Khảo sát một số loại phụ gia tăng trị số oatan dùng để pha chế xăng từ condensat và phân đoạn xăng có trị số octan cao

Nhưng vấn đề đặt ra đối với các cơ sở sản xuất xăng hiện nay là do trị số octan của condensat thấp, nên khi pha với phân đoạn xăng có trị số octan cao reformat để sản xuất xăng thương ph

-

LÊ QUANG HƯNG

KHẢO SÁT MỘT SỐ LOẠI PHỤ GIA TĂNG TRỊ SỐ OCTAN DÙNG ĐỂ PHA CHẾ XĂNG TỪ CONDENSAT VÀ

PHÂN ĐOẠN XĂNG CÓ TRỊ SỐ OCTAN CAO

Chuyên ngành : Công Nghệ Hoá Học

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2007

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ Nguyễn Hữu Lương

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 : Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 28 tháng 01 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Lê Quang Hưng Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1981 Nơi sinh: Bắc Ninh Chuyên ngành: Công nghệ hoá học MSHV: 00505100

I- TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát một số loại phụ gia tăng trị số octan dùng để pha chế xăng từ condensat và phân đoạn xăng có trị số octan cao

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Lựa chọn phụ gia để pha xăng từ condensat và phân đoạn xăng có trị số octan cao đạt tiêu chuẩn hiện hành và đem lại hiệu quả kinh tế

- Xây dựng đường đặc trưng trị số octan dựa trên những kết quả thực nghiệm

- Tối ưu hoá công thức pha chế xăng nhằm đạt hiệu quả kinh tế nhất

Công Nghệ Hoá Học của trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài

Em cũng xin cảm ơn Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Chế Biến Dầu Khí, đặc biệt là phòng Hoá Dầu và thạc sĩ Nguyễn Văn Trọng Luật – trưởng phòng Hoá Dầu đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em hoàn thành đề tài

Cuối cùng, em xin cảm ơn các bạn trong lớp cao học đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài này

Tác giả Lê Quang Hưng

để pha chế xăng Nhưng vấn đề đặt ra đối với các cơ sở sản xuất xăng hiện nay là

do trị số octan của condensat thấp, nên khi pha với phân đoạn xăng có trị số octan cao (reformat) để sản xuất xăng thương phẩm thì không hiệu quả kinh tế và không đáp ứng được tiêu chuẩn mới về nhiên liệu xăng Vì vậy, để có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu này cho pha chế xăng thì một hướng giải quyết đó là dùng kết hợp với phụ gia tăng trị số octan

Luận văn đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn một số loại phụ gia tăng trị số octan thích hợp dùng để pha chế xăng

Sau khi đã lựa chọn được loại phụ gia thích hợp, luận văn đi vào khảo sát khả năng làm tăng trị số octan của phụ gia đã chọn và thiết lập mô hình đặc trưng trị số octan theo thành phần nguyên liệu pha chế để đưa ra công thức pha chế xăng đạt tiêu chuẩn Việt Nam

Tiếp theo đó luận văn thực hiện việc tối ưu hoá công thức pha chế để giảm tối thiểu chí phí sản xuất xăng bằng việc thay đổi thành phần pha chế và dựa vào các điều kiện ràng buộc về mặt kỹ thuật cũng như các ràng buộc trong thực tế sản xuất của nhà máy

Bố cục của luận văn gồm những phần sau:

Phần III: Kết quả và bàn luận

Phần IV: Kết luận

Vietnam has a great reserve of condensate that is available feedstock to produce gasoline Gasoline that is produced from blending condensate with high octane gasline fraction (reformate) is not economic effective and not meet the new gasoline standard in Vietnam And a way to use this resource for producing gasoline is to blend with octane-enhancing additives

This thesis studied the selection of octane-enhancing additives to blend with condensate and reformate for production of gasoline

After that the thesis studied further the ability of addititves to increase octane and estimate a octane characteristic equation for blended gasoline

And then finding optimal formula for blending gasoline The optimal formula is

a the recommented dosage that make sure produced gasoline meet the new standard with the lowest cost Finding optimal formula is to solve target fuction of economically optimality that on base of constraint of composition, material equilibrium and quality of blended gasoline

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: TỔNG QUAN 3

I.1 Thị trường nhiên liệu và tình hình pha chế xăng tại Việt Nam 4

I.1.1.Thị trường nhiên liệu ở Việt nam 4

I.1.2 Tình hình pha chế xăng thương phẩm ở Việt Nam 9

I.2 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng 12

I.2.1 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng trên thế giới 12

I.2.2 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng ở Việt nam 13

I.2.3 Một số chỉ tiêu liên quan đến chất lượng xăng 15

I.3 Thực trạng sử dụng condensat ở Việt Nam và các cấu tử pha xăng 19

I.3.1 Thực trạng sử dụng condensat ở Việt Nam 19

I.3.2 Các cấu tử pha xăng 20

I.4 Các loại phụ gia tăng trị số octan thông dụng 20

I.4.1 Giới thiệu một số loại phụ gia tăng trị số octan cho xăng 20

I.4.2.Cơ sở lựa chọn phụ gia tăng trị số octan cho xăng 22

I.4.3 Thành phần, tính chất và chức năng một số loại phụ gia tăng trị số octan cho xăng 25

I.5 Kết luận 34

PHẦN II: THỰC NGHIỆM 35

II.1 Mục tiêu 36

II.2 Nội dung nghiên cứu 36

II.2.1 Xác định tính chất của nguyên liệu 36

II.2.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của các hợp phần đến trị số octan của xăng 36

II.2.3 Thiết lập phương trình đặc trưng trị số octan cho xăng pha chế 37

II.2.4 Tối ưu hoá công thức pha chế xăng 37

II.3 Phương pháp nghiên cứu 38

II.3.1 Phương pháp xây dựng mô hình pha chế xăng thương phẩm 38

II.3.2 Phương pháp thực nghiệm 46

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬNN 51

III.1 Xác định tính chất nguyên liệu 52

III.1.1 Condensat Bạch Hổ 52

III.1.2 Reformat RON 100 nhập khẩu 54

III.2 Khả năng tăng trị số octan của từng loại phụ gia 56

III.2.1 Phụ gia PT – 10515G 56

III.2.2 Phụ gia MMT 56

III.3 Hiệu ứng cộng hưởng giữa các hợp phần 57

III.3.1 Giữa reformat và condensat Bạch Hổ 57

III.3.2 Giữa phụ gia PT – 10515G và phụ gia MMT 58

III.3.3 Đánh giá sơ bộ chi phí cho một đơn vị RON tăng thêm nhờ phụ gia 59 III.3.4 Nhận xét 60

III.4 Xây dựng phương trình đặc trưng trị số octan 61

III.4.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu 62

III.4.2 Thiết lập phương trình tính trị số octan của xăng pha chế 65

III.4.3 Kiểm định phương trình hồi qui tìm được 67

III.5 Kiểm tra chất lượng sản phẩm xăng pha chế 70

III.6 Xác định công thức tối ưu pha chế xăng 73

III.6.1 Tối ưu hoá theo lý thuyết 75

III.6.2 Tối ưu hoá trong thực tế sản xuất 76

III.7 Tính hiệu quả kinh tế 79

PHẦN IV: KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 90

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ

Bảng I.1: Dự báo nhu cầu xăng dầu của Việt Nam đến năm 2010 6

Bảng I.2: Sản lượng xăng pha chế của PDC 10

Bảng I.3: Hàm lượng lưu huỳnh cho phép theo tiêu chuẩn EURO 13

Bảng I.4: Bảng so sánh TCVN 6776:2000 và TCVN 6776:2005 14

Bảng I.5: So sánh các chỉ tiêu chính của TCVN 6776:2005 với các tiêu chuẩn trong khu vực và thế giới 15

Bảng I.6: Các loại phụ gia tăng trị số octan 24

Bảng I.7: Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan 24

Bảng I.8: Một số kết quả thử nghiệm với phụ gia PT-10515G 26

Bảng I.9 : Những ảnh hưởng của MMT đến tính chất của xăng 28

Bảng I.10 : Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT đối với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88 29

Bảng I.11: Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT đối với xăng gốc có trị số octan từ 92 đến 94 30

Bảng I.12: Các dạng phụ gia Sunazocene® và tính chất hóa lý 32

Bảng I.13: So sánh lựa chọn phụ gia 33

Bảng III.1: Thành phần và tính chất lý hóa của condensat Bạch Hổ 52

Bảng III.2: Thành phần và tính chất lý hóa của reformat 54

Bảng III.3: Khả năng tăng trị số octan của phụ gia PT – 10515G 56

Bảng III.4: Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT 56

Bảng III.5: Hiệu ứng cộng hưởng giữa reformat và condensat BH 57

Bảng III.6: Hiệu ứng cộng hưởng phụ gia PT – 10515G và MMT 58

Bảng III.7: Giá các loại phụ gia tăng trị số octan 59

Bảng III.8: Chi phí cho một đơn vị RON tăng thêm nhờ phụ gia 59

Bảng III.9: Số liệu thực nghiệm đo trị số octan của xăng pha chế 63

Bảng III.10: Kết quả thí nghiệm lặp lại 67

Bảng III.11 : Các hệ số của phương trình hồi qui 68

Bảng III.12 : So sánh giữa tj và tp(f) 68

Bảng III.13: Sai số giữa RON thực nghiệm và RON lý thuyết 69

Bảng III.14: Các công thức pha chế xăng 71

Bảng III.15: Phân tích chất lượng xăng pha chế 71

Bảng III.16: Tóm tắt yêu cầu của solver 74

Bảng III.17: Giá nguyên liệu 74

Bảng III.18: Công thức pha chế xăng tối ưu 76

Bảng III.19: Công thức pha chế xăng tối ưu trong thực tế sản xuất 77

Bảng III.20: Công thức pha chế tối ưu chi phí sản xuất 78

Bảng III.21: Tính giá xăng thực tế 79

Bảng III.22: So sánh giá xăng 79

Bảng III.23: So sánh chi phí sản xuất xăng 81

Hình I.1: Nhu cầu xăng dầu thị trường Việt Nam 4

Hình I.2: Mức độ tiêu thụ nhiên liệu lỏng ở Việt Nam năm 2005 5

Hình I.3: Thị phần xăng dầu trong nước 7

Hình I.4 : So sánh chi phí tăng trị số octan 29

Hình I.5: Sự giảm lượng khí thải đối với xăng sử dụng phụ gia MMT 30

Hình I.6: Khả năng tăng RON của phụ gia Sunazocence 32

Hình I.7: So sánh chi phí làm tăng trị số octan của các quá trình khác nhau 33

Hình II.1: Sơ đồ pha chế xăng 47

Hình III.1: Qui trình thiết lập phương trình tính trị số octan xăng pha chế 66

MỞ ĐẦU

Hiện nay, xăng thương phẩm trên thị trường Việt Nam chủ yếu được nhập

từ nước ngoài về Chỉ có 2 công ty tiến hành pha chế xăng để tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có (condensat) trong nước là Công ty TNHH một thành viên Dầu khí Thành phố Hồ Chí Minh (SGPetro) và Công ty chế biến và kinh doanh các sản phẩm dầu (PDC)

Chúng ta có nguồn nguyên liệu dầu thô, khí thiên nhiên khá lớn và đang được đưa vào sử dụng cho các dự án lớn trong thời gian sắp tới như Khí Điện Đạm Phú Mỹ, Cà Mau, Tổ hợp Lọc-Hóa Dầu Dung Quất , Nghi Sơn Trong quá trình khai thác và chế biến dầu thô, chúng ta cũng thuđ được một lượng tương đối lớn condensat (condenat hay khí ngưng tụ là phần trung gian giữ dầu mỏ và khí) Nếu được tận dụng tốt, chúng sẽ là một nguồn bổ xung quan trọng cho việc cung cấp nhiên liệu quốc gia Theo số liệu dự báo thì tổng sản lượng condensat từ các bể khí tự nhiên của Việt Nam dự kiến khai thác năm 2010 là khoảng 1 triệu tấn và đến năm 2025 khoảng 2 triệu tấn Thành phần của condensat từ các mỏ Bạch Hổ và Lan Tây-Nam Côn Sơn rất thuận lợi để sản xuất xăng, đặc biệt là condensat Bạch Hổ Vì vậy, đây là một nguồn nguyên liệu phù hợp cho việc sản xuất xăng để cung cấp cho nhu cầu trong nước

Kể từ năm 2007, Việt Nam ngưng sản xuất và lưu thông xăng RON 83 trên thị trường nội địa Do đó, các nhà máy sản xuất xăng trong nước buộc phải chuyển sang sản xuất xăng có trị số Octan cao hơn (RON 90, 92 và 95) Tuy nhiên, nguồn condensat Việt Nam dùng để pha chế xăng lại có trị số octan khá thấp Vì vậy, việc sử dụng phụ gia tăng trị số octan trong quá trình pha xăng là rất cần thiết Mặt khác, việc quyết định loại bỏ xăng pha chì (từ 01/7/2001) và áp

dụng tiêu chuẩn mới cho nhiên liệu xăng động cơ (TCVN 6776:2005) cũng thúc đẩy việc nghiên cứu, tìm kiếm loại phụ gia tăng trị số Octan phù hợp để thay thế phụ gia chì

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu sản xuất xăng thương phẩm từ nguồn condensat Việt Nam, phân đoạn xăng có trị số octan cao (reformat), phụ gia tăng trị số octan

Luận văn bao gồm bốn phần: (i) Tổng quan, (ii) Thực nghiệm, (iii) Kết quả và Bàn luận, và (iv) Kết luận Trong luận văn này, các nguồn nguyên liệu sử dụng

để pha xăng gồm: condensat Bạch Hổ, reformat nhập khẩu và các loại phụ gia tăng trị số octan đáp ứng được yêu cầu Nội dung nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các điểm sau:

- Nghiên cứu lựa chọn phụ gia phù hợp cho pha chế xăng

- Nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của phụ gia đến trị số octan của xăng pha chế và sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phụ gia

- Nghiên cứu khả năng pha trộn cùng 1úc hai loại phụ gia

- Xây dựng cơ sở dữ liệu cho việc thiết lập phương trình tính trị số octan

- Thiết lập phương trình tính trị số octan có độ chuẩn xác cao bằng việc sử dụng phương pháp hồi qui

- Giải bài toán tối ưu hoá trong việc pha chế xăng phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất

- Tính toán hiệu quả kinh tế có thể đạt được.đ

PHAÀN I:

I.1 Thị trường nhiên liệu và tình hình pha chế xăng tại Việt Nam

I.1.1.Thị trường nhiên liệu ở Việt nam

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về xăng dầu trong nước cũng không ngừng tăng lên Hình I.1 [6] trình bày nhu cầu xăng dầu trong nước từ năm 2000 đến năm 2005

0 1 2 3 4 5 6

Triệu m3

2000 2001 2002 2003 2004 2005

Xăng DO FO KO JET

Hình I.2: Nhu cầu xăng dầu thị trường Việt Nam

Từ hình I.1, ta nhận thấy rằng:

- Thị trường xăng dầu nhìn chung phát triển với nhu cầu ngày càng cao

- Nhu cầu từng loại sản phẩm theo từng năm có sự biến chuyển khác nhau: sản phẩm nặng (FO) tăng chậm hơn so với loại trung bình và nhẹ (xăng và DO)ï Có thể thấy DO và xăng vẫn chiếm tỷ trọng lớn và ngày càng tăng mạnh do sự phát triển mạnh của sản xuất và giao thông vận tải Ngược lại,

FO có xu hướng giảm do yêu cầu về môi trường nghiêm ngặt hơn và do có nguồn năng lượng khác thay thế như khí, điện

- Nhu cầu về nhiên liệu phản lực JET A1 tăng vượt qua dầu hỏa Kerosene cho thấy nhu cầu về nhiên liệu đốt giảm nhiều do người tiêu dùng chuyển qua dùng khí đốt, trong khi đó, vận tải hàng không lại tăng mạnh

Hình I.2 minh họa mức độ tiêu thụ các loại nhiên liệu lỏng ở Việt Nam năm

2005 Có thể nói, cơ cấu tiêu thụ xăng dầu ở Việt Nam thể hiện mức phát triển chưa cao của nền kinh tế Nếu trên toàn thế giới, tỷ lệ xăng, DO xấp xỉ 42% mỗi loại thì ở Việt Nam, tỷ lệ này trong năm 2005 chỉ là 27% cho xăng và 48% cho

DO Trong khi đó tỷ lệ FO 18% là tương đối cao, chứng tỏ rằng ở nước ta vẫn còn dùng nhiều loại nhiên liệu nặng

Xăng 27%

FO 18%

KO + JET 7%

DO 48%

Hình I.3: Mức độ tiêu thụ nhiên liệu lỏng ở Việt Nam năm 2005

Năm 2006, lượng nhập khẩu xăng dầu nước ta đạt 11,041 nghìn tấn, bằng 92% so với kế hoạch (12 nghìn tấn) [41] Năm 2007, tháng 1: lượng xăng dầu nhập khẩu ước đạt 950 nghìn tấn, tăng 29,4% so với cùng kỳ năm trước và bằng 7,7% kế hoạch năm Tháng 2: lượng xăng dầu nhập khẩu ước đạt 900 nghìn tấn, giảm nhẹ so với tháng 1 Trong hai tháng, lượng xăng dầu nhập khẩu ước đạt 1.821 nghìn tấn, bằng 14,8% kế hoạch năm [41]

Dự báo tăng trưởng kinh tế từ năm 2007 – 2010 là 6,4 – 7,4% [6], từ đó xác định nhu cầu xăng dầu tăng hàng năm giai đoạn 2007-2010 khoảng 7 – 9% Bảng I.1 [6] dự báo nhu cầu xăng dầu của Việt Nam đến năm 2010

Bảng I.1: Dự báo nhu cầu xăng dầu của Việt Nam đến năm 2010 (Đơn vị tính:

- Nhu cầu về xăng có tốc độ tăng cao nhất, rồi đến Diesel

- Nhu cầu các sản phẩm xăng dầu khác tăng không đáng kể

- Các sản phẩm nặng chiếm tỷ trọng ngày càng thấp

Điều này cho thấy rằng nhu cầu sử dụng các sản phẩm nhẹ trong tương lai sẽ ngày càng nhiều

Hiện nay, ở Việt nam có 10 đầu mối nhập khẩu xăng dầu:

1 Tổng công ty xăng dầu VN (Petrolimex)

2 Công ty xăng dầu Sài Gòn (SaigonPetro)

3 Công ty xăng dầu Quân đội (MIPECO)

4 Công ty Thương mại dầu khí (Petechim)

5 Công ty Xăng dầu hàng không (Vinapco)

6 Công ty Thương mại Kỹ thuật và Đầu tư PETEC

7 Công ty Chế biến và kinh doanh dầu mỏ (PDC)

8 Công ty Thương mại dầu khí Đồng Tháp

9 Công ty Xăng dầu Mekong (Mekong Petro)

10 Công ty vận tải và thuê tàu biển Việt Nam

Hình I.3: Thị phần xăng dầu trong nước Hình I.3 [6] cho thấy Petrolimex chiếm thị phần cao nhất rồi tiếp đến là Petec và SaigonPetro

Hiện tại, trên cả nước có khoảng trên 8.000 cửa hàng bán lẻ xăng dầu, trong đó các cửa hàng xăng dầu sở hữu 100% vốn của Nhà nước (10 đầu mối nhập khẩu xăng dầu) chỉ chiếm khoảng 15% Còn lại là hình thức liên doanh với doanh nghiệp tư nhân hoặc sở hữu của các thành phần kinh tế khác Trong đó, Petrolimex chiếm 55 – 60% thị phần với mạng lưới khoảng 1.500 cửa hàng Petrolimex hiện có 63 chi nhánh tại 64 tỉnh, thành phố [44]

Do nguồn xăng dầu sử dụng chủ yếu phải nhập khẩu, nên thị trường Việt Nam bị ảnh hưởng nhiều khi thị trường xăng dầu thế giới có biến động Khi có bất ổn về giá dầu thô trên thế giới sẽ dẫn tới giá xăng dầu trong nước cũng bị biến đổi theo Vì vậy, trong mấy năm vừa qua Nhà nước đã có nhiều lần thay đổi giá xăng dầu để phù hợp với giá thị trường thế giới, bình ổn nền kinh tế Năm 2005, điều chỉnh tăng giá 3 lần; năm 2006 đến 4 lần thay đổi giá: 1 lần tăng, 3 lần giảm

VIETNAM IMPORTED SHARE OF

và đầu năm 2007 có 1 lần tăng giá Nguyên nhân tăng giá đầu năm 2007 là do giá dầu trên thế giới lại tăng lên so với cuối năm 2006, làm các sản phẩm xăng dầu tăng giá theo Để chống bù lỗ, bình ổn nền kinh tế, nhà nước tiến hành điều chỉnh giá xăng dầu

Ngày 4/3/2007, giá dầu thế giới đã lên mức trên 62 USD/thùng, giá xăng trên 73 USD/thùng Như vậy, với mỗi lít xăng, các doanh nghiệp đầu mối của Việt Nam đang bị lỗ 1.600 đồng Petrolimex là doanh nghiệp chiếm giữ 60% thị trường tiêu thụ xăng trên cả nước, với lượng tiêu thụ 7.000m2 xăng/ngày, Petrolimex đã lỗ 6 tỷ đồng trong ngày 4/3 Điều này khiến doanh nghiệp gặp không ít khó khăn Saigon Petro, với lượng tiêu thụ 2 triệu lít/ngày, doanh nghiệp này đang phải chịu lỗ 1,5 tỷ đồng/ngày Còn với Công ty xăng dầu Quân đội, mức chịu lỗ cũng lên tới 1,4 tỷ đồng/ngày [44]

Trước tình hình trên, các doanh nghiệp đã gửi công văn lên Bộ Tài chính và Bộ Thương mại đề nghị hai phương án giải quyết, hoặc hạ mức thuế nhập khẩu, hoặc tăng giá xăng để đảm bảo kinh doanh theo cơ chế thị trường, tháo gỡ khó khăn cho doanh nghiệp

Bộ Tài chính và Bộ Thương mại cho biết, họ vẫn đang tiếp tục theo dõi diễn biến giá dầu thế giới Có ba phương án đang được xem xét là: tăng giá xăng hoặc giảm thuế nhập khẩu hoặc vừa hạ thuế vừa tăng giá Tuy nhiên, nếu giảm thuế sẽ ảnh hưởng đến chỉ tiêu ngân sách Nhà nước, còn giữ giá xăng như hiện nay thì có khả năng tình hình buôn lậu xăng dầu qua biên giới sẽ tăng mạnh, không đảm bảo doanh thu cho các doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu Ngược lại, nếu tăng giá thì sẽ ảnh hưởng tới chỉ số giá tiêu dùng [48]

Như vậy, có thể thấy rằng tình hình biến động giá dầu thô phức tạp trên thế giới đã tác động không nhỏ tới nguồn ngân sách quốc gia Việc tận dụng nguồn

nguyên liệu (condensat) sẵn có với gia rẻ để sản xuất xăng nhằm hạn chế sự bù lỗ của nhà nước là biện pháp cần thiết

I.1.2 Tình hình pha chế xăng thương phẩm ở Việt Nam

Hiện nay khoảng 90% lượng xăng tiêu thụ trong nước đều nhập từ nước ngoài, chủ yếu là từ Singapore, Thái Lan, Trung Quốc ở dạng xăng thương phẩm (Mogas 92, Mogas 95) Phần còn lại là do một số cơ sở có đủ điều kiện và được chức năng pha chế xăng cung cấp cho thị trường Các cơ sở đó là: Công ty Chế biến và Kinh doanh các sản phẩm dầu mỏ (PDC) và Công ty TNHH một thành viên Dầu khí Thành phố Hồ Chí Minh (SaigonPetro) Các đơn vị này nhập các loại xăng có trị số octan cao từ 92-100 RON để pha trộn với condensat Bạch Hổ (hoặc với naphtha) và phụ gia tăng trị số octan để sản xuất ra xăng Mogas 83, Mogas 90 hay Mogas 92, tuy nhiên với sản lượng còn hạn chế (từ năm 2007, chỉ sản xuất xăng Mogas 92 là chủ yếu)

I.1.2.1.Công ty chế biến và kinh doanh các sản phẩm dầu mỏ PDC

Công ty chế biến và kinh doanh các sản phẩm dầu mỏ PDC là đơn vị thành viên của Tổng công ty Dầu khí Việt Nam Công ty bao gồm nhiều đơn vị trực thuộc, trong đó có nhà máy chế biến condensat PDC Nhà máy chế biến condensat PDC đặt tại khu công nghiệp Cái Mép, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa

- Vũng Tàu Mục đích đầu tư xây dựng là để sản xuất xăng từ nguyên liệu condensat Một số thông tin về nhà máy như sau:

- Công suất cột chưng cất:

Công suất thiết kế: 120 000 tấn/năm Công suất vận hành: 109 324 tấn/năm Hiệu suất cột: 91%

- Công suất pha chế của nhà máy (các loại xăng): 340 000 tấn/năm

- Nguyên liệu đầu vào cột chưng cất theo thiết kế sử dụng condensat Bongkok nhập khẩu từ Thái Lan Sản phẩm từ tháp chưng bao gồm: condensat ổn định (phân đoạn từ Tsđ - 1610C); dầu hỏa và điêzen (phân đoạn 1740C - 3200C)

Tuy nhiên, hiện nay cột chưng cất không hoạt động vì giá condensat nhập khẩu từ Thái Lan cũng như condensat Lan Tây do BP chào bán quá cao, việc sản xuất không có lãi Nhà máy tập trung chủ yếu vào pha chế xăng từ nguồn condensat Bạch Hổ do Công ty Chế biến và Kinh doanh các sản phẩm khí (PV Gas) cung cấp dưới hình thức góp nguyên liệu, chia lợi nhuận Sản lượng xăng pha chế của nhà máy chế biến condensat PDC được trình bày trong bảng I.2 Bảng I.2: Sản lượng xăng pha chế của PDC [Nguồn PDC]

Nguyên liệu/

sản phẩm pha chế

Năm 2004 (tấn/năm)

Năm 2005 (tấn/năm) Nguồn gốc Nguyên liệu pha chế

Condensat Bạch Hổ 136140 119544

Condensat Bạch Hổ đã qua xử lý ở nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Reformat RON 100 101396 84194 Nhập khẩu từ Singapore Phụ gia cơ kim

Từ bảng I.2, ta thấy, năm 2004 nhà máy PDC chỉ sản xuất xăng RON 83, đến năm 2005 thì ngoài xăng RON 83 còn có xăng RON 90 và RON 92 nhưng RON

83 vẫn chiếm tỷ trọng rất cao Nguyên nhân chính là do nguồn nguyên liệu chính là condensat Bạch Hổ có trị số RON không cao, nếu không dùng phụ gia thì chỉ sản xuất được xăng RON 83 (tính để có lời) Nếu muốn sản xuất xăng có trị số RON cao hơn (RON 90, 92) thì phải dùng phụ gia, nhưng như vậy sẽ tăng chi phí, có khả năng phải bù lỗ Năm 2006, PDC sản xuất xăng RON 83 và RON 92 với sản lượng khoảng 12000 tấn/tháng

Năm 2007, nhà nước áp dụng tiêu chuẩn mới cho xăng, PDC chỉ sản xuất xăng RON 83, do đo, sản lượng giảm và lợi nhuận cũng giảm

Hiện nay, công ty đang tìm giải pháp để sản xuất xăng có trị số octan cao hơn (90, 92, 95) đạt tiêu chuẩn hiện hành

I.1.2.2 Công ty TNHH một thành viên Dầu khí Thành phố Hồ Chí Minh

Công ty TNHH một thành viên Dầu khí Thành Phố Hồ Chí Minh là đơn vị có chức năng sản xuất, kinh doanh xăng dầu và khí đốt, là doanh nghiệp được phép và có khả năng sản xuất, chế biến các sản phẩm dầu khí từ nguyên liệu dầu thô nhẹ và condensat

Nhà máy lọc dầu Cát Lái thuộc công ty tọa lạc tại phường Thạnh Mỹ Lợi, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh, có diện tích 25 ha và nằm cách trung tâm thành phố 18 km về phía Đông Bắc Đây là nhà máy lọc dầu đầu tiên tại Việt Nam

Công suất của nhà máy 350 000 tấn/năm, sử dụng nguyên liệu condensat Các sản phẩm từ nhà máy lọc dầu bao gồm: Xăng các loại Mogas 83, Mogas 90 và Mogas 92; dầu lửa; dầu điêzen; dầu FO; dung môi dầu mỏ Ngoài ra, tùy theo nhu cầu thị trường, nhà máy có bán một lượng hạn chế naphtha chưng cất được

cho các đơn vị pha chế xăng nhỏ lẻ khác như Công ty liên doanh Dầu khí PetroMêkông, Công ty cổ phần Hóa dầu Quân đội v.v

Sản phẩm xăng pha chế của nhà máy lọc dầu Cát Lái bao gồm các hợp phần: Naptha từ quá trình chưng cất condensat nặng, xăng Mogas 92 hoặc Mogas

95 nhập khẩu và phụ gia tăng trị số octan

Như vậy, vấn đề đặt ra với các công ty pha chế xăng trong nước từ nguồn condensat là tìm giải pháp pha chế để vừa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của xăng pha chế theo tiêu chuẩn mới, vừa có hiệu quả kinh tế

I.2 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng

I.2.1 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng trên thế giới

Với sự phát triển không ngừng của thế giới, nhu cầu về xăng dầu ngày càng tăng, nhưng kéo theo là những vấn đề về môi trường Để đáp ứng được những nhu cầu về nhiên liệu và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, chất lượng nhiên liệu cũng phải thay đổi phù hợp

Trên thế giới có ba phương pháp xây dựng tiêu chuẩn khí thải: theo Châu Âu, theo Mỹ hoặc theo Nhật Bản Hiện nay, tiêu chuẩn Châu Âu được nhiều nước trên thế giới áp dụng

Vào đầu thập kỷ 90, Châu Âu đã áp dụng các tiêu chuẩn bắt buộc sử dụng chất xúc tác trong xe chạy xăng mới (gọi là tiêu chuẩn EURO 1) và dần thắt chặt qua nhiều giai đoạn: EURO 2 năm 1996, EURO 3 năm 2000 và EURO 4 vào đầu năm 2005 Yêu cầu tương tự cũng áp dụng cho xe chạy điêzen Bên cạnh thắt chặt tiêu chuẩn phương tiện, thì tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu cũng được nâng cao Ví dụ, áp dụng tiêu chuẩn EURO 1 cho xăng xe đòi hỏi phải sử dụng xăng không chì, áp dụng tiêu chuẩn EURO 2 cho xe điêzen đòi hỏi sử dụng điêzen có hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 500 ppm (xem bảng I.3) Mức lưu huỳnh

trong xăng và điêzen phải tiếp tục giảm khi áp dụng tiêu chuẩn EURO 3, 4 và 5 [3,4,5]

Bảng I.3: Hàm lượng lưu huỳnh cho phép theo tiêu chuẩn EURO

XĂNG/ĐIÊZEN EURO 1 EURO 2 EURO 3 EURO 4 EURO 5

S, ppm, max - /1000 500/500 150/350 50/50 10/10

Như vậy, xu hướng chung của các nước trên thế giới là ngày một nâng cao tiêu chuẩn khí thải và đi đôi với nó, chất lượng nhiên liệu cũng được nâng cao Hàm lượng các chất chất độc hại trong nhiên liệu như lưu huỳnh, kim loại, MTBE, sẽ bị hạn chế, giảm xuống

I.2.2 Xu thế chất lượng nhiên liệu xăng ở Việt nam

Ở Việt Nam, các tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu theo xu hướng hạn chế các chất phát thải ô nhiễm, hài hòa với tiêu chuẩn các nước trong khu vực, phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu đang được soát xét ban hành

Năm 2000, Việt Nam ban hành tiêu chuẩn TCVN 6776:2000 (Xăng không chì) và tiếp tục ra tiêu chuẩn TCVN 7208:2002 (Chất độc hại trong xăng động cơ) đã được áp dụng 4 năm Theo dự kiến thì từ 1/7/2007, nước ta sẽ áp dụng tiêu chuẩn TCVN 6776:2005 (tương đương với EURO 2) Trong khi đó các nước trong khu vực như: Trung Quốc, Malaixia, Singapore, Đài Loan đã áp dụng tiêu chuẩn EURO 2 từ năm 2000 So với tiêu chuẩn trước đây, TCVN 6776:2005 quy định các điểm mới khác cho xăng không chì như áp suất hơi (Reid) ở 37,8oC là 43-75 kPa, không thay đổi nhiều so với quy định trước đây 43-80 kPa; hàm lượng benzen giảm từ 5% thể tích xuống còn 2,5% (xem bảng I.4)

Bảng I.4: Bảng so sánh TCVN 6776:2000 và TCVN 6776:2005

Tên chỉ tiêu TCVN 6776:2000 TCVN 6776:2005

1 Trị số ốc tan

- theo PP nghiên cứu (RON), min

- theo PP môtơ* (MON), min

(* Chỉ áp dụng khi có yêu cầu)

3 Thành phần cất phân đoạn:

- Điểm sôi đầu, 0C, min

- 10% thể tích, 0C, max

- 50% thể tích, 0C, max

- 90% thể tích, 0C, max

- Điểm sôi cuối, 0C, max

- Cặn cuối, % thể tích, max

4 Ăn mòn mảnh đồng 500C/3h, max 1 1

5 Hàm lượng nhựa thực tế (đã rửa

dung môi), mg/100ml, max

6 Độ ổn định ôxy hóa, phút, min 240 480

7 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max 1500 500

8 Áp suất hơi (Reid) ở 37,80C, kPa 43-80 43-75

13 Khối lượng riêng (ở 150C), kg/m3 Báo cáo Báo cáo

14 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn),

mg/l, max

So sánh các chỉ tiêu chính của TCVN 6776:2005 với các tiêu chuẩn trong khu vực và thế giới được trình bày trong bảng I.5 [5]

Bảng I.5: So sánh các chỉ tiêu chính của TCVN 6776:2005 với các tiêu chuẩn trong khu vực và thế giới

Tên nước

Tên chỉ tiêu

TCVN 6776:2005

Thái Lan

Trung Quốc EU Chì, g/l, max 0,013 0,005 0,013 0,005

Hydrocacbon thơm,

I.2.3 Một số chỉ tiêu liên quan đến chất lượng của xăng

Để đ đảm bảo chất lượng xăng phù hợp với mục đích sử dụng, xăng thành phẩm phải đạt được các chỉ tiêu chất lượng theo quy định Một số tính chất quan trọng được đề cập dưới đây

I.2.3.1 Trị số octan

Cháy kích nổ trong động cơ xăng là cháy bất bình thường, gây nên va đập, tạo tiếng gõ, làm nóng động cơ… Cháy kích nổ phá vỡ chế độ làm việc bình thường, làm giảm công suất, tiêu hao nhiên liệu, mài mòn chi tiết máy, gây rạn nứt piston, trục giữ piston và các vòng găng của piston… tạo nhiều muội than, làm bẩn xylanh, piston, bẩn máy… Để tránh được các hiện tượng kích nổ, đòi hỏi động cơ phải có cấu tạo và điều kiện sử dụng phù hợp Ngoài ra, nhiên liệu sử dụng phải đạt được chất lượng theo đúng yêu cầu Yêu cầu các loại xăng phải có tính chống kích nổ tốt, phù hợp với động cơ Tính chống kích nổ biểu thị bằng trị số octan Trị số octan càng lớn có nghĩa là khả năng chống kích nổ của xăng càng cao, khi cháy trong động cơ sẽ ít xảy ra hiện tượng kích nổ Trị số octan của nhiên liệu được xác định dựa vào sự so sánh quá trình cháy của nhiên liệu đó với

nhiên liệu chuẩn hoạt động trong động cơ tiêu chuẩn Trị số octan nghiên cứu (Research Octane Number - RON) được xác định theo ASTM D 2699; Trị số octan mô tơ (Motor Octane Number - MON) được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 2700 Tiêu chuẩn TCVN 6776:2005 quy định RON là 90/92/95 và MON 79/81/84

I.2.3.2 Áp suất hơi

Một thông số quan trọng khác của nhiên liệu là áp suất hơi, áp suất hơi cho mỗi mùa phải thấp ở mức có thể giảm bốc hơi từ các kho chứa và xe Mặt khác, áp suất hơi phải đủ lớn để đ động cơ có thể khởi động Áp suất hơi bão hòa Reid là áp suất của hơi xăng ở trạng thái cân bằng với thể lỏng trong bơm Reid, được đo ở nhiệt độ xác định 37,80C (1000F) Đơn vị đo áp suất hơi bão hòa là : psi, bar, kPa, mmHg hay Kg/cm2… Áp suất hơi bão hòa Reid được xác định theo TCVN 7023 hay ASTM D 4953 Áp suất hơi bão hòa Reid càng cao thì khả năng bốc hơi càng mạnh Yêu cầu các loại xăng phải có áp suất hơi bão hòa Reid phù hợp, không quá cao và quá thấp TCVN 6776:2005 quy định: áp suất hơi của xăng ở nhiệt độ 37,80C là 43-75 kPa

I.2.3.3 Thành phần độ sôi

Phạm vi độ sôi của xăng ôtô thường là từ 350C đến 2150C Khi sử dụng xăng cần quan tâm đến thành phần độ sôi Trên thực tế người ta chia ra các độ sôi như sau: độ sôi đầu (Tsđ), độ sôi 10% (T10%), độ sôi 50% (T50%), độ sôi 90% (T90%), độ sôi cuối (Tsc) Thành phần độ sôi được xác định theo tiêu chuẩn ASTM

D 86 hay TCVN 2698 : 1995 Ý nghĩa của thành phần độ sôi như sau:

Độ sôi đầu và 10%: đặc trưng cho tính khởi động máy, khả năng gây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên Điểm sôi đầu thấp hơn quy định nhiều thì xăng dễ hao hụt và gây nghẽn khí Điểm sôi đầu và 10% càng cao, càng khó khởi động máy, tiêu chuẩn quy định không vượt quá 700C

Độ sôi 50%: biểu thị khả năng thay đổi vận tốc máy, độ sôi 50% càng thấp càng tốt, thông thường từ 115-1200C, tiêu chuẩn quy định không vượt quá 1200C

Độ sôi 90% và độ sôi cuối: biểu hiện khả năng bốc hơi hoàn toàn của xăng Những độ sôi này càng cao xăng càng khó bốc hơi, gây cháy không hết, tạo muội làm loãng dầu nhờn của máy, tăng sự mài mòn, tiêu chuẩn quy định độ sôi 90% không vượt quá 1900C và độ sôi cuối không vượt quá 2150C

I.2.3.4 Hàm lượng chì

Chì không tồn tại tự nhiên trong xăng, nó được pha thêm vào xăng để tăng trị số octan và làm chất bôi trơn chống mài mòn giữa piston và xylanh động cơ Tuy nhiên từ năm 1970 đã có xu hướng giảm dần chì trong xăng và tiến tới loại bỏ hoàn toàn chì Hiện có 85% xăng bán trên thế giới là xăng không chì và hiện có khoảng 90% xe có lắp bộ chuyển đổi xúc tác để sử dụng riêng cho nhiên liệu không chì, TCVN 6776:2005 quy định hàm lượng chì tối đa là 0,013g/l

I.2.3.5 Màu của xăng

Để phục vụ yêu cầu quản lý, hướng dẫn người tiêu dùng lựa chọn loại xăng theo mục đích sử dụng và để kiểm soát gian lận thương mại, quy định màu của xăng phù hợp với quy định trong quyết định 1273/2004 BTM của Bộ Thương mại như sau: xăng RON 90: màu đỏ; xăng RON 92: màu xanh và xăng RON 95 không pha màu

I.2.3.6 Hàm lượng oxy

TCVN 6776:2005 quy định hàm lượng oxy trong xăng không quá 2,7% khối lượng Thông qua khống chế hàm lượng oxy để khống chế hàm lượng MTBE cũng như một số hợp chất chứa oxy có tác động tiêu cực đến môi trường I.2.3.7 Olefin

Olefin là các hydrocacbon không no, nó có tác dụng làm tăng trị số octan của xăng, nhưng lại là chất không bền nhiệt, tạo cặn và tăng chất phát thải của

xe Khống chế hàm lượng Olefin là để cải thiện tính ổn định của xăng Tiêu chuẩn các nước quy định hàm lượng Olefin tối đa không vượt quá 25% thể tích, tiêu chuẩn TCVN 6776:2000 không quy định, tiêu chuẩn TCVN 6776:2005 quy định không vượt quá 38% thể tích

I.2.3.8 Benzen

Benzen là một loại hydrocacbon thơm tồn tại ở dạng khí trong khí xả và khí thải dễ bay hơi của phương tiện Benzen trong khí thải dễ bay hơi phụ thuộc công nghệ kiểm soát, thành phần và đặc tính của nhiên liệu EU quy định hàm lượng benzen trong xăng tối đa là 1% TCVN 6776:2005 quy định hàm lượng benzen 2,5% thể tích (TCVN 6776:2000 quy định 5%)

I.2.3.9 Hàm lượng kim loại

Để thay thế phụ gia tetraethyl chì mà vẫn đảm bảo trị số octan cho xăng pha chế, một số họ phụ gia gốc kim loại chứa mangan và sắt đã được sử dụng Việc dùng phụ gia ở dạng hợp chất cơ kim, nhìn chung hiện nay trên thế giới không còn được ưa chuộng như trước, vì việc thải vào không khí một lượng bụi kim loại, bất kể là bụi kim loại nào cũng gây ra một tác động tiêu cực đến môi trường Theo TCVN 7208:2002 lượng mangan kim loại trong xăng thương phẩm không được vượt quá 18 mg/lít (riêng hàm lượng sắt thì không quy định) Tiêu

chuẩn TCVN 6776:2005 quy định tổng hàm lượng kim loại mangan và sắt không vượt quá 5 mg/lít xăng

I.2.3.10 Hàm lượng lưu huỳnh

Đây là chỉ tiêu quan trọng cần phải được thắt chặt khi xây dựng TCVN 6776:2005 và là tiêu chí cơ bản để đánh giá chất lượng nhiên liệu phù hợp với tiêu chuẩn EURO 2 Đối với xe không có bộ chuyển đổi xúc tác, ảnh hưởng của lưu huỳnh lên khí thải là rất nhỏ Tuy nhiên, nếu xe có bộ chuyển đổi xúc tác, nó có tác dụng làm ngộ độc xúc tác do đó kéo theo ảnh hưởng đối với chất thải CO,

HC và NOx là đáng kể

I.3 Thực trạng sử dụng condensat ở Việt Nam và các cấu tử pha xăng

I.3.1 Thực trạng sử dụng condensat ở Việt Nam

Hiện nay, chúng ta có nguồn nguyên liệu dầu thô, khí thiên nhiên khá lớn và đang được đưa vào sử dụng cho các dự án lớn trong thời gian sắp tới như Khí Điện Đạm Phú Mỹ, Cà Mau, Tổ hợp Lọc-Hóa Dầu Dung Quất, Nghi Sơn Song song với trữ lượng dầu thô và khí đồng hành, tiềm năng condensat của chúng ta cũng khá lớn Hiện tại, toàn bộ nguồn condensat Bạch Hổ thu được dùng sản xuất xăng (Pha trộn tực tiếp từ condensat Bạch Hổ và reformat có chỉ số octan cao – công ty PV-PDC ) Condensat Lan Tây-Nam Côn Sơn chủ yếu xuất khẩu ra nước ngoài, một phần được tiêu thụ trong nước

Một lượng nhỏ condensat (condensat Nam Côn Sơn) được dùng để chưng cất phân đoạn, ứng dụng làm dung môi Đây cũng là một hướng ứng dụng của condensat mà SaigonPetro đã thực hiện [14]

Một hướng sử dụng mà hiện nay nhiều nước phát triển trên thế giới đang ứng dụng và trong tương lai ở Việt Nam cũng sẽ làm đó là chế biến condensat bằng các quá trình công nghệ hoá học nhằm nâng cao giá trị của condensat, tạo

nguồn nguyên liệu dùng để pha chế xăng (thông qua quá trình đồng phân hoá), hoặc nguyên liệu cho các quá trình hoá dầu (thông qua các quá trình thơm hoá và alkyl hoá)

Như vậy, hiện tại ở Việt Nam, condensat chủ yếu được xuất khẩu, để pha xăng (condensat Bạch Hổ) và làm dung môi Tuy nhiên, việc ứng dụng để pha xăng và làm dung môi vẫn chỉ giới hạn trong lượng nhỏ so với việc xuất khẩu

I.3.2 Các cấu tử pha xăng

Trên thế giới, các cấu tử chính dùng để pha trộn xăng chủ yếu là phân đoạn naphtha của dầu mỏ (thu được từ quá trình chưng cất dầu mỏ) Một số phân đoạn sản phẩm của các quá trình lọc dầu như Isomerat là sản phẩm của quá trình isome hoá naphtha và Reformat là sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác để làm tăng trị số octan cho xăng Ngoài ra, một số hợp chất oxygenat (MTBE, ETBE, TAME, ethanol,…) cũng được sử dụng với mục đích tăng trị số octan cho xăng

Condensat Bạch Hổ là loại condensat nhẹ, thuộc phân đoạn naphtha, thích hợp cho việc pha chế xăng, nhưng có trị số octan thấp Vì vậy, để có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu này cho pha chế xăng, một hướng giải quyết là dùng kết hợp với phụ gia tăng trị số octan

I.4 Các loại phụ gia tăng trị số octan thông dụng

I.4.1 Giới thiệu một số loại phụ gia tăng trị số octan cho xăng

Nhằm mục đích tăng trị số octan cho xăng, phụ gia chì được áp dụng sớm nhất Cho đến những năm 1970 người ta đã tìm ra nhiều loại hợp chất khác có khả năng thay thế chì đó là các hợp chất oxygenat, phụ gia MMT và phụ gia chứa sắt Trong các hợp chất oxygenat thì MTBE được dùng phổ biến nhất, nhu cầu về

MTBE là rất nhiều và dẫn tới cung không đủ cầu, giá tăng cao Do vậy, một số hợp chất khác cũng được nghiên cứu sử dụng thay thế phần nào cho MTBE, ví dụ một số hợp chất như etanol, ETBE, TAME Song song với việc sử dụng các hợp chất oxygenat thì phụ gia MMT cũng được sử dụng nhưng trên phạm vị nhỏ, tiếp theo đó phụ gia chứa sắt cũng bắt đầu được sử dụng Các hợp chất có trị số octan cao cũng bắt đầu được sử dụng như hợp chất thơm (benzene, toluene, xylen) [25] và amin thơm (có trị số octan cao nhiều so với các hợp chất thơm) để đáp ứng yêu cầu càng cao về trị số octan trong xăng

Trên thế giới có rất nhiều loại phụ gia khác nhau, chúng chủ yếu chứa các hợp chất như [42]:

Phụ gia có chứa hợp chất oxygenat:

 Methanol (MeOH)

 Ethanol (EtOH)

 Isopropyl alcohol (IPA)

 n-butanol (BuOH)

 Gasoline grade t-butanol (GTBA)

 Methyl tert-butyl ether (MTBE)

 Tertiary amyl methyl ether (TAME)

 Tertiary hexyl methyl ether (THEME)

 Ethyl tertiary butyl ether (ETBE)

 Tertiary amyl ethyl ether (TAEE)

 Diisopropyl ether (DIPE)

Phụ gia có chứa hợp chất thơm, amin thơm:

 Butylated hydroxytoluene (BHT)

 2,4-Dimethyl-6-tert-butylphenol

 2,6-Di-tert-butylphenol (2,6-DTBP)

I.4.2.Cơ sở lựa chọn phụ gia tăng trị số octan cho xăng

Để lựa chọn phụ gia phù hợp trong pha chế xăng, ta dựa vào các tiêu chí sau:

Tiêu chí kỹ thuật: đáp ứng được yêu cầu tăng trị số octan cho xăng và các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn xăng của Việt Nam

Tiêu chí về môi trường: không làm ảnh hưởng nhiều đến môi trường như khả năng làm tăng nồng độ các khí thải độc hại trong xăng, thoả mãn các tiêu chuẩn về khí thải cho phép hiện hành

Tiêu chí về thương mại:

 Đã được nhiều nước công nhận và sử dụng

 Có thể mua được dễ dàng

 Có đầy đủ thông tin cần thiết

 Giá cả (tương xứng với khả năng tăng RON của xăng) để so sánh hiệu quả kinh tế của phụ gia

Trong quá trình sản xuất xăng có trị số octan cao (reformat), một số hợp chất oxygenat thông dụng đã được cho vào trong xăng (MTBE, ETBE) để tăng trị số octan của xăng Vì vậy, trong đề tài này, ta không khảo sát các phụ gia có hợp chất oxygenat

Các hợp chất thơm có trị số octan cao, nhưng so với các hợp chất amin thì trị số octan của các hợp chất amin cao hơn rất nhiều, khoảng gấp đôi Vì vậy, khả năng làm tăng trị số octan cho xăng của amin tốt hơn nhiều so với các hợp chất thơm Ngoài ra, do tính độc hại của các hợp chất thơm và yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về môi trường, hàm lượng các hợp chất thơm trong xăng ngày càng

bị hạn chế

Trên cơ sở xem xet tính thông dụng trên thế giới, đáp ứng được những yêu cầu chất lượng xăng của Việt Nam và có tính thương mại, ba loại phụ gia tăng trị số octan được sản xuất dựa trên các hợp chất sau có thể được áp dụng cho quá trình pha chế xăng ở nước ta

1 Hợp chất mangan (Methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl)

2 Hợp chất chứa sắt (ferrocene)

3 Hợp chất thơm amine (N-methylaniline)

Nồng độ tối đa và khả năng tăng trị số octan của các chất phụ gia tăng trị số octan được trình bày trong bảng I.6 [18, 19 ,20 ,22]

Bảng I.6: Các loại phụ gia tăng trị số octan

Chất phụ gia Giới hạn trong

amine

1-1.3% thể tích 6 Tạo nhựa trong động

cơ và các bộ phận đốt nhiên liệu

6% thể tích nếu có xúc tác 18 Hợp chất chứa

Làm tăng sự mài mòn và hư hỏng ở bộ phận đánh lửa và trong buồng đốt chính

Hợp chất chứa

Các loại phụ gia tăng trị số octan khi pha chế vào xăng có một số hiệu ứng tác động khác nhau đối với các thành phần của xăng cũng như với các loại phụ gia khác Bảng I.7 [18,19, 20, 22] cho biết khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan trong xăng

Bảng I.7: Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan

I.4.3 Thành phần, tính chất và chức năng một số loại phụ gia tăng trị số octan cho xăng

I.4.3.1 Hợp chất amin thơm

Trong các hợp chất thơm amine thì N-methylaniline được sử dụng rộng rãi nhất vì hợp chất này có thể tăng trị số octan nhiều nhất với hiệu ứng tạo nhựa thấp nhất Thành phần, tính chất và chức năng của một loại phụ gia thông dụng đặc trưng cho nhóm hợp chất thơm amin được trình bày dưới đây

Phụ gia PT-10515 G: [ 22, 23]

Thành phần:

- Hợp chất thơm amine N-methyl aniline (C6H5-NH-CH3)

- Xúc tác độc quyền giúp đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu

Chức năng của phụ gia:

- Tăng trị số octan của tất cả các loại xăng

- Tạo độ ổn định cho xăng

- Làm giảm bớt hoặc loại trừ các tạp chất trong xăng

- Có thể sử dụng thay thế chì

- Cải thiện độ cháy

- Loại trừ và ngăn chặn các cặn cácbon

- Giảm hoặc hạn chế lượng hyđrocacbon, NOx, SO2 thải ra

Một số kết quả thử nghiệm khả năng tăng trị số octan của xăng với phụ gia PT-1051G được trình bày trong bảng I.8 [23]

Bảng I.8: Một số kết quả thử nghiệm với phụ gia PT-10515G

I.4.3.2 Hợp chất chứa mangan

Một trong những hợp chất chứa mangan được sử dụng phổ biến để làm phụ gia tăng trị số octan cho xăng là Methycyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT) MMT được dùng để tăng trị số octan cho xăng không chì ở Mỹ và Canada từ năm 1977 [18, 19] Năm 1995, Tổ chức bảo vệ môi trường của Mỹ EPA cho phép sử dụng MMT trong xăng không chì Năm 2000, Tổ chức bảo vệ

môi trường Trung Quốc cho phép sử dụng MMT trong xăng không chì Hiện nay, có trên 150 nhà máy ở 45 quốc gia trên thế giới sử dụng MMT [18, 19]

Tại Việt Nam, các công ty TNHH một thành viên Dầu khí Tp Hồ Chí Minh và Công ty Chế biến và Kinh doanh sản phẩm dầu PDC cũng đang sử dụng MMT để pha chế xăng MMT được chào bán tại Việt Nam thông qua Daryar International Corp và công ty TNHH C&S MMT còn đáp ứng những tiêu chuẩn Euro III, Euro IV về khí thải Một số đặc điểm về thành phần và tính chất của phụ gia MMT được trình bày dưới đây

Phụ gia MMT: [ 18, 19 ,27, 31]

Thành phần và tính chất của MMT:

- Công thức hóa học: C6H7Mn(CO)3

- Chất lỏng cơ kim chứa 24.4% Mangan

- Nhiệt độ đông đặc : - 10C

- Khối lượng riêng : 1.38 g/ml tại 200C

- Điểm sôi : 2320C tại 760 mmHg

- Điểm chớp cháy cốc kín: 820C (tối thiểu)

- Áp suất bay hơi : - 0.05 mmHg tại 200C

- Ổn định tại nhiệt độ cao

- Không tan trong nước

So sánh với tetraethyl chì và một số loại phụ gia kim loại tăng trị số octan khác thì MMT có những ưu điểm như:

- Sử dụng hàm lượng thấp

- Phân tán tốt trong các loại xăng và không tăng độc tính của xăng

- Thích hợp với các động cơ đời cũ và mới

- Giảm việc thải ra các chất độc hại như CO, NOx, HC

- Không ảnh hưởng lên bộ chuyển đổi xúc tác

Nhược điểm lớn nhất của MMT là rất nhạy với ánh sáng Khi có mặt ánh sáng MMT phân hủy và tạo thành cặn lắng xuống

Hiệu ứng tăng trị số octan của MMT đối với các loại xăng như sau:

- Paraphin > Olefins > Aromatics

- Xăng gốc có trị số octan thấp > Xăng gốc có trị số octan cao

- RON > MON

- Xăng không chì > Xăng chì

Những ảnh hưởng của MMT đến tính chất vật lý của xăng được trình bày trong bảng I.9 [19]

Bảng I.9 : Những ảnh hưởng của MMT đến tính chất của xăng

Tiêu chuẩn Phương pháp thử Aûnh hưởng của MMT Độ ổn định oxy hoá ASTM D - 525

Hàm lượng lưu huỳnh ASTM D - 2622 Không

Hàm lượng oxygenat ASTM D - 4815 Không

Hàm lượng hyđrocacbon ASTM D - 1319 Không

Hàm lượng Benzen ASTM D - 4420 Không

Độ ăn mòn tấm đồng ASTM D - 130 Không

So sánh về chi phí cho các biện pháp tăng trị số octan được trình bày trong hình I.4 Cụ thể thấy rằng việc sử dụng phụ gia MMT cho chi phí thấp nhất

Hình I.4 : So sánh chi phí tăng trị số octan Một số kết quả thử nghiệm về khả năng làm tăng trị sô octan của MMT đối với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88 và từ 92 đến 94 lần lượt được trình bày trong các bảng I.10 và I.11 [18, 19] Ta thấy rằng, độ tăng RON cao nhất là 3,1 RON đối với xăng gốc có RON 86 đ đến 88 làø 1,6 RON ; đối với xăng gốc có RON 92 đ đến 94

Bảng I.10 : Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT đối với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88