Tiểu luận về CHỈ SỐ OCTAN

Tiểu luận CHỈ SỐ OCTAN Mục lục I-Giới thiệu: 1/ Hiện tượng kích nổ: 2/ Chỉ số octan: 3/ Động CFR: II-Phân loại: 1/ RON : 2/ MON: 3/ AKI: .5 4/ RdON IOR: III-Lịch sử hình thành số octan: IV-Lựa chọn số octan phù hợp: V-Nâng cao số octan: 11 1/Xăng pha chì: 11 2/MTBE, ETBE TAME: 13 3/Ethanol: 15 4/ Phụ gia Metanol: 15 5/ Phụ gia TBA: 15 6/Phụ gia dimetyl ete (DME): 16 7/Phụ gia Plutocen G: 17 8/Phụ gia MMT (metylxyclopentadienyl Mangan Tricacbonyl): 18 9/Nâng cao số octan thông qua trình lọc dầu: 19 VI- GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO CHỈ SỐ OCTAN: 23 1/ OCTANE meter SX-200: 23 2/ Máy đo số OCTAN cầm tay - Mỹ: MODEL ZX-101XL 25 VII- Tài liệu tham khảo: 26 I-Giới thiệu: 1/ Hiện tượng kích nổ: Hiện tượng kích nổ bắt nguồn từ việc sử dụng nhiên liệu có khả chống kích nổ thấp, khiến cho hỗn hợp khí - nhiên liệu khơng đốt cháy cách điều hoà để tạo nguồn lượng tối đa Để đạt lượng tối đa từ xăng, hỗn hợp khí nén nhiên liệu - khơng khí buồng đốt cần phải đốt cháy cách điều hoà Bắt đầu từ bugi đánh lửa, bề mặt lửa lan toả cách đồng xi-lanh với tốc độ khoảng 20-25 m/s đốt cháy hết hoà khí nhiên liệu - khơng khí vùng mà qua Q trình cháy điều hồ sinh xạ quang nhiệt đốt nóng vùng khí chưa cháy phía trước nhiên liệu có khả chống kích nổ tốt, hỗn hợp nhiên liệu khơng khí vùng không bị cháy trước bề mặt lửa lan tới, chúng cháy cách tồn khí xi-lanh cháy hết, cách đó, nhiên liệu cung cấp lực đẩy có lượng tối đa lên piston Hình 1: Minh họa lan truyền lửa điểm tự bốc cháy Trong thực tế, có hàng loạt phản ứng tiền kích nổ diễn vùng khí chưa cháy buồng đốt trước bề mặt lửa từ bugi ập đến Các phản ứng tiền cháy nổ tạo phân tử hay gốc hố học có khả tự bốc cháy xạ quang nhiệt với tốc độ cháy đạt khoảng 1.500-2.500 m/s, nhanh gấp hàng trăm lần tốc độ cháy bình thường Với tốc độ cháy chúng gây tăng đột ngột áp suất xi-lanh, giá trị áp suất tức thời thời điểm xảy tượng kích nổ mà máy ghi áp lực ghi 160 atm, gấp nhiều lần so với áp suất vận hành chế độ cháy bình thường Tuy nhiên, áp suất tổng hợp tối đa tác động lên bề mặt piston lại không khác so với áp suất vận hành bình thường Nguyên nhân bù trừ áp suất hai khối khí ngược chiều nhau: Một sinh từ bề mặt lửa lan truyền từ bugi sinh từ điểm tự kích nổ Hiện tượng kích nổ làm tiêu hao lượng, giảm sức mạnh động lượng nhiệt thu không dùng để sinh công hữu ích, áp suất sinh từ điểm tự cháy chủ yếu tạo sóng xung động va đập vào thành xi-lanh, máy nổ rung giật làm nóng động cách bất thường, đồng thời, sóng nén sinh từ vị trí kích nổ cộng hưởng với sóng nén tạo nút giao thoa phát tiếng kêu “lốc cốc” Hiệu suất nhiệt động học vòng hoạt động động đốt ôtô hay máy bay tăng tăng tỉ lệ nén Nghĩa tỉ số thể tích xilanh điểm chết với thể tích xilanh điểm chết lớn Nhưng có giới hạn cho tăng tỉ số nén Ở giới hạn này, hiệu suất giảm xuất tiếng gõ lách cách kim loại Khi động hoạt động bình thường (khơng có tiếng gõ) cháy hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu (được bắt đầu tia lửa từ bugi) truyền theo sóng đồng tâm với tốc độ truyền lửa khoảng vài mét/giây Tuyến lửa truyền, nén phần cịn lại khơng khí – nhiên liệu chưa bị cháy làm tăng nhiệt độ hỗn hợp Những điều kiện nhiệt độ áp suất cao thuận lợi cho hình thành hợp chất peoxit bền vững Khi nồng độ chúng hỗn hợp đạt đến giá trị thích hợp chúng tự phân hủy cách đột ngột gây nên nổ Sự nổ đặc trưng tốc độ lớn truyền sóng Sóng đập vào nắp xilanh đầu pittong gây nên tiếng nổ mạnh Vậy tiếng gõ lách cách kết sóng học nhiệt gây Sóng học tác động đến động cơ, song người ta chế tạo động không bị ảnh hưởng sóng Nhưng hiệu ứng nhiệt lại nguy hiểm, cần thiết phải làm lạnh để loại bớt nhiệt toả nhiên liệu cháy Nếu không động bị đốt nóng thuận lợi cho q trình tạo peoxit, tạo muội cacbon bám đầu pittong Muội bị nóng đỏ gây nên tự cháy nhiên liệu mà không cần bugi đánh lửa động tiếp tục quay ta ngắt tiếp xúc Như vậy, nhiên liệu cho nổ gắn liền với việc chế tạo động cơ, hệ số nén, độ rối dịng khơng khí – nhiên liệu, dạng nắp xilanh, chất lượng bugi Đối với động cho, nổ phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu Các yếu tố dẫn tới việc phải sử dụng phương pháp phân loại nhiên liệu tuỳ theo chất lượng kháng nổ chúng động Nguyên tắc việc phân loại nhiên liệu so sánh chúng động chuẩn tính chất mẫu nghiên cứu với tính chất hỗn hợp hiđrocacbon tinh khiết lấy làm chuẩn Ở đầu thập niên 1920 người ta chứng kiến cảnh vài phút piston, chốt piston rạn nứt, vòng găng (séc-măng) vỡ thành mảnh, truyền động, hộp số, trục cam bị mài mòn, cuối toàn hệ thống động bị phá huỷ kết hợp sóng áp suất mạnh với tượng nhiệt nhiên liệu chống kích nổ thấp 2/ Chỉ số octan: Chỉ số octan số đặc trưng cho khả chống kích nổ xăng, số octan cao khả chống kích nổ tốt Chất isooctan (2,2,4-trimethylpentan) nhiên liệu khơng bị kích nổ dùng làm chuẩn quy ước có số octan 100; n - heptan nhiên liệu dễ kích nổ, quy ước có số octan Chỉ số octan loại xăng hàm lượng (tỉ lệ % thể tích) isooctan hỗn hợp với n - heptan mà điều kiện thử tiêu chuẩn động tiêu chuẩn CRF, hỗn hợp có khả chống nổ tương đương với loại xăng Ví dụ: loại xăng có số octan 92 có nghĩa xăng có khả chống kích nổ tương đương với hỗn hợp gồm 92% isooctan 8% n - heptan Chỉ số octan xăng ô tô thường từ 83 đến 95, xăng máy bay thường từ 92 đến 100 3/ Động CFR: Động CFR (cooperative fuel research) động tiêu chuẩn xi lanh đời năm 1928 nhằm mục đích kiểm tra khả kích nổ nhiên liệu Các thơng số chuẩn động cơ: Đường kính xy lanh: 82,55 mm Khoảng chạy piston: 114,30 mm Thể tích xy lanh: 661 cm3 Tỷ số nén: 4-18 Vận tốc quay thử nghiệm: cố định Tùy theo cách làm việc động người ta thu được: Chỉ số octan nghiên cứu (RON) hay phương pháp F1 với động quay 600 Hình 2: Một động CFR đại vòng/phút Chỉ số octan moto (MON) hay phương pháp F2 với động quay 400 vòng/phút Chỉ số octan mơtơ (MON) nhiên liệu nói chung thấp số octan nghiên cứu (RON) Sự khác hai giá trị RON MON cho ta biết độ nhạy nhiên liệu nghiên cứu Với xăng máy bay người ta dùng phương pháp F3 với động có số vịng quay 1200 v/ph Cịn phương pháp F4 đặc trưng cho tính chất nhiên liệu dùng máy bay cất cánh hay máy bay chiến đấu xác định với động có số vịng quay 1800 v/ph Để theo dõi tượng kích nổ người ta dựa theo tín hiệu cảm biến cường độ anh Một nhiên liệu có số octan X, động CFR gây nên tiếng gõ tương đương với tiếng gõ quan sát thấy hỗn hợp gồm X phần trăm thể tích isooctan (100 − x) phần trăm thể tích n-heptan Trong trường hợp trị số octan lớn 100 để xác định trị số octan người ta cho thêm vào xăng hàm lượng Tetraetyl chì tiến hành đo Trị số octan tính theo cơng thức sau: Trong T hàm lượng tetrametyl chì (ml) II-Phân loại: Hiện có loại số octan thông dụng: 1/ RON : RON (Research Octan Number) số octan thông dụng , xác định tốc độ quay động CFR 600 vòng/phút, phù hợp cho loại xe chạy thành phố, thường xuyên thay đổi tốc độ tải trọng nhẹ 2/ MON: MON (Motor Octan Number) định tương tự RON tốc độ quay động CFR lên đến 900 vòng/phút MON thường thấp RON 8-10 đơn vị, thơng số thích hợp loại xe vận tải đường trường, tốc độ vận hành cao ổn định 3/ AKI: AKI (Anti-knock Index) gọi Pump Octan Number (PON) thường dùng Canada, Mỹ… tính theo cơng thức AKI = (RON + MON)/2 4/ RdON IOR: RdON (Observed Road Octan Number) xuất phát từ việc kiểm tra xăng động nhiều xi lanh thực tế RdOn phát triển từ năm 1920 đáng tin cậy Ngày xưa phương pháp phải kiểm tra trực tiếp xe chạy đường, thử lực kế với môi trường kiểm sốt nhằm giữ tính thống Đáng ý tốc độ quay phương pháp thay đổi không cố định đo RON MON, phương pháp đo RdON cao thấp RON Trị số octan đường xác định theo công thức : IOR = RON – S /a2 Trong : S độ nhạy, S = RON – MON :a hệ số từ 4.6 ÷ 6.2 phụ thuộc vào tỷ số nén động Mặt khác xăng chứa nhiều thành phần có khác biệt lớn khả chống kích nổ Thơng thường phần có nhiệt độ sơi thấp (ngoại trừ iso pentan, benzen) có số octan thấp, số chế độ làm việc động xãy chia tách xăng động cơ, dẫn đến thời điểm định lượng nhiên liệu nạp vào xylanh chứa nhiều thành phần nhẹ, bốc nhanh số octan lại thấp dễ dẫn đến trình cháy kích nổ số chu kỳ định Vì vậy, ngồi loại người ta cịn đo số octan phần cất có nhiệt độ sôi đến 100oC ký hiệu R-100, giá trị ln nhỏ RON độ chênh lệch gọi ∆RON III-Lịch sử hình thành số octan: Gần hai thập kỷ từ sau Carl Benz chế tạo xe chạy động xăng đầu tiên, chuyên gia kỹ thuật nhận tượng kích nổ khơng cho phép họ tuỳ ý tăng sức mạnh động đốt Những năm cuối kỷ 19 đầu kỷ 20, lịch sử động đốt bước sang trang Người khởi xướng cho cách mạng công nghệ ơtơ - xe máy thời kỳ Gottlieb Wilhelm Daimler, nhà thiết kế động người Đức, vào năm 1885, ông thử nghiệm thành công loại xe hai bánh chạy động đốt xi-lanh Song song độc lập với Wilhelm Daimler, năm 1886, Carl Freidrich Benz nhận sáng chế phát minh “vận chuyển động dùng xăng” với xe bánh, động làm lạnh xi-lanh Và bên bờ Đại Tây Dương, năm 1903, đánh dấu đời hãng xe tiếng nay, Ford Motor Company Henry Ford thành lập Lợi nhuận kếch xù thu từ việc sản xuất xe cộng với xuất hàng loạt phát minh sáng chế kéo tất hãng xe nhà phát triển động vào cạnh tranh gay gắt công nghệ Các hãng xe thường xuyên nâng cấp cấu tạo động cách tích hợp thêm nhiều tính hệ thống làm lạnh trong, hệ thống đánh lửa tự động, điều quan trọng hơn, tin tưởng sức mạnh động đốt tăng lên cách tuỳ ý, theo lý thuyết nhiệt động học, với tỷ số nén cao, hiệu suất nhiệt gần đến cực đại Nhưng vào năm 1912, họ phải khống chế tỷ số nén giá trị tới hạn cho phép Nguyên nhân đưa định ngược với xu phát triển tiếng nổ “lốc cốc” xuất động làm việc, nguy hiểm hơn, tượng phá hủy động sau vài phút xuất Vào thời điểm đó, kỹ sư cho tiếng “lốc cốc” có nguyên nhân từ hệ thống đánh điện cung cấp cho loại xe có chức “đề”, cịn nhà phát triển động cho biết họ nâng cao sức mạnh hiệu suất động tượng khắc phục Đứng trước thách thức đó, Charles F Kettering, trưởng phịng nghiên cứu hãng General Motor giao cho người đồng nghiệp Thomas Midgley nhiệm vụ phải tìm cách xác nguyên nhân tượng Ban đầu, họ sử dụng máy ghi áp lực DobbieMcInnes chứng minh tiếng “lốc cốc” khơng xuất đánh lửa sớm hệ thống điện, mà xuất thời điểm áp suất tăng cách mãnh liệt sau bugi đánh lửa Tuy nhiên, máy ghi áp lực khơng thích hợp cho nghiên cứu sâu hơn, Midgley Bob dùng camera tốc độ cao để quan sát xác diễn động làm việc, đồng thời, phát triển máy hiển thị lượng cao để đo mức độ tiếng nổ Song song với thử nghiệm Thomas Midgley, Sir Harry Ricardo - chuyên gia động quân đội Hoàng gia Anh - đưa khái niệm lựa chọn tỷ số nén tối ưu cho động có tỷ số nén biến đổi Tuy nhiên, tỷ số mà Ricardo đưa khơng phải tuyệt đối cịn nhiều thơng số khác thời gian đánh lửa, tình trạng sẽ, vị trí chốt đánh lửa, nhiệt độ động cơ… Các hãng xe, nhà nghiên cứu động cuối phải thừa nhận rằng, họ quên không nghiên cứu, không phát triển thành phần quan trọng ảnh hưởng đến trình hoạt động động đốt trong: nhiên liệu Nhiên liệu dùng cho động đốt tồn tính chất đặc biệt: tự cháy, tự kích nổ bị nén xi-lanh áp suất cao, trước bugi đánh lửa Họ nhận cần thiết phải có thơng số định lượng xác định tính chất chống kích nổ xăng Thơng số phải dễ hiểu, dễ xác định hết phải có độ xác cao dùng làm sở hàng đầu để phân loại, định giá cho sản phẩm xăng thương mại, yếu tố đóng vai trò quan trọng nhà phát triển động Từ kết nhà nghiên cứu trước, năm 1927, Graham Edgar, nhân viên trẻ hãng Ethyl Corporation Mỹ, đưa đề nghị sử dụng hydrocacbon để đánh giá mức độ kích nổ cho nhiên liệu: n-heptan 2,4,4-trimetylpentan, hay gọi cách khơng xác iso-octan tên gọi “chỉ số Octan” bắt nguồn từ Hiện nay, sau 80 năm đời, nguyên tắc Edgar đề nghị nguyên tắc xác định số chống kích nổ dùng phịng tiêu chuẩn, phòng kiểm định chất lượng xăng giới Iso-octan có số chống kích nổ cao, cịn n-heptan có khả chống kích nổ Edgar đề nghị sử dụng tỷ số hai chất để đánh giá khả chống kích nổ nhiên liệu sử dụng động đốt Ông chứng minh rằng, trị số chống kích nổ tất loại xăng thương mại ngày quy tỷ số thể tích nheptan: octan nằm khoảng 60:40 đến 40:60 Như vậy, vào năm 30 kỷ trước, số octan nhiên liệu khoảng 40 đến 60 mà thơi Lý mang tính kỹ thuật mà Edgar đưa dùng hai chất chúng có tính chất vật lý gần tính chất bay đặc biệt nhiệt độ sôi, vậy, ta thay đổi tỷ số “heptan: iso-octan” từ 100:0 đến 0:100 thơng số thay đổi không đáng kể Điều quan trọng trình thử nghiệm, khả bay nhiên liệu ảnh hưởng lớn đến hoạt động động Trải qua nhiều thập niên, có nhiều phương pháp đo số Octan giới thiệu, phong phú thiết kế động cịn có phong phú điều kiện vận hành Giai đoạn 1950-1960, người ta cố gắng thiết lập phương pháp đo số Octan tiêu chuẩn mang tính tồn cầu, nhằm giảm thiểu tồn nhiều phương pháp đo, nhiều tiêu chuẩn đánh giá riêng nước, ảnh hưởng xấu đến phát triển ngành thương mại dầu khí Trong bối cảnh đó, phương pháp ASTM (American Society for Testing Materials Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) đề nghị dần trở nên thông dụng cuối nhà kiểm định chất lượng thống dùng MON (Motor Octane Number - số Octan động cơ) RON (Research Octane Number - số Octan nghiên cứu) Điều kiện đo phương pháp MON khắc nghiệt, tốc độ động cao trì thời gian dài, mang tải trọng lớn Do vậy, thơng số thích hợp loại xe vận tải đường trường, tốc độ vận hành cao ổn định Ngược lại, phương pháp RON vận hành điều kiện nhẹ nhàng hơn, khơng thích hợp với trường hợp mang tải trọng lớn RON phù hợp cho loại xe chạy thành phố, thường xuyên thay đổi tốc độ tải trọng nhẹ Giai đoạn 1940-1960, kết đo RON trở thành tiêu quan trọng đánh giá chất lượng xăng có tương ứng với số Octan mà nhà thiết kế động yêu cầu Nhưng, năm cuối thập niên 60 kỷ trước, nhà chế tạo động Đức khám phá động họ tự phá huỷ chạy xa lộ dài, chí số RON nằm yêu cầu kỹ thuật Thiết kế động có ảnh hưởng đáng kể đến yêu cầu số Octan tối ưu động (cả RON MON) Những năm 1930, hầu hết phương tiện giao thông vận tải có nhạy cảm đặc biệt với số RON, người ta quên thông số MON Trong đó, từ năm 1990, động cần hai thơng số này, điều có nghĩa động khơng thể làm việc bình thường với thơng số độc lập (RON MON) mà thay đổi RON kéo theo thay đổi MON Ngày nay, loại xăng thương mại dùng cho dòng xe cao cấp, bên cạnh RON, MON, thông số RON - MON = “độ nhạy” đưa vào tiêu kỹ thuật động vận hành Nguyên nhân đưa khái niệm “độ nhạy” hai phương pháp tiến hành hai điều kiện khác nhau, đặc biệt nhiệt độ hỗn hợp khí nạp tốc độ động Loại nhiên liệu nhạy với thay đổi trình vận hành có chênh lệch lớn RON MON Các nhiên liệu thường có độ nhạy nằm khoảng 10 Xăng khơng chì US 87 (87= (RON+MON)/2) Mỹ đề nghị có mức MON tối thiểu = 82, tránh cho việc xăng có độ nhạy cao Còn với loại xăng bán Việt Nam A90, A92 (chữ A nhà cung cấp xăng dầu Việt Nam đặt tên cho sản phẩm mình), Mogas90, Mogas92 (Mogas - viết tắt Motor Gasoline, cách gọi phổ biến giới), số Octan tính giá trị nhỏ RON giá trị MON quy định không nhỏ 82 IV-Lựa chọn số octan phù hợp: Chỉ số Octan yếu tố quan trọng định trình vận hành động Lựa chọn giá trị Octan để động "chạy" cách êm ả, khoẻ khoắn trường kỳ yêu cầu hàng đầu người sở hữu xe Chỉ số Octan nằm danh mục bảo hành nhà sản xuất việc đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhiên liệu hoàn toàn phụ thuộc vào người sử dụng Đầu tiên, để lựa chọn loại xăng phù hợp, cần phải biết kiểu động sử dụng Thị trường Việt Nam có nhiều hãng xe xe gắn máy, hãng xe có cải tiến, thiết kế riêng cho động Có thể phân thành hai nhóm chính: không trang bị hệ thống điều hành tự động Các loại xe không trang bị hệ thống điều hành tự động thường xe gắn máy ơtơ đời cũ, chúng có đặc điểm chung dùng chế hồ khí để tạo hỗn hợp xăng gió Trong đó, hầu hết hãng xe có mặt Việt Nam trang bị hệ thống điều hành tự động cho sản phẩm Trên dịng xe khơng gắn chế hồ khí mà nhiên liệu bơm thẳng vào xi-lanh thông qua thiết bị bơm nhiên liệu tự động (EFI - Electronic Fuel Injection) Đối với loại xe không trang bị hệ thống điều hành tự động, việc lựa chọn số Octan khó khăn động khơng thể tự điều chỉnh điều kiện vận hành tối ưu Hơn nữa, tượng kích nổ phá huỷ động nhanh nên người sử dụng loại xe phải dùng loại nhiên liệu chắn khơng gây tượng kích nổ, điều kiện vận hành mà họ thường xuyên gặp phải Bảng 1: Mối quan hệ tỷ số nén số octan tối ưu Tỷ số nén 5:1 6:1 7:1 8:1 Chỉ số Octan tối ưu 72 81 87 92 Tỷ số nén 9:1 10:1 11:1 12:1 Chỉ số Octan tối ưu 96 100 104 108 Sau thử nghiệm với nhiều dạng động nhiều loại xăng có số Octan khác nhau, nhà nghiên cứu đưa kết luận lựa chọn số Octan dựa tỷ số nén loại động Sự tương quan tỷ số nén với số Octan tối ưu tuân theo quy luật nhiệt động học, tăng tỷ số nén đồng thời kéo theo tăng số Octan hiệu suất nhiệt động Hiệu suất nhiệt động học tăng lên đạt cực đại động trạng thái chớm xuất hiện tượng kích nổ Động có tỷ số nén thấp làm cho hiệu suất làm việc giảm ương ứng Quan hệ tỷ số nén số Octan sau: Với hai loại xăng bán thị trường Mogas 92 Mogas 95, xe gắn máy có tỷ số nén từ 8:1 đến 9:1 hoạt động cách trơn tru đảm bảo thông số kỹ thuật khác như: tình trạng động cơ, vị trí chốt lửa thơng số qn tính vận hành “Run-on” (“Run-on” thuật ngữ dùng để xu hướng tiếp tục hoạt động động ngắt nguồn điện bugi, quán tính lớn, động dễ bị kích nổ) Dịng xe cao cấp hãng xe danh tiếng Mercedes-Benz, GM Daewoo, Lexus, BMW hoạt động Việt Nam, động trang bị hệ thống điều hành tự động gồm hai hệ thống thứ cấp: Hệ thống kiểm sốt lưu lượng dịng khơng khí, lưu lượng dịng nhiên liệu, thời gian đánh lửa bugi; hệ thống cảm biến thơng số nồng độ oxy khí thải, mức độ kích nổ, nhiệt độ khí thải, nhiệt độ chất làm mát nhiệt độ van nạp Trong trường hợp sử dụng loại xăng có số Octan khác loại dùng, hệ thống đưa động trạng thái hoạt động tối ưu loại xăng cách thay đổi thơng số dịng nhiên liệu, dịng khơng khí để điều chỉnh hỗn hợp xăng-gió, lệnh cho bugi đánh lửa sớm hay muộn (độ đánh lửa sớm tỷ lệ thuận với số Octan, 60 xăng 93, 80 với xăng 96 muộn 40 với xăng 91) Tuy nhiên, thực tế, có giá trị số Octan tối ưu dành cho loại động điều kiện vận hành định, giá trị thường nhà sản xuất đưa Nếu loại nhiên liệu sử dụng có số Octan cao hơn, ta không nhận nhiều lượng so với sử dụng loại nhiên liệu có số Octan yêu cầu Động vận hành trơn tru điều kiện tối ưu, thế, nhiên liệu có số Octan cao chẳng có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động chúng Hơn nữa, sở hữu xe trang bị hệ thống đại vậy, cần phải lưu hai yếu tố công suất động sử dụng nhiên liệu cách kinh tế có vai trị ngang Nhiên liệu có số Octan cao đương nhiên đắt Ta thay đổi số Octan mùa khác (chọn loại xăng có số Octan thấp mùa đông) để tiết kiệm tiền mà không làm giảm sức mạnh động 10 đồng nghiệp Thomas Midgley nguyên nhân tượng kích nổ vào năm đầu thập niên 1910 đưa thách thức cho ngành công nghiệp ôtô thời kỳ đó: Tìm kiếm giải pháp nâng cao tính chất chống kích nổ nhiên liệu Trong suốt khoảng thời gian gần 10 năm sau đó, hãng xe hơi, cơng ty dầu khí, cơng ty hố chất huy động nhiều nhà nghiên cứu, chi khoản tiền khổng lồ để giúp họ tập trung vào nghiên cứu, thử nghiệm hàng loạt đề án nhằm loại bỏ tượng kích nổ Lịch sử ngành cơng nghiệp ôtô lại lần ghi tên nghiên cứu viên xuất sắc hãng General Motor Thomas Midgley, ngày 9/12/1921, khám phá tính chất chống kích nổ đặc biệt hợp chất kim chứa chì mang tên “chì tetra-ethyl” Một thành cơng ngồi sức tưởng tượng Thomas Midgley sau năm tiến hành thử nghiệm với hàng trăm chất phụ gia khác Phụ gia chì bao gồm chất tetrametyl chì (TML), tetraetyl chì (TEL) có tác dụng hủy hợp chất trung gian hoạt động (peroxit, hydroperoxit) làm giảm khả cháy kích nổ, kết trị số octan xăng tăng lên Cơ chế dùng phụ gia chì mơ tả sau: -Phân hủy TML động cơ: Pb(CH3)4 → Pb + 4CH3 Pb + O2 → PbO2 -Tạo chất không hoạt động: R-CH3 + O2 → R-CH2OOH (chất hoạt động) R-CH2OOH + PbO2 → RCHO (chất khơng hoạt động) + PbO + H2O + ½ O2 Kết biến peroxit hoạt động thành aldehit (RCHO) bền vững, làm giảm khả kích nổ Nhưng đồng thời PbO kết tủa bám thành xylanh, ống dẫn, làm tắc đường nhiên liệu tăng độ mài mòn Do người ta dùng chất để đưa PbO Các chất mang hay dùng C2H5Br C2H5Cl, chế tác dụng sau: C2H5Br → C2H4 + HBr 2HBr + PbO → PbBr2 + H2O Các sản phẩm PbBr2 , H2O chất lỏng, có nhiệt độ sơi thấp bốc theo khí thải ngồi Hỗn hợp phụ gia chì chất mang gọi nước chì Nước chì độc nên phải nhuộm màu để phân biệt 12 General Motor lựa chọn “chì tetra-ethyl” làm giải pháp cho tượng kích nổ Chỉ cần 3-4 cc hợp chất gallon nhiên liệu (3,79 lít), tượng kích nổ hồn tồn biến General Motor nâng ngành công nghiệp ôtô lên tầm cao mới, thời kỳ phát triển với động có tỷ số nén cao hơn, mạnh mẽ hơn, hiệu tiết kiệm nhiên liệu Năm 1923, song song với việc cải tiến động cơ, thiết kế mẫu xe mới, General Motor bắt đầu sản xuất “chì tetra-ethyl” thương mại sau liên kết với hãng dầu khí Standard Oil (Exxon Mobil ngày nay) vào năm 1924 để thành lập lên công ty Ethyl Corp Hàng loạt cơng ty hố chất khác tham gia vào liên minh với tư cách thành viên thứ Xăng pha chì bắt đầu chiếm lĩnh thị trường, sản lượng “chì tetra-ethyl” khơng ngừng tăng thời gian ngắn sau tất loại xăng giới pha “chì tetra-ethyl” Nó mang cho General Motors lợi nhuận khổng lồ, Charles F Kettering phải lên: “Đó quà từ thiên đường!” Sự phát triển ngành công nghiệp ôtô gắn liền với “chì tetra-ethyl” suốt thời gian dài Nhưng, bao hố chất thơng dụng khác, bên cạnh tính vượt trội, “chì tetra-ethyl” bắt đầu có ảnh hưởng đến sức khoẻ người diện rộng Khơng phải đến tận có số liệu thống kê số người bị chết, bị thương hít phải nhiều khí thải từ xăng pha chì người ta biết đến tính chất độc hại Ngay từ năm 1925, hội thảo “chì tetra-ethyl” Cục sức khoẻ cộng đồng Mỹ tổ chức, Hamilton gọi General Motors Charles F Kettering “những kẻ giết người không hơn, khơng kém” cho phổ biến “chì tetra-ethyl” Cho đến chưa có phụ gia làm tăng mạnh số octan phụ gia chì ( với hàm lượng chì từ 0,1 đến 0,5 g/l xăng làm tăng từ đến 12 đơn vị octan) Tuy nhiên tính chất độc hại phụ gia mà giới khơng cịn sử dụng Năm 1975, Mỹ thức phê chuẩn định cắt giảm hàm lượng “chì tetra-ethyl” xăng, đến năm 1986 cấm hoàn toàn việc sử dụng xăng pha chì Ở châu Âu, xăng pha chì bị cấm sử dụng vào năm 1990 Còn Việt Nam, ngày 1/11/2001, Thủ tướng định cấm sử dụng xăng pha chì phạm vi tồn quốc 2/MTBE, ETBE TAME: MTBE : methyl tert_butyl Ether (CH3)3COCH3 bắt đầu sử dụng Mỹ từ 1979 để thay cho chì tetraethyl để gia tăng số octan MTBE nhóm hợp chất gọi oxygenate chúng làm tăng hàm lượng oxy xăng Oxygenate giúp xăng cháy hồn tồn hơn, giảm khí thải, pha loãng thay aromatic lưu huỳnh tối ưu oxi hóa q trình cháy Hầu hết nhà lọc dầu chọn MTBE để làm phụ gia pha xăng Việc tăng hàm lượng MTBE xăng dẫn đến làm thay đổi áp suất bão hoà, thành phần cất phân đoạn nhiên liệu, khơng nên sử dụng lớn lượng 15% 13 Bên cạnh việc tăng trị số octan, hỗn hợp xăng với oxygenate giúp giảm thiểu thải hydrocacbon CO từ xe cộ sử dụng nhiên liệu, đưa vào xăng lượng đáng kể oxy, giúp cho q trình cháy xảy hồn tồn Ngồi cịn có oxygenate khác ETBE ( ethyl tert_butyl Ether), TAME ( tert_amyl methyl ether) có tính chất tương tự MTBE sử dụng Bảng 3: số octan oxygenate Oxygenate RON MON Methanol 127-136 99-104 Etanol 120-135 100-106 Tert-Butanol (TBA) 104-110 90-98 Metanol/TBA (50/50) 115-123 96-104 Metyl tert-butyl ete (MTBE) 115-123 98-105 Tert-Amylmetyl ete (TAME) 111-116 98-103 Etyl tert-butyl ete (ETBE) 110-119 95-104 Từ bảng cho thấy, trị số RON MTBE vào khoảng 115-123, hỗn hợp 15% MTBE xăng có trị số octan gốc 87 tạo hỗn hợp có trị số RON nằm khoảng 91 đến 92, làm tăng từ đến đơn vị octan, tương đương với hàm lượng chì từ 0,1 đến 0,15 g/l Trên giới có nhiều nhà máy sản xuất MTBE, điển hình Mỹ Nhật Bản Mặc dù vậy, giá thành MTBE cao nên ảnh hưởng giá thành xăng Tuy nhiên, đến cuối thập kỷ 1990, MTBE bị báo động hợp chất có khả gây bệnh cho người, đặc biệt ung thư Mặc dù chưa có cơng trình khoa học nghiên cứu tác động MTBE lên sức khoẻ người, kết nghiên cứu chuột cho thấy, hít thở thường xuyên dẫn đến ung thư thận, tinh hoàn bệnh bạch cầu Ngoài khả lan toả mơi trường, MTBE cịn thấm vào đất vào mạch nước ngầm Bên cạnh đó, MTBE chất không phân huỷ sinh học có khả lắng đọng Theo quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) liên quốc, MTBE xếp vào nhóm có khả gây ung thư cho người liều lượng lớn Vì vậy, số bang Mỹ cấm sử dụng MTBE chất phụ gia xăng xu hướng cấm sử dụng hợp chất lan rộng 14 3/Ethanol: C2H5OH có trị số octan cao 120÷135, hỗn hợp 10% với xăng 87 thu hỗn hợp có trị sỗ RON khoảng 90÷92 Etanol điều chế theo phương pháp khác nhau: - Từ ethylene, với xúc tác acid lỗng, ta thu cồn cơng nghiệp Từ tinh bột xenlulozo, sau điều chế, etanol cần phải hấp thụ nước để nồng độ đạt 99% Vì lẫn nhiều nước có tượng tách pha xăng pha chế Ngày , người ta nghiên cứu sử dụng etanol 96% có pha thêm phụ gia chống tách pha propanol, butanol khả quan Ngày xu hướng sử dụng etanol trở nên phổ biến nước có sẵn nguồn nguyên liệu mía đường Brazil Etanol nhiên liệu khơng độc hại, trợ giúp cho q trình cháy nhiên liệu khống trở nên hồn tồn hơn, khơng thải khí độc hại Tại Mỹ, etanol sử dụng với 10% thể tích, cịn Brazil 20% Tuy nhiên, etanol có nhược điểm hút ẩm nhiều, làm tăng nguy thâm nhập nước vào xăng Một lượng lớn etanol làm tăng RVP nhiên liệu 4/ Phụ gia Metanol: CH3OH trước điều chế phương pháp chưng cất gỗ Khi công nghiệp phát triển, methanol tổng hợp phản ứng oxy hóa khơng hồn tồn khí thiên nhiên, với xúc tác V2O5 , BiMoO4 MoO3 chất mang cacbosit aerosit; kim loại Fe, Ni, Cu, Pd … oxit chúng; hỗn hợp oxit kim loại Ở nước ta nay, nguồn khí thiên nhiên dồi mở đường tổng hợp MeOH cho công nghiệp phụ gia Ưu điểm methanol trị số Octan cao, giá thành rẻ điều chế tương đối dễ dàng, nhiên liệu cháy sạch, khí thải không gây ô nhiễm môi trường Nhược điểm nhiệt trị thấp, nên sử dụng lượng lớn methanol làm giảm công suất đông Mặt khác, áp suất bão hòa (RVP) thấp nên sau pha chế làm giảm RVP xăng Ngồi khả tan vô hạn nước dẫn tới hậu không tốt xăng pha chế 5/ Phụ gia TBA: Hiện TBA dùng pha chế với metanol (tỉ lệ 1:1) Hỗn hợp làm giảm khả tách lớp pha matanol xăng, tạo điều kiện cho tạo thành hỗn hợp đồng nhất, đồng thời TBA cải thiện giảm RVP metanol pha TBA có khả hút ẩm cao khơng etanol Hình 3: Tert butyl alcohol 15 metanol 6/Phụ gia dimetyl ete (DME): DME bình thường chất khí dễ hóa lỏng nên dễ dàng dự trữ vận chuyển DME có nhiều tính chất giống nhiên liệu, nên thơng thường người ta sử dụng phần để pha vào nhiên liệu làm tăng trị số octan So với metanol, DME có nhiệt trị cao (28,9.106 J/Kg so với 21,1.106 J/Kg) nên sử dụng DME không làm giảm công suất động Thêm nữa, DME cháy sạch, không tạo khí thải độc hại nên có triển vọng phụ gia tốt Do DME có độ bay cao nên người ta thường hịa tan DME vào dung mơi trước pha chế Dung mơi sử dụng metanol Bảng 4: Hình 4: dimetyl ete So sánh ưu nhược điểm phụ gia chứa oxy Loại phụ gia Metanol Nhược điểm -Dễ tan nước -Dễ kiếm Etanol Ưu điểm -Rẻ -Làm tăng RVP -Có vùng -Làm tăng khả cháy nổ -Dễ tan nước -Làm tăng RVP TBA/Metanol -Dễ kiếm MTBE -Làm tăng khả cháy nổ -Có hịa tan đước -Khơng tạo pha phân cách -Làm tăng RVP -An toàn -Đắt -Sẵn có DME -Làm tăng khả bay phân đoạn -Ít hịa tan nước -Có thể điều chế -Tạo ô nhiễm tràn đất, nước -Dễ bay -Ít hịa tan nước -Làm tăng RVP 16 Bảng 5: Thành phần phụ gia chứa oxy pha vào xăng: Các phụ gia chứa oxy % thể tích xăng % TL oxy xăng Etanol 10 3,5 MTBE 15 2,7 Metanol + TBA 4,75 + 4.75 3,5 Bảng 6: Một số đặc tính điển hình xăng có phụ gia chứa oxy: Đặc tính MTBE ETBE TAME MeOH EtOH Octan pha trộn (R+M)/2 109 110 105 118 114 RVP hỗn hợp pha trộn, psi 4 60+ 19 RVP phụ gia chứa oxy, psi 1,5 4,6 2,4 % TL oxy phụ gia chứa oxy 18,2 15,7 15,7 50 33,7 TL mol 88,15 102,18 102,18 32,04 46,07 60 Tỷ trọng phụ gia chứa oxy, d60 0,74 0,77 0,77 0,79 0,79 7/Phụ gia Plutocen G: Plutocen G hợp chất kim sắt, có độ tinh khiết cao hàm lượng sắt lớn Tên khoa học dixyclopentadien sắt (Ferocon) hay bis-xyclopentadienyl sắt (C5H5)2Fe Phụ gia Plutocen G có chế hoạt động tương tự phụ gia chì, không làm tăng cao số octan phụ gia chì, pha 30ppm Plutocen vào xăng làm tăng khoảng đơn vị octan Đức quốc gia sử dụng Plutocen nhiều nhất, từ năm 1980 Plutocen không ảnh hưởng đến thành phần khí xả nên khơng gây độc hại cho mơi trường, khơng gây dị ứng da, có độc tố thấp động vật có vú, độ tan thấp nước loại bỏ nguy lẫn nước thâm nhập vào xăng tồn đọng Hình 5: Plutocen đáy bồn, tránh gỉ bồn bể chứa 17 Bảng 7: Các đặc tính Plutocen Các thơng số Chỉ tiêu Màu sắc bên ngồi Vàng da cam, dạng tinh thể Mùi đặc trưng Giống mùi long não Khối lượng phân tử 186 Thành phần chủ yếu: Ferocen (dicyclopentadien Fe) >99% KL Tiếp xúc với ánh sáng Bền vững Độ tan nước 25 C 6,3 mg/l Độ tan toluen Max 0,01% Kl Điểm nóng chảy 173-1750C Khối lượng riêng 150C 1,49 g/ml Nhiệt độ sôi, C 249 Nhiệt độ bắt cháy, C >150 Áp suất 40 C 6,6 kPa Độ tinh khiết, %KL 99,9 8/Phụ gia MMT (metylxyclopentadienyl Mangan Tricacbonyl): MMT có cơng thức hóa học (CH3C5H4)Mn(CO)3 Đây phụ gia thay thành công phụ gia chì Hiện Canada đầu việc sử dụng MMT Khơng có dấu hiệu ảnh hưởng phụ gia đến môi trường sức khỏe người Trong khói thải động sử dụng MMT, hợp chất Mn tồn dạng Mn3O4 Nhiều nghiên cứu kết luận lượng Mn thải môi trường sử dụng MMT nhỏ So với TEL số phụ gia khác MMT có ưu điểm sau: -Sử dụng với hàm lượng thấp, từ 8-18 mg Mn/l -Thích hợp với vật liệu chế tạo động -Ngăn chặn mát nhiệt cháy sớm -Khơng ăn mịn thiết bị -Không ảnh hưởng đến chuyển đổi xúc tác Hình 6: MMT -Rẻ phụ gia khác -Giảm thiểu khí thải độc hại 18 Với ưu kể trên, phụ gia MMT sử dụng rộng rãi canada, Mỹ Latinh, châu Âu Theo tính tốn số tác giả nước, sử dụng MMT tiết kiệm đc 50đ/l xăng Hiện giới có xu hướng sử dụng tổ hợp phụ gia tăng octan, phổ biến tổ hợp etanol/MMT/Plutocen để hình thành chế sở kết hợp ưu điểm chúng Tuy nhiên,MMT có nhược điểm: phần phụ gia đọng lại phận động xúc tác, chúng bịt bề mặt xúc tác làm giảm hiệu lọc xúc tác Một lượng sản phẩm cháy phủ lên bugi gây lửa hoạt động động 9/Nâng cao số octan thông qua trình lọc dầu: Người ta nghiên cứu cải tiến hệ thống thiết bị xúc tác phân xưởng nhà máy lọc dầu nhằm sản xuất trực tiếp xăng có số octan cao qua giảm lượng phụ gia, góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường a Xăng q trình reforming xúc tác Quá trình refoming xúc tác hiđrocacbon q trình phức tạp bao gồm: + Đehiđro hố naphten thành hiđrocacbon thơm; + Đehiđro vịng hố parafin thành naphten; + Đồng phân hoá parafin naphten thành isoparafin Các trình dẫn tới loại hiđrocacbon có số octan cao Chính thế, đặc trưng xăng refoming xúc tác tốt cho động ôtô máy bay Xăng thu trình reforming xúc tác gọi reformat Đây nguồn nguyên liệu để phối trộn tạo xăng có chất lượng cao, chúng có chứa hàm lượng hợp chất aromatic cao nên số octan no cao (RON = 95- 102) Tuy nhiên aromatic gây ô nhiễm môi trường nên bị hạn chế sử dụng b Xăng cracking xúc tác: Đây nguồn cho xăng lớn nhà máy lọc dầu Trị số octane xăng khoảng 87- 92 tuỳ theo điều kiện công nghệ Thành phần hóa học chứa tới 9- 13% hydrocacbon olefine Sự có mặt của olefine ngun nhân làm tính ổn định xăng Các xăng cracking nhiệt có số octan cao xăng chưng cất trực tiếp Thông thường số octan RON xăng cracking nhiệt 70 ÷ 80 Xăng crackinh nhiệt khơng bền vững, chúng có khuynh hướng gơm phát triển tương đối mạnh q trình bảo quản kho với có mặt khơng khí Tuy nhiên người ta tìm phương pháp làm 19 xăng hay dùng chất kìm hãm tạo gơm cho phép dùng xăng mà khơng có bất tiện ôtô Nhưng người ta không thể, cách tăng cường biện pháp xử lí hố học chất kìm hãm, làm cho xăng cracking nhiệt có độ bền vững đủ để sử dụng chúng làm xăng máy bay Ngược lại, cracking xúc tác cho kết thoả mãn nhiều, thực tế xăng cracking xúc tác không chứa hiđrocacbon diolefin mà chúng hiđrocacbon bền vững Chỉ số octan RON > 90 xăng cracking xúc tác do: - Các hiđrocacbon nhẹ xăng chứa tỉ lệ lớn iso-parafin iso-olefin - Các hiđrocacbon nặng xăng đặc biệt giàu hiđrocacbon thơm Chúng ta biết số octan ba loại hiđrocacbon lớn nhiều so với số octan parafin mạch thẳng c Xăng Isomerate: Phần xăng nhẹ (chủ yếu C5, C6) từ tháp chưng cất dầu thông qua phân xưởng isome hóa tạo xăng isomerate chứa isoparafin có số octan cao Xăng reforming xúc tác thường phần nhẹ, người ta thường pha thêm isomerate để tăng octan áp sức bão hòa d Alkylat Trong cơng nghệ lọc hóa dầu người ta sử dụng q trình alkyl hóa để sản suất xăng có trị số octane cao Ngày q trình alkyl hóa sử dụng phổ biến nước giới Với trình này, người ta tạo nguồn phối liệu có trị số octane cao khơng có tạp chất hợp chất aromatic đáp ứng yêu cầu sản suất xăng bảo đảm yêu cầu động môi trường Trong nhà máy lọc hố dầu có khí dư: - Loại parafin: CH4 , C2H6 , C3H8 , C4H10 iso-C4H10 - Loại olefin: C3H4 , C3H6 , 1-buten, 2-buten iso-buten Đây nguồn nguyên liệu quý để tổng hợp xăng có số octan cao Chúng ta biết hiđrocacbon có tính kháng nổ cao đồng phân phân nhánh, nghĩa phân tử chứa nguyên tử cacbon bậc ba Sự phân nhánh nhiều số octan phân tử cao Hơn người ta nhận thấy độ bền phân tử với va chạm tăng lên phân tử “tự tập trung lại” hay tác dụng hiệu ứng phân nhánh Ví dụ hiđrocacbon parafin C7 : - n-heptan có số octan (theo quy ước) 20 - 2-metylhexan có số octan 45 - 3-metylhexan có số octan 65 Chỉ số octan tăng lên nhánh tập trung trung tâm phân tử: - 3,3-đimetylpentan có số octan 94 - 2,2,3-trimetylbutan (triptan có số octan 105 Triptan sử dụng mơ tơ mà tỉ lệ nén khoảng 15/1 Luật tăng số octan hiđrocacbon parafin với tập trung phân tử vào phía tâm tổng quát ta thấy thay đổi hoàn toàn tương tự hiđrocacbon C6 , C8 nên nhớ “độ nhạy” hay hiệu số RON MON tăng lên với tập trung phân tử vào phía tâm Nói chung, người ta nhận thấy olefin riêng biệt có số octan cao chút so với parafin tương ứng, trước hết hiđrocacbon C8 Mặt khác, độ nhạy số octan hỗn hợp olefin cao nhiều so với độ nhạy số octan hỗn hợp parafin có số nguyên tử cacbon Chỉ số octan naphten cao chút so với số octan parafin tương ứng độ nhạy chúng khơng cao Những hiđrocacbon aromatic có số octan cao Độ nhạy chúng hỗn hợp lớn số octan nồng độ chúng hỗn hợp nhỏ Từ nhận xét ta thực chuyển hố khí thành nhiên liệu có số octan cao tốt Các phương pháp tổng hợp sau: * Polime hoá xúc tác (oligome hoá) - Nguyên liệu đầu olefin nói - Xúc tác: axit H3PO4 , pyrophotphat đồng, quartz tẩm H3PO4 lỏng - Lị phản ứng có chứa chất xúc tác thùng lớn ống phản ứng có đường kính tương đối nhỏ mà người ta làm lạnh chúng nước - Nhiệt độ phản ứng thơng thường 150 ÷ 220°C độ chuyển hố olefin đạt tới 85 ÷ 95% qua vòng phản ứng - Tốc độ cung cấp olefin dùng từ 0,1 ÷ 0,5 m3/h tuỳ theo độ hoạt động xúc tác áp suất từ 35 bar ÷ 70 bar 21 Để tránh phân huỷ xúc tác, giữ độ hoạt động lâu dài chúng, người ta thường đưa khoảng 5% nước vào nguyên liệu đầu làm lạnh phản ứng, giữ nhiệt độ phản ứng cho khơng vượt q 220°C Việc polime hố chọn lọc nhưđime hoá isobuten đồng đime hoá isobuten buten, hiđro hố cho ta iso-octan có số octan F3 ~ 100 Các phản ứng đime hoá chọn lọc thay ankyl hố có tính ưu việt * Ankyl hố hiđrocacbon phân nhánh olefin nhẹ : Những hiđrocacbon bão hoà có chứa nguyên tử cacbon bậc isobutan, isopentan kết hợp dễ dàng với hiđrocacbon etilenic có mặt xúc tác H2SO4 , HF C2H4 + iso-C4H10 → 2,2-đimetylbutan, RON = 92 C2H4 + iso-C4H10 → 2,3-đimetylbutan, RON = 101 C2H4 + iso-C4H10 → 2,2,4-trimetylpentan, RON = 100 Nếu dùng iso-olefin, ta sản phẩm sau đây: iso-C4H8 iso-C5H10 C3H6 + iso-C4H10 + iso-C4H10 + iso-C4H10 → iso-octan → iso-nonan → iso-heptan RON = 92 ÷ 94 RON = 90 ÷ 92 RON = 89 ÷ 91 Trong cơng nghiệp, dùng H2SO4 làm xúc tác cho phản ứng trên, thường người ta phải quay vòng phản ứng nhiều lần iso-butan cho giữ lị phản ứng tỉ lệ iso-C4H10 /olefin = (6 ÷ 8)/1 Sở dĩ phải giữ tỉ lệ olefin bị hấp thụ axit H2SO4 dễ dàng Nếu tỉ lệ lớn hiệu suất cao việc tiêu tốn axit H2SO4 /1 lít alkylat thấp Xúc tác H2SO4 nồng độ lúc ban đầu 98% sau kết hợp dùng H2SO4 sử dụng có nồng độ 90% Thơng thường người ta dùng axit H2SO4 với nồng độ ban đầu 98% việc tiêu tốn tổng cộng axit từ 1,5 kg ÷ 6,5 kg /1m3 alkylat Nếu H2SO4 khơng thể tái sinh người ta dùng chúng vào mục đích khác để tinh chế dầu bơi trơn Ankyl hố với có mặt axit H2SO4 phương pháp đắt tiền phải tiêu tốn nhiều axit Với việc dùng axit HF làm xúc tác người ta thu hồi HF cuối vòng phản ứng nên tiêu tốn axit HF giảm xuống (từ 0,8 ÷ 2,3 kg/m3 alkylat) 22 Bảng 8: Các thành phần cao octan xăng Loại cấu tử Toluen RON 115 MON 102 o-xylen 120 103 p-xylen 140 127 xyclopentan 100 85 metylxyclopentan >100 >100 xyclohexan 83 78,6 Isopropylbenzen 108 99 Alkylate 93-97 91-96 Isomerate 85-95 80-90 VI- GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO CHỈ SỐ OCTAN: 1/ OCTANE meter SX-200: Hình 7: Máy đo số octan SX-200 23 Thông số kỹ thuật MÁY ĐO CHỈ SỐ OCTANE model: SX-200 SHATOX SX-200 PORTABLE OCTANE TESTER Khả năng: • Xác định số octane xăng dầu động Tuân theo tiêu chuẩn ASTM D 2699-86, ASTM D 2700-86 • Xác định số octane xăng dầu động Tuân theo tiêu chuẩn ASTM D 4737-03, ASTM D 613, EN ISO5165 • Xác định nhiệt độ đơng đặc loại nhiên liệu diesel • Thời gian xăng dầu phân hủy (ổn định oxy hóa) Tuân theo tiêu chuẩn ASTM D 525; • Đo mức độ tinh khiết xăng dầu Octane Tester SX-200 thiết kế để phân tích, đo lường số Octan, số Cetane nhiên liệu, vàcũng để ước lượng nhiệt độ đóng băng nhiên liệu, mức độ tinh khiết, chất lượng động cơ, công nghiệp máy biến áp dầu SX-200 cho kết đo xác Kết đo, phân tích lưu trữ cố thể chuyển giao sang máy tính Máy cài đặt chương trình đo riêng biệt (theo yêu cầu người sử dụng) cho phép điều chỉnh việc phân tích chất lượng xăng dầu SX-200 sử dụng vi xử lý giúp cho việc đo, phân tích, xử lý nhanh xác Kết số Octane đo hiển thị đồng thời số RON, MON Phạm vi sử dụng: Octane Tester SX-200 sử dụng phổ biến trạm xăng, nhà máy lọc dầu khí, tổ chức mơi trườngvà giám sát, dùng phịng thí nghiệm … thiết bị cầm tay để kiểm sốt nhiên liệu chất lượngxăng dầu Mơ tả thơng số Đơn vị đo Giá trị Khoảng đo số Octane xăng dầu ON 40-120 Giới hạn lỗi chấp nhận số Octane, tối đa ON ± 0.5 Giới hạn khác chấp nhận phép đo Octane song song, ON tối đa ± 0.2 Khoảng đo số Cetane xăng dầu CN 20-100 Giới hạn lỗi chấp nhận số Cetane , tối đa CN ±1.0 Giới hạn khác chấp nhận phép đo Centane song song, CN tối đa ± 0.5 Đo mức độ tinh khiết dầu động cơ, lớn % 95 Độ xác đo độ tinh khiết dầu động cơ, lớn % 0.1 Giới hạn khác chấp nhận phép đo độ tinh khiết dầu % động cơ, lớn 0.01 Khoảng đo độ dẫn điện nhiên liệu, unit 1-5 Độ xác khoảng đo độ dẫn điện unit 0.001 Giới hạn khác chấp nhận phép đo độ dẫn điện dầu unit 0.001 24 động cơ, lớn Khoảng đo điện nhiên liệu kV 5-100 Độ xác khoảng đo điện thế, lớn kV Giới hạn khác chấp nhận phép đo điện dầu kV động cơ, lớn 0.2 Khoảng đo chất điện môi % 0.01 - Độ xác khoảng đo điện môi, lớn % 0.01 Giới hạn khác chấp nhận phép đo điện môi dầu % động cơ, lớn 0.001 Khoảng thời gian đo Giây 1–5 Nguồn điện cung cấp thiếu hiển thị ngưỡng V 5.4 electronic module mm 100х210х25 sensor mm 60х100 gr 680 Kích thước Trọng lượng với sensor 2/ Máy đo số OCTAN cầm tay - Mỹ: MODEL ZX-101XL Tính năng: • Cấp xác phịng thí nghiệm • Cho kết nhanh 20 giây • Đầu RS 232 • Trang bị máy in hình LCD • Sử dụng lượng mẫu đo nhỏ: 226,8g • Khơng làm hỏng mẫu • Đo loại xăng khơng pha chì • Kết đo trực tiếp theo: MON, RON, (R+M) / • Là thiết bị điện tử có độ tin cậy cao • Dễ sử dụng, di chuyển • Đã cấp sáng chế cơng nghệ Hình 8: Máy đo số octan ZX-191XL Máy đo số octan hệ ZX-101XL thiết bị thiết kế gọn nhẹ, giúp người sử dụng dễ dàng xác định số Octan với độ xác cao, thuận tiện cho việc nghiên cứu kiểm tra chất lượng loại sản phẩm nhiên liệu Các thiết bị phân tích số Octan sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp lọc dầu, phịng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu khắp giới Máy ZX- 25 101XL thiết kế có độ xác phép đo theo tiêu chuẩn ASTM, giúp người sử dụng kiểm tra số octan sản phẩm kịp thời, tiết kiệm thời gian chi phí thực Thiết kế máy có độ tin cậy cao, tính linh hoạt thuận tiện: - Kiểu dáng gọn nhẹ, dễ sử dụng - Hoạt động pin 1,5V AA nguồn điện xoay chiều AC - Chức tự qui chuẩn trước thực phép đo để đảm bảo độ xác - Các bước đo hiệu chuẩn hiển thị theo bước hiển thị - Thao tác đưa mẫu vào kiểm tra đơn giản, dễ thực - Kết thị hình LCD - In kết đo có ngày tháng, thời gian thực phép đo - Có thể truy xuất liệu máy tính qua cổng RS-232 - Model ZX-101XL tăng cường nhớ có khả lưu trữ 10 giá trị chuẩn loại nhiên liệu không pha chì nhiên liệu sử dụng etanol VII- Tài liệu tham khảo: Nhiên liệu & trình xử lý hóa dầu – PGS.TS Đinh Thị Ngọ - TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bài giảng sản phẩm dầu khí – TS Dương Thành Trung Giáo trình sản phẩm dầu mỏ thương phẩm – ThS Trương Hữu Trì Hoahocngaynay.com Vnxpress.net Saigonpetro.com.vn mtcequipment.com.vn 26 ... GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO CHỈ SỐ OCTAN: 1/ OCTANE meter SX-200: Hình 7: Máy đo số octan SX-200 23 Thông số kỹ thuật MÁY ĐO CHỈ SỐ OCTANE model: SX-200 SHATOX SX-200 PORTABLE OCTANE TESTER... n-heptan có số octan (theo quy ước) 20 - 2-metylhexan có số octan 45 - 3-metylhexan có số octan 65 Chỉ số octan tăng lên nhánh tập trung trung tâm phân tử: - 3,3-đimetylpentan có số octan 94 -... xuyên gặp phải Bảng 1: Mối quan hệ tỷ số nén số octan tối ưu Tỷ số nén 5:1 6:1 7:1 8:1 Chỉ số Octan tối ưu 72 81 87 92 Tỷ số nén 9:1 10:1 11:1 12:1 Chỉ số Octan tối ưu 96 100 104 108 Sau thử nghiệm