Nhiên liệu diesel

CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ Nhiên liệu diesel Thành phần    Nhiên liệu diesel (DO) loại nhiên liệu lỏng, nặng dầu lửa xăng, dùng chủ yếu cho động diesel phần cho tuabin khí; Ở VN có loại DO thường sử dụng: DO cao cấp (0,05%kl S) DO thường (0,25% kl S) Thành phần hóa học DO bao gồm: HC từ C9  C20, phần lớn n-paraphin, hợp chất aromatics olefin; hợp chất dị ngun tố S (disunfua, chất dị vòng) O (axit naphthenic, phenol); phụ gia Thành phần  Thành phần hóa học DO: o HC parafinic: parafin có cấu trúc thẳng, dạng cấu trúc nhánh ít, chủ yếu nhánh metyl Các hydrocacbon mạch dài có nhiệt độ kết tinh cao (C16 18,1oC, C20 36,7oC); o HC naphthenic aromatic: có cấu trúc vòng có nhiều nhánh phụ xung quanh Ngồi có hợp chất 2-3 vòng, dạng vòng lai hợp naphthenic-aromatic; o Hợp chất khơng no: olefin (chủ yếu), dien, từ q trình chế biến sâu; Thành phần  Thành phần hóa học DO(tt): o Các hợp chất phi hydrocacbon: o Hợp chất S: tồn dạng sunfua, disunfua, S mạch dị vòng Trong đó, sunfua vòng no (dị vòng) loại chủ yếu; o Hợp chất O: tồn dạng axit, chủ yếu axit naphthenic, phenol đồng đẳng chúng (crezol, dimetyl phenol); o Hợp chất N: có hàm lượng ít, chủ yếu tồn dạng quinolin đồng đẳng hợp chất trung tính pirol, indol, đồng đẳng Pha trộn, sản xuất  Sản phẩm DO pha trộn từ nguồn sau: o Từ phân đoạn gasoil tháp chưng cất khí quyển: thành phần để pha trộn DO Gasoil phân đoạn có tính chất tốt để pha trộn DO: hàm lượng parafin cao, số cetane cao o Từ phân xưởng cracking xúc tác (LCO) Visbreaking, cốc hóa: có chất lượng xấu (chỉ số cetane thấp, hàm lượng S cao, hàm lượng olefin cao nên ổn định, hàm lượng aromatic nhựa cao) Chỉ pha trộn lượng nhỏ để sản xuất DO Muốn sử dụng nhiều thường phải qua q trình xử lý hydro (HDS) Pha trộn, sản xuất  Sản phẩm DO pha trộn từ nguồn sau: o Từ phân xưởng xử lý hydro (HDS, HDC): có chất lượng tốt (chỉ số cetane cao, hàm lượng chất phi HC S, O, N hợp chất khơng no ít) Tính chất Tỉ trọng (kg/m3) S, %kl Chỉ số cetane Điểm chảy (oC) KE LGO HGO LCO HDT_LCO Nhu cầu tiêu thụ Diesel 7000 6000 Ngàn tấn/năm 5000 4000 DO cao cấp DO thường 3000 2000 1000 2001 2002 2003 Diesel thường : 0,25% wt lưu huỳnh Diesel cao cấp: 0,05% wt lưu huỳnh (dùng cho động tốc độ cao, tơ đời mới) AAGR = 5,3% - giai đoạn 2001 - 2006 2004 2004 2005 2006 Thông số tiêu 14 13 12 10 ST Hàm lượng S, mg/kg, max Chỉ số cetane, Nhiệt độ cất, oC, 90% thể tích, max Điểm chớp cháy cốc kín, o,C Độ nhớt động học 40 o,ct C S Cặn cacbon 10% cặn chưng cất, %khối lượng, Điểm đông đặc, o,C max Hàm lượng tro, % khối lượng, max Hàm lượng nước, mg/kg, max Tạp chất dạng hạt, mg/l, max n mòn mảnh đồng 50oC/3 ,max Khối lượng riêng o, 15 C kg/m3 Độ bôi trơn, Mm, max Ngoại quan Mức qui đònh /50 250 46 360 max 2-.4 01 20 10 N-1 -820 860 460 sạch, Pha trộn, sản xuất  Pha trộn DO nhà máy lọc dầu Dung Quất: Sản phẩm dầu mỏ = ∑ cấu tử khác Tỉ lệ cấu tử: - Tối ưu giá trị sản phẩm thu - Đảm bảo chất lượng sản phẩm Có thể sử dụng thêm phu gia: - Tăng số octane - Tăng độ ổn định - Pha cồn khan  nhiên liệu sinh học - Pha biodiesel  nhiên liệu sinh học Pha trộn sản phẩm từ NMLD Dung Quất Trị số cetane    Là đơn vị đo quy ước, đặc trưng cho tính tự bốc cháy nhiên liệu Đo % thể tích hàm lượng n-cetan (có số cetan = 100) hỗn hợp với metyl naphtalen (có số cetan = 0) Xác định trị số cetane theo phương pháp trực tiếp: ◦ Bằng động CFR (Coferarion Fuel Research) động xăng; ◦ Phương pháp dùng phức tạp tốn Các thơng số đặc trưng  Xác định trị số cetan gián tiếp: ◦ Phương pháp tính tốn: xác định số cetan từ nhiệt độ sơi trung bình tỉ trọng API ◦ Lập cơng thức tính tốn xây dựng đường đặc tính Hạn chế phương pháp: - Khơng áp dụng cho nhiên liệu chứa phụ gia tăng trị số cetan - Khơng áp dụng cho HC tinh khiết, nhiên liệu tổng hợp sản phẩm chưng than đá - Mức độ sai lệch phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu, lớn - Khơng áp dụng cho nhiên liệu có điểm sơi thấp 260oC Trị số cetane  Ảnh hưởng trị số cetane đến hoạt động động cơ: ◦ Chỉ số cetane giảm  nhiên liệu khó cháy  thời gian cháy cảm ứng (thời gian nhiên liệu bị oxy hóa tạo gốc tự do) tăng lên  nhiên liệu tự bốc cháy lượng nhiên liệu xilanh nhiều  q trình cháy mãnh liệt  áp suất xilanh tăng đột ngột  nóng máy, giảm tuổi thọ động ◦ Ngồi ra, phần nhiên liệu cháy khơng kịp làm giảm hiệu cháy, thải chất gây nhiễm mơi trường Trị số cetane  Ảnh hưởng trị số cetane đến hoạt động động (tt): ◦ Khi số cetane q cao  nhiên liệu dễ cháy  thời gian cháy cảm ứng giảm  q trình tự bắt cháy sớm  nhiệt độ xilanh cao  nhiên liệu phun vào xilanh khơng có thời gian bay mà bị phân hủy trước cháy  cơng suất động giảm, khói thải nhiều chất độc ◦ Chỉ số cetane giới hạn động cơ: 46 (ở Việt Nam) Tính chất sử dụng  Thành phần chưng cất: ảnh hưởng đến độ bay nhiên liệu động ◦ Nhiên liệu có độ bay thấp: khả hóa nhiên liệu thấp, khó cháy, làm giảm cơng suất động tăng mức tiêu hao nhiên liệu ◦ Nhiên liệu có độ bay q cao: tạo nút hệ thống nhiên liệu kim phun khơng cung cấp đặn nhiên liệu với kích thước hạt thích hợp vào buồng đốt  giảm cơng suất động tăng tiêu hao nhiêu liệu ◦ Nhiệt độ sơi 10% ảnh hưởng đến khả khởi động động cơ; ◦ Nhiệt độ sơi 50% đặc trưng cho tính thay đổi tốc độ động Khoảng nhiệt đột sơi phù hợp 232 - 290 oC ◦ nhiệt độ sơi 90% đặc trưng cho khả cháy hồn tồn nhiên liệu Tính chất sử dụng  Tỷ trọng: ◦ Ảnh hưởng đến khả cháy nhiên liệu:  Nhiên liệu có tỉ trọng cao  động phun vào động lớn  khả hòa trộn với khơng khí tốt;  Tuy nhiên, tỉ trọng cao ~ độ nhớt cao  nhiên liệu khó bay Mặt khác, động q lớn  nhiên liệu va vào thành động cơ, hòa tan dầu bơi trơn, mài mòn động ◦ Đặc trưng cho thành phần nhiên liệu: nhiên liệu có giới hạn sơi, nhiên liệu có tỉ trọng cao  thành phần napthenic aromatics cao Tính chất sử dụng  Độ nhớt: ◦ Ý nghĩa: tính lưu chuyển, phun sương nhiên liệu vào buồng đốt, ảnh hưởng q trình bơi trơn dầu nhờn ◦ Độ nhớt q cao: tia nhiên liệu khơng mịn, khó phân tán buồng đốt  cháy khơng hồn tồn  giảm hiệu suất & cơng suất động cơ; với động nhỏ, tia nhiên liệu chạm vào xilanh, lớp dầu bơi trơn làm tăng độ lẫn nhiên liệu dầu nhờn; ◦ Độ nhớt q thấp: hạt q mịn, khơng thể tới vùng xa kim phun  hỗn hợp NL + KK khơng  nhiên liệu cháy khơng đều, cơng suất giảm ◦ Qui định TCVN: từ – 4.5 cST 40oC ◦ Phương pháp thử: ASTM D445 Tính chất sử dụng  Hàm lượng S: ◦ Các dạng tồn S: sulfide, disulfide, thiophene,… ◦ Tác hại: gây ăn mòn tồn trữ; cháy sinh SO2, SO3  tiếp xúc với nước  axit gây ăn mòn động ◦ Giới hạn nồng độ S tùy thuộc vào động điều kiện vận hành  Động tốc độ thấp, tải trọng lớn: hàm lượng S cao (0,25%kl)  Động tốc độ cao: hàm lượng S thấp (0,05%kl); ◦ Phương pháp xác định: ASTM D.129 (phương pháp bom), ASTM D1551 (phương pháp thạch anh),… Tính chất sử dụng  Các tiêu liên quan đến khả làm việc nhiệt độ thấp: ◦ Trong DO có chứa nhiều HC parafin có tính chất cháy tốt lại dễ kết tinh, đơng đặc nhiệt độ thấp làm giảm độ linh động nhiên liệu, tắc lưới lọc nhiên liệu ◦ Các tiêu:  Điểm sương: nhiệt độ bắt đầu xuất kết tinh  Điểm đơng đặc: nhiệt độ cao mà DO chảy lỏng Phụ gia pha DO  Phụ gia làm tăng số cetane: ◦ Các chất hoạt động bề mặt phụ gia nhớt; ◦ Thường dùng EHN (2-ethylhexyl nitrate): khơng bền nhiệt, dễ bị phân huỷ cháy  làm giảm thời kỳ cảm ứng  Phụ gia làm thiết bị phun ◦ Các chất phụ gia polyme hoạt động bề mặt để làm cặn thiết bị phun; ◦ Các chất gồm nhóm phân cực liên kết với cặn, nhóm khơng phân cực liên kết với nhiên liệu, làm hòa tan cặn  Phụ gia khác: bơi trơn, ngăn tạo khói [...]... của nhiên liệu Tính chất và sử dụng  Tỷ trọng: ◦ Ảnh hưởng đến khả năng cháy của nhiên liệu:  Nhiên liệu có tỉ trọng cao  động năng khi phun vào động cơ lớn  khả năng hòa trộn với không khí tốt;  Tuy nhiên, tỉ trọng cao ~ độ nhớt cao  nhiên liệu khó bay hơi Mặt khác, động năng quá lớn  nhiên liệu va vào thành động cơ, hòa tan dầu bôi trơn, mài mòn động cơ ◦ Đặc trưng cho thành phần nhiên liệu: ... nhiên liệu trong động cơ ◦ Nhiên liệu có độ bay hơi thấp: khả năng hóa hơi nhiên liệu thấp, khó cháy, làm giảm công suất động cơ và tăng mức tiêu hao nhiên liệu ◦ Nhiên liệu có độ bay hơi quá cao: tạo nút hơi trong hệ thống nhiên liệu và kim phun không cung cấp đều đặn nhiên liệu với kích thước hạt thích hợp vào buồng đốt  giảm công suất động cơ và tăng tiêu hao nhiêu liệu ◦ Nhiệt độ sôi 10% ảnh hưởng... pháp: - Không áp dụng cho nhiên liệu chứa phụ gia tăng trị số cetan - Không áp dụng cho HC tinh khiết, nhiên liệu tổng hợp và sản phẩm chưng than đá - Mức độ sai lệch phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu, và có thể rất lớn - Không áp dụng cho nhiên liệu có điểm sôi thấp hơn 260oC Trị số cetane  Ảnh hưởng của trị số cetane đến hoạt động của động cơ: ◦ Chỉ số cetane giảm  nhiên liệu khó cháy  thời gian... cơ: ◦ Chỉ số cetane giảm  nhiên liệu khó cháy  thời gian cháy cảm ứng (thời gian nhiên liệu bị oxy hóa tạo gốc tự do) tăng lên  khi nhiên liệu tự bốc cháy thì lượng nhiên liệu trong xilanh nhiều  quá trình cháy mãnh liệt  áp suất trong xilanh tăng đột ngột  nóng máy, giảm tuổi thọ động cơ ◦ Ngoài ra, một phần nhiên liệu có thể cháy không kịp làm giảm hiệu quả cháy, thải ra chất gây ô nhiễm môi trường... trơn, mài mòn động cơ ◦ Đặc trưng cho thành phần nhiên liệu: khi 2 nhiên liệu có cùng giới hạn sôi, thì nhiên liệu có tỉ trọng cao  thành phần napthenic và aromatics cao Tính chất và sử dụng  Độ nhớt: ◦ Ý nghĩa: tính lưu chuyển, sự phun sương nhiên liệu vào buồng đốt, ảnh hưởng quá trình bôi trơn dầu nhờn ◦ Độ nhớt quá cao: tia nhiên liệu không mịn, khó phân tán đều trong buồng đốt  cháy không hoàn...  nhiên liệu dễ cháy  thời gian cháy cảm ứng giảm  quá trình tự bắt cháy sớm  nhiệt độ xilanh cao  nhiên liệu phun vào xilanh không có thời gian bay hơi mà bị phân hủy trước khi cháy  công suất động cơ giảm, khói thải nhiều chất độc ◦ Chỉ số cetane giới hạn trong động cơ: min 46 (ở Việt Nam) Tính chất và sử dụng  Thành phần chưng cất: ảnh hưởng đến độ bay hơi của nhiên liệu trong động cơ ◦ Nhiên. .. trong buồng đốt  cháy không hoàn toàn  giảm hiệu suất & công suất động cơ; với động cơ nhỏ, tia nhiên liệu chạm vào xilanh, cuốn đi lớp dầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn; ◦ Độ nhớt quá thấp: hạt quá mịn, không thể tới được vùng xa kim phun  hỗn hợp NL + KK không đều  nhiên liệu cháy không đều, công suất giảm ◦ Qui định TCVN: từ 2 – 4.5 cST ở 40oC ◦ Phương pháp thử: ASTM... tiêu liên quan đến khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp: ◦ Trong DO có chứa nhiều HC parafin có tính chất cháy tốt nhưng lại dễ kết tinh, đông đặc khi nhiệt độ thấp làm giảm độ linh động của nhiên liệu, tắc lưới lọc nhiên liệu ◦ Các chỉ tiêu:  Điểm sương: nhiệt độ bắt đầu xuất hiện sự kết tinh  Điểm đông đặc: nhiệt độ cao nhất mà DO có thể chảy lỏng Phụ gia pha DO  Phụ gia làm tăng chỉ số cetane: ◦ Các...Trị số cetane    Là đơn vị đo quy ước, đặc trưng cho tính tự bốc cháy của nhiên liệu Đo bằng % thể tích hàm lượng n-cetan (có chỉ số cetan = 100) trong hỗn hợp của nó với metyl naphtalen (có chỉ số cetan = 0) Xác định trị số cetane theo phương pháp trực tiếp: ◦ Bằng động cơ CFR...  Phụ gia làm sạch thiết bị phun ◦ Các chất phụ gia polyme hoạt động bề mặt để làm sạch cặn trên thiết bị phun; ◦ Các chất này gồm 1 nhóm phân cực liên kết với cặn, nhóm không phân cực liên kết với nhiên liệu, làm hòa tan các cặn  Phụ gia khác: bôi trơn, ngăn tạo khói ... bay nhiên liệu động ◦ Nhiên liệu có độ bay thấp: khả hóa nhiên liệu thấp, khó cháy, làm giảm cơng suất động tăng mức tiêu hao nhiên liệu ◦ Nhiên liệu có độ bay q cao: tạo nút hệ thống nhiên liệu. .. cao  nhiên liệu khó bay Mặt khác, động q lớn  nhiên liệu va vào thành động cơ, hòa tan dầu bơi trơn, mài mòn động ◦ Đặc trưng cho thành phần nhiên liệu: nhiên liệu có giới hạn sơi, nhiên liệu. .. cháy hồn tồn nhiên liệu Tính chất sử dụng  Tỷ trọng: ◦ Ảnh hưởng đến khả cháy nhiên liệu:  Nhiên liệu có tỉ trọng cao  động phun vào động lớn  khả hòa trộn với khơng khí tốt;  Tuy nhiên, tỉ