Sivilay khem pha chit 170610

Đồ án tốt nghiệp mở đầu Ngày nay, loài ngời nỗ lực tìm kiếm nghiên cứu nguồn lợng thay trữ lợng hạn chế dầu thô nhiên liệu rắn Trong việc tìm kiếm nguồn lợng cha đợc tìm ngời đang cố gắng tìm kiếm giải pháp trớc mắt sủ dụng tiết kiệm tận dụng nguồn lợng khác có kết hợp nguồn lợng để đợc tính kinh tế tiêu kỹ thuật tối u Nh Edward Teller nhà vật lý hang đầu Mỹ đà nói : Không có toa thuốc độc lập tồn cho giải pháp vấn đề lợng Bảo tồn lợng không đủ Dầu mỏ không đủ Than không đủ Năng lợng hạt nhân không đủ Năng lợng mặt trời lợng nhiệt không đủ Những ý tởng nghiên cứu không đủ cho thân chúng Chỉ có kết hợp hợp lý yếu tố đáp ứng đợc giải pháp Nh cần có kết hợp nguồn lợng đáp ứng đợc nhu cầu ngời ngày tăng Hơn nữa, nhu cầu đời sống ngời ngày cao nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày đợc quan tâm, trọng hết Nguyên liệu phải đảm bảo đợc hai vấn đề không độc hại ngời ô nhiễm môi trờng Ngoài giá thành không đợc cao so với loại lợng mà trớc dùng Ngày nay, xăng loại nhiên liệu thiếu đợc hoạt động thực tiễn, đặc biệt xăng động Để đáp ứng đòi hỏi toàn xà hội, xăng ngày phải đợc nâng cao chất lợng nh số lợng Nhằm nâng cao chất lợng xăng động cơ, phơng pháp chế biến hóa học phơng pháp dùng phụ gia cho hiệu cao Đây phơng pháp đơn giản, yêu cầu kỹ thuật, công nghệ không cao, chi phí pha chế thấp nhng chất lợng sản phẩm đợc đảm bảo.Tuy nhiên phụ gia sản.Tuy nhiên phụ gia sản phẩm cháy độc hại với ngời gây ô nhiễm môi trờng Ngày ngời ta thờng dïng c¸c phơ gia chøa oxy cã t¸c dơng nh phụ gia chì nhng ảnh hởng môi trờng nh alcohol, TBA, MTBE.Tuy nhiên phụ gia sản Hiện giới ngời ta đà sử dụng phụ gia alcohol nh phụ gia hữu hiệu để nâng cao chất lợng xăng Một thuận lợi alcohol chi phí Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp tổng hợp rẻ nhiều, dễ sản xuất so với phụ gia khác có ý nghĩa chiến lợc thực tế kinh doanh Việt Nam, năm gần đà nghiên cứu ®a vµo sư dơng thư ë mét sè thµnh lớn Tuy nhiên cha đợc sử dụng rộng rÃi cha thành lập đợc nhà máy chuyên sản xuất alcohol nhà máy pha trộn Nớc ta nớc nông nghiệp nên đảm bảo sở cung cấp nguồn nguyên liệu để sản xuất alcohol với quy mô lớn Trong đề tài tốt nghiệp tập trung nghiên cứu tổng quan xăng pha cồn hai vấn đề : Tìm giải pháp nâng cao nồng độ cồn lên 99,5% khảo sát tiêu kỹ thuật xăng sau pha trộn Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp PHầN I TổNG QUAN Về XĂNG Chơng I: Các ứng dụng xăng Trên thực tế, xăng đợc ứng dụng rộng rÃi nhng chủ yếu dùng xăng để làm dung môi, xăng làm nguyên liệu chuyển hóa hóa học quan trọng xăng làm nguyên liệu cho động I Xăng làm nhiên liệu cho động xăng Động xăng kiểu động đốt trong, nhằm thực chuyển hóa lợng hóa học nhiên liệu cháy thành lợng học dới dạng chuyển động quay Động xăng làm việc theo chu trình kỳ: - Nạp hỗn hợp nhiên liệu khí vào xylanh - Nén hỗn hợp xylanh - Đốt cháy nhiên liệu, giÃn nở sinh công - GiÃn nở sinh công thải sản phẩm cháy Quá trình cháy bình thờng mặt lửa lan truyền xylanh với tốc độ đặn 15-40m/s Khi tốc độ lan truyền lớn, cháy xảy lúc xylanh sau điểm lửa đợc gọi cháy không bình thờng hay cháy kích nổ Để đặc trng cho khả chống kích nổ xăng ngời ta dùng đại lợng trị số octan Xăng đợc sản xuất chủ yếu từ phân đoạn xăng dầu mỏ, hay từ trình chế biến hoá học: cracking, cracking xúc tác, thành phần có khả chống kích nổ cao nh: Hydrocacbon thơm, Naphten, Olefin nhánh, paraffin nhánh, nhng phân đoạn naphta ít, không đáp ứng yêu cầu nhiên liệu cho động xăng Vì vậy, trình chế biến phơng pháp hóa học để biến đổi thành phần nhằm tăng thành phần có trị số octan cao nh: Reforming, đồng phân hóa.Tuy nhiên phụ gia sản.hay cho thêm phụ gia Nh vậy, yêu cầu kỹ thuật loại xăng phụ thuộc vào thành phần cấu tử có nhiên liệu đồng thời phụ thuộc vào tiêu kỹ thuật nh thành phần cất, áp suất bÃo hòa, độ ổn định hóa học, khả Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp chống kích nổ.Tuy nhiên phụ gia sảnNhng yêu cầu xăng có khả chống kích nổ cao Trong thực tế, xăng chủ yếu dùng làm nguyên, nhiên liệu cho loại máy bay kiểu chế hòa khí loại ôtô dùng cho động cố định di động kiểu chế hòa khí Tùy thuộc vào động cơ, mà chng cất có thĨ lÊy sư dơng ngay, nhng cịng cã ®éng đòi hỏi trị số octan cao hay tiêu khác phải qua trình chế biến khác dùng phụ gia Các tiêu chất lợng xăng yếu tố để đánh giá xác tuổi thọ hiệu hoạt động động Do đó, động xăng phải có đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động phù hợp với nhiên liệu xăng để đạt hiệu cao Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp Chơng II : XĂNG NHIÊN LIệU, PHÂN LOạI XĂNG I Xăng nhiên liệu: I.1 Đặc điểm động xăng: đây, ta dựa vào tính động kiểu chế hòa khí có đặc điểm nh: Tỷ số nén thấp, công suất thấp, tốc độ vòng quay lớn, hiệu suất nhiệt không cao, hỗn hợp công tác hình thành trớc vào buồng cháy Động xăng động mà nhiên liệu bốc cháy nhờ tia lửa điện bên bugi Động chạy xăng có phụ tải nhẹ, làm việc liên tục kéo dài, hay dừng máy, khởi động máy nguội Phần lớn thời gian làm việc, nhiệt độ động thấp qui định, nhiên liệu thờng cháy không hết dẫn đến nhiên liệu bị nhiệt phân, màng dầu dễ bị rửa trôi, trình ăn mòn động tăng lên, trình biến chất nhanh Quá trình cháy đợc biểu diễn qua ph¶n øng: C + O2  CO2 H  / 2O  H O Hiện động xăng chủ yếu dùng động kỳ Sau ta xét nguyên lý hoạt động động kỳ: I.1 Nguyên lý hoạt động nhiên liệu động Trớc phân tích đến thành phần phối liệu tiêu xăng cách chi tiết, cần xem xét đến ứng dụng cuối xăng động cơ, có liên quan mật thiết đến yếu tố khác Yêu cầu xăng phải cháy bình thờng, không gây cháy kích nổ giải phóng lợng tối đa Xăng đợc hút từ thùng chứa qua phận lọc chảy tới chế hoà khí dới hình thức tự chảy bơm Không khí từ bên vào lọc tới chế hoà khí nhờ chênh lệch áp suất Tại xăng đợc hoá hơi, hoà trộn với không khí để tạo hỗn hợp công tác Tỷ lệ xăng không khí tốt 1:12, sau hỗn hợp công tác đợc hút vào xylanh qua van nạp đa vào xi lanh đợc nén tới suất cao đợc ®èt ch¸y b»ng tia lưa ®iƯn ®Ĩ thùc hiƯn qu¸ trình chuyển hoá lợng từ hoá sang làm chuyển động máy Động xăng bao gồm loại: Động xăng kỳ động xăng kỳ, động kỳ phổ biến I.2 Chu trình làm việc động Chu trình làm việc động kỳ đợc thể dới đây: Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp Chu kú 1: Chu kú hót Piston ®i tõ ®iĨm chÕt xuống điểm chết dới, lúc van hút mở để hút hỗn hợp xăng không khí vào xylanh van thải đóng Hỗn hợp công tác hỗn hợp xăng không khí đà đợc điều chế phận chế hoà khí, hỗn hợp ®¹t tíi nhiƯt ®é 100120oC Chu kú 2: Chu kú nÐn Piston ®i tõ ®iĨm chÕt díi ®Õn ®iĨm chÕt trên, van đóng, nén hỗn hợp công tác Khi bị nén, áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ tăng, chuẩn bị cho trình cháy Hỗn hợp công tác bị nén đến áp suất P = 610 atm, nhiệt độ khoảng 300400oC Với điều kiện nhiệt ®é, ¸p st nh vËy ®ång thêi víi sù cã mặt oxy không khí, hydrocacbon có thành phần xăng bị biến đổi sâu sắc với nhiều mức độ khác theo chiều hớng tạo hợp chất chứa oxy không bền vững nh: peroxyt.Tuy nhiên phụ gia sản Hình 1: Chu trình làm ciệc động kỳ: Chu kỳ 3: Chu kỳ cháy: Khi nến điện điểm lửa, đốt cháy hỗn hợp xăng không khí.Quá trình cháy cháy đồng thời mà theo lớp lan truyền Lúc hỗn hợp nhiên liệu xylanh chia thành phần: Phần nằm phía mặt lửa, chủ yếu chứa sản phẩm hydrocacbon đà bị cháy tạo nhiệt độ cao áp suất xylanh, phần nằm mặt lửa bao gồm nguyên liệu cha bốc cháy nhng chịu nhiệt độ áp suất cao nên sẵn sang bốc cháy mặt lửa lan truyền tới Khi cháy, nhiệt đạt tới (25-50 kg/cm2 -số liệu sai) biến thành đẩy piston xuống điểm chết dới, đồng thời truyền chuyển động qua truyền làm chạy máy Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp Chu kỳ 4: Piston lại từ điểm chết dới lên điểm chết trên, van nạp đóng van xả mở, đẩy sản phẩm cháy qua van thải động lại bắt đầu hành trình Từ đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động động xăng, ta có nhận xét sau: - Hỗn hợp công tác xylanh bị đốt ch¸y cìng bøc sù xt hiƯn cđa tia lưa điện - Trớc vào xylanh xăng đợc khí hoá hoà trộn với không khí phận chế hoà khí ( cabuarator) - Thời gian cháy xăng phụ thuộc vào tỷ số nén nhng thờng ngắn 0,002-0,005s Quá trình cháy xăng không xảy đồng thời mà lan truyền theo lớp với tốc độ khoảng 15-40m/s Nếu lớn cháy kích nổ Nh nhiên liệu cho động xăng khó bị oxy hoá tốt, nhiên khó làm cho trình cháy khó khăn khó cháy Các iso-parafin, naphten, aromat thờng đáp ứng đợc yêu cầu động xăng Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp I.2 Thành phần tính chất xăng nhiên liệu I.2.1 Thành phần Hydrocacbon: Mỗi loại xăng khác có thành phần hydrocacbon tơng ứng khác nhau, khả chông kích nổ cháy động thay đổi khác tuỳ theo loại cấu trúc cúa hydrocacbon Các loại hydrocacbon có xăng là: Các hợp chất thơm, Các n-parafin, iso-parafin, naphten, olefin Đây thành phần xăng, nhng có mặt nhiều phụ thuộc vào loại dầu mỏ trình chế biến Ví dụ: Xăng chng cất phụ thuộc nhiều vào dầu mỏ ban đầu, dầu nhiều phần xăng nhiều phần a Các hợp chất thơm: Các hydrocacbon thơm có khả chống kích nổ cao Khi vòng thơm có thêm nhánh phụ mà số nguyên tử cacbon nhánh phụ không 3, khả chống kích nổ cao Còn nhánh phụ dài khả giảm xuống, nhiên nhánh phụ dài mà phân nhánh khả chống kích nổ lại tăng Khi vòng thơm đợc dần thay gốc Metyl khả chống kích nổ tốt nh: Toluen, xylem.Tuy nhiên phụ gia sảnTuy nhiên, vòng thơm đà có mạch nhánh dài việc đa vào nhóm Metyl vào vòng thơm hiệu đáng kể Mặc dù nhánh phụ mạch nhánh việc đa thêm nhóm Metyl vào lại có khả tăng cao chống kích nổ Vị trí nhánh phụ vòng thơm có ảnh hởng đến tính chống kích nổ xăng Khi khoảng cách nhánh phụ vòng thơm xa khả chống kích nổ tốt Khi nhánh phụ có nối đôi khả cao so với nối đôi Xét với Benzen: Benzen hợp chất hydrocacbon thơm với vòng thơm đơn giản nhất, nhng lại có tính chất đặc biệt hydrocacbon no bền vững với chất oxy hoá, tác nhân tích cực kìm hÃm trình cháy kích nổ động cơ, tăng cờng trị số octan cho xăng Tuy nhiên, Benzen có xăng lại gây tác hại lớn nh cháy không hết thải dễ gây ngộ độc, ung th cho ngời hít phải Vì vậy, hàm lợng Benzen cần phải quy định chặt chẽ TCVN 2005 quy định với hàm lợng Benzen không đợc 2,5% khối lợng Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp b Hydrocacbon paraffin, olefin: Các iso-paraffin mạch nhánh: tiêu biểu iso-octan, thành phần quan trọng để đánh giá khả chống kích nổ xăng Các iso-parafin nói chung có khả kháng kích nổ tốt, nhiên phụ thuộc vào cấu trúc mạch phân tử cacbon, mạch nhiều nhánh khả chốn kích nổ cao Bởi vì, mạch nhánh nhiều làm cho lực lien kết C-C tăng lên, nên bền với nhiệt, khả hoạt động hoá học giảm, khả hoá giảm khả kháng kích nổ cao Các iso-parafin thờng chiếm phần lớn xăng thong pẩm, đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật, mặt khác không gây độc hại dễ chế biến Các n-parafin có liên kÕt C-C rÊt kÐm bỊn, nªn cã tÝnh bỊn nhiƯt yếu dễ bị nhiệt phân tạo n-parafin mạch ngắn hay dễ bị oxy hoá nên khả chống kích nổ Tuy nhiên n-parafin, đặc biệt n-parafin mạch ngắn xăng khó bắt cháy Cho nên, hàm lợng xăng đáng kể Các olefin: Khả chống kích nổ hydrocacbon thơm iso-parafin nhng lại cao n-parafin Tính kháng kích nổ phụ thuộc nhiều vào cấu trúc mạng phân tử Đối với olefin mạch nhánh khả kháng kích nổ cao Olefin mạch thẳng, mặt khác vị trí nối đôi định đến tính bền hợp chất Nếu vị trí nối đôi tính kháng kích nổ cao, với Olefin có nối đôi dạng liên hợp thí khả chống kích nổ cao c Các naphten: Các Naphten thờng dạng cạnh Do tính bền nhiệt nên tính kháng kích nổ chí olefin mạch thẳng có số nguyên tử cacbon Vòng không no có tính kháng kích nổ cao vòng no tơng ứng Mặt khác, số vòng số nhánh tăng khả chống kích nổ giảm Bởi tính bền nhiệt kém, nên nguyên nhân gây tợng kích nổ làm giảm trị số octan xăng Vì hàm lợng xăng nhỏ Nh vậy, khả chống kích nổ loại hydrocacbon với cấu trúc khác có khả chống kích nổ khác Khả chống kích nổ hydrocacbon sếp nh sau: Trờng ĐHBK Hà Nội Sivilay khềm pha chít Đồ án tốt nghiệp Hydrocacbon thơm > iso-olefin > iso-parafin > naphten nh¸nh > nolefin > naphten > n-parafin Nh vậy, hàm lợng hydrocacbon thơm iso-parafin xăng lớn, xăng có khả chống kích nổ tốt ngợc lại hàm lợng nparafin cao xăng có chất lợng I.2.1 Các tính chất nhiên liệu xăng: Các tính chất xăng đợc đánh giá theo nhiều tiêu khác nhau, để đáp ứng yêu cầu tiêu kỹ thuật động hay bảo quản tồn chứa vận chuyển Đối với nhiên liệu xăng, tiêu quan trọng độ bền chống kích nổ, thành phần cất tính ổn định hoá học Cháy kích nổ trình cháy với vận tốc lớn, làm cho nhiệt độ tăng, áp suất tăng đột ngột có tợng nổ, gây nên tiếng gõ kim loại khác thờng, làm máy bị hao tổn công suất, động nóng tuổi thọ máy giảm Tỷ số nén động lớn đòi hỏi độ bền chống kích nổ cao Khả chống kích nổ xăng hỗn hợp nghèo biểu thị trị số octan Vì yêu cầu trị số octan lớn, nên ngời ta thờng pha thêm phụ gia trình chế biến cho chất lợng cao Thành phần chng cất biểu thị khả tạo hỗn hợp cháy khởi động động làm việc chế độ khác Thờng ngời ta đánh giá qua độ bay nhiệt độ khác nhau: Nhiệt độ sôi đầu 10% thấp hay lớn, định tính khởi động dễ hay khó có tạo nút hay không Nhiệt độ cất 50% biểu thị cho thay đổi tốc độ động cơ, Nhiệt độ thấp tăng tốc dễ dàng, nhiệt độ cất 50% cao khó tăng tốc Nhiệt độ cất 90% nhiệt độ sôi cuối xăng biểu thị cháy hoàn toàn động Nhiệt độ thấp trình cháy triệt để cao làm cho xăng khó bay hết dẫn đến cháy không hết tạo cặn động gây ăn mòn, làm loÃng dầu nhờn Tính ổn định hoá học xăng biểu thị cho khả chống thay đổi hoá học bảo quản, vận chuyển sử dụng Nếu xăng có tính ổn định thấp( xăng có thành phần không no dễ bị oxy hoá) tạo nhựa cao Nó gây tắc vòi bơm, vòi phun, tắc đờng ống II Chỉ tiêu chất lợng xăng Trờng ĐHBK Hà Néi Sivilay khÒm pha chÝt