến tính chất cháy trong động cơ (Trị số octan) 28

2.3.3 Ảnh hưởng của một số kim loại thành phần của phi hydrocacbon 29 2.4 Phương pháp nâng cao chất lượng xăng 30

2.4.1 Phương pháp dùng phụ gia 30 2.4.2 Phương pháp nâng cao trị số octan của xăng bằng hợp chất có trị số octan cao

33

2.4.3 Phương pháp nâng cao trị số octan bằng phương pháp hóa học 41

KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhập khẩu xăng dầu 4 tháng đầu năm 2018 3

Bảng 1.2 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng không chì 14

Bảng 1.3 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng E5 15

Bảng 1.4 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng E10 16

Bảng 1.5 Các hợp chất oxygenat 17

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu chất lượng xăng 22

Bảng 2.2 Trị số octan của một số hiđrocacbon 25

Bảng 2.3 Quan hệ giữa tỷ số nén và chỉ số octan 28

Bảng 2.4 Trị số octan của một số phụ gia chứ oxi 32

Bảng 2.5 Cácloại phụgia tăng trịsố octan 34

Bảng 2.6 Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan 34

Bảng 2.7 Một số kết quả thử nghiệm với phụ gia PT-10515G 36

Bảng 2.8 Thử nghiệm khả năng tăng chỉ số octan của phụ gia PT-10515G 36

Bảng 2.9 Những ảnh hưởng của MMT đến tính chất của xăng 38

Bảng 2.10 Khả năng tăng trị số octan đối với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88 38

Bảng 2.11 Khả năng tăng trị số octan đối với xăng gốc có trị số octan từ 92 đến 95 39

Bảng 2.12 Các dạng phụ gia Sunazocene# và tính chất hóa lý 40

Bảng 2.13 So sánh lựa chọn phụ gia 41

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ tháp chưng cất dầu thô 6

Hình 1.2 Các loại phân tử hiđrocacbon phổ biến trong thành phần của xăng 7

Hình 1.3 Màu sắc của xăng Xăng RON 83, xăng RON 92 – E5, xăng RON 95 9

Hình 1.4 Màu sắc của xăng RON 95 9

Hình 1.5 Chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kì 10

Hình 1.6 Động cơ xăng 4 kì 11

Hình 1.7 Động cơ xăng 2 kì 12

MỞ ĐẦU

Trong thời đại hòa nhập và phát triển nền kinh tế của đất nước, hòa chung vớinhịp cầu phát triển của thế giới Đất nước Việt Nam đang không ngừng đổi mới vàvươn lên trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa Đảng và nhà nước ta đang coitrọng rất nhiều về xăng dầu cũng như là dầu mỏ, nó góp phần thúc đẩy sự phát triểnkinh tế nước nhà Hiện nay xăng dầu là một loại hàng hóa hết sức quan trọng và khôngthể thiếu được trong tất cả các quốc gia, đã và đang trên con đường phát triển sự phồnvinh của đất nước Như vậy có thể khẳng định rằng trong những thập kỷ gần đây, xăngdầu đã là nguồn nhiên liệu vô giá và đặc biệt quan trọng mà ta cần phải chú trọng vàđầu tư Vì chính xăng dầu là nghành kinh tế mũi nhọn, khẳng định sự phồn vinh và đilên của mỗi quốc gia

Đối với mỗi quốc gia, tuy khác nhau về điều kiện khí hậu, trang thiết bị, nhưngnhu cầu sử dụng nhiên liệu lỏng ngày càng tăng Song nhìn chung xu hướng sử dụngxăng không chì, xăng sạch trên mỗi quốc gia ngày càng tăng Đặc biệt là các quốc giađiển hình như Ở Mỹ hiện sử dụng xăng không chì đã lớn hơn 40% ÷ 50% khối lượngnhiên liệu, ở Đức, Ý, Pháp, Nhật khối lượng dầu diesel dự báo tới năm 2005 là 48%,nhiên liệu phản lực hàng năm trên thế giớ sản xuất 90 ÷ 100 triệu tấn nhiên liệu chonghành hàng không Trước những năm 1990 xăng động cơ chiếm ưu thế Nhưng gầnđây xu hướng sử dụng dầu do có chiều hướng gia tăng Tuy nhiên xăng vẫn giữ vị tríquan trọng vì là nhiên liệu cho những loại động cơ hiện đại có tỷ số nén cao và tốc độlớn Xu thế chuyển xăng thông dụng sang xăng sạch không chì, Việt Nam đã sử dụnghết xăng không chì vì trong xăng hàm lượng khí CO2 trong khí thải giảm, hàm lượngbegen trong xăng không chì xuống còn < 1% thể tích, xăng không chì có hàm lượngchì nhất định nhưng không được vượt quá 0,013g/lit, ngoài ra việc cho thêm một sốphụ gia không chì như Metanol, MTBE (Metyl tert-butyl ete) ta còn phải sử dụng một sốcông nghệ sản xuất có trị số octan cao như quá trình ankyl hóa, đồng phân hóa

Vì vậy việc nâng cao trị số Octan của xăng là vô cùng quan trọng bởi nó ảnhhưởng trực tiếp tới thiết bị, máy móc sử dụng, năng suất lao động xã hội và tuổi thọ

của thiết bị kỹ thuật cũng như vấn đề ô nhiễm môi trường và quan trọng hơn là sứckhỏe con người.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ XĂNG 1.1 Tổng quan về xăng [1]

Xăng là dung dịch nhẹ, dễ bay hơi, dễ bốc cháy, được thu từ quá trình chưng cấttrực tiếp dầu mỏ Xăng được sử dụng như một loại nhiên liệu, làm chất đốt cho cácloại động cơ xăng

Ðộng cơ xăng ra đời sớm hơn động cơ diesel (được phát minh ra đồng thời ởPháp và Ðức vào khoảng 1860), nó đã phát triển mạnh mẽ từ sau những năm 50 củathế kỷ trước Với nền công nghiệp chế tạo ô tô hiện đại như ngày nay đã cho ra đờinhiều chủng loại với công suất khác nhau và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực củađời sống sản xuất và sinh hoạt của con nguời

Cùng với sự gia tăng về số lượng động cơ xăng, nhu cầu về xăng nhiên liệu ngàycàng tăng nhanh, điều này đã mang đến cho các nhà sản xuất nhiên liệu những cơ hội

và cả những thách thức mới, bởi trong thực tế, bên cạnh những lợi ích mà động cơ nàymang lại cho con người thì đồng thời nó củng thải ra môi trường một lượng lớn cácchất dộc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe và cả môi trường sinh thái

Vì vậy xăng thương phẩm bắt buộc phải bảo đảm được các yêu cầu không nhữngliên quan đến quá trình cháy trong động cơ, hiệu suất nhiệt mà còn phải bảo đảm cácyêu cầu về bảo vệ môi truờng

Thông thường xăng thương phẩm cần đạt được các yêu cầu cơ bản như sau:

− Khởi động tốt khi đang ở nhiệt độ thấp

− Ðộng co hoạt động không bị kích nổ

− Không kết tủa, tạo băng trong bình chứa và cả trong bộ chế hòa khí

− Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu

− Dầu bôi trơn bị pha loãng bởi xăng là ít nhất

− Trị số octan ít bị thay dổi khi thay đổi tốc độ động cơ

− Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt

Xăng nhiên liệu thu nhận được trong các nhà máy lọc dầu, ban đầu chỉ từ phânxưởng chưng cất khí quyển, tuy nhiên hiệu suất thu xăng từ quá trình này rất thấp chỉvào khoảng 15% khối lượng dầu thô ban đầu

Khi nhu cầu về xăng tăng lên thì phân đoạn này không đủ để cung cấp cho cácnhu cầu thực tế, vì vậy bắt buộc con người phải chế biến các phần thu khác nhằm thuhồi xăng với hiệu suất cao hơn, điều này đã làm xuất hiện các phân xưởng khác nhưphân xưởng cracking, alkyl hóa

Ngoài lý do vừa nêu ở trên thì do yêu cầu về hiệu suất của động cơ ngày càngtăng và chất lượng xăng ngày càng cao nên các nhà sản xuất nhiên liệu phải đưa ranhiều quá trình sản xuất khác nhằm đảm bảo các yêu cầu của xăng thương phẩm Thực tế trong các nhà máy lọc dầu hiện nay xăng thương phẩm được phối trộn từnhững nguồn sau:

− Xăng của quá trình FCC

− Reforming

− Xăng chung cất trực tiếp

− Xăng của quá trình isomer hóa

− Alkylat

− Xăng của quá trình giảm nhớt, cốc hóa, các quá trình xử lý bằng hydro

− Xăng thu được từ các quá trình tổng hợp như Methanol, Ethanol, MBTE

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thu xăng của Việt Nam và thế giới

Theo tính toán từ số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, trong 4 thángđầu năm 2018 cả nước nhập khẩu trên 4,36 triệu tấn xăng dầu, trị giá 2,82 tỷ USD(tăng 9,6% về lượng và tăng mạnh 31,3% về trị giá so với cùng kỳ năm 2017) Riêngtháng 4/2018 cả nước nhập khẩu trên 976.336 tấn xăng dầu, trị giá 631,54 triệu USD(giảm 20,4% về lượng và giảm 19,4% về trị giá so với tháng 3/2018) Giá nhập khẩuxăng dầu trong tháng 4 đạt 646,8 USD/tấn (tăng 1,2% so với tháng 3/2018 và cũngtăng 25,1% so với tháng 4/2017) Tính chung trong cả 4 tháng đầu năm nay, giá xăngdầu nhập khẩu vào Việt Nam đạt trung bình khoảng 645,5 USD/tấn (tăng 19,8% so vớigiá trung bình 4 tháng đầu năm ngoái)

Xăng dầu có xuất xứ từ thị trường Hàn Quốc được nhập khẩu về Việt Nam chiếm26,5% trong tổng lượng xăng dầu nhập khẩu của cả nước và chiếm 28,6% trong tổngtrị giá, đạt trên 1,16 triệu tấn, trị giá trên 807,06 triệu USD (tăng 17,2% về lượng vàtăng 33,4% về trị giá so với cùng kỳ năm ngoái) Nhập khẩu xăng dầu từ thị trường

Malaysia 4 tháng đầu năm nay tăng mạnh tới 69,4% về lượng và tăng 114,7% về trịgiá so với cùng kỳ năm trước, đạt 1,3 triệu tấn, trị giá 767,83 triệu USD, chiếm 29,9%trong tổng lượng xăng dầu nhập khẩu của cả nước và chiếm 27,3% trong tổng kimngạch Xăng dầu nhập khẩu từ Singapore chiếm 21% trong tổng lượng xăng dầu nhậpkhẩu của cả nước và chiếm 19,7% trong tổng kim ngạch, đạt 914.394 tấn, trị giá554,31 triệu USD Chỉ riêng nhập khẩu từ thị trường Singapore sụt giảm cả về lượng

và trị giá so với cùng kỳ năm ngoái, với mức giảm tương ứng 44,6% và 32,9%

Xăng dầu nhập khẩu từ thị trường Nga nổi bật lên với mức tăng rất mạnh 830%

về lượng và tăng 1.192% về trị gía so với cùng kỳ đạt 48.804 tấn, trị giá 41,87 triệuUSD Bên cạnh đó, nhập khẩu từ thị trường Thái Lan cũng tăng mạnh 96,2% về lượng

và 141,7% về trị giá so với cùng kỳ, đạt 394.053 tấn, trị giá 249,52 triệu USD

Bảng 1.1 Nhập khẩu xăng dầu 4 tháng đầu năm 2018

Thị trường

Lượng (tấn) Trị giá (USD) Lượng Trị giá

Vì vậy, Việt Nam cần có một chiến lược cụ thể hơn về vấn đề sản xuất, phân phối

và xuất khẩu Theo đó, việc xuất khẩu xăng dầu cần căn nhắc kỉ lưỡng để tránh tìnhtrạng Việt Nam trở thành nước nhập siêu xăng dầu trong khi vẫn là nước xuất khẩusiêu xăng dầu hiện nay

 Vì sao giá xăng cao thấp chênh lệch giữa các nước

Cả xăng và diesel đều là những nhiên liệu có ở hầu hết mọi ngóc ngách trên thếgiới và mọi quốc gia đều tiếp cận được thị trường thế giới với mức giá khác nhau Thếnhưng giá bán lẻ các mặt hàng này lại rất khác nhau giữa các nước

Có nhiều lý do khác nhau đằng sau sự chênh lệch này, bởi nhiên liệu hóa thạchthường là vấn đề nhạy cảm trước các cách tiếp cận khác nhau của các chính phủ Giánhiên liệu tăng, giảm còn do các loại thuế, các khoản trợ giá, chi phí gốc và chính sáchchống lạm pát của mội nước Việc là một nước khai thác dầu hay là một quốc gia nhậpkhẩu cũng ảnh hưởng tới giá cả khi xăng dầu đến tay người tiêu dùng Vấn đề là bạn

có thể phải trả cao gấp 200 lần so với người khác tùy thuộc vào việc bạn mua xăng dầu

ở đâu

Venezuela là nơi có giá xăng dầu rẻ nhất thế giới, theo báo cáo mới nhậ của tổchức tư vấn về xăng dầu trên toàn cầu được công bố ngay 28/5/2018 1 lít xăng ở đâygiá 1 xu Mỹ (khoảng 230 VNĐ), tuy nước này đang trong tình trạng lạm phát chóngmặt Nguyên nhân là do Venezuela có trữ lượng dầu lớn nhất thế giới, mặc dù nềnkinh tế đang suy sụp, chính phủ phải trợ giá hầu hết các nhiên liệu hó thạch Mặt khác,

Ả Rập Saudi, nước có trữ lượng dầu thứ nhì thế giới, hiện đứng thứ 14 trong danh sáchcác nước có giá xăng dầu rẻ nhất thế giới, bạn phải trả cao gấp 54 lần so với Venezuela

là 54 xu Mỹ (12.000 VNĐ) Xăng ở Iran (0,28$/lít), Sudan (0,34$/lít) cả 2 đều là nướcsản xuất dầu Kuwait (0,35$/lít), Algeria (0,36$/lít)

Iceland là quốc gia có giá xăng dầu đắt nhất thế giới: 2,17$ (50.000 VNĐ).Lãnh thổ Hong Kong đứng thứ 2, với giá 2,14$ gấp 194 lần Venezuela Na Uy: 2,05$/lít Mặc dù là những nước khai thác dầu lớn nhất thế giới

1.3 Nguồn gốc của xăng [1, 2]

Xăng là sản phẩm của quá trình chưng cất dầu thô Dầu thô được khoan và bơmlên từ lòng đất, là một chất lỏng hơi sệt, màu nâu sẫm, nó là một hỗn hợp của rất nhiềuloại hiđrocacbon có công thức cấu tạo khác nhau Mỗi loại hiđrocacbon có chiều dài

và cấu tạo phân tử khác nhau sẽ có các tính chất hóa, lý khác nhau Mạch carbon càngdài, trọng lượng phân tử càng lớn hơn

Hợp chất hiđrocacbon có từ 1 đến 4 nguyên tử C như metan (CH4), Etan (C2H6),Propan (C3H8), và Butae (C4H10) là các chất khí ở nhiệt độ thường Với số nguyên tử C

từ 5 – 18, là các hiđrocacbon ở dạng lỏng Với số nguyên tử C ≥ 19, hợp chấthiđrocacbon là các chất rắn ở nhiệt độ thường Tất nhiên chúng ta dễ suy luận là cáchiđrocacbon có mạch carbon càng dài sẽ có độ sôi càng cao Dựa vào đặc tính này màcác kỹ sư có thể thiết kế tháp chưng cất để tách các loại hiđrocacbon khác nhau ra từngnhóm riêng biệt từ dầu thô

Trong nhà máy lọc dầu như Dung Quất quá trình chưng cất dầu thô xảy ra nhưvậy Dầu thô được đun nóng liên tục và các loại hiđrocacbon như các chất khí, dungmôi hữu cơ, xăng, dầu hỏa, dầu diesel, dầu nhờn, paraffin… được tách ra từ cột thápchưng cất ở những tầng có nhiệt độ ngưng tụ khác nhau Nhóm hiđrocacbon ở nhiệt độsôi thấp sẽ được tách ra trước tiên nằm ở phần cao nhất của tháp chưng cất Về phíađáy tháp là các hiđrocacbon nặng hơn được tách ra Chúng ta có thể hiểu rõ hơn quitrình chưng cất dầu thô, hay còn gọi là quy trình lọc dầu, từ sơ đồ bên dưới

Hình 1.1 Sơ đồ tháp chưng cất dầu thô.

Dầu thô (crude oil) được đun nóng bốc hơi và tách ra theo từng nhóm trong thápchưng cất phân đoạn (distillation column), ở các khoảng nhiệt độ khác nhau, có thểdiễn tả sơ lược:

− Cao nhất là các chất khí (gas) với số nguyên tử C ≤ 4, được tách ra ở nhiệt độ

30oC Thường dùng làm nhiên độ đốt

− Nhóm hỗn hợp gồm các hiđrocacbon có công thức phân tử C5 đến C10 trộn lẫnvào nhau, được gọi là xăng, và được dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong.Nhiệt độ bốc hơi của hỗn hợp khoảng 30 – 180oC

− Tiếp theo nhóm xăng là các hiđrocacbon thuộc nhóm dầu hỏa (kerosene) từ

C10– C15, có nhiệt độ sôi từ 180 – 250oC Dùng làm nhiên liệu đốt, nhiên liệu phảnlực

− Tiếp theo dầu hỏa, xuống bên dưới của tháp chưng cất, là dầu diesel từ C15 –

C20, thường dùng làm nhiên liệu xe tải

− Tiếp xuống phía dưới là dầu nhờn bôi trơn động cơ, còn gọi với tên thông dụng

là nhớt máy, nhớt động cơ (lubricating oil) Mạch carbon của nhóm này khálớn, do vậy mà chúng không thể bốc hơi ở nhiệt độ thường Bạn cũng biết rằngbên trong động cơ đang hoạt động, dầu nhờn thường xuyên ở nhiệt độ 121ºC

mà không bị bốc hơi (nhìn lại trên sơ đồ tháp chưng cất, bạn sẽ hiểu vì sao).Các chất bôi trơn này gồm nhiều loại, từ loại lỏng cho động cơ; đặc sánh hơncho các hộp số mạnh (gear oil), đặc hơn nữa như mỡ bôi trơn cơ phận (grease).Va-zơ-lin (vasoline) dùng để bôi chống khô da khi trời lạnh cũng thuộc vềnhóm này Khi mạch phân tử dài hơn 20 nguyên tử C, các hiđrocacbon ở thể rắn

và có tên gọi là paraffin hay sáp

− Cuối cùng là nhựa đường, hay dầu hắc dùng để trải đường cho xe chạy Tất cả cácsản phẩm trên đều lấy ra từ dầu thô Và các bạn thấy là chỉ dựa vào chiều dài khácnhau của mạch cacbon (C) mà chúng ta có thể tách các nhóm hợp chất hữu cơhiđrocacbon ra, bằng phương pháp chưng cất theo cột bốc hơi phân đoạn

1.4 Thành phần hóa học của xăng [1]

Với nhiệt độ sôi thấp từ 30 – 180oC, phân đoạn xăng gồm các hiđrocacbon từ C5

–C10 Có cả ba loại hiđrocacbon là parafin, naphtalen, aromantic Tuy nhiên thành phần

và số lượng hiđrocacbon khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu

Hình 1.2 Các loại phân tử hiđrocacbon phổ biến trong thành phần của xăng.

1.4.1 Thành phần hiđrocacbon

 Họ parafin

Công thức hóa học chung là CnH2n+2, chúng tồn tại dưới 2 dạng: mạch thẳng parafin) từ quá trình chưng cất tự nhiên và mạch phân nhánh (iso-parafin) từ các quátrình chế biến chưng cất chân không

Trong xăng, ngoài các hợp chất hiđrocacbon kể trên còn có các hợp chất phihiđrocacbon như các hợp chất của oxy, nitơ, lưu huỳnh Trong các hợp chất này thìngười ta quan tâm nhiều đến các hợp chất của lưu huỳnh vì tính ăn mòn và ô nhiễmmôi trường.

Trong xăng, lưu huỳnh chủ yếu tồn tại chủ yếu ở dạng mercaptan (RSH), hàmlượng của nó phụ thuộc vào nguồn gốc của dầu thô có chứa ít hay nhiều lưu huỳnh vàhiệu quả quá trình xử lý HDS

Các hợp chất của các nguyên tử khác có hàm lượng chủ yếu ở dạng vết, trong đónitơ tồn tại chủ yếu ở dạng pyridin còn các hợp chất của oxy thì rất ít và chúng thường

ở dạng phenol và đồng đẳng

1.5 Phân loại xăng [1, 3]

Căn cứ vào Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776: 2005 – Tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì, xăng sử dụng tại Việt Nam được phân thành 3 loại cơ bản:

 Xăng RON 83: Có mùi đặc trưng, màu nâu đỏ, được sử dụng cho phương tiện

có tỉ số nén 8/1, có trị số octan là 83 Hịện xăng này ít được sử dụng trên thịtrường

 Xăng RON 92: Có mùi đặc trưng, màu xanh lá, được sử dụng cho phương tiện

có tỉ số nén 9,5/1, có trị số octan là 92

 Xăng RON 95: Có mùi đặc trưng, màu vàng, được sử dụng cho phương tiện có

tỉ số nén trên 9,5/1 như các xe hơi đời mới, xe đua, có trị số octan là 95

từ dầu mỏ với khoảng nhiệt độ sôi thông thường từ 30°C đến 215°C, thường

có chứa lượng nhỏ phụ gia phù hợp, nhưng không có phụ gia chứa chì, được

sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong

etanol từ 4 % đến 5 % theo thể tích, ký hiệu là E5

etanol từ 9 % đến 10 % theo thể tích, ký hiệu là E10

Ngoài ra, kể từ ngày 1/1/2018 thì xăng E5 chính thức được sử dụng E5 là xăngđược trộn thêm cồn sinh học etanol, con số này được tính theo tỉ lệ % giữa etanol vàxăng Ví dụ, người ta pha 5% etanol với 95% xăng thành phẩm thì được xăng E5

Hình 1.3 Màu sắc của xăng từ trái qua phải: Xăng RON 83, xăng RON 92 – E5, xăng

RON 95.

Hình 1.4 Màu sắc của xăng RON 95.

 Ưu điểm xăng E5 với các loại xăng khác:

− Cồn sinh học giúp hạn chế phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, cũngnhư hạn chế khí thải độc ra môi trường;

− Dễ sản xuất, chi phí thấp hơn xăng;

− Etanol chủ yếu được sản xuất từ khoai mì, lúa mì, là điểm mạnh của nôngnghiệp Việt Nam;

− Trong tình hình Việt Nam chủ yếu vẫn phải nhập xăng thành phẩm về bán thìviệc pha etanol vào xăng đem lại kinh tế và bảo vệ môi trường cao hơn

 Bên cạnh đó, E5 cũng có một số nhược điểm:

− Do là hợp chất bay hơi nhanh nên etanol dễ gây cháy nổ, lượng nhiệt tỏa ra íthơn xăng thông thường

− Phải thay đổi kết cấu động cơ xe để phù hợp với xăng E5

1.6 Động cơ xăng [1, 2]

Để sử dụng xăng làm nhiên liệu một cách hiệu quả nhất, phải nắm vững nguyên

lý làm việc của động cơ xăng

Động cơ xăng là một kiểu động cơ đốt trong, nhằm thực hiện sự chuyển hóa nănglượng hóa học của nhiên liệu khi cháy thành năng lượng cơ học dưới dạng chuyểnđộng quay Động cơ xăng bao gồm động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ, trong đó động cơ 4

kỳ phổ biến hơn

1.6.1 Động cơ xăng 4 kì

Hình 1.5 Chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kì.

Hình 1.6 Động cơ xăng 4 kì.

Chu kỳ 1: Chu kỳ hút, Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, van hút

mở ra để hút hỗn hợp công tác vào xilanh (hỗn hơp công tác là hỗn hợp xăng và khôngkhí đã được điều chế trước ở bộ phận hòa khí), lúc này van thải đóng

Chu kỳ 2: Chu kỳ nén, piston đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên, nén hỗn

hợp công tác Khi bị nén, áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ tăng, chuẩn bị cho quá trìnhcháy tiếp theo

Chu kỳ 3: Chu kỳ cháy, khi nến điện điểm lửa, sẽ đốt cháy hỗn hợp xăng và

không khí Khi cháy, nhiệt năng biến thành cơ năng đẩy piston xuống điểm dưới, đồngthời chuyển động qua thanh truyền làm chạy máy

Chu kỳ 4: Chu kỳ xả, piston lại đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, đẩy sản

phẩm cháy qua van thải ra ngoài và động cơ lại bắt đầu một hành trình mới

Ưu điểm

− Các kì nạp, xả, nén, cháy giãn nở sinh công, diễn ra riêng biệt nên sự hoạt độngrất chính xác, hiệu quả và ổn định Khoảng tốc độ hoạt động ổn định của cơrộng từ thấp đến cao (từ 500 – 100.000 vòng/phút), có thể lớn hơn)

− Sự mất mát nhiên liệu ít

− Hoạt động ổn định cả khi ở tốc độ thấp và cao, ít xảy ra hiện tượng quá nhiệt

− Tiêu tốn nhiệt năng thấp

− Quá trình nạp và nén diễn ra lâu hơn 2 kì nên hiệu suất cao hơn Do vậy màhiệu quả công suất cao so với mức tiêu tốn nhiên liệu

Nhược điểm

− Tiếng ồn ào ở các cơ cấu kết nối to

− Hệ thống phối khí đóng, mở xupap khá phức tạp, nhiều chi tiết vá thông số khácnhau nên cần bảo dưỡng, căn chỉnh Vỉ vậy mà việc bảo dưỡng sửa chữa mấtnhiều thời gian và chi phí

− Hai vòng quay trục khuỷu mới có 1 lỳ sinh công nên sự cân bằng kém hơn, dễgây rung máy

− Một điều rất thực tế là các động cơ 2 kì có 2 xi lanh để hình chữ V sẽ chạy êmhơn 1 xilanh vì nó triệt tiêu các rung động của nhau

1.6.2 Động cơ xăng 2 kì

Hình 1.7 Động cơ xăng 2 kì.

Kì 1: piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, trong xilanh xảy ra quá

trình cháy dãn nở, thải tự do, quét và thải khí Quá trình quét – thải khí diễn ra từ khipiston mở của quét cho đến khi tới điểm chết dưới Ở quá trình này của nạp đóng hỗnhợp xăng và không khí trong cacte bị nén, qua đường thông và cửa quét đi vào xilanh

và đẩy khí thải ra ngoài

Kì 2: Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, diễn ra các quá trình quét –

thải khí, lọt khí, nén và cháy Quá trình quét – thải khí diễn ra khi piston ở điểm chếtdưới cho đến khi đóng cửa quét Ở quá trình này của nạp đóng hỗn hợp căng và khôngkhí trong cacte có áp suất cao, qua đường thông và cửa quét đi vào xilanh và đẩy khíthải ra ngoài

Ưu nhược điểm của động cơ 2 kì

− Việc bảo trì dễ dàng hơn.

− So với động cơ 4 kì có cùng tốc độ như nhau thì công suất động cơ 2 kì sinh ralớn hơn

 Nhược điểm

− Quá trình nạp và xả ngắn nên mất mát nhiên liệu nhiều hơn so với 4 kì

− Cửa xả nằm trên xilanh nên dễ bị quá nhiệt, nóng máy

− Hoạt động kém và không ổn định ở tốc độ nhỏ

− Tiêu tốn lượng dầu bôi trơn lớn

1.6.3 Bản chất của quá trình cháy trong động cơ xăng.

Để động cơ làm việc bình thường trong xilanh, các mặt lửa phải lan truyền đềuđặn, hết lớp nọ mới đến lớp kia, với tộc độ khoảng 15-40m/s Nếu mặt lửa lan truyềnvới tốc độ quá lớn (nghĩa là sự cháy diễn ra cùng một lúc trong xilanh) thì xem như làcháy không bình thường và được gọi là cháy kích nổ Bản chất của quá trình cháy kích

nổ rất phức tạp, nguyên nhân chính là do trong thành phần nhiên liệu có chứa nhiềuthành phần dễ bị oxi hóa (như n-parafin) Các cấu tử này dễ tạo ra các peroxit vàhiđroperoxit , là các tác nhân gây nên phản ứng cháy chuỗi, làm cho khối nhiên liệutrong xilanh bốc cháy, ngay cả khi mặt lửa chưa lan truyền tới Khi nhiên liệu trongđộng cơ bị cháy kích nổ, mặt lửa lan truyền với vận tốc rất nhanh (có khi đến 300m/s),nhiệt độ cao làm cho áp suất tăng đột ngột, kèm theo hiện tượng nổ, tạo nên song xungkích đập vào xilanh, piston, gây nên tiếng gõ kim loại khác thường, làm máy bị haotổn công suất, động cơ quá nóng và tuổi thọ của máy giảm đi

1.7 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng [3, 4]

1.7.1 Xăng không chì, xăng E5, xăng E10

a) Xăng không chì

Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản và phương pháp thử tương ứng của xăng không chìđược quy định trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng không chì

Tên chỉ tiêu Mức 2 Mức 3 Mức 4 Phương pháp thử

có tạpchất

Trongsuốt,khôngphân lớp

và không

có tạpchất

Trongsuốt,khôngphân lớp

và không

có tạpchất

TCVN 7759 (ASTM D 4176)

b) Xăng E5

Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản và phương pháp thử tương ứng của xăng E5 đượcquy định trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng E5

Tên chỉ tiêu Mức 2 Mức 3 Mức 4 Phương pháp thử

và không

có tạpchất

Trongsuốt,khôngphân lớp

và không

có tạpchất

Trongsuốt,khôngphân lớp

và không

có tạpchất

Bảng 1.4 Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của xăng E10

Trong suốt,không phânlớp vàkhông cótạp chất

Trongsuốt,khôngphân lớp

Việc sử dụng phụ gia không thông dụng để sản xuất và pha chế xăng không chì,xăng E5, xăng E10, nhiên liệu điêzen và nhiên liệu điêzen B5 phải được đăng ký vàchấp thuận theo quy định tại Thông tư 15/2009/TT-BKHCN ngày 02/6/2009 của Bộtrưởng Bộ Khoa học và Công nghệ về việc hướng dẫn trình tự, thủ tục đăng ký việc sửdụng phụ gia không thông dụng để sản xuất, pha chế xăng và nhiên liệu điêzen

Xăng không chì, xăng E5, xăng E10 có chứa hợp chất oxygenat như là phụ giathì hàm lượng các hợp chất oxygenat trong xăng không chì, xăng E5, xăng E10 phảituân thủ quy định trong bảng 1.5.

Bảng 1.5 Các hợp chất oxygenat1)

4815)

2) Có nhiệt độ sôi ≤ 210 °C

3) Không phát hiện