Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm phần 3 potx

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm parafin rắn này có nhiều, chúng sẽ làm cho cả nhiên liệu mất tính linh động thậm chí có thể làm đông đặc lại ở những nhiệt độ thấp. Họ Naphten và Aromatic Những hydrocacbon loại naphten và aromatic trong phân đoạn này bên cạnh những loại có cấu trúc một vòng có nhiều nhánh phụ đính xung quanh còn có mặt các hợp chất 2 hoặc 3 vòng. Ngoài ra trong gasoil đã có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp giữa vòng naphten và aromatic như têtralin và các đồng đẳng của chúng. Ngoài ba h ọ trên thì trong thành phần của nhiên liệu Diesel luôn chứa một hàm lượng đáng kể các hợp chất không no như olefin (phần chủ yếu), dien các hợp chất không no này đến từ các quá trình chế biến sâu như FCC, giảm nhớt . . . 2.2.1.2. Nhóm hợp chất phi hydrocacbon Trong Diesel thương phẩm thì các chất phi hydrocacbon tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau. Hợp chất của lưu huỳnh Nếu như trong xăng, lưu huỳnh dạng mercaptan chiếm phần ch ủ yếu trong số các hợp chất lưu huỳnh ở đó, thì trong phân đoạn gosoil loại lưu huỳnh mercapten hầu như không còn mercaptan nữa. Thay thế vào đó là lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua, cũng như lưu huỳnh trong các mạch dị vòng. Trong số này, các sunfua vòng no (dị vòng) là loại có chủ yếu. Hợp chất của oxy Các hợp chất chứa oxy trong phân đoạn gasoil cũng tăng dần lên. Đặc biệt ở phân đoạn này, các hợp chất chứa oxy dưới dạng axit, chủ yếu là axit naphtenic có rất nhiều và đạt đến cực đại ở trong phân đoạn gasoil. Ngoài các axit, các hợp chất chứa oxy trong phân đoạn gasoil còn có các phenol và đồng đẳng của chúng như crezol, dimetyl phenol. ThS. Trương Hữu Trì Trang 31 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Hợp chất của nitơ Các hợp chất của nitơ trong phân đoạn này cũng có ít nhưng chúng có thể nằm dưới dạng các Quinolin và đồng đẳng, hoặc các hợp chất chứa nitơ không mang tính bazơ như Pirol, Indol và các đồng đẳng của nó. Ngoài những hợp chất chứa thuần tuý N 2 , O 2 , S thì trong phân đoạn gasoil đã có mặt các chất nhựa, trọng lượng phân tử của nhựa vào khoảng (300-400). Nói chúng các chất nhựa của dầu mỏ thường tập trung chủ yếu vào các phân đoạn sau gasoil, còn trong phân đoạn này số lượng chúng rất ít. 2.2.2. Thành phần hoá học ở các nguồn ngoài phân đoạn gasoil để sản xuất Diesel Trong các nguồn này thì thành phân hoá học của nó thay đổi rất nhiều. Chúng không chỉ phụ thuộc vào loạ i dầu thô mà còn phụ thuộc vào quá trình sử dụng và điều kiện công nghệ. Các nguồn này có thể chia làm hai nhóm nhỏ: Nhóm thứ nhất: Nhóm này bao gồm các loại gasoil nhận được từ các quá trình sau:  Crackinh nhiệt, xác tác  Giảm nhớt  Cốc hoá Gasoil thu được từ các quá trình này thường có chất lượng rất xấu (chỉ số cetan thấp, hàm lượng lưu huỳnh cao, các chất kém ổn định nhiều, hàm lượng aromatic và hợp chất nh ựa nhiều). Khi phối trộn trực tiếp thì nhóm gasoil này chỉ chiếm một lượng nhỏ, nhưng thông thường thì chúng phải qua quá trình xử lý (HDS) rồi mới đem phối trộn. Nhóm thứ hai: Nhóm này bao gồm các loại gasoil thu được từ các quá trình xử lý bằng hydro như: HDS, Hydrocrackinh, các quá trình tổng hợp . . . Đặc điểm nỗi bật của gasoil nhóm này là chất lượng rất tốt có nghĩa là chỉ số cetan cao, hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon nh ư lưu huỳnh, nitơ giảm xuống rất nhiều, hàm lượng aromatic và các chất không no cũng giảm đi nhiều lần. ThS. Trương Hữu Trì Trang 32 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Sau đây ta sẻ xem xét một số ví dụ về thành phần của các loại gasoil và sự biến đổi của nó theo các quá trình xử lý. Thành phần hoá học của gasoil thu được từ các quá trình chuyển hoá Dạng sản phẩm Tính chất LCO (HTS) LCO (BTS) VB1 VB2 HCK CK - Khôi lượng riêng ở 15 o C (kg/lit) - Độ nhớt (cSt) - Lưu huỳnh(%) - Nitơ ppm - Chỉ số brôm -Thành phần cất ( o C) PI PF - Chỉ số cetan - Thành phân hoá học (% kl) Paraffin Naphten Mono aromatic Di aromatic Tri aromatic Benzothiophen Dibenzothiophen 0.942 4.6 2.76 630 14.9 218 359 21.3 13.7 8.8 17.1 35.8 4.1 15.6 4.0 0.924 3.1 0.68 110 7.3 199 296 18.3 21.3 8.9 20.1 44.7 0.5 4.3 0.3 0.866 5.5 2.2 27 229 348 45.5 23 33.4 17.7 10.4 1.4 12.2 1.8 0.821 2 1.46 247 45.5 156 293 39.2 22.4 53.3 17.4 2.8 0.1 4.1 0.0 0.803 2.94 0.006 6 179 333 54.2 39.8 58.5 1.5 0.2 0.0 0.0 0.0 0.936 3.8 1000 21 308 360 27 4 31 65 Nhận xét: Gasoil thu được từ quá trình hydrocrackinh có chất lượng rất tốt tức là hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon, hàm lượng chất thơm rất thấp, chỉ số cetan cao. ThS. Trương Hữu Trì Trang 33 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm So sánh tính chất của gasoil trước và sau khi khử lưu huỳnh sâu (áp suất chung 27 bar, V.V.H 3) Tính chất Nguyên liệu (RA) Sản phẩm - Khôi lượng riêng ở 15 oC (kg/lit) - Độ nhớt (cSt) 20 oC 50 oC - Lưu huỳnh(%) - Nitơ ppm - Thành phần cất( oC ) PI 50% 90% PF - Chỉ số cetan - Thành phân hoá học (% kl) Paraffin Naphten Mono aromatic Di aromatic Tri aromatic Benzothiophen Dibenzothiophen 0.846 6.14 2.99 1.31 65 217 294 341 358 54.8 40.7 32.6 11 7.4 1.0 5.4 1.9 0.834 5.58 2.81 0.07 221 285 329 350 56.4 43.2 31.1 18.2 5.9 0.5 0.5 0.6 0.833 5.52 2.79 0.015 54 221 285 329 349 57.6 44.0 30.9 17.6 6.5 0.4 0.4 0.2 (Cột sau là kết quả thu được trong trường hợp độ nghiêm ngặt cao hơn) Nhận xét: Sản phẩm thu được sau quá trình HDS có hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon và hợp chất aromatic một hay nhiều vòng giảm đi rất nhiều, paraffin tăng lên, chỉ số cetan tăng lên, nhiệt độ sôi đầu tăng lên chút ít nhưng nhiệt độ sôi 50%, 90%, nhiệt độ sôi cuối giảm điều này cho nhiên liệu có khả cháy tốt nghĩa là quá trình này cho chất lượng gasoil t ốt hơn. Khi độ nghiêm ngặt tăng lên thì chất lượng của gasoil cũng tăng lên. ThS. Trương Hữu Trì Trang 34 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm So sánh tính chất của gasoil trước và sau khi khử lưu huỳnh sâu (áp suất chung 27 bar, V.V.H 3) Tính chất Nguyên liệu: 80% RA+20%LCO Sản phẩm - Khôi lượng riêng ở 15 oC (kg/lit) - Độ nhớt (cSt) 20 o C 50 o C - Lưu huỳnh(%) - Nitơ ppm - Thành phần cất( o C) PI 50% 90% PF - Chỉ số cetan - Thành phân hoá học (% kl) Paraffin Naphten Mono aromatic Di aromatic Tri aromatic Benzothiophen Dibenzothiophen 0.862 5.55 2.76 1.16 216 214 288 332 353 49 36.5 24.3 14.2 15.4 1.8 5.4 2.4 0.85 5.34 2.7 0.064 150 224 283 329 350 50.4 36.2 24.3 23 12 10.0 1.5 0.9 0.833 5.52 2.79 0.015 54 221 285 329 349 49 36.7 26.5 21.9 12.6 0.9 1.0 0.4 (Cột sau là kết quả thu được trong trường hợp độ nghiêm ngặt cao hơn) Kết quả thu được ở đây hoàn toàn giống như trên. ThS. Trương Hữu Trì Trang 35 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm So sánh tính chất của gasoil trước và sau khi xử lý bằng hydrocacbon Sản phẩm Tính chất Nguyên liệu (RA) P 50 bar VVH 1 P 75bar VVH 0.5 - Khôi lượng riêng ở 15 o C (kg/lit) - Độ nhớt (cSt) 20 o C 50 o C - Lưu huỳnh(%) - Thành phần cất( o C) PI 50% 90% PF - Chỉ số cetan - Thành phân hoá học (% kl) Paraffin Naphten Mono aromatic Di aromatic Tri aromatic Benzothiophen Dibenzothiophen 0.846 6.14 2.99 1.31 217 294 341 358 54.8 40.7 32.6 11 7.4 1.0 5.4 1.9 0.825 5.3 2.71 218 282 326 347 60.2 43.7 38.1 13.7 2.8 0.3 0.2 0.3 0.818 5.27 2.6 203 280 326 346 65.4 45.7 50.3 3.4 0.6 0 0 0 Kết quả hoàn toàn giống như quá trình HDS ThS. Trương Hữu Trì Trang 36 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm So sánh tính chất của gasoil trước và sau khi khử lưu huỳnh sâu Sản phẩm Tính chất Nguyên liệu: 80% RA+20%LCO P 50 bar VVH 1 P 75 bar VVH 0.5 - Khôi lượng riêng ở 15 o C (kg/lit) - Độ nhớt (cSt) 20 o C 50 o C - Lưu huỳnh(%) - Thành phần cất( o C) PI 50% 90% PF - Chỉ số cetan - Thành phân hoá học (% kl) Paraffin Naphten Mono aromatic Di aromatic Tri aromatic Benzothiophen Dibenzothiophen 0.862 5.55 2.76 1.16 214 288 332 353 49 36.5 24.3 14.2 15.4 1.8 5.4 2.4 0.838 5.12 2.63 0.0022 213 278 324 346 53.9 36.9 37.7 20.2 4.5 0.4 0.3 0.0 0.827 4.9 2.54 0.0004 212 275 324 347 60.2 41.5 51.8 6 0.7 0.0 0.0 0.0 ThS. Trương Hữu Trì Trang 37 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Các nguồn dùng để phối trộn gasoil Nguồn nguyên liệu Dầu thô paraffin Dầu thô naphten Phần cất của DSV Phần cặn của RSV Quá trình xử lý DA DA FCC HCK VB CK HCK Hiệu suất (% kl) 30.3 32.8 36.7 29.2 47.2 10÷15 5÷15 35 d 15 4 (kg/l) 0.835 0.825 0.843 0.827 0.856 0.93 0.835 0.845 0.900 0.855 Thành phân cất PI PF 170 370 180 375 170 400 180 350 170 370 170 370 200 358 170 370 170 370 196 343 Điểm vẫn đục ( o C) -5 -2 +1 -10 -20 -5 -14 -4 -8 -15 Điểm chảy ( o C) -12 -9 -6 -18 -33 -14 -25 -18 -20 -26 Chỉ số cetan 50 51 54 54 43 24 58 40 28 50 Hàm lượng lưu huỳnh (% kl) 0.12 0.04 0.83 0.80 0.09 2.8 0.02 2.33 2.10 ThS. Trương Hữu Trì Trang 38 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 2.3. Nguyên tắc hoạt động và đặc điểm quá trình cháy trong động cơ Diesel Để khảo sát thành phần và tính chất nhiên liệu Diesel ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ và vấn đề ô nhiễm môi trường, trước hết ta xét sơ lược về hoạt động và đặc điểm quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ Diesel. 2.3.1. Vài nét lịch sử động cơ Diesel Động cơ Diesel mang tên của nhà phát minh nổi tiếng Rudolf Diesel. R.Diesel sinh năm 1858 là kỹ sư người Đức nhưng phần lớn hoạt động nghiên cứu máy móc của Ông thực hiện ở Paris (Pháp). Năm 1892 tại Berlin R.Diesel được cấp bằng phát minh nghiên cứu về sự hoạt động của một loại động cơ với nhiên liệu là dòng hơi sương các hạt hydrocacbon. Tuy nhiên, đề tài này chỉ mang tính phác hoạ, sau đó đến năm 1897 nguồn nhiên liệu của động cơ được thay thế b ằng nguồn nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ (phân đoạn gasoil) và động cơ đã đem lại một hiệu suất đáng kể (247 g/ch.h), xylanh của động cơ Diesel đầu tiên này có thể tích 19,6 lít, cho một công suất 14,7 KW, với tốc độ quay trục khuỷu là 172 vòng/phút. Sau đó, loại động cơ này đã được phát triển mạnh mẻ với nhiều chủng loại khác nhau và được ứng dụng rộng rãi nhất là sau chiến tranh thế giới nhất trên các loại xe tải những năm 1930-1939. Chiếc xe du lịch đầu tiên trang bị động cơ Diesel được giới thiệu bởi hãng Mercedes năm 1936 (206D) nhưng thành công hơn là chiếc xe của hãng Peugoet (Diesel 402) xuất xưởng năm 1938 (có 1000 khuôn mẫu). Sau năm 1945, động cơ Diesel đã trở nên phổ biến trong các loại phương tiện giao thông dân dụng nhưng nó chỉ tồn tại trong một số giới hạn cấ u trúc, mẫu mã của các hãng sản xuất ô tô lớn như Mercedes, Peugeot. Đến những năm 1970, động cơ Diesel có sự phát triển vượt bậc. Các phương tiện vận tải được trang bị động cơ Diesel với buồng đốt kiểu phun trực tiếp, các loại xe du lịch với buồng đốt kiểu phun gián tiếp. Đến đầu năm 1980, thị trường các động cơ Diesel cho các loại phương tiện vận tả i đã bùng nổ trên toàn thế giới. ThS. Trương Hữu Trì Trang 39 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel Động cơ Diesel là một động cơ nhiệt dùng để biến năng lượng hoá học của nhiên liệu khi cháy thành năng lượng cơ học dưới dạng chuyển động quay. Động cơ này làm việc theo nguyên tắc một chu trình gồm kỳ: nạp, nén, cháy nổ và giản nở sinh công, thải khí cháy ra ngoài. Sơ đồ nguyên lý như sau: 1.Trục khuỷu 2. Thanh truyền 3. Piston 4. Xylanh 5. Kim phun Xupap naûp Xupap 1 G ÂC 5 4 2 3 ÂC Sơ đồ động cơ Diesel 4 kỳ Trong quá trình vận hành của động cơ, trục khuỷu quay theo chiều mũi tên, piston đi động lên xuống trong xylanh, thanh truyền truyền vận động tịnh tiến của piston cho trục khuỷu quay tròn. Ở đây ta có khái niệm điểm chất trên và điểm chất dưới đó là các điểm tương ứng với vị trí cao nhất và thấp nhất của piston trong xylanh. Chu trình công tác của động cơ Diesel được tiến hành như sau : Kỳ 1 – Hành trình nạp Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới xupap xả đóng lại xupap nạp mở ra không khí được hút qua xupap nạp vào trong xylanh. Kỳ 2 – Hành trình nén Sau khi đến điểm chết dưới piston sẻ đi ngược lên phía trên, lúc này cả hai xupap đều đóng lại không khí trong xylanh được nén đến nhiệt độ cao khoảng 450÷500 o C tuỳ thuộc vào tỷ số nén của động cơ. ThS. Trương Hữu Trì Trang 40 [...]... 17,9;V 29,1 5,8;V 33 ,9 34 ,3 41,2 D 2,5;V 11,5 Quang đuong đi va van toc Vì những ưu điểm của động cơ Diesel mà chung được sử dụng ngày càng rộng rải Chung ta có thể thấy rả điều này qua số lượng nhiên liệu tiêu thụ tại thị trường Muc tieu thu (Trieu tan) Pháp 30 000 25000 Xăng Diesel FOD D?u n?ng 20000 15000 10000 5000 0 1980 ThS Trương Hữu Trì 1997 1998 1999 Trang 43 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 2.4 Các... Trang 42 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Xét về gốc độ nhiên liệu: Giá thành của Diesel rẻ hơn xăng, theo tính toán ở nhà máy lọc dầu thì năng lượng tiêu thụ để sản xuất Diesel nhỏ hơn sản xuất xăng khỏng 6% ( 13% so với 19%) So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ Diesel và Xăng theo các điều kiện vận Muc tieu hoa nhien lieu (kg/100 km) hành khác nhau: 140 120 100 80 60 40 20 0 124 120 116 115 1 13 100.. .Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Kỳ 3 – Hành trình Phun nhiên liệu chảyvà giản nở sinh công Khi piston gần đến điểm chết trên thì nhiên liệu được bơm cao áp phun vào dưới dạng các sương (các hạt có kích thước rất nhỏ), từ... phun sớm nhiên liệu là 13 độ theo gốc quay của trục khuỷu Phương pháp này trong thực tế ít được sử dụng vì nó phức tạp và tốn kém Chỉ số IC có thể được các định từ các tính chất của nhiên liệu Diesel, chỉ số thu được gọi là chỉ số IC tính toán Theo cách này thì trong thực tế cũng tồn tại nhiều công thức khác nhau để xác định IC ThS Trương Hữu Trì Trang 44 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm - Từ nhiệt độ sôi... 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 ThS Trương Hữu Trì Trang 41 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 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 phần trước, quá trình cháy trong động cơ không phải là quá trình cháy lý tưởng nên nó sẻ làm giảm công suất của động cơ, nhưng điều quan trọng hơn cả là quá trình cháy không hoàn toàn này sẻ tạo ra các chất độc có hại cho con người và môi trường Do đó việc nghiên cứu nhằm làm giảm các chất độc này là điều bắt buộc đối với các nhà sản xuất động cơ và nhiên liệu Đối với nhiên liệu Diesel thương phẩm. .. công tác được thực hiện theo bốn hành trình trong hai vòng quay của trục khuỷu, trong bốn hành trình này chỉ một hành trình cháy và giãn nở duy nhất sinh công, còn ba hành trình khác không sinh công 2 .3. 3 Đặc điểm của quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ Diesel 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... IC ThS Trương Hữu Trì Trang 44 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm - Từ nhiệt độ sôi ứng với 50% chưng cất và tỷ trọng ta có thể xác định được IC theo công thức sau: CCI = 454,74-1641,41d+774d2 -0,554T50 +97,0 83( lgT50)2 Từ công thức này người ta đã xây dựng được đồ thị xác định như sau Xác định CI bằng phương pháp đồ thị Vẽ đường thẳng qua 2 điểm : T50 và độ 0API (hoặc d415) đường thẳng này cắt vạch thang chia... phương pháp được sử dụng nhiều trong thực tế Ngoài phương pháp này thì chỉ số IC cong có thể đước xác đinh từ nhiệt độ sôi 10%, 50% và 90%; từ điểm anline hay từ việc phân tích sắc ký, khối phổ thành phần hoá học của nhiên liệu Diesel ThS Trương Hữu Trì Trang 45 . 216 214 288 33 2 35 3 49 36 .5 24 .3 14.2 15.4 1.8 5.4 2.4 0.85 5 .34 2.7 0.064 150 224 2 83 32 9 35 0 50.4 36 .2 24 .3 23 12 10.0 1.5 0.9 0. 833 5.52 2.79. 2.76 1.16 214 288 33 2 35 3 49 36 .5 24 .3 14.2 15.4 1.8 5.4 2.4 0. 838 5.12 2. 63 0.0022 2 13 278 32 4 34 6 53. 9 36 .9 37 .7 20.2 4.5 0.4 0 .3 0.0 0.827 4.9. 6.14 2.99 1 .31 217 294 34 1 35 8 54.8 40.7 32 .6 11 7.4 1.0 5.4 1.9 0.825 5 .3 2.71 218 282 32 6 34 7 60.2 43. 7 38 .1 13. 7 2.8 0 .3 0.2 0 .3 0.818 5.27