Đang tải... (xem toàn văn)
PHỤ LỤC I.TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU DIESEL 1 1) Giới thiệu: 1 2) Những ảnh hưởng khi sử dụng nhiên liệu diesel truyền thống: 5 3) Những nhiên liệu có khả năng thay thế nhiên liệu diesel truyền thống: 6 II.TỔNG QUAN VỀ HỆ NHŨ TƯƠNG 7 1) Khái niệm hệ nhũ tương: 7 2) Phân loại hệ nhũ tương: 8 3) Giới thiệu về chất nhũ hóa ( chất hoạt động bề mặt): 9 a) Khái niệm chất hoạt động bề mặt: 9 b) Phân loại chất nhũ hóa: 10 c) Chỉ số HLB (Hydrophile – Lipophile – Balance): 11 III.GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG DOH2O 12 1) Khái niệm: 12 2) Các chất nhũ hóa thường dùng: 13 3) Ưu điểm của nhiên liệu nhũ tương so với nhiên liệu truyền thống: 13 4) Một số đặc tính của nhiên liệu nhũ tương DONước : 14 a) Độ nhớt: 14 b) Điểm chớp cháy cốc kín: 14 c) Điểm đông đặc: 15 d) Nhiệt trị: 15 e) Kích thước nhũ: 15 IV.CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT (CHDBM): 16 1) SPAN 80: Có cấu trúc phân tử như sau 16 2) SPAN 80: 17 3) TWEEN 20: 18 4) TWEEN 80: 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
Môn hc: ! "#$%&' ()*+,-./0 ()12 *()34543467 TP.HCM, 2011 "." 89(:;.&*&.3 ! "#$%&' ( 89(:#/0< )*+,-. /012,-3 "4#5,$&6#512789+:; &)*+#512789+:; 9/012#5,$& #<= >?@6>1AB?A1AB@&&# =(:;.#/0 $>3? )*+" "C7D+#E&,-14 F FG8 7:#H#E&,-IJK#! &L8! 9LD+#A#*# #M! #LD+7N7:#! O! )M##,P (@:ABC) 37 Q/R.;<$#5S#A0&P D.2>3 Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương 89(:;.&*&. 3C E F GH) Nhiên liệu diesel là một lai nhiên liệu lỏng, có khỏang nhiệt độ sôi cao hơn dầu lửa và xăng. Nhiên liệu diesel được sản xuất chủ yếu từ phân đan gasoil, là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ, với khỏang nhiệt độ sôi từ 250 đến 370 0 C. Nhiên liệu diesel được sử dụng chủ yếu cho động cơ diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy, …) và một phần được sử dụng trong các tuabin khí (trong công nghiệp phát điện, xây dựng, …). Thành phần phân đan gasoil gồm có paraffin, naphthene, olefin và aromatic với số nguyên tử cacbon từ C 14 đến C 20 . Ngòai ra, phân đan gasoil cũng có thể được trộn chung với các sản phẩm của các quá trình khác: cracking xúc tác, hydrocracking, … để tăng sản lượng, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Thành phần của nhiên liệu diesel chủ yếu bao gồm chất nền và các chất phụ gia. Chất nền chính là phân đan gasoil thu từ các quá trình khác nhau. Các chất phụ gia được bổ xung vào thành phần chất nền nhằm cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm diesel. • Các chất nền: o Gasoil từ chưng cất dầu thô (chiếm chủ yếu từ 60 – 90%). o Gasoil từ cracking xúc tác. o Gasoil từ cracking nhiệt. o Gasoil từ hydrocracking. • Các chất phụ gia: o Phụ gia làm giảm điểm chảy. HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương o Phụ gia làm giảm điểm vẩn đục. o Phụ gia tăng chỉ số cetane. o Phụ gia chống sự oxy hóa, ngăn cản tạo nhựa. o Phụ gia khử hat tính kim lai. o Phụ gia chống ăn mòn. o Phụ gia khử nhũ. o Phụ gia tạo màu. Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel gồm có [10]: ∗ Đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục và tin cậy vào buồng cháy, phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. ∗ Có khả năng tự cháy và bay hơi phù hợp để động cơ khởi động dễ dàng, có tốc độ tăng áp suất xi lanh không quá lớn và có tốc độ cháy đủ lớn. ∗ Ít đóng cặn trong hệ thống cấp nhiên liệu và trong xy lanh. ∗ Có tính ăn mòn thấp. Để đánh giá chất lượng diesel, người ta thường xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu diesel theo các tiêu chuẩn như TCVN, ASTM, … Một số tiêu chuẩn quan trng đối với nhiên liệu diesel được liệt kê dưới đây. • Chỉ số cetane: Đây là chỉ tiêu chất lượng quan trng nhất của nhiên liệu diesel, đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại lượng quy ước, có giá trị bằng tỷ số phần trăm thể tích của cetane (C 16 H 34 ) trong hỗn hợp với α -metyl naphthalene (C 10 H 7 CH 3 ) sao cho hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương tương đương với mẫu nhiên liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. • Độ nhớt: Đây cũng là một chỉ tiêu chất lượng quan trng của nhiên liệu diesel. Độ nhớt quyết định khả năng lưu động và hóa sương của nhiên liệu, do đó cũng quyết định đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi lanh. • Hàm lượng nước. • Hàm lượng lưu huỳnh: Hàm lượng lưu huỳnh là nguyên nhân trực tiếp gây nên sự ăn mòn của các thiết bị tồn trữ cũng như các chi tiết động cơ. Hiện nay hàm lượng lưu huỳnh trong DO là 0, 05% và 0, 25% • Tỷ trng. • Điểm vẩn đục và điểm chảy. • Nhiệt độ chớp cháy: Nhiệt độ chớt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu bay hơi tạo với không khí một hỗn hợp có thể phụt cháy rồi tắt ngay như một tia chớp khi đưa ngn lửa đến gần. Nhiệt độ chớp cháy được xác định trong hai loại thiết bị cốc kín và cốc hở khác nhau nên tương ứng ta cũng có hai loại nhiệt độ chớt cháy cốc kín và cốc hở. loại cốc kín t h ư ờng dùng cho các loại sản phẩm có độ bay hơi lớn còn loại cốc hở thường dùng cho các phân đoạn nặng. Bảng 1 trình bày những yêu cầu về chất lượng của nhiên liệu diesel theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5689:2005. HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương IJK3)Tiêu chuẩn Việt Nam đối với nhiên liệu diesel (TCVN 5689 : 2005) LJMNF LH OM PQJK RSR FT 1 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max. U44 >U44 TCVN 6701:2002 (ASTM D 2622)/ ASTM D 5453 2 Chỉ số xêtan, min. 46 ASTM D4737 3 Nhiệt độ cất, o C, 90% thể tích, max. 360 TCVN 2698:2002/ (ASTM D 86) 4 Điểm chớp cháy cốc kín, o C, min. 55 TCVN 6608:2000 (ASTM D 3828)/ ASTM D 93 5 Độ nhớt động hc ở 40 o C, mm 2 / s 2 – 4, 5 TCVN 3171:2003 (ASTM D 445) 6 Cặn các bon của 10% cặn chưng cất, %khối lượng, max. 0, 3 TCVN 6324:1997 (ASTM D 189)/ ASTM D 4530 7 Điểm đông đặc, o C, max. + 6 TCVN 3753:1995/ ASTM D 97 8 Hàm lượng tro, % khối lượng, max. 0, 01 TCVN 2690:1995/ ASTM D 482 9 Hàm lượng nước, mg/kg, max. 200 ASTM E203 10 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max. 10 ASTM D2276 11 Ăn mòn mảnh đồng ở 50 o C, 3 giờ, max. Loại 1 TCVN 2694: 2000/ (ASTM D 130-88) 12 Khối lượng riêng ở 15 o C, kg/m 3 820 – 860 TCVN 6594: 2000 (ASTM D 1298)/ ASTM 4052 HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương 13 Độ bôi trơn, µm, max. 460 ASTM D6079 14 Ngoại quan Sạch, trong ASTM D4176 Nhu cầu sử dụng Diesel ở Việt Nam được biểu hiện trong biểu đồ sau : >C VJKIJ PWJK X YTZJKJ LJ[ GHZ \Y\[F]H^_JF`JK) Nói chung, nhiên liệu diesel truyền thống được sản xuất bằng ph ư ơng pháp chưng cất trực tiếp dầu thô từ các mỏ khóang dầu. Vì vậy, nguồn nhiên liệu diesel sử dụng trên thế giới phải phụ thuộc vào nguồn cung cấp này. Tuy nhiên, sản lượng dầu khai thác của thế giới đang giảm và không ổn định trong tình hình chính trị của thế giới hiện nay. Vì vậy, giá dầu thô tăng rất cao (≅ USD 56/thùng) . Mặt khác, việc sử dụng nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ đã thải ra môi tr ư ờng một lượng khí thải rất lớn. Trong thực tế, khi động cơ diesel hat động, nó thải ra một lượng rất lớn các hợp chất độc hại như CO x , NO x , SO 2 , hơi hydrocacbon, … Khi nhu cầu sử dụng các sản phẩm dầu mỏ nói chung và nhiên liệu diesel nói riêng gia tăng, nạn ô nhiễm môi trường cũng gia tăng, dẫn đến thúc đẩy hiện tượng nóng lên của bề mặt trái đất hay còn gi là hiệu ứng nhà kính. Theo các nhà nghiên cứu trên thế giới thì cứ 1 kg nhiên liệu diesel truyền thống khi cháy sẽ thải ra 3,2 kg CO 2 . Bảng 8 trình bày mức độ gia tăng của các chất HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương gây ô nhiễm trong khí quyển. HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương IJK>) Sự gia tăng các chất ô nhiễm trong khí quy ể n aFbJ cd e XfF _JMbJK JK GRBRRdC GJJ!^BRRdC `Mgh FiJK Bj $ JidC CO 2 270 340 0, 4 N 2 O 0, 28 0, 3 0, 25 CO 0, 05 0, 13 3 SO 2 0, 001 0, 002 2 Như vậy, có thể nói rằng, trong quá khứ, khi nguồn nhiên liệu hóa thạch còn dồi dào thì việc sử dụng nhiên liệu diesel cũng như các sản phẩm nhiên liệu khác đi từ nguồn nhiên liệu hóa thạch nhằm cung cấp năng lượng đã góp một phần to lớn trong việc phát triển khoa hc kỹ thuật cũng như kinh tế của một quốc gia. Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện nay, nguồn cung cấp này đã trở nên không ổn định và những tác hại xấu về môi trường từ việc sử dụng chúng đang là một vấn đề cần được giảm thiểu. Do đó, việc tìm ra những nguồn nhiên liệu thay thế là hết sức cấp bách. ?C VJKJ LJ[ GHMkXIJiJKF!^FlJ LJ[ GHZ \Y\[F]H^_JF`JK) Ngay từ những năm cuối thế kỷ 19, thế giới đã bắt đầu nghiên cứu về các nhiên liệu có thể thay thế cho nhiên liệu diesel truyền thống .Vấn đề này càng được phát triển mạnh trong những năm xảy ra chiến tranh thế giới, giai đan khủng hỏang dầu mỏ và nhất là trong những năm gần đây. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra hướng giải quyết cho nhiên liệu diesel truyền thống như sau • Dầu thực vật: Từ những năm thuộc thập kỷ 80 của thế kỷ trước, trên thế giới đã có những thử nghiệm những nguồn thay thế cho nhiên liệu diesel truyền thống như dầu cải, dầu lạc, dầu hướng d ư ơng, dầu đậu nành, dầu c, … do dầu thực vật có khối lượng riêng, chỉ số cetane, nhiệt trị chỉ thấp hơn nhiên liệu diesel một ít. Ưu điểm của lai nhiên liệu này là chất thải ít gây ô nhiễm môi trường, có nguồn nguyên liệu vô tận, giảm thiểu được lượng nhập khẩu dầu từ nhiên liệu HV: Bùi Thanh Hải [...]... 10% đến 25% về thể tích HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương Hình 1 : Mẫu nhiên liệu nhũ tương W/O (water in oil) 2) Các chất nhũ hóa thường dùng: Yêu cầu đối với chất nhũ hóa là: + Khả năng tạo nhũ tốt + Tạo nhũ bền và ổn định + Có chỉ số HLB thích hợp để tạo nhũ, chỉ số HLB phù hợp để tạo nhũ DO/H2O là từ 3 đến 6 • Họ Ethoxylates: Nonylphenol Ethoxylates, Octylphenol Ethoxylates, Secondary... được nhũ tương • Đo độ dẫn điện của nhũ tương: độ dẫn điện của nhũ tương d/n ( # độ dẫn điện của nước) > n/d ( rất nhỏ) Trong một số trường hợp, người ta phân loại nhũ tương theo nồng độ của pha phân tán, theo cách này nhũ tương được phân làm ba loại: loãng, đặc và rất đặc • Nhũ tương loãng: nồng độ pha phân tán < 0, 1 % Nói nhũ tương loãng không có nghĩa là đem pha loãng nhũ tương đậm đặc được nhũ. .. niệm hệ nhũ tương: Nhũ tương là hệ có pha phân tán và môi trường phân tán đều ở dạng lỏng Để tạo nhũ tương hai chất lỏng đó không tan vào nhau Trong hai chất lỏng tạo thành nhũ tương, có một pha lỏng phân cực thường gọi là pha “ nước” ký hiệu n hay w (water)- pha lỏng kia không phân cực thường gọi là “ dầu” ký hiệu d hay o HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương (oil) 2) Phân loại hệ nhũ. .. chất đặc trưng như: các hạt nhũ tương loãng có kích thước rất khác với các hạt nhũ tương đặc và rất đặc, có đường HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS Nguyễn Hữu Lương -5 kính khoảng 10 cm, có tích điện Điện tích này là do sự hấp phụ các ion của chất điện ly vô cơ có mặt trong môi trường Khi không có chất điện ly thì bề mặt hạt nhũ tương hấp phụ OH- và H+ do nước phân ly • Nhũ tương đậm đặc: chứa một... phân tán trong nước Nhũ tương n/d còn gọi là nhũ tương loại 1 hay nhũ tương thuận Nhũ tương d/n còn gọi là nhũ tương loại 2 hay nhũ tương nghịch Có thể nhận biết và phân biệt loại nhũ tương bằng các phương pháp sau: • Thêm một ít nước vào hệ nhũ tương, nước chỉ trộn lẫn trong nhũ tương d/n mà không trộn lẫn trong nhũ tương n/d • Thêm một ít chất màu chỉ có khả năng tan vào một loại chất lỏng: nước... THIỆU VỀ NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG DO/H2O 1) Khái niệm: Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O là hệ nhũ tương giữa DO và H2O trong đó H2O là pha phân tán Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O được tạo thành bằng phương pháp khuấy đồng thể giữa DO, H2O và chất hoạt động bề mặt Tỷ lệ giữa H2O trong nhiên liệu có thể thay đổi nhưng thường dao động trong khoảng từ 10% đến 25% về thể tích HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS Nguyễn... tương: Nhũ tương thường được phân loại theo tính chất của pha phân tán và môi trường phân tán ( pha liên tục) Theo cách phân loại này người ta chia nhũ tương ra làm hai loại: • n/d (w/o: water in oil) gọi là nhũ tương nước trong dầu gồm các giọt nước phân tán trong dầu • d/n (o/w) gọi là nhũ tương dầu trong nước gồm các giọt dầu phân tán trong nước Nhũ tương n/d còn gọi là nhũ tương loại 1 hay nhũ. .. với nhau tạo hệ nhũ tương sẽ làm o điểm đông đặc của hệ nhũ tương giảm xuống dưới 0 C Điều này giải thích vì sao o điểm đông đặc của các mẫu nhũ tương ta khảo sát . hydrocracking. • Các chất phụ gia: o Phụ gia làm giảm điểm chảy. HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương o Phụ gia làm giảm điểm vẩn đục. o Phụ gia tăng chỉ số cetane. o Phụ gia chống sự oxy. cetane. o Phụ gia chống sự oxy hóa, ngăn cản tạo nhựa. o Phụ gia khử hat tính kim lai. o Phụ gia chống ăn mòn. o Phụ gia khử nhũ. o Phụ gia tạo màu. Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel gồm. bày mức độ gia tăng của các chất HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương gây ô nhiễm trong khí quyển. HV: Bùi Thanh Hải Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương IJK>) Sự gia tăng các