báo cáo dự án đề tài tổng quan về quá trình sản xuất và sử dụng nhiên liệu diesel

Sản phẩm không làm nhiên liệu là các loại dung môi cho công nghiệp cao su,sản xuất sơn, dầu nhờn, mỡ bôi trơn, nhựa đường, sáp, parafin… Vậy nên vai trò của nhàmáy lọc dầu rất to lớn.Hiệ

TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ

Tổng quan về dầu thô

Dầu thô (crude oil) là hỗn hợp chất lỏng màu đen sánh, nhờn và chúng tồn tại trong vỏ Trái Đất Thành phần chính là các hợp chất hydrocacbon và một phần nhỏ là các dị nguyên tố (C, H, S, O, N, V, Ni, Fe) Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong lớp vỏ trái đất Dầu mỏ là các hợp chất hữu cơ tồn tại ở thể lỏng đậm đặc, phần lớp là các hydrocacbon thuộc gốc ankan, có thành phần rất đa dạng.

Dầu thô là dầu mỏ chưa qua công đoạn tinh chế Dầu thô xuất hiện ở môi trường tự nhiên và chủ yếu được trích xuất phần lớn tại các mỏ giàu Hydrocarbon

Dầu thô có giá trị vì nó có thể được tinh chế để sản xuất các sản phẩm hàng ngày như xăng, dầu diesel và vô số sản phẩm hóa dầu khác như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu

Hình 1.1: Hình ảnh dầu thô [18]

Thành phần hóa học của dầu thô

Các hợp chất có trong dầu thô chủ yếu là các hợp chất hữu cơ, đó là những hydrocacbon của thiên nhiên Bên cạnh cách hợp chất chính này còn có các hợp chất không thuộc hydrocacbon, đó là các hợp chất ngoài C, H trong phân tử còn có mặt các nguyên tố khác như S, O, N hay cả kim loại.

 Các hợp chất lưu huỳnh: Mercaptan, Sunfua, Disunfua, Thiophen, Lưu huỳnh tự do

Hình 1.2: Các hợp chất lưu huỳnh.

 Các hợp chất nitơ: Pyridin, Quinolin, Izo-quinolin, Acrilin, Pyrol, Indol…

Hình 1.3: Các hợp chất nitơ.

 Các hợp chất chứa oxy: Phenol, Crezol…

Hình 1.4: Các hợp chất chứa oxy.

 Các kim loại tồn tại dưới dạng hợp chất cơ kim: Fe, Cu, Ca, Mg, Zn

 Các chất nhựa và asphanten

 Nước lẫn trong dầu mỏ

Các sản phẩm thông dụng từ dầu thô [1]

Theo Viện dầu mỏ Mỹ cho biết, ngày nay, với công nghệ mới và chất lượng dầu thô ổn định ở mức trung bình thì một thùng (Barrel) dầu thô có dung tích quy đổi bằng 42 gallon Mỹ (tương đương với 158,96 lít) khi chế biến sẽ cho 42,2 gallon sản phẩm trong đó:

 34,82 lít dầu diezen và dầu diezen nhẹ để đốt lò (diesel/home heating oil).

 15,52 lít dầu hỏa và nhiên liệu cho động cơ phản lực (kerosene-type jet fuel).

 8,7 lít dầu đốt lò còn lại dầu nặng (heavy, residual fuel oils).

 7,19 lít khí gas chưng cất (still gas).

 4,92 lít dầu rải đường và nhựa đường (asphalt and road oil).

 4,54 lít các sản phẩm dầu vào để chế biến hóa dầu (petrochemical feedstocks).

 1,14 lít các sản phẩm khác.

Hình 1.5: Các sản phẩm thông dụng của dầu thô.

SVTH: Đặng Văn Minh Quân – Nguyễn Thị Diễm Phúc – Nguyễn Ngọc Mai.

Tính chất của dầu mỏ

 Tỷ trọng: Đây là đặc trưng nổi bật nhất của dầu thô Tỷ trọng của dầu thô khác nhau trong các mỏ khác nhau, và kể cả giữa vỉa này và vỉa khác của một mỏ Tỷ trọng của dầu thô càng nhỏ khi tỷ số H/C càng lớn Tỷ trọng của dầu thô có thể nằm trong khoảng từ 0,7 – 1 Việc hiểu biết tỷ trọng của một loại dầu thô đóng vai trò quan trọng trong mua bán dầu thô và định hướng công nghệ chế biến, lưu trữ, vận chuyển.

Tỷ trọng của dầu thô có thể được thể hiện bằng tỷ trọng d 15/ 4, tỷ trọng tiêu chuẩn (Specific Gravity) hay độ API Công thức tính độ API theo tỷ trọng tiêu chuẩn như sau:

Việc đo độ nhớt ở những nhiệt độ khác nhau rất quan trọng vì nó cho phép tính toán hao hụt nguyên liệu trong đường ống, hệ thống ống trong nhà máy lọc dầu, tính toán công suất bơm và hệ thống trao đổi nhiệt.

Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ của các loại dầu thô không giống nhau Độ nhớt của dầu parafinic sẽ tăng nhanh khi hạ nhiệt độ Độ nhớt động học của dầu thô được xác định bằng phép đo thời gian chảy của dầu trong một ống mao quản có độ dài biết trước nhân với chỉ số nhớt kế, phụ thuộc vào từng loại nhớt kế khác nhau Đơn vị độ nhớt động học là cSt hay mm 2/s.

 Áp suất hơi và điểm chớp cháy:

Người ta đánh giá áp suất hơi của dầu thô theo phương pháp áp suất hơi Reid (RVP) Dầu thô khi ra khỏi giếng có áp suất hơi có thể đạt tới 20 bars, rất khó khăn cho điều kiện tồn chứa và vận chuyển Do đó, dầu thô phải được đưa qua thiết bị phân ly để tách một phần các cấu tử nhẹ trong dầu thô, giảm áp suất xuống còn 1 bar Điểm chớp cháy có liên quan chặt chẽ đến áp suất hơi của dầu thô Nó quyết định điều kiện làm việc, tồn trữ, vận chuyển và vận hành thiết bị Điểm chớp cháy càng thấp chứng tỏ hàm lượng hydrocacbon nhẹ trong dầu thô càng lớn.

Biểu diễn thành phần phân đoạn của dầu thô bằng đường cong chưng cất TBP, đây là đồ thị thể hiện phần trăm chưng cất được theo nhiệt độ Xác định được đường cong sẽ cho phép ta đánh giá hiệu suất thu hồi các phân đoạn sản phẩm, từ đó hoạch định năng suất thu hồi theo từng loại dầu thô.

Tình hình dầu thô VN và TG [2]

Hàng năm, thế giới sử dụng một lượng nhiên liệu rất lớn: hơn 3 tỷ tấn dầu và hơn 2 tỷ tấn khí Trong đó Mỹ sử dụng 800 triệu tấn dầu, còn việt nam: Từ năm 2001 trở đi đã đưa lượng sử dụng nhiên liệu lên 12 triệu tấn/năm.

Trữ lượng dầu mỏ trên thế giới tính đến 1996 có thể khai thác được 135 tỷ tấn.

Cho đến ngày nay, vẫn thường xuyên phát hiện phát hiện ra các mỏ dầu mới, thêm vào đó, công nghệ khai thác và chế biến dầu ngày càng phát triển cho phép khẳng định rằng, nguồn nguyên liệu dầu khí vẫn còn dồi dào và sản lượng dầu khí được đưa vào sử dụng ngày càng nhiều thêm. Ở Việt Nam hiện có ba mỏ dầu quan trọng đang được khai thác, đó là:

 Mỏ Bạch Hổ: Bắt đầu khai thác từ 1986 Tổng sản lượng khai thác đạt trên 30 triệu tấn Sản lượng khoảng 7 đến 9 triệu tấn/năm Có thể khai thác vài ba năm nữa, sau đó sẽ giảm.

 Mỏ Rồng: Bắt đầu khai thác từ 1994, sản lượng chưa nhiều, đạt 12.000 đến 18.000 thùng / ngày.

 Mỏ Đại Hùng: Bắt đầu khai thác từ 10/1994, sản lượng 32.000 thùng / ngày (5.000 tấn/ ngày).

Như vậy tổng sản lượng dầu thô cả ba mỏ trong năm 1994 là 7 triệu tấn, năm 1995 là 8 triệu tấn Từ năm 2000 lượng khai thác được đưa lên tới 20 triệu tấn/năm.

Về khí hydrocacbon, hiện nay có hai mỏ đang được khái thác:

 Mỏ Tiền Hải (Thái Bình): là mỏ khí thiên nhiên trong đất liền, được đưa vào vào sử khái thác từ năm 1981 Đây là mỏ khí nhỏ, hàng năm cung cấp 10 đến 30 triệu mét khối khí cho cônng nghiệp địa phương.

 Mỏ Bạch Hổ: là dạng khí đông hành cùng khái thác dầu Khi khai thác mỗi tấn dầu có thế thu được 180 đến 200 mét khối khí đông hành.

Tiềm năng dầu khí ở Việt Nam:

 Năm 1994 trong bách khoa toàn thư dầu khí thế giới đã đưa con số lưu trữ có thực và xếp dầu khí Việt Nam vào vị trí thứ 6 trong 7 nước châu Á- Thái Bình Dương.

STT Tên nước Dầu (tỷ thùng) Khí (1000 tỷ feet khối) Tổng dầu và khí quy đổi (tỷ thùng dầu)

Bảng 1.1: Trữ lượng dầu khí của một số nước [2]

(theo Bách Khoa toàn thư dầu khí thế giới 1994).

 Thực tế gần đây, nhiều mỏ khí lớn đã được phát hiện như mỏ Lan tây, Lan Đỏ do hãng BP phát hiện, trữ lượng ước tính 57 tỷ mét khối khí thiên nhiên Cũng tính theo tính toán của hãng BP, trữ lượng tiềm năng khí của Việt Nam khoảng 300 đến 400 tỷ mét khối Như vậy có nghĩa rằng nó sẽ có sự thay đổi đáng kể trong bảng xếp hạng này.

 Theo Petro Việt Nam, căn cứ vào kết quả khảo sát của các công ty nước ngoài trong thời gian gần đây, dự kiến trữ lượng tiêm năng dầu khí việt nam có thể 5 đến 6 tỷ tấn Petro Việt nam đang đạt mục tiêu đưa sản lượng dầu khí năm 2000 lên 20 triệu tấn dầu quy đổi Trong đó sản lượng cực đại sẽ đạt 34 đến 40 triệu tấn/năm trong giai đoạn năm 2000, kéo dài đến năm 2010.

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU

Tổng quan về nhà máy lọc dầu

Nhà máy lọc dầu là một nhà máy xử lý công nghiệp tại đó dầu thô được chuyển và tinh chế thành các sản phẩm hữu ích hơn như naphtha dầu khí, xăng, dầu diesel, cơ sở nhựa đường, dầu nóng, dầu hỏa, khí dầu mỏ hóa lỏng, nhiên liệu máy bay phản lực và dầu nhiên liệu Hóa chất dự trữ như ethylene và propylene cũng có thể được sản xuất trực tiếp bằng cách cracking dầu thô mà không cần sử dụng các sản phẩm tinh chế của dầu thô như naphta.

Các nhà máy lọc dầu thường là các khu công nghiệp rộng lớn, trải dài với các đường ống rộng khắp chạy qua, mang theo các dòng chất lỏng giữa các đơn vị xử lý hóa chất lớn, chẳng hạn như cột chưng cất Theo nhiều cách, các nhà máy lọc dầu sử dụng phần lớn công nghệ và có thể được coi là các loại nhà máy hóa chất.

Nguyên liệu dầu thô thường được xử lý bởi một nhà máy sản xuất dầu Thường có một kho chứa dầu tại hoặc gần một nhà máy lọc dầu để lưu trữ nguyên liệu dầu thô đến cũng như các sản phẩm lỏng số lượng lớn.

Các nhà máy lọc dầu là các cụm công nghiệp rất lớn, bao gồm nhiều đơn vị xử lý và các cơ sở phụ trợ khác nhau như các đơn vị tiện ích và bể chứa Mỗi nhà máy lọc dầu có sự sắp xếp và kết hợp độc đáo của các quy trình tinh chế phần lớn được xác định bởi vị trí nhà máy lọc, các sản phẩm mong muốn và các cân nhắc kinh tế [17] a Mục đích của nhà máy lọc dầu

Nhà máy lọc dầu là nơi thực hiện các quá trình chế biến dầu thô thành các sản phẩm dầu mỏ Cơ cấu về các sản phẩm dầu mỏ phải đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của thị trường theo từng khu vực và sự phân chia sản xuất trên phạm vi thế giới.

Nhà máy lọc dầu phải bảo chất lượng cho các sản phẩm sản xuất từ nhà máy theo các tiêu chuẩn chất lượng đã qui định.

Ngoài ra, nhà máy lọc dầu còn cung cấp một lượng nguyên liệu rất lớn cho ngành công nghiệp hóa dầu như: dung môi, sợi nhân tạo, nhựa, hóa chất cơ bản, phân bón, b Nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu

Tiếp nhận và vận chuyển dầu thô

 Có thể tiếp nhận một lượng lớn dầu thô về cả số lượng lẫn chủng loại, nhằm tránh sự tác động của sự biến động rộng lớn về nguồn nguyên liệu và có thể cấu thành nguyên liệu phù hợp với chế công nghệ của nhà máy nhằm đáp ứng được yêu cầu về cơ cấu sản phẩm dầu mỏ của thị trường Có thể tiếp nhận bằng cầu cảng hoặc đường ống.

 Thực hiện các quá trình chế biến dầu thô thành các sản phẩm dầu mỏ hay chất nền.

 Thực hiện việc kiểm tra chất lượng các nguyên liệu và sản phẩm của nhà máy nhằm theo dừi cỏc quỏ trỡnh chế biến và ủảm chất lượng cho cỏc sản phẩm tạo thành. c Quy trình hoạt động của Nhà máy lọc Dầu:

Hình 2.1: Sơ đồ của nhà máy lọc dầu hiện đại [19]

Từ sơ đồ trên, ta nhận thấy quy trình hoạt động của nhà máy lọc dầu:

 Dầu thô được bơm vào khu bể chứa dầu thô Sau đó dầu thô được bơm vào tháp chưng cấp khí quyển để tách thành các phân đoạn như: Gas, Naptha, Kerosen, Gas oil nặng và nhẹ và cặn khí quyển.

 Khí Gas được đưa đến phân xưởng chế biến Gas và thu hồi Propylene để cho ra khí hóa lỏng và Propylene đưa qua nhà máy Polypropylene để chế biến hạt nhựa.

 Naptha được đưa đến các phân xưởng công nghệ để nâng cao chỉ số octan phối trộn xăng.

 Kerosen được đưa đến phân xưởng xử lý kerosen để cho ra nhiên liệu phản lực Jet A1.

 Gas oil nặng và nhẹ được đưa đến các phân đoạn xử lý cho ra dầu diesel.

 Cặn khí quyển được đưa đến phân xưởng FCC xử lý để cho ra các sản phẩm: xăng, diesel, dầu nhiên liệu…

 Các sản phẩm từ khu vực công nghệ được đưa đến chứa tại khu bể chứa trung gian, tại đây các sản phẩm được kiểm tra chất lượng và phối trộn với tỉ lệ hợp lý trước khi đưa ra khu bể chứa sản phẩm.

Các quá trình phân tách trong nhà máy lọc dầu

Phân tách các cấu tử trong dầu thô dựa trên nguyên tắc sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các cấu tử này trong cùng điều kiện Tuy nhiên, có một điều may mắn là đa số các sản phẩm dầu khí cũng không phải là đơn chất mà là tập hợp của nhiều cấu tử có nhiệt độ sôi nằm trong khoảng nhất định (một phân đoạn), vì vậy, không phải phân tách hàng ngàn các cấu tử thành các sản phẩm riêng biệt (một điều không khả thi trong thực tế) mà chỉ cần tách dầu thô thành một số phân đoạn nhất định Quá trình chưng cất tách các phân đoạn được thực hiện trong các tháp chưng cất Quá trình phân tách được thực hiện ở các đĩa (tháp đĩa) hay ở bề mặt tiếp xúc (tháp đệm) Các cấu tử nặng có nhiệt chuyển pha (bay hơi hay ngưng tụ) cao hơn so với các cấu tử nhẹ có xu hướng dễ bị ngưng tụ hơn, khi ngưng tụ, các cấu tử này giải phóng ra một lượng nhiệt làm các cấu tử nhẹ hơn bay hơi Quá trình cứ tiếp diện như vậy làm cho các cấu tử nhẹ hơn sẽ tăng dần ở phía phần trên của tháp

Tuy nhiên, khác với quá trình chưng cất hỗn hợp hai cấu tử, quá trình chưng cất dầu mỏ và các sản phẩm trung gian bao gồm nhiều cấu tử và phân đoạn nên sản phẩm

SVTH: Đặng Văn Minh Quân – Nguyễn Thị Diễm Phúc – Nguyễn Ngọc Mai. quá trình chưng cất sẽ được lấy ra không chỉ ở đỉnh và đáy tháp mà còn được lấy ra ở một số vị trí thích hợp Vấn đề này sẽ được đề cập sâu hơn về nguyên lý và cấu tạo tháp chưng cất.

Hình 2.2: Nguyên lý phân tách (chưng cất) dầu mỏ [20]

Quá trình chuyển hóa các phân đoạn dầu mỏ

Vai trò, ý nghĩa của quá trình xử lý

 Xử lý là công đoạn tiếp theo, sau khi đã sản xuất ra các sản phẩm dầu mỏ hoặc sử dụng sản phẩm dầu Quá trình này nhằm tạo ra sản phẩm nhiên liệu hoặc phi nhiên liệu có chất lượng tốt hơn

 Tất cả các quá trình xử lý đều sử dụng xúc tác, trong đó có thể có sự tham gia của hydro hoặc không.

 Xử lý bằng hydro chiếm đa số và nhằm nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn: tách các nguyên tố dị thể như S, N, O ra khỏi dầu; làm bền sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp khử olefin về parafin.

 Trong quá trình sản xuất dầu nhờn gốc, xử lý bằng Hydro còn có tác dụng làm giảm lượng hydrocacbon thơm đa vòng, là các cầu tử làm xấu đi các chỉ tiêu độ nhớt, chỉ số độ nhớt của dầu nhờn Đối với quá trình xử lý bằng Hydro, hầu hết các phản ứng đều được thực hiện ở khoảng nhiệt độ từ 260 đến 427°c Xúc tác là các loại oxit như oxit coban, niken, molipđen mang trên chất mang là Al,O.

 Ngoài ra có thể sử dụng hỗn hợp các hợp chất của Ni-Co-Mo hay Ni-Mo mang trên Al, O, hoặc các axit rắn khác. a Chưng cất khí quyển Đây là phân xưởng xử lý một lượng nguyên liệu lớn nhất trong nhà máy, là toàn bộ nguồn dầu thô khai thác lên, và đây là quá trình lọc tách sơ bộ đầu tiên nhằm phân tách dầu thô thành các phân đoạn theo nhiệt độ sôi: khí (GAZ), xăng nhẹ (GAS), xăng nặng (BZN), kerosene (KER), gasoil nhẹ (LGO), gasoil nặng (HGO) và cặn chưng cất khí quyển (RA) Các phân đoạn này có thể được dùng để phối liệu sản phẩm thương phẩm hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình xử lý tiếp theo.

Nguồn nguyên liệu là dầu thô trước khi vào tháp chưng cất khí quyển phải trải qua quá trình tiền xử lý để tách muối, nước và các tạp chất cơ học, ngoài ra còn đi qua các hệ thống thu hồi nhiệt của các dòng sản phẩm ra khỏi tháp và đi vào lò đốt Nhiệt độ của dầu thô khi vào tháp phải đạt từ 350°C đến 370°C b Quá trình xử lý Hydro [16]

 Đa số các quá trình xử lý đều sử dụng hydro Mục đích của xử lý bằng hydro nhằm:

 Làm sạch lưu huỳnh, nitơ, oxy trong sản phẩm cuối.

 Giảm hàm lượng olefin → tốt hơn cho diesel, nhiên liệu phản lực.

 Giảm hydrocacbon thơm > tối hơn cho diesel, nhiên liệu phản lực, dầu nhờn.

 Giảm benzen → tránh độc hại cho môi trường.

 Giảm các kim loại + tốt hơn cho tất cả các nhiên liệu, đặc biệt nhiên liệu đốt lò FO.

 Cơ sở hóa lý của quá trình xử lý bằng hydro:

 Sử dụng H, làm cắt đứt liên kết C-C, C-S, C-N, C-Me theo phản ứng cracking.

 Phản ứng thực hiện ở nhiệt dộ cao: 260-427°C Xúc tác là các loại oxit như oxit coban, niken, molipden mang trên chất mang là Al, 0, … Các xúc tác oxit này sau dó chuyển sang dạng sunfit Ngoài ra có thể sử dụng hỗn hợp các hợp chất của Ni-Co-Mo hay Ni-Mo mang trên Al,O, hoặc các axit rắn khác. c Quá trình cracking xúc tác [2]

Trong công nghệ chế biến dầu mỏ, các quá trình có xúc tác chiếm một vị trí quan trọng, trong đó cracking xúc tác là điển hình Xúc tác có tác dụng:

Mục đích của phản ứng cracking xúc tác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ cao (hay có phân tử lượng lớn) thành các cấu tử xăng có chất lượng cao Ngoài ra thu thêm một số sản phẩm phụ khác như gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí (chủ yếu là phân từ có nhánh), đây là các cấu tử quý cho tổng hợp hoá dầu.

 Có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác:

 Các phân đoạn kerosen-xola của quá trình chưng cất trực tiếp.

 Phân đoạn xôla có nhiệt độ sôi 300 đến 550°C của quá trình chưng cất chân không mazut

 Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác.

 Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 300 đến 550°C. d Quá trình Hydrocracking xúc tác

Hydrocracking là quá trình tương đối mới nhưng phát triển nhanh chóng, là dạng khác của quá trình cracking xúc tác Nó được tiến hành với sự tham gia của xúc tác, nhưng khác với cracking xúc tác là thực hiện trong môi trường hydro, dưới áp suất cao, nhiệt độ thấp.

Nguyên liệu được sử dụng cho hydrocracking là phân đoạn xăng (để sản xuất khí hóa lỏng); phân đoạn kerosen – diesel và distilat chân không (để sản xuất xăng, nhiên liệu phản lực và nhiên liệu diesel); sản phẩm cặn của quá trình chế biến dầu để sản xuất dầu nhờn index cao; dầu lưu huỳnh cao, mazut chứa lưu huỳnh và lưu huỳnh cao, semigudron và gudron (để sản xuất sản phẩm distilat hoặc nhiên liệu đốt lò với lượng lưu huỳnh rất thấp).

NHIÊN LIỆU DIESEL

Nhiên liệu diesel là gì [1]

Nhiên liệu diesel (DO) là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, sử dụng chủ yếu cho động cơ diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy) và một phần được sử dụng cho các tuabin khí (trong công nghiệp: phát điện, xây dựng, …).

Nhiên liệu diesel được sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ, có đủ tính chất hóa lý phù hợp cho động cơ diesel mà không cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học phức tạp

Thành phần, tính chất của nhiên liệu diesel

Nhiên liệu diesel được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau trong nhà máy lọc dầu. Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy xem các sơ đồ dưới đây:

Sơ đồ phối trộn diesel trong nhà máy lọc dầu hiện đại:

Hình 3.2: Dòng diesel trong nhà máy lọc dầu hiện đại [19]

Theo sơ đồ hình 3.2, nhiên liệu diesel được phối trộn từ:

 Phân đoạn diesel trực tiếp từ quá trình chưng cất khí quyển.

 Phân đoạn AGO đến từ quá trình chưng cất khí quyển sau đó qua quá trình hydrocracking.

 Phân đoạn LCO đến từ quá trình cracking xúc tác sau đó một phần đi qua quá trình xử lý hydro.

Sơ đồ phối trộn diesel trong nhà máy lọc dầu Dung Quất:

Hình 3.3: Sơ đồ phối trộn diesel trong nhà máy lọc dầu Dung Quất.

Theo sơ đồ hình 3.3, nhiên liệu diesel được phối trộn từ:

 Phân đoạn LCO HDT đến từ quá trình RFCC.

Sơ đồ phối trộn diesel trong nhà máy lọc dầu Nghi Sơn

Hình 3.4: Sơ đồ phối trộn diesel trong nhà máy lọc dầu Nghi Sơn.

Từ sơ đồ hình 3.4, nhiên liệu diesel được phối trộn từ:

 Phân đoạn diesel đến từ quá trình GO – HDS qua LGO từ phân xưởng chưng cất dầu thô CDU. t℃ b Các tính chất chính của nhiên liệu diesel cần quan tâm khi sử dụng trong động cơ [1]

Trị số cetan Để đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel, người ta sử dụng đại lượng trị số cetan Trị số cetan là đơn vị đo quy ước, đặc trưng cho khả năng tự bắt lửa của nhiên liệu diesel, là một số nguyên, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy Hỗn hợp chuẩn này bao gồm hai hydrocacbon: n-xetan (C16H34) quy định là 100, có khả năng tự bắt cháy tốt và α- metyl naphtalen (C11H10) quy định là 0, có khả năng tự bốc cháy kém.

Các hydrocacbon khác nhau đều có trị số cetan khác nhau:

 Khi có cùng một số nguyên tử hydrocacbon trong mạch thì hydrocacbon n- parafin có trị số cetan cao nhất, rồi tới hydrocacbon naphten, hydrocacbon dạng iso có trị số cetan thấp hơn, còn hydrocacbon thơm có trị số cetan thấp nhất.

 Trong cùng một dãy đồng đẳng hydrocacbon, mạch hydrocacbon càng dài, trị số cetan càng cao.

Hydrocacbon Công thức Trị số cetan n-dodecan

5-butyl dohexen n-hexyl benzen n-heptyl benzen n-octyl benzen α-metyl naphtalen Butyl naphtalen bậc 3 Butyl decalin bậc 3 n-dodexyl benzen

Bảng 3.1: Trị số cetan của một số hydrocacbon.

Nếu trị số cetan cao quá sẽ không cần thiết vì gây lãng phí nhiên liệu, một số thành phần nhiên liệu trước khi cháy, ở nhiệt độ cao trong xylanh bị thiếu oxy nên phân hủy thành cacbon tự do, tạo thành muội, theo phản ứng:

Nếu trị số cetan thấp sẽ xảy ra quá trình cháy kích nổ do: trong nhiên liệu có nhiều thành phần khó bị oxy hóa, khi lượng nhiên liệu phun vào trong xylanh quá nhiều mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến cháy cùng một lúc, tỏa nhiều nhiệt mạnh, áp suất tăng mạnh, động cơ rung giật,… gọi là cháy kích nổ.

SVTH: Đặng Văn Minh Quân – Nguyễn Thị Diễm Phúc – Nguyễn Ngọc Mai. Để tăng trị số cetan, có thể thêm vào nhiên liệu các phụ gia để thúc đẩy quá trình oxy hóa như: izo-propyl nitrat, n-butyl nitrat, amyl nitrat,… Với lượng khoảng 1,5% thể tích, chất phụ gia có thể làm tăng trị số cetan lên 15-20 đơn vị.

Do các điều kiện cháy nổ gần như lí tưởng, hiện tượng ngưng tụ nước và lẫn nhiên liệu nhiều khi không còn là vấn đề quan trọng nữa Điều quan tâm nhất đối với động cơ diesel là hàm lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu, vì khi bị đốt, chúng sẽ tạo thành dioxit và một phần dioxit trong đó sẽ tiếp tục oxi hóa tạo thành lưu huỳnh trioxit Loại lưu huỳnh trioxit này khi tiếp xúc với nước dù là một lượng rất nhỏ lẫn trong dầu động cơ cũng sẽ tạo thành axit mạnh gây ăn mòn, rỉ các chi tiết của động cơ, làm ảnh hưởng đến độ mài mòn, tạo cặn và đặc biệt sẽ gây ra sự biến chất của dầu nhờn trong động cơ. Ăn mòn đồng

Phép thử ăn mòn mảnh đồng nhằm xác định tính độ ăn mòn của nhiên liệu diesel đối với các chi tiết chế tạo từ đồng, hợp kim đồng-thép và hợp kim đồng- kẽm. Độ nhớt động học Độ nhớt là khả năng cản trở chuyển động nội tại của chất lỏng Nó được đo bằng cách ghi lại thời gian cần thiết để một lượng chất lỏng nhất định chảy qua một mao quản có kích thước nhất định ở nhiệt độ nhất định. Độ nhớt của nhiên liệu diesel rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến khả năng bơm và phun nhiên liệu vào buồn đốt Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng lớn đến kích thước và hình dạng của kim phun Nhiên liệu có độ nhớt quá cao rất khó nguyên tử hóa, các tia nhiên liệu không mịn và khó phân tán đều trong buồng đốt.

Kết quả làm giảm hiệu suất và công suất động cơ Đối với các động cơ nhỏ, các tia nhiên liệu có thể chạm vào thành xylanh, cuốn đi lớp dầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn Hiện tượng các chi tiết bị ăn mòn nhanh chính do nguyên nhân này. Điểm đông đặc Điểm đông đặc của nhiên liệu là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu vẫn giữ lại được các tính chất của chất lỏng, hay nói cách khác là nhiệt độ thấp nhất mà ta có thể bơm nhiên liệu. Điểm đông đặc thường từ 4,5 – 5,5℃ nhưng cũng có khi tới 8 – 11℃ tùy loại nhiên liệu Mặc dù là nhiên liệu, đặc biệt là nhiên liệu nhiều sáp có thể vẫn có thể chảy được ở nhiệt độ thấp hơn điểm đông đặc trong một vài trường hợp song điểm đông đặc vẫn là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu có thể sử dụng được Nếu quá nhiệt độ đó thì sẽ xảy ra hiện tượng hệ thống cung cấp nhiên liệu không còn duy trì được hoạt động bình thường và tại nhiệt độ đó bắt đầu xuất hiện trục tặc và động cơ không làm việc được. c Tiêu chuẩn của nhiên liệu diesel

Tiêu chuẩn là những quy định về đặc tính kỹ thuật, yêu cầu quản lý được dùng để làm chuẩn để phân loại, đánh giá sản phẩm, hàng hoá, dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế - xã hội nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các đối tượng này Tiêu chuẩn kỹ thuật do một tổ chức công bố dưới dạng văn bản để tự nguyện áp dụng

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5689:2013 về Nhiên liệu diesel (DO) – Yêu cầu kỹ thuật [6]

 TCVN 5689: 2013 thay thế TCVN 5689: 2005 và sửa đổi 1:2013 TCVN 5689:

 TCVN 5689: 2013 do Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC28/SC2

Nhiên liệu lỏng – Phương pháp thử biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường

Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Các chỉ tiêu chất lượng và phương pháp thử tương ứng của nhiên liệu diesel được quy định trong bảng 3.2:

Phương pháp thử Euro 2 Euro 3 Euro 4

1 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max 500/2500 350 50 TCVN 6701 (ASTM D

- Trị số cetan - Chỉ số cetan [2]

3 Nhiệt độ cất tại 90% thể tích thu hồi, ℃, max.

4 Điểm chớp cháy cốc kín, ℃, min.

5 Độ nhớt động học ở 40℃, mm 2 /s.

6 Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất, % khối lượng, max.

8 Hàm lượng tro, % khối lượng, max 0,01 0,01 0,01 TCVN 2690 (ASTM D 482)

9 Hàm lượng nước, mg/kg, max 200 200 200 TCVN 3182 (ASTM D

10 Tạp chất dạng hạt, mg/L, max.

11 Ăn mòn mảnh đồng ở 50℃/3 h, max.

Loại 1 Loại 1 Loại 1 TCVN 2694 (ASTM D 130)

13 Độ bôi trơn, mm, max.

14 Hàm lượng chất thơm đa vòng (PHA),

15 Ngoại quan Sạch, trong Sạch, trong, không có nước tự do và tạp chất

Sạch, trong, không có nước tự do và tạp chất

Bảng 3.2: Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN.

 Các loại phụ gia sử dụng để pha nhiên liệu diesel phải đảm bảo phù hợp với các quy định về an toàn, sức khỏe môi trường và không được gây hư hỏng cho động cơ và hệ thống tồn trữ, vận chuyển và phân phối nhiên liệu.

 Lấy mẫu theo TCVN 6022 (ISO 3171) hoặc TCVN 6777 (ASTM D 4057).

Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 03:2015/PLX Nhiên liệu Diesel (DO) - Yêu cầu kỹ thuật

– Diesel Fuel Oil (DO) - Specifications [7]

 Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 03: 2015/PLX thay thế TCCS 03:

 Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 03:2015/PLX là tài liệu quy định các yêu cầu về đặc tính kỹ thuậtcủa sản phẩm Nhiên liệu Diesel (DO) đã được Tổng giám đốc Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) phê duyệt và công bố áp dụng theo số:

005/PLX-QĐ-TGĐ ngày 05 tháng 01 năm 2016.

 Tiêu chuẩn cơ sở này có thể được xem xét, sửa đổi, bổ sung để đảm bảo tính thực tiễn sử dụng và phù hợp với các quy định của pháp luật hiện hành.

Các chỉ tiêu chất lượng và phương pháp thử tương ứng của nhiên liệu diesel được quy định trong bảng 3.3:

Tên chỉ tiêu Mức chất lượng

1 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max.

2 Chỉ số xetan [1] min Hoặc trị số xetan min

3 Nhiệt độ cất tại 90% thể tích thu hồi, max.

4 Điểm chớp nháy cốc kín, ℃ min.

5 Độ nhớt động học ở 40℃, cSt, min – max.

6 Hàm lượng nước, mg/kg, max

7 Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất,

9 Hàm lượng tro, % khối lượng, max.

10 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max.

11 Ăn mòn mảnh đồng ở 50 o C trong

Loại 1 Loại 1 Loại 1 Loại 1 TCVN 2694 (ASTM D130)

12 Khối lượng riêng ở 15 oC , kg/m 3 , min – max.

13 Độ bôi trơn, àm, max 460 460 460 460 TCVN 7758 (ASTM D6079)

14 Hàm lượng chất thơm đa vòng (PAH), % khối lượng max.

16 Ngoại quan Sạch, trong, không có nước tự do và tạp chất

TCVN 7759 (ASTM D4176) Bảng 3.3: Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel theo tiêu chuẩn quốc gia TCCS.

 Các loại phụ gia sử dụng để pha nhiên liệu diesel phải đảm bảo phù hợp với các quy định về an toàn, sức khỏe, môi trường và không được gây hư hỏng cho động cơ, hệ thống tồn trữ, vận chuyển, phân phối nhiên liệu.

 Lấy mẫu theo TCVN 6777 (ASTM D4057) hoặc TCVN 6022 (ISO 3171) và quy định hiện hành của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng. d Phụ gia diesel

 Có nhiều loại phụ gia khác nhau được dùng như: Phụ gia chống oxy hoá, phụ gia cải thiện các tính chất ở nhiệt độ thấp, phụ gia tẩy rữa,

Phân loại và ứng dụng của nhiên liệu diesel

Hiện nay, ở Việt Nam có 2 loại dầu diesel chính, bao gồm:

 Dầu diesel DO 0,05S: Là loại có hàm lượng lưu huỳnh không vượt quá 500mg/kg (500ppm) và được sử dụng cho các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ.

 Dầu diesel DO 0,25S: Là loại có hàm lượng lưu huỳnh không vượt quá 2.500mg/kg (2500ppm) và được sử dụng cho các phương tiện giao thông đường thủy Đồng thời, nó cũng được khuyến cáo là không nên dùng cho các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ.

 Dầu DO 0.25S gây ô nhiễm môi trường nhiều hơn DO 0,05S do lượng phát thải trong khí sinh ra khi bị đốt cháy lớn hơn. b Ứng dụng của nhiên liệu diesel

Dầu diesel được sử dụng chủ yếu cho động cơ diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy) và một phần được sử dụng cho các tuabin khí trong công nghiệp phát điện, xây dựng… [9]

ĐỘNG CƠ DIESEL

Lịch sử động cơ diesel [9]

Rudolf Diesel – kỹ sư tốt nghiệp xuất sắc tại Đại học Kỹ thuật Munich của nước Đức đã sáng chế được một loại động cơ đốt trong và bằng sáng chế cấp cho ông vào năm1892 bảo hộ quyền tác giả của động cơ mang tên diesel.

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp xe hơi, động cơ diesel đã được cải tiến liên tục Mặc dù vẫn còn những nghi ngại liên quan đến khả năng vận hành, độ tin cậy, mức tiêu thụ nhiên liệu…, nhưng một số công ty đã cố gắng ứng dụng động cơ diesel vào xe hơi.

Mercedes trở thành nhà sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới trang bị động cơ diesel cho chiếc 260D từ năm 1936 Quá trình thử nghiệm lô taxi 260D tại Đức đã thấy được hiệu quả và tuổi thọ thực sự của động cơ diesel nên động cơ diesel đã thu hút được sự quan tâm của người tiêu dùng thời bấy giờ.

Sự thành công của Mercedes đã khích lệ nhiều công ty tham gia sản xuất và lắp đặt động cơ diesel cho xe hơi, trong đó có Audi, Cadillac, Ford, Buick, Chevrolet, Volvo và BMW Vai trò của động cơ diesel càng rõ nét hơn khi xảy ra hai cuộc khủng hoảng dầu lửa vào những năm 1970 và 1980.

Dù có nhiều ưu điểm vượt trội, nhất là tiết kiệm nhiên liệu hơn động cơ xăng khoảng 30% nhưng động cơ diesel vẫn ít phổ biến hơn động cơ xăng do những hạn chế cố hữu về tiếng ồn và khí thải.

Nhờ những cải tiến mạnh mẽ trong công nghệ vật liệu, lọc hóa dầu, động cơ diesel đã có điều kiện khắc phục được những hạn chế của nó Ngày nay, tiếng ồn của loại động cơ này đã giảm đáng kể và quá trình đốt cháy nhiên liệu tốt hơn, khí thải cũng giảm nhờ các bộ lọc xúc tác, thời gian khởi động nhanh hơn, tương đương với động cơ xăng.

Bước tiến vượt bậc, đóng vai trò quyết định giúp động cơ diesel ngày càng được phổ biến rộng rãi chính là công nghệ tăng áp (T – Turbocharge) và phun nhiên liệu trực tiếp (DI – Direct Injection) Nhờ hai công nghệ chủ lực này, gần đây công suất của động cơ diesel không hề thua kém động cơ xăng trong khi vẫn giữ được ưu thế về tiết kiệm nhiên liệu.

Nguyên lí chung của động cơ diesel

Động cơ diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy hay động cơ CI, được đặt theo tên của Rudolf Diesel Động cơ diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt) Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí Điều này làm tăng nhiệt độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy Với nhiên liệu được đưa vào không khí ngay trước khi đốt, sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất Mô-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao. Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất của bất kỳ động cơ đốt trong hoặc đốt ngoài thực tế nào do hệ số giãn nở rất cao và đốt cháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa b Nguyên lí làm việc của động cơ diesel

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ diesel 4 kỳ [12]

Hành trình động cơ diesel 4 kỳ: Hút, nén, cháy, thải Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, van nạp mở ra, không khí được hút vào xilanh; sau đó van nạp đóng lại; piston lại đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, thực hiện quá trình nén không khí Do bị nén, áp suất tăng, dẫn đến nhiệt độ tăng, có thể lên tới 500 đến 700℃ Khi piston đến gần điểm chết trên, nhiên liệu được phun vào xilanh (nhờ bơm cao áp) dưới dạng sương, khi gặp không khí ở nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Khi cháy, áp suất tăng mạnh đẩy piston từ vị trí điểm chết trên xuống điểm chết dưới thực hiện quá trình dãn nở sinh công có ích và được truyền qua hệ thống thanh truyền làm chạy máy Piston sau đó lại đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên để thải sản phẩm cháy ra ngoài qua một van thải và tiếp tục thực hiện hành trình mới [2]

So sánh động cơ diesel và động cơ xăng

 Giống nhau: Điểm giống nhau giữa 2 động cơ này đó là đều sử dụng nguyên liệu hóa lỏng và đều là động cơ 4 kỳ bao gồm (hút – nén – nổ – xả) tương ứng 2 chu kỳ quay của trục khủy động cơ.

 Khác nhau: Động cơ Xăng Động cơ dầu Diesel

Hút Hút xăng và không khí (hay còn gọi là hòa khí) vào xi lanh.

Hút không khí vào xi lanh.

Nén Không khí được ép với áp suất và nhiệt độ thấp, sau đó bugi sẽ phát tia lửa để đốt cháy:

Không khí được nén với áp suất và nhiệt độ cao, sau đó dầu Diesel sẽ được phun vào buồng đốt:

Nổ Tia lửa từ bugi đốt cháy hóa khí sinh nhiệt và tạo ra năng lượng trong xi lanh giúp động cơ hoạt động.

Dầu được phun vào buồng đốt trộn với không khí đã được nén sẽ tự bốc cháy sinh nhiệt, giãn nở và tạo năng lượng cho động cơ hoạt động.

Xả Khí thải do quá trình đốt sinh ra ngoài theo supap xả. Ưu điểm

Nhẹ hơn động cơ dầu cùng công suất.

Có tốc độ động cơ cao hơn động cơ dầu.

Khí thải không có mùi khó chịu và khi hoạt động gây ít tiếng ồn hơn.

Khả năng tăng tốc vượt trội do đó thường được dùng cho thiết kế xe dân dụng.

Tạo ra nhiều năng lượng hơn tới 1.5 lần so với động cơ xăng.

Giá thành thấp hơn so với xăng.

Mức tiêu hao năng lượng thấp hơn.

Không bị bốc cháy ở nhiệt độ thường.

Không có bugi và bộ chế hòa khí nên giảm được lỗi hư hỏng.

Chịu tải tốt hơn nên thường được dùng cho xe công nghiệp như xe nâng.

Hoạt động tốt trên nhiều địa hình do có thể sản sinh momen xoắn cực đại cao hơn.

Chi phí nhiên liệu cao.

Thiết kế phức tạp hơn do đó quá trình kiểm tra và bảo dưỡng cũng tốn kém hơn.

Chi phí sửa chữa cao hơn.

Khi vận hành gây ra tiếng ồn và độ rung lớn.

Khả năng tăng tốc kém hơn.

Gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Bảng 4.1: So sánh nguyên lí hoạt động của động cơ xăng và động cơ diesel [13]

Đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ diesel [3]

Từ việc phân tích hoạt động của động cơ Diesel ở trên ta rút ra được những đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ này như sau:

 Khác với động cơ xăng nhiên liệu được phối trộn trước trong bộ chế hoà khí thì ở động cơ Diesel nhiên liệu không được phối trộn trước mà chỉ được phun vào xylanh khi không khí đã được nén để đạt nhiệt độ và áp suất cao, ở trong điều kiện này thì nhiên liệu bay hơi rồi tạo hỗn hợp tự bốc cháy mà không cần đến sự đánh lửa của bugi.

 Trong động cơ xăng thì quá trình cháy phải được bắt đầu từ bugi sau đó lan truyền đi theo các mặt cầu và nhiên liệu chỉ được phép cháy khi màng lửa lan tràn đến còn trong động cơ Diesel thì quá trình bắt cháy có thể bất kỳ chổ nào trong xylanh mà ở đó nhiên liệu được phối trộn tốt với không khí để có thể tự bốc cháy.

 Nếu như trong động cơ xăng việc tăng công suất bằng cách tăng tỷ số nén sẻ vấp phải hiện tượng nhiên liệu chịu nhiệt độ và áp suất cao sẻ tự bốc cháy khí mặt lửa chưa lan truyền đến thì trong động cơ Diesel bắt buộc phải có tỷ số nén cao để bảo đảm cho nhiên liệu có thể tự bay hơi và bốc cháy Do đó công suất của động cơ Diesel luôn lớn hơn công suất của động cơ xăng khi cùng mức tiêu thụ nhiên liệu.

 Nhiên liệu sau khi phun vào buồng cháy nó không cháy ngay mà cần có một thời gian nhất định để chuẩn bị, thời gian này được gọi là thời gian cháy trể hay thời gian cảm ứng Thời gian này dài hay ngắn phụ thuộc hoàn toàn vào bản chất của nhiên liệu và cấu trúc của động cơ, nó thường được chia thành hai loại đó là thời gian cảm ứng vật lý và thời gian cảm ứng hoá học, thời gian cảm ứng hoá học này được xác định theo công thức thực nghiệm sau:

D = A P -n EXP(B/T)Trong đó: A,B là các hằng số thực nghiệm.

Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel [14]

 Cung cấp nhiên liệu cần thiết vào động cơ: Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sẽ bao gồm các bộ phận như xi lanh, piston được lắp đặt trực tiếp vào thân bơm phun Nhiên liệu sẽ được nén đến áp suất cao, sau đó vận chuyển đến kim phun và phân tán nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ.

 Điều chỉnh lượng nhiên liệu: Lượng không khí được nạp vào động cơ diesel hầu như là không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ quay hay tải trọng Vì công suất động cơ tỉ lệ thuận với lượng phun nên khi hệ thống nhiên liệu diesel thay đổi lượng phun sẽ khiến cho công suất và mức tiêu thụ nhiên liệu thay đổi

 Điều chỉnh thời gian phun: Hệ thống diesel sẽ có nhiệm vụ phun nhiên liệu đến xi lanh vào một thời điểm thích hợp Nhờ vậy, động cơ có thể đốt cháy nhiên liệu một cách dễ dàng và nhanh chóng.

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu diesel

Hình 4.2: Cấu tạo của thống nhiên liệu diesel [14]

Nguyên lí làm việc của hệ thống nhiên liệu diesel

 Khi động cơ hoạt động, nhiên liệu từ bình chứa sẽ được đưa qua đường ống dẫn đến bầu lọc thô và bơm áp thấp Tại đây, nhiên liệu sẽ được lọc sạch và chuyển đến ngăn chứa của bơm cao áp

 Trước khi vào xi lanh, nhiên liệu sẽ được bơm ở ngoài hòa trộn với không khí cho đến khi đi vào xi lanh gặp áp suất và nhiệt bên trong sẽ tự bốc cháy, tạo ra động năng giúp xe khởi động Phần khí thải sau khi cháy sẽ theo ống xả di chuyển ra bên ngoài.

Phân loại động cơ diesel [15]

Động cơ Diesel là loại động cơ đốt trong kiểu piston sử dụng nhiên liệu diesel. nhiên liệu tự bốc cháy khi được phun tơi vào buồng đốt dưới áp suất và nhiệt độ cao của thanh khí vào cuối quá trình nén

Tương tự như động cơ đốt trong, động cơ diesel cũng được phân loại dựa trên những đặc điểm cấu tạo, hình dáng, nguyên lý hoạt động …

Phân loại theo đặc điểm, cấu tạo:

Nếu chia theo số xy lanh động cơ sẽ được chia thành: Động cơ 1 xylanh, động cơ nhiều xylanh Nếu chia theo cách đặt xylanh sẽ có các loại: Động cơ đặt thẳng đứng, thẳng hàng, nằm ngang, động cơ chữ V,…

 Chia theo cấu tạo buồng đốt, nguyên tắc hòa khí:

Phân loại theo cấu tạo buồng đốt cụ thể sẽ có:

- Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt thống nhất: Đây là loại thể tích buồng đốt là 1 khối thống nhất Cả quá trình hình thành hòa khí, quá trình cháy đều diễn ra ở đây

- Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị: Động cơ này thể tích buồng đốt sẽ ngăn làm 2 phần buồng đốt chính và buồng đốt dự bị Với dung tích buồng đốt dự bị chiếm 30~40% thể tích buồng đốt, một vài động cơ chỉ chiếm 10~15%.

Giữa 2 buồng có vài lỗ nhỏ nối thông Trong động cơ buồng đốt dự bị lại được chia thành:

+ Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị rối + Động cơ chạy dầu dùng buồng đốt dự bị xoáy lốc

 Phân loại động cơ theo chu trình hoạt động

Nếu phân loại động cơ dầu công nghiệp theo chu trình hoạt động sẽ được chia ra thành:

- Động cơ diesel 2 kỳ: Là loại động cơ có chu trình hoạt động được thực hiện trong 2 hành trình piston hay 1 vòng quay trục khuỷu

- Động cơ dầu diesel 4 kỳ: Là loại động cơ có chu trình hoạt động được thực hiện trong 4 chu trình piston hoặc 2 vòng quay trục khuỷu

 Phân loại theo phương pháp nạp Động cơ không tăng áp: Đây là loại động cơ có quá trình hút không khí vào trong xy lanh do piston hút không khí trực tiếp từ bên ngoài(động cơ 4 kỳ) hay do không khí quét sẽ được nén đến áp suất đủ rồi thực hiện nạp đầy vào trong xylanh (động cơ 2 kỳ) Động cơ tăng áp: Là loại động cơ không khí sẽ được hút vào xylanh có mức áp suất lớn hơn khí trời Sau đó nhờ thiết bị tăng áp (động cơ 4 kỳ) hay quét xylanh, nạp không khí Mật độ khí nạp sẽ làm tăng khối lượng khí nạp vào bên trong xy lanh