Tải bản đầy đủ

Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu DO

1

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại sau một quá trình học tập, nghiên
cứu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các quý thầy cô. Sau ba tháng làm việc,
em đã hoàn thành đề tài. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân
dưới sự hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm của quý thầy cô, của bố mẹ cũng như
các anh chị em và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại học Mỏ-Địa chất
Hà Nội đã truyền đạt kiến thức cơ bản và giúp đỡ chúng em trong những năm học
vừa qua, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Dầu khí và bộ môn Lọc-Hóa dầu.
Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô TS. Nguyễn Thị Linh đã
hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em lời cảm ơn
và những lời chúc tốt đẹp nhất.
Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau nên những thiếu
sót là điều khó tránh khỏi. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và
các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Công Thắng


2

MỤC LỤC

DANH LỤC BẢNG BIỂU


3

DANH LỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. ASTM (American Society for Testing and Material): Hiệp hội đo lường và
thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ.
2. LPG ( Lequifield petroleum gas): Khí dầu mỏ hóa lỏng.
3. CNG ( Compress natural gas): Khí tự nhiên nén
4. LNG ( Liquid natural gas): Khí tự nhiên hóa lỏng
5. DO ( Diesel oil): Dầu dùng cho động cơ diezen.
6. FO ( Fuel oil): Dầu đốt công nghiệp


4

7. RVP (Reid vapour pressure): Áp suất hơi bão hòa Reid.
8. API (American Petroleum Institute): Viện dầu mỏ Hoa kỳ.
9. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam.
10. HDS (Hydrodesulfur reaction): Phản ứng hydrodesunfua hóa
11. FCC ( Fluid Catalytic Cracker): Cracking xúc tác tầng sôi.
12. CN ( Cetane number): Trị số xetan
13. CI ( Cetane index): Chỉ số xetan
14. ON ( Octan number): Trị số octan
15. OI ( Octane index): Chỉ số octan
16. RON ( Research octane number): Trị số octan theo phương pháp nghiên

cứu.
17. MON ( Moter octane number): Trị số octan theo phương pháp mô tơ.
18. IBP (Intial boil point) : Điểm sôi đầu
19. EBP ( End boil point): Độ sôi cuối


5

LỜI MỞ ĐẦU
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ và khí đã và đang là nguồn nguyên
liệu vô cùng quý giá của mỗi Quốc gia nói chung và toàn nhân loại nói riêng. Ngày
nay sản phẩm của dầu mỏ và khí đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống
sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp.
Dưới gốc độ năng lượng thì dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất
của mọi Quốc gia trên thế giới. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65 đến 70%
năng lượng được sử dụng đi từ dầu mỏ và khí, chỉ có khoảng 20 đến 22% từ than, 5
đến 6% từ năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân.
Về gốc độ nguyên liệu thì ta có thể hình dung với một lượng nhỏ khoảng 5%
dầu mỏ và khí được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá dầu đã có
thể cung cấp được trên 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất. Thực tế,
từ dầu mỏ người ta có thể sản xuất cao su, chất dẻo, sợi tổng hợp, các chất hoạt
động bề mặt, hợp chất trung gian, phân bón …
Ngoài những mục đích trên thì các sản phẩm phi năng lượng của dầu mỏ như
dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát
triển của công nghiệp.
Sản phẩm năng lượng là một trong những sản phẩm quan trọng của công
nghiệp chế biến dầu mỏ và ngày nay đã thực sự trở thành một sản phẩm quen thuộc
với con người. Đặc biệt là xăng và dầu DO. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể
hiểu biết được thật đầy đủ về xăng động cơ, cũng như dầu DO, bao gồm cả bàn chất
hóa học, phẩm cấp chất lượng. Cũng như các vấn đề liên quan như: Vì sao ô nhiễm
môi trường do khí thải động cơ ngày càng gia tăng, vì sao sự hao tổn công suất, tuổi
thọ động cơ càng nhanh. Tất cả các điều này đang đòi hỏi các nhà khoa học phải
nghiên cứu tìm ra các biện pháp nhằm góp phần giải quyết các vấn đề còn tồn tại
trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng nhiên liệu. Xuất phát từ những vấn đề trên nên
em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm
của xăng và dầu DO” cho đồ án tốt nghiệp của em. Việc tìm hiểu đề tài này không
những giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về những tính chất, thông số cần có của
sản phẩm xăng và dầu DO, mà còn giúp chúng ta biết được ý nghĩa của các thông
số này đối với chất lượng của xăng và dầu DO.


6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ
1.1 Giới thiệu tổng quan về dầu mỏ
1.1.1 Tổng quan dầu mỏ
Dầu mỏ là tên gọi tắt của dầu thô, nó là hỗn hợp của những hợp chất hữu cơ tự
nhiên, chứa chủ yếu hai nguyên tố chính là cacbon (C) và hydro (H). Ngoài ra còn
có một lượng nhỏ nitơ (N), oxy (O), lưu huỳnh (S) và các nguyên tố kim loại khác
như (Ni, V, …).
Dầu mỏ có nhiều loại, từ lỏng đến đặc quánh, màu sắc thay đổi từ vàng nhạt
đến đen sẫm, có ánh huỳnh quang. Thường ở thể lỏng nhớt, nhưng cũng có loại dầu
ngay ở nhiệt độ thường đã đông đặc. Độ nhớt của dầu mỏ thay đổi trong khoảng rất
rộng, từ 5 tới 100 cSt (10 - 6 m2/s) và có thể hơn nữa [8,9].
1.1.2 Thành phần của dầu mỏ.
1.1.2.1 Các hợp chất hydrocacbon của dầu mỏ.
Hydrocacbon là thành phần chính và quan trọng nhất của dầu mỏ. Các
hydrocacbon có trong dầu mỏ thường được chia làm 5 loại sau [4]:
- Các parafin cấu trúc thẳng (n-parafin).
- Các parafin cấu trúc nhánh (i-parafin).
- Các parafin cấu trúc nhánh (cycloparafin naphten).
- Các hydrocacbon thơm.
- Các hydrocacbon hỗn hợp (hoặc lai hợp).
Số nguyên tử cacbon của các hydrocacbon trong dầu thường từ C 5 đến C60
(còn C1 đến C4 nằm trong khí) tương ứng với trọng lượng phân tử khoảng 855-880.
Cho đến nay với những phương pháp phân tích hiện đại đã xác định được những
hydrocacbon riêng lẽ trong dầu đến mức như sau (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Các hydrocacbon riêng lẻ đã xác định được trong các loại dầu mỏ [4]


7


8

Tổng cộng các hydrocacbon riêng lẻ cho đến nay đã xác định được là 425.
Còn đối với các chất không thuộc loại hydrocacbon trong dầu mỏ, đến nay cũng đã
xác định được khoảng 380 hợp chất, trong đó phần lớn là các hợp chất lưu huỳnh
(khoảng 250 hợp chất).
 Các hydrocacbon n-parafin của dầu mỏ [1,4,7].
Hydrocacbon n-parafin là loại hydrocacbon phổ biến nhất trong các loại
hydrocacbon của dầu mỏ. Dầu mỏ có độ biến chất càng cao, tỷ trọng càng nhẹ càng
có nhiều hydrocacbon loại này. Mặt khác hydrocabon n-parafin là loại hydrocacbon
dễ tách và dễ xác định nhất trong số các loại hydrocacbon của dầu mỏ, cho nên hiện
nay với việc sử dụng phương pháp sắc ký kết hợp với rây phân tử để tách n-parafin,
đã xác định được tất cả các n-parafin từ C1- C45.
Hàm lượng chung các n-parafin trong dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích.
Tùy theo dầu mỏ được tạo thành từ những thời kỳ địa chất nào, mà sự phân bố các
n-parafin trong dầu sẽ khác nhau. Nói chung sự phân bố này tùy tuân theo hai quy
tắc sau: tuổi càng cao, độ sâu càng lớn, thì hàm lượng n-parafin trong phần nhẹ của
dầu mỏ càng nhiều.
Như trong phần trước đã khảo sát, trong các axit béo có nguồn gốc động thực
vật dưới biển thì ngoài số nguyên tử cacbon chẵn trong mạch cacbon chiến đa số.
chính vì vậy khi mức độ biến đổi dầu còn ít, thì các di chứng trên càng thể hiện rõ,
nghĩa là trong phân tử cũng sẽ chiếm phần lớn. khi độ biến chất của dầu càng tăng
lên, sự hình thành các n-parafin do các phản ứng hóa học phức tạp càng nhiều, thì
sẽ san bằng tỷ số hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẳn và
hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẵn và tăng dần các n-parafin có số
nguyên tử lẻ, chủ yếu phụ thuộc vào độ sâu lún chim, chứ ít phụ thuộc vào độ sâu
lún chìm, chứ ít phụ thuộc vào tuổi địa chất của chúng.
Một đặc điểm đáng chý ý của các hydrocacbon n-parafin là bắt đầu từ các nparafin có số nguyên tử cacbon từ C 18 trở lên, ở nhiệt độ thường chúng đã chuyển
sang trạng thái rắn, khi nằm trong dầu mỏ chúng hoặc nằm trong trạng thái hòa tan
hoặc ở dạng tinh thể lơ lửng trong dầu. Nếu hàm lượng n-parafin tinh thể quá cao,
có khả năng làm cho toàn bộ dầu mỏ mất tính linh động, và cũng bị đông đặc lại.
Trong bảng 1.2 dưới đây sẽ thấy rõ nhiệt độ sôi và nhiệt độ kết tinh của các nparafin từ C18 trở lên:


9

Bảng 1.2 Tính chất vật lý của một số n-parafin trong dầu mỏ [4]

-

Một số dầu mỏ trên thế giới có hàm lượng parafin rắn (tách ra ở -21 oC) rất
cao, vì vậy ở ngay nhiệt độ thường toàn bộ dầu mỏ cũng bị đông đặc lại. Tính chất
này của các n-parafin có trọng lượng phân tử lớn đã gây nhiều khó khăn cho quá
trình sản xuất, vận chuyển và chế biến dầu mỏ.
 Các hydrocacbon i-parafin của dầu mỏ [1,4,7].
Loại i-parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ, còn phần có nhiệt độ sôi trung
bình và cao nói chung chúng rất ít.
Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm chính sau:
Nói chung, các parafin trong dầu mỏ có cấu trúc đơn giản, mạch chính dài. Mạch
phụ ít và ngắn.
Các nhánh phụ thường là các gốc metyl. Đối với các i-parafin một nhánh phụ
thì thường đính vào vị trí cacbon số 2 hoặc số 3. Đối với loại có 2,3 nhánh phụ thì
xu hướng tạo thành cabon bặc 3 nhiều hơn là tạo nên cacbon bậc 4, nghĩa là hai
nhánh phụ đính vào trong mạch chính thường ít hơn.


10

-

Đặc điểm thứ hai là trong dầu có những i-parafin với các nhánh phụ nằm cách đầu
nhau 3 nguyên tử cacbon (cấu tạo isoprenoil). Như ở phần trước đã khảo sát, vì
trong các vật liệu hữu cơ ban đầu để tạo nên dầu mỏ có mặt những hợp chất có cấu
trúc isoprenoil, cho nên trong quá trình biến đổi chúng sẽ để lại những di chứng với
số lượng và kích thước khác nhau, tùy theo mức độ của quá trình biến đổi đó.
 Các hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) của dầu mỏ [1,4,7].
Hydrocacbon naphtenic (cylcloparafin cũng là một trong số các hydrocacbon
phổ biến và quan trọng của dầu mỏ. Hàm lượng của chúng trong dầu mỏ có thẻ thay
đổi từ 30-60% trọng lượng.
Hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) của dầu mỏ thường gặp dưới 3 dạng
chính: loại vòng 5 cạnh, loại vòng 6 cạnh hoặc loại nhiều vòng ngưng tụ hoặc qua
cấu nối. những loại vòng 7 cạnh trở lên thường rất ít không đáng kể.
Tuy nhiên, trong dầu mỏ thì loại naphtenic (cycloparafin) 1 vòng (5,6 cạnh) có các
nhánh phụ xung quanh lại là loại chiếm phần lớn chủ yế nhất, và cũng là loại được
nghiên cứu đầy đủ nhất.
 Các hydrocacbon thơm của dầu mỏ [1,7].
Các hydrocacbon thơm của dầu mỏ thường gặp là loại vòng thơm và loại
nhiều vòng thơm có cấu trúc ngưng tụ hoặc qua cầu nối.
Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của nó là loại phổ biến
nhất. Benzen thường gặp với số lượng ít hơn tất cả. Những đồng đẳng của benzen
(C7 – C15) nói chung đều đã tách và xác định được trong nhiều loại dầu mỏ, những
loại ankylbenzen với 1, 2, 3, 4 nhánh phụ như toluen, xylen, 1-2-4 trimetylbenzen
đều là những loại chiếm đa số trong các hydrocacbon thơm.
 Các hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-thơm [1,4].
Nếu hydrocabon thơm thuần khiết vừa khảo sát trên có không nhiều trong
dầu mỏ thì hydrocacbon dạng hỗn hợp thơm và naphten (tức là loại mà trong cấu
trúc của nó vừa có vòng thơm cừa có vòng naphten) lại phổ biến và chiếm đa số
trong phấn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Cấu trúc hydrocacbon hỗn hợp này
trong dầu mỏ rất gần với cấu trúc hỗn hợp tương tự trong các vật liệu hữu cơ ban
đầu tạo thành dầu, cho nên dầu càng có độ biến chất thấp thì sẽ càng nhiều
hydrocacbon loại này.
Loại hydrocacbon hỗn hợp dạng đơn giản nhất là tetralin, indan, đó là loại
gồm 1 vòng thơm và 1 vòng naphten kết hợp:


11

1.1.2.2 Các chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ
Đây là những hợp chất, mà trong phân tử của nó có chứa O, N, S tức là hợp
chất hữu cơ của oxy, nitơ, lưu huỳnh. Một loại hợp chất khác mà trong thành phấn
của nó cũng có cả đồng thời O, N, S sẽ không xét ở đây, nó thuộc nhóm chất nhựa
và asphalten [1].
Nói chung, những loại dầu non, độ biến chất thấp, hàm lượng các hợp chất
chứa các dị nguyên tố kể trên đều cao hơn trong các loại dầu già có độ biến chất
cao. Ngoài ra tùy theo loại vật liệu hữu cơ ban đầu tạo ra dầu khác nhau, hàm lượng
và tỷ lệ của từng loại chất của O, N, S trong từng loại dầu cũng sẽ khác nhau.
 Các hợp chất của lưu huỳnh trong dầu mỏ [1,4].
Đây là loại hợp chất có phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các
hợp chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ.
Những loại dầu ít lưu huỳnh thường có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,3 –
0,5%. Những loại dầu nhiều lưu huỳnh thường có 1-2% trở lên.
Hiện nay, trong dầu mỏ đã xác định được 250 loại hợp chất của lưu huỳnh. Nhưng
loại hợp chất này thuộc vào những họ sau: mercaptan RSH ( với R là mạch thẳng
hoặc mạch vòng ) disunfua R-S-R, tiophen (dị vòng) và những cấu trúc phức tạp
khác.
Lưu huỳnh dạng mercaptan chỉ gặp trong phần nhẹ của dầu mỏ (dưới 200
o
C). các mercaptan này có gốc hydrocacbon trong cấu trúc mạch thẳng, nhánh vòng
naphten. Cũng giống như các hydrocacbon trong phần nhẹ, những gốc hydrocabon
có mạch nhánh của mercaptan cũng chỉ là những gốc nhỏ (hầu hết là metyl) và ít.
Lưu huỳnh ở dạng mercaptan khi ở nhiệt độ khoảng 300 oC dễ bị phân hủy tạo
thành H2S và các hydrocacbon không no, tương ứng với gốc hydrocacbon của.

0C
2C5 H SH 500
 
→C H − S − C H + H S
5 11
5 11
11
2
0C
C5 H SH 300
 
→C H + H S
5 11
11
2
Mặt khác mercaptan lại rất dễ bị oxy hóa, ngay cả với không khí tạo thành
disuafua và nếu với chất oxy hóa mạnh, có thể tạo thành Sunfuaxit.


12

1
2C H 7 SH + O → C H 7 SSC H 7 + H O
3
3
3
2
2 2
HNO
3 → C H SO OH
2C H 7 SH  
3
3 7 2

Lưu huỳnh dạng sunfua có trong dầu mỏ có thể ghép làm 3 nhóm: các sunfua
nằm trong cấu trúc vòng no (tiophan) hoặc không no (tiophen) các sunfua với các
gốc hydrocacbon thơm naphten.
Lưu huỳnh dạng disunfua thường có rất ít trong dầu mỏ, nhất là ở các phân
đoạn có nhiệt độ sôi thấp và trung bình của dầu mỏ. Ở phân đoạn có nhiệt độ sôi
cao thì S dạng này có nhiều và phổ biến.
 Các hợp chất của nitơ trong dầu mỏ [1,7].
Nói chung, các hợp chất của nitơ đại bộ phân đều nằm trong phân đoạn có
nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Ở các phân đoạn nhẹ, các hớp chất chứa N chỉ thấy
dưới dạng vết.
Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ không nhiều lắm, hàm lượng
nguyên tố nitơ chỉ 0,01 đến 1%. Những hợp chất chứa nitơ trong dầu, trong cấu trúc
phân tử của nó có thể loại chứa một nguyên tử, có loại chứa 2,3 thậm chí 4 nguyên
tử nitơ. Những hợp chất chưa một nguyên tử nitơ được nghiên cứu nhiều, chúng
thường có đặc tính bazơ như: pyrydin, quinolin, izo quinolin, acrylin hoặc có tính
chất trung tính như các vòng pyrol, indol, cacbazol, benzocacbazol.
 Các hợp chất của oxy trong dầu mỏ [1,4].
Trong dầu mỏ, các hợp chất oxy thường có dưới dạng các axit (tức có nhóm
–COOH) các xeton (có nhóm –C=O) các phenol và các loại ester và lacton nữa. Tuy
vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit là quan trọng hơn cả.
Các axit trong dầu mỏ hầu hết là các axit một chức. Trong các phân đoạn có
nhiệt độ sôi thấp của dầu mỏ các axit hầu như không có. Axit chứa nhiều nhất ở
phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu mỏ (C 20 –C23) và ở phân đoạn có nhiệt
độ sôi cao hơn thì hàm lượng các axit lại giảm đi. Về cấu trúc, những axit có số
nguyên tử cacbon trong phân tử dưới C 6 thường là các axit béo. Nhưng loại có số
nguyên tử cacbon trong phân tử cao hơn, thườn là các axit có gốc là vòng naphten 5
cạnh hoặc 6 cạnh. Những loại này chiếm phần chủ yếu ở phân đoạn có nhiệt độ sôi
trung bình của dầu mỏ.
Ở những phân đoạn rất nặng, các vòng của hydrocacbon lại mang tính chất
hỗn hợp giữa naphten và thơm, cho nên các axit ở phân đoạn này cũng có cấu trúc


13

-

-

hỗn hợp naphten-thơm tương tự như vậy. Còn các axit nằm trong phần cặn của dầu
có cấu trúc phức tạp giống cấu trúc của các chất nhựa asphalten, nên chúng được
gọi là axit asphalten, trong thành phấn có thể còn có cả các dị nguyên tố khác nữa
như: S, N.
 Các phức cơ–kim của dầu mỏ. Kim loại trong dầu mỏ
Kim loại có trong dầu mỏ không nhiều, thường từ vài phần triệu đến vài
phần vạn. chúng nằm trong dầu mỏ thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao và
dưới dạng phức với các hợp chất hữu cơ ( cơ – kim), thông thường là dạng phức với
porfirin và dạng phức với các chất hữu cơ khác trong dầu mỏ, trong đó dạng phức
với profirin thường có số lượng ít hơn.
Hàm lượng các kim loại nặng nhiều sẽ gây trở ngại cho quá trình chế biến có
sử dụng xúc tác, vì chúng gây ngộ độc xúc tác. Đối với quá trình cracking hay
reforming xúc tác yêu cầu các kim loại này không quá 5 ÷ 10 ppm. Ngoài ra, trong
phần cặn của dầu mỏ mà chứa nhiều kim loại nặng khi sử dụng làm nhiên liệu đốt
lò sẽ có thể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp [1].
 Các chất nhựa và asphanten:
Nhựa và asphanten là những chất chứa đồng thời các nguyên tốC, H, O, S,
N; có phân tử lượng rất lớn (500 ÷ 600 đ.v.C trở lên). Nhìn bề ngoài chúng đều có
màu xẫm, nặng hơn nước (tỷ trọng lớn hơn 1), và không tan trong nước. Chúng đều
có cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao, thường tập trung nhiều ở phần nặng, nhất là
trong cặn dầu mỏ. Tuy nhiên chúng có những đặc điểm khác nhau [4]:
Nhựa, khi tách ra khỏi dầu mỏ chúng là những chất lỏng đặc quánh có khi rắn.
Nhựa có màu vàng sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, trọng lượng phân tử 600 ÷ 1000 đvC.
Nhựa dễ tan trong dung môi hữu cơ, khi tan tạo thành dung dịch thực. Độ thơm hoá
là tỷ số giữa nguyên tử cacbon nằm ở vòng thơm so với tổng số nguyên tử cacbon
trong toàn phân tử là 0,14 ÷ 0,25.
Asphanten, khi tách ra khỏi dầu mỏ bề ngoài của chúng có màu sẫm hoặc đen dưới
dạng rắn. Đun nóng cũng gây nên chảy mềm chỉ bị phân huỷ nếu nhiệt độ đun cao
hơn 300 oC tạo thành khí và cốc. Asphanten khó hoà tan trong dung môi hữu cơ.
Khi tan tạo thành dung dịch keo, có thể hoà tan trong benzel, clorofooc và sunfua
cacbon. Độ thơm hoá 0,2 ÷ 0,7. Đặc biệt đối với loại dầu mang họ parafinic, có rất
nhiều hydrocacbon parafinic trong phần nhẹ thì asphanten thường rất ít và nằm dưới
dạng phân tán lơ lửng, đôi khi chỉ có dạng vết, ngược lại dầu chứa nhiều
hydrocacbon thơm thì thường chứa nhiều asphanten và chúng thường ở dưới dạng
dung dịch keo bền vững.


14

-

Các chất nhựa và các asphanten thường có nhiều ở phần nặng đặc biệt ở
phần cặn sau khi chưng cất. Các chất này đều làm xấu đi chất lượng của dầu mỏ. Sự
có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy không
hết sẽ tạo tàn, tạo cặn. Trong quá trình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác. Tuy
nhiên dầu mỏ chứa nhiều nhựa asphanten sẽ là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất
nhựa đường.
Nhựa và asphanten ở các loại dầu mỏ khác nhau vẫn có thành phần nguyên
tố gần giống nhau. Nhựa dễ chuyển thành asphanten khi bị oxy hóa, do đó có thể
coi rằng, asphanten là sản phẩm chuyển hóa tiếp theo của nhựa.
Vì vậy mà phân tử lượng của asphanten bao giờ cũng cao hơn của nhựa.
 Nước lẫn trong dầu mỏ (nước khoan):
Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lượng nước nhất định chúng tồn tại ở
dạng nhũ tương. Nước nằm ở dạng nhũ tương bền nên khó tách. Khi khai thác dầu,
để lắng, nước sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trường hợp nước tạo thành hệ nhũ tương
bền vững, lúc đó muốn tách được hết nước phải dùng phụ gia phá nhũ.
Có hai nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của nước trong dầu, đó là [4]:
Nước có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ dưới đáy
biển.
Nước từ khí quyển (như nước mưa) ngấm vào các mỏ dầu.
Trong nước chứa một lượng rất lớn các muối khoáng khác nhau. Các cation
và anion thường gặp là: Na 2+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, HCO3-, SO42-, Br-, I-… ngoài
ra còn có một số oxit không phân ly ở dạng keo như là Al2O3, Fe2O3 , SiO2.
Trong số các cation và anion trên thì nhiều nhất là Na + và Cl-. Một số mỏ dầu
mà nước khoan có chứa 2 ion này với hàm lượng có khi lên đến 90%. Hàm lượng
chung các muối khoáng của nước khoan có thể nhỏ hơn 1% cho đến 20 ÷26%.
Điều cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nước có thể bị phân huỷ tạo
thành axit (dưới tác dụng của nhiệt)
Ví dụ:
MgCl2 + 2H2O ⎯→ ⎯ Mg(OH)2↓+ HCl
MgCl2+ H2O ⎯→ ⎯ Mg(OH)Cl + H2O
Quá trình phân huỷ các muối khoáng gây tác hại rất lớn như là gây ăn mòn
thiết bị, bơm, đường ống…
Mặt khác trong nước khoan còn có H2S khi có mặt của H2S và các muối dễ bị
thuỷ phân thì thiết bị càng nhanh bị ăn mòn.


15

-

-

Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nước khoan và các biện pháp ngăn ngừa sự ăn
mòn đó hay nói cách khác vấn đề làm sạch nhũ tương nước trong dầu trước khi đưa
vào chế biến là rất quan trọng.
1.2 Các sản phẩm dầu mỏ.
Dầu mỏ có thể được sử dụng trực tiếp nhưng không kinh tế và không hiệu
dụng. Chính vì thế mà người ta đã phân chia nó thành nhiều phân đoạn nhỏ. Quá
trình phân chia này dựa vào phương pháp chưng cất để thu được các phân đoạn có
khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Những phân đoạn này được sử dụng để sản xuất
một hoặc một vài loại sản phẩm nhất định nên chúng được mang tên các sản phẩm
đó. Thông thường, dầu mỏ được chia thành các phân đoạn chính sau đây [1,4,9]:
Phân đoạn khí: Nhiệt độ sôi nhỏ hơn 40 oC, bao gồm các hydrocacbon từ C1 –C4.
Phân đoạn xăng: Nhiệt độ sôi nhỏ hơn 180 0C, bao gồm các hydrocacbon từ C 5 –
C10, C11.
Phân đoạn kerozen: Nhiệt độ sôi từ 1800C đến 2500C, bao gồm các hydrocacbon từ
C11 – C15, C16.
- Phân đoạn gasoil nhẹ: Nhiệt độ sôi từ 2500C đến 3500C, chứa các
hydrocacbon từ C16 – C20, C21.
Phân đoạn gasoil nặng: Nhiệt độ sôi từ 3500C đến 5000C, bao gồm các
hydrocacbon từ C21- C25, thậm chí có khi lên đến C40.
Phân đoạn cặn gudron: Với nhiệt độ sôi trên 5000C, gồm các thành phần có số
nguyên tử cacbon từ C41 trở lên, có khi lên đến C 80 và được xem như là giới hạn
cuối cùng.
Chú ý: Các giá trị nhiệt độ trên đây không hoàn toàn cố định, chúng có thể
thay đôi tuỳ theo mục đích thu nhận các sản phẩm khác nhau.
Trong các phân đoạn trên, sự phân bố các hợp chất hydrocacbon và phi
hydrocacbon của dầu mỏ nói chung không đồng nhất, chúng thay đổi rất nhiều khi
đi từ phân đoạn nhẹ sang phân đoạn nặng hơn, vì vậy tính chất của từng phân đoạn
đều khác nhau. Hơn nữa, các loại dầu mỏ ban đầu đều có tính chất và sự phân bố
các hợp chất hữu cơ trong đó cũng khác nhau, cho nên tính chất của từng phân đoạn
dầu mỏ còn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính hoá học của loại dầu ban đầu nữa [1].


16

Hình 1.1 Sơ đồ các quá trình sản xuất và sản phẩm của quá trình lọc dầu [10]
Khi đã thu được các phân đoạn này thì chúng cần phải qua vài quá trình chế
biến để sản phẩm cuối cùng đạt được các đặc tính kỹ thuật quy định và phù hợp với
các ứng dụng thực tế. Một số sản phẩm tiêu biểu của dầu mỏ như [9]:
 Khí đốt (Fuel Gas)
Làm nhiên liệu cho tuabin khí và lò hơi chạy tuabin hơi nước dùng trong sản
xuất điện, làm nhiên liệu cho các lò công nghiệp nhiệt độ cao như lò nấu thủy tinh,
nung clinker, gốm sứ, gạch ngói, lò luyện gang thép…
Trong lĩnh vực đời sống, nhiên liệu khí phục vụ tiện lợi cho các mặt sinh hoạt
như nấu ăn, sưởi ấm và thắp sáng…
Ngoài ra, khí đốt còn làm nhiên liệu cho động cơ, đây là một xu thế phát triển
trong tương lai, làm giảm sự ô nhiễm môi trường vì khí thải của động cơ sẽ sạch
hơn.
 Xăng (Gasoline)
Là nhiên liệu dùng cho các động cơ xăng như ô tô, xe máy,… và được gọi
chung là xăng động cơ.
Xăng không phải đơn thuần là một chất mà là hỗn hợp giữa các hydrocacbon
được lấy từ phân đoạn xăng kết hợp với các chất phụ gia, nhằm tạo ra nguồn nhiên


17

liệu đảm bảo các yêu cầu hoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành
thực tế và cả trong các điều kiện tồn chứa, vận chuyển khác nhau.
Loại nhiên liệu này chiếm một tỷ lệ khá lớn so với các sản phẩm khác đi từ
dầu mỏ, đồng thời là loại nhiên liệu khó chế biến nhất.
 Nhiên liệu phản lực (Jet Fuel)
Được dùng cho động cơ máy bay phản lực. Nó là một hỗn hợp giữa các
hydrocacbon lấy chủ yếu từ phân đoạn Kerozen cùng với một số phụ gia. Do điều
kiện hoạt động của máy bay phản lực rất khắc nghiệt nên nguồn nhiên liệu dành cho
nó phải thỏa mãn rất nhiều chỉ tiêu kỹ thuật.
 Dầu Diezen (DO)
Nhiên liệu diezen là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn xăng và dầu hỏa.
Chúng được sử dụng chủ yếu cho các động cơ diezen, và một phần được sử dụng
cho các tuabin khí.
Loại nhiên liệu này được sử dụng rất nhiều ở các nước đang phát triển, trong
đó có nước ta bởi vì việc sản xuất chúng không phức tạp bằng xăng, giá thành lại
thấp, hiệu suất biến nhiệt thành công của động cơ diezen lớn hơn động cơ xăng rất
nhiều.
Nhiên liệu này được lấy từ phân đoạn gasoil và sản phẩm được lấy trực tiếp từ
quá trình chưng cất dầu mỏ bởi vì nó đã có được những tính chất lý hóa phù hợp với
động cơ diezen mà không cần phải qua một quá trình chế biến hóa học nào cả.
 Dầu đốt công nghiệp (FO)
Còn gọi là nhiên liệu đốt lò (FO) hay Mazut, dùng làm nhiên liệu cho các nồi
hơi cố định ở nhà máy điện, các nhà máy nung gốm sứ, gạch ngói, nấu thủy tinh…
 Dầu bôi trơn - mỡ bôi trơn
Khi các chi tiết máy hoạt động, một số chi tiết máy trượt lên nhau gây ra tiếng
ồn rất lớn và tốc độ mài mòn rất cao do sinh ra lực ma sát. Để giảm thiểu vấn đề
này, người ta phải bôi trơn cho các chi tiết máy này, nó được thực hiện bởi dầu bôi
trơn và dầu mỡ bôi trơn này được ví như là “dòng máu nóng của các chi tiết máy”.
Dầu bôi trơn cũng là một hỗn hợp giữa các hydrocacbon từ các phân đoạn nặng và
các chất phụ gia.
 Nhựa đường (Bitume)
Bitum hay còn gọi là Nhựa đường là loại sản phẩm nặng nhất thu được từ dầu
mỏ, được dùng chủ yếu trong xây dựng các công trình giao thông, đường xá cầu
cống. Một lượng nhỏ bitum còn được sử dụng làm vật liệu tấm lợp, vật liệu chống


18

-

-

thấm, chống rò rỉ ở các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và các hệ thống
tưới tiêu trong nông lâm ngư nghiệp …
Từ loại bitum gốc thu được từ dầu mỏ người ta đã chế biến ra các loại bitum
có các đặc tính khác nhau để phục vụ cho nhiều mục đích khác.
 Các sản phẩm hóa học
Từ nguyên liệu dầu khí có thể chế biến ra các sản phẩm phục vụ cho mục đích
sản xuất, đời sống con người gọi là sản phẩm hóa học… Thực tế có hơn 90% sản
phẩm hữu cơ hiện nay có nguồn gốc từ hóa dầu. Nguồn nguyên liệu để sản xuất các
chế phẩm hóa dầu bắt nguồn từ các hợp phần của dầu khí. Các sản phẩm hóa học có
thể chia thành nhiều nhóm mang tính năng sử dụng khác nhau.
Nhóm các hóa chất cơ sở: Đây là nhóm hóa chất thu được từ các dây chuyền công
nghệ chế biến khí. Chúng có ý nghĩa rất quan trọng vì chúng là ngành công nghiệp
tổng hợp hóa dầu đã chế biến thành những sản phẩm cuối cùng rất phong phú và đa
dạng, đóng góp lớn vào sự phát triển kinh tế quốc dân của nhiều quốc gia phát triển
trên thế giới, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của sự tiến bộ khoa học kỹ thuật nói
riêng và nền văn minh nhân loại nói chung.
Nhóm các hóa chất cơ sở lại được phân chia thành nhiều nhóm khác nhau chủ
yếu là các nhóm các olefin (etylen, propylen, butylen, butadien) nhóm các
hydrocacbon thơm (benzen, toluen, xylen) nhóm các hydrocacbon olefin nặng,
nhóm acetylen, nhóm khí tổng hợp (hỗn hợp CO 2 và H2 theo những tỉ lệ khác nhau
thu được từ nguồn dầu khí) nhóm parafin lỏng, parafin rắn và xerizin…
Nhóm các sản phẩm cuối: Những sản phẩm cuối cùng của ngành công nghiệp hóa
dầu là các loại chất dẻo, chất hoạt động bề mặt. Các sản phẩm cuối cùng của ngành
chế biến hóa dầu có mặt trong hầu hết các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân
và phục vụ mọi mặt đời sống con người.


19

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XĂNG VÀ DẦU DIESEL (DO)
2.1 Giới thiệu chung về nhiên liệu cho động cơ xăng
2.1.1 Giới thiệu chung về động cơ xăng.
Động cơ xăng thuộc loại động cơ đốt trong, cháy cưỡng bức. Xăng được trộn
lẫn với không khí tại bộ chế hòa khí (carburetter) và được nén trong xylanh
(cylinder) đến tỷ số nến định trước. Sau đó, buji (hay còn gọi là nến điện) sẽ đánh
lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí đã nén. Nhiên liệu cháy và giãn nở
sinh ra công cơ học, tạo ra sự chuyển động [6].

Hình 2.1 Cấu tạo bên trong của một động cơ xăng tiêu biểu [6].
Từ việc phân tích hoạt động của động cơ xăng ở trên ta rút ra được những
đặc điểm của động cơ này như sau:
ƒ
Nhiên liệu trước khi nạp vào xylanh nó đã được phối trộn với không khí để
tạo hỗn hợp cháy, như vậy độ bay hơi của xăng trong buồng cháy không phải là vấn
đề lớn ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình cháy.
ƒ
Quá trình cháy của nhiên liệu chỉ được thực hiện khi bugie bật lửa hoặc khi
màng lửa lan truyền đến. Khi bugie bật lửa thì quá trình cháy bắt đầu, lúc này hỗn
hợp trong buồng cháy được chia thành hai phần: Phần thứ nhất là khí cháy, phần
thứ hai là hỗn hợp của không khí và nhiên liệu chưa cháy (hỗn hợp công tác), trong
điều kiện nhiệt độ và áp suất cao với sự có mặt của oxy không khí thì các
hydrocacbon của nhiên liệu sẻ bị biến đổi một cách sâu sắc, cụ thể là chúng sẻ bị


20

oxy hoá để tạo thành các hợp chất có khả năng tự bốc cháy khi mặt lửa chưa lan
truyền đến.
Trong trường hợp này, nếu như phần nhiên liệu tự bốc cháy nhiều thì nó sẻ
làm tăng áp suất trong buồng cháy một cách đột ngột và gây ra những sóng xung
kích va đập vào piston, xylanh tạo ra những tiếng gỏ kim loại. Hiện tượng này được
gọi là hiện tượng cháy kích nổ.
2.1.2 Giới thiệu chung về xăng.
Nhiên liệu cho động cơ xăng là một sản phẩm quan trọng của nhà máy lọc
dầu, nó đã trở thành một mặt hàng quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng ngày
của con người cũng như hoạt động sản xuất trong công nghiệp [6].
2.1.2.1 Thành phần của xăng.
Xăng là nhiên liệu lỏng nhẹ nhất ở điều kiện thường thu được từ việc chế
biến dầu mỏ hóa dầu và khí. Nó chủ yếu chứa các hydrocacbon từ C 5 đến C11 và phụ
gia, được sử dụng trong các động cơ đốt trong như: ôtô, xe máy, máy bay…
Tương tư như dầu mỏ, thành phần hóa học của xăng cũng bao gồm các họ
hydrocacbon: parafin, naphta và aromotic. Bên cạnh đó, trong xăng còn luôn có sự
có mặt của nước, kim loại và các hợp chất dị nguyên tố. Trong số các hydrocacbon
thì isoparafin là cấu tử có mong muốn nhất vì chúng có khả năng cháy điều hòa
nhất (tức có trị số octan cao nhất) và các hợp chất thơm không nhánh, ít nhánh hoặc
nhánh ngắn (BTX) là cấu tử không mong muốn, cần phải loại bỏ vì chúng có trị số
octan thấp nhưng rất độc hại đối với con người và môi trường. Tuy nhiên, naphta
mới là hợp phấn chiếm tỷ lệ nhiều hơn cả trong xăng. Mặc dù thành phần hóa học
của xăng không phức tạp như dầu mỏ nhưng việc xác định chính xác các cấu tử
hydrocacbon là không thực sự cần thiết. Người ta chủ yếu dựa vào các tính chất hóa
lý cơ bản của xăng để đánh giá chất lượng của xăng [4].
Hợp phần pha xăng (xăng gốc ) chủ yếu được sản xuất từ các quá trình:
- Xăng của quá trình FCC (crackat).
- Xăng của quá trình Reforming (Reformat).
- Xăng chưng cất trực tiếp.
- Xăng của quá trình isomer hoá (Isomerat)
- Xăng của quá trình alkyl hóa (Alkylat)
- Xăng của quá trình giảm nhớt, cốc hoá, các quá trình xử lý bằng hydro
- …


21

Hình 2.2 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Mỹ (trước năm
2000) [4].

Hình 2.3 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Tây Âu (trước
năm 2000) [4].
Các xăng thu được từ các quá trình chế biến này ít hoặc gần như không được
sử dụng trực tiếp như xăng thương phẩm vì không đáp ứng được các chỉ tiêu cơ bản
đối với các loại động cơ hoặc không mang lại hiệu quả kinh tế-kỹ thuật tốt nhất. vì
vậy, trong thực tế, để sản xuất xăng thương phẩm người ta thường phối trộn hai hay
nhiều các xăng trên với nhau để được xăng gốc có tính chất ưu việt nhất [4].
Thành phấn của xăng còn phải kể đến các phụ gia được pha chế vào xăng.
Hàm lượng các phụ gia chỉ từ ppm đến 20% nhưng lại bổ sung hoặc nâng cao rất
nhiều chất lượng của xăng.


22

-

2.1.2.2 Một số yêu cầu chất lượng của xăng thương phẩm.
Cùng với sự gia tăng về số lượng động cơ xăng, nhu cầu về xăng nhiên liệu
ngày càng 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 này mang lại cho con người thì đồng thời nó cũng thải ra môi trường một
lượng lớn các chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và cả môi trường sinh thái.
Vì vậy xăng thương phẩm bắt buộc phải bảo đảm được các yêu cầu không
những liên quan đến quá trình cháy trong động cơ, hiệu suất nhiệt mà còn phải bảo
đảm các yêu cầu về bảo vệ môi trường.
Thông thường sản phẩm xăng thương phẩm cần đạt được các yêu cầu cơ bản
như sau [3]:
- Khởi động tốt khi đang ở nhiệt độ thấp.
- Động cơ 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 đổi khi thay đổi tốc độ động cơ.
Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt.
2.1.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của xăng thương phẩm.
Ngày nay động cơ đã trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống sản
xuất và sinh hoạt của con người. Bên cạnh những lợi ích to lớn mà chúng mang lại
thì động cơ cũng đồng thời thải một lượng rất lớn chất độc hại ra môi trường gây
ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái. Vì
vậy, cần thiết phải đặt ra những quy định nhằm hạn chế việc thải các độc hại và
thực hiện các quy định này một cách nghiêm túc [3,4].
Ở gốc độ của nhiên liệu thì cần phải đặt ra cho xăng thương phẩm những chỉ
tiêu nhằm bảo đảm được chất lượng đối với người sử dụng và hạn chế được lượng
chất độc hại trong khói thải.
Vì vậy, để đánh giá khả năng làm việc và cháy của xăng người ta thường căn
cứ vào một số tính chất hóa lý đặc trưng của chúng.
 Khả năng bay hơi của xăng.
Để quá trình cháy cho hiệu suất cao, hế số tác dụng hữu ích lớn, xăng phải
bay hơi hoàn toàn trước khi có tia lửa điện. Như vây xăng phải có khẳ năng bay hơi
đủ tốt ( nhưng không được quá tốt), vì từ khi xăng lỏng vào bộ chế hòa khí đến khi


23

xăng cháy thường rất nhỏ, chỉ khoảng 0,05 – 0,1 giây. Nhưng nếu giá trị này lớn
quá thì chúng sẽ gây mất mát vật chất và dễ tạo ra hiện tượng nút hơi.
Khả năng bay hơi của xăng trong động cơ phụ thuộc vào bản chất hóa học
của xăng, cấu tạo động cơ đốt trong, môi trường làm việc của động cơ. Trong đó,
bản chất hoa học của xăng có ý nghĩa quyết định đến khả năng bay hơi của chúng.
Nó phụ thuộc vào sự phân bố các hydrocacbon theo nhiệt độ sôi, áp suất hơi bão
hòa, sức căng bề mặt và hệ số khuếch tán của hơi xăng. Các tính chất khác ít ảnh
hưởng đến khả năng bay hơi của xăng [3].
Người ta đánh giá khả năng bay hơi của xăng chủ yếu theo hai chỉ tiêu chính
là nhiệt độ chưng cất phân đoạn (thành phần cất ASTM D86 ) và áp suất hơi bão
hòa Reid. Mặc dù hai đại lượng này có liên quan trực tiếp đến nhau nhưng chũng
không hoàn toàn quyết định lẫn nhau.
• Áp suất hơi bão hòa Reid.
Áp suất hơi bão hòa là một trong những tính chất để đo mức độ bay hơi của
xăng và được đo tại 100 oF (37,8 oC). Yêu cầu xăng phải có độ bay hơi thích hợp.
Trong giai đoạn khởi động của động cơ, nếu xăng có độ bay hơi quá lớn sẽ bốc hơi
ngay trên đường ống dẫn, gây hiện tượng nút hơi (nghẽn khí), làm cho xăng phun
vào buồng cháy lẫn bọt, không đảm bảo đảm cung cấp đủ hơi xăng cho động cơ, do
đó động cơ hoạt động không ổn định, dễ bị chết máy. Trong vận chuyển, bảo quản
sẽ hao hụt nhiều do bốc hơi tự nhiên. Xăng bốc hơi kém thì khó khởi động máy
( nhất là khi trời lạnh), cũng như khó điều khiển máy, xăng cháy không hết, tạo
muội, làm loãng dầu nhớt, gây bào mòn máy [1,3].
Bảng 2.1 Quy định áp suất hơi bão hòa của một số nước [3]

Xăng
Mùa động
Mùa hè

Quy định hiện hành về áp suất hơi bão hòa (RPV), kPa
SUPER
Không
Chất
Trên
Phương pháp
của
chì Bắc
lượng
chất
thử
Đức
& Tây
cao Châu
lượng
Âu
Âu
cao
60-90
90 max
80-90
80-90
ASTM D323
45-70
70 max
45-70
45-70
ASTMD4953

Đối với Việt Nam, tiêu chuẩn TCVN 5690:92 quy định áp suất hơi bão hòa
cho xăng ôtô như bảng 2.2
Bảng 2.2 Áp suất hơi bão hòa của một số loại xăng [3]
Xăng

Áp suất hơi bão hòa (kPa) ở 37,8 oC, max


24

Mogas 90
Mogas 92
Xăng thường
Xăng cao cấp
Xăng đặc biệt

70
75
67
67
74

Như vậy RVP có ý nghĩa quyết định đến khả năng bay hơi của xăng ở giai
đoạn khởi động, nhưng do không quyết định đến khả năng bay hơi của ở phân đoạn
giứa và phân đoạn cuối.
Người ta thường ít quan tâm đến giới hạn của RVP, tuy nhiên giá trị này cần
phải đủ lớn. Vì nếu RVP quá thấp, xăng hóa hơi quá khó hoặc không hóa hơi hoàn
toàn khi vào xylanh cũng sẽ dẫn đến một số trục trặc trong quá trình hoạt động như:
cháy không hết, cháy kích nổ, tạo cặn… Theo TCVN 6776:2005 đối với xăng
không chì, áp suất hơi bão hòa Reid thích hợp với nước là 43-75kPa (6,24-10,88
psi). giảm giới hạn cuối 5kPa so với TCVN 6776:2000.
• Thành phần cất phân đoạn ASTM.
Nhiệt độ sôi là một trong những phương pháp đánh giá mức độ bay hơi của
xăng. Người ta chia các nhiệt độ sôi như sau: điểm sôi đầu (IBP), điểm sôi 5%V,
10%V (T5, T10), điểm sôi 50%V (T50), điểm sôi 90%V (T90) và độ sôi cuối (EBP). Ý
nghĩa của các giá trị này như sau [1,3]:
+ Điểm sôi đầu và 10%: đặc trưng cho tính khởi động máy, khả năng gây nghẽn
hơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sôi đầu càng thấp hơn quy định nhiều thì xăng càng
dễ hao hụt và gây nghẽn khí. Điểm sôi đầu và 10% càng cao, càng khó khởi động
máy. Thông thường độ sôi dầu của xăng là 35 – 40 oC, điểm sôi 10%V là 50 – 60
o
C, quy định điểm sôi 10% không vượt quá 70 oC.
+ Điểm sôi 50%V: biểu thị khả năng thay đổi vân tốc máy. Điểm sôi 50% V càng
thấp càng tốt, thông thường từ 115 – 120 oC, quy định không vượt quá 120 oC.
+ Điểm sôi 90%V và điểm sôi cuối: biểu hiện khả năng bốc hơi hoàn toàn của
xăng. Những điểm sôi này càng cao càng khó bốc hơi, gây cháy không hết, tạo
muội, làm loãng dầu nhờn của máy, tăng sự mài mòn. Theo quy định độ sôi 90%V
không được quá 190 oC và độ sôi cuối không quá 215 oC. Thực tế độ cất cuối
thấp, xăng có chất lượng cao, nhưng không thể giảm được những độ sôi này xuống
quá thấp, do nhà sản xuất nào cũng muốn tận thu được lượng xăng nhiều hơn.


25

Xu hướng chung là giảm dần điểm sôi T10, T50, T90 và EBP giúp cải
thiện khả năng tăng tốc và đốt cháy nhiên liệu của động cơ. Riêng điểm sôi đầu
không qui định vì đã bị khống chế qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hoà.
Bảng 2.3 Quy định độ bay hơi của xăng vào mùa hè và mùa đông [3]
Nhiệt độ
cất của
xăng, oC
10%, max
50%, max
90%, max
EBP, max

Phương
pháp thử

ASTM D86

Mùa hè

Mùa đông

70
120
180
215

54
85±105
180
210

 Khả năng chống cháy kích nổ.
• Sự cháy kích nổ
Động cơ chỉ làm việc điều hòa khi quá tình cháy xảy ra ổn định, nghĩa là
mặt lửa phát sinh từ bugi phải lan truyền ra xung quanh một cách tuần tự, ra xa
dần khỏi bugi. Trong quá trình lan truyền mặt lửa đó, hỗn hợp khí phải trong
mặt lửa phải cháy hết, còn hỗn hợp khí phái ngoài mặt lửa tuy bị đốt nóng bởi
bức xạ quang nhiệt nhưng không bốc cháy. Với quá trình cháy điều hòa như vậy,
sự thay đổi áp suất trong xylanh tuy nhanh nhưng không vô trật tự, sự tăng áp
suất xả ra đồng đều trên toàn mặt pittông nên pittông chuyển động hài hòa, động
cơ chạy êm. Quá trình cháy của nhiên liệu diễn ra trong xylanh của động cơ như
trên được gọi là sự cháy điều hòa. Ngược lại với sự cháy như trên thì được gọi là
cháy kích nổ hay cháy không điều hòa. Khi đó động cơ thường xuất hiện tiếng gõ,
giảm công suất, bị mài mòn nhanh và gây ra hiện tượng quá nóng [3,6].
Nguyên nhân gây ra sự cháy kích nổ rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Hình dạng, kích thước của xylanh.
- Tốc độ quay của động cơ.
- Tỷ số nén.
- Thởi điểm bật tia lửa điện của bugi.
- Tỷ số nhiên liệu/không khí trong xylanh.
- Bản chất hóa học của nhiên liệu.
Trong các yếu tố đó, bản chất hóa học của nhiên liệu là yếu tố quan trọng
nhất. Nguyên nhân của sự cháy kích nổ chưa được hiểu một cách đầy đủ. Song
người ta cho rằng, nguyên nhân chủ yếu được đưa ra ở đây là do nhiên liệu có chứa


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×