Đồ Án Tốt Nghiệp Tổng Quan Về Xăng Nhiên Liệu

Động cơ xăng hỗn hợp cháy đợc tạo ra trong nhiệt độ thấp, trong quá trìnhcháy xảy ra ở pha hơi - Quá trình bắt lửa và cháy tốt: ắt lửa: tính khởi động của động cơ + Cháy tốt:

Mục lục

trang

Phần I: Lời mở đầu:

PhầnII: Tổng quan

I Nguyên lý làm việc của động cơ xăng

II Thành phần hoá học của xăng

III Chỉ tiêu chất lợng của xăng nhiên liệu

III.1 Yêu cầu chung

III.2 Các chỉ tiêu chất lợng của xăng

III.2.2.1 Tính bay hơi của xăng

III.2.2.2 Xác định chỉ tiêu chống kích nổ

III.2.3 Trị số octane

III.2.4 Thành phần chng cất phân đoạn

2.5 Độ axit

2.6 Hàm lợng oxy hoá

2.7 Độ ổn định oxy hoá

2.8 Hàm lợng lu huỳnh tổng

2.9 Nhiệt độ đông đặc

2.10 Hàm lợng Bezen

2.11 ăn mòn lá đồng

2.12 Hàm lợng phốt pho

2.13 Khối lợng riêng (tỷ trọng ở 150C)

2.14 Tính ổn định hoá học

2.15 Hàm lợng nớc và tạp chất cơ học

2.16 Hàm lợng các chất thơm

2.17 Màu săc của sản phẩm dầu

IV Các loại xăng

IV.1 Xăng chng cất trực tiếp

IV.2 Xăng cracking nhiệt

2.1 Khái niệm

2.2 Thành phần của crac king nhiệt

2.3 Sản phẩm của quá trình cracking nhiệt

IV.3 Xăng crac king xúc tác

3.1 Mục đích của quá trình crac king xúc tác

3.2 Nguyên liệu dùng cho quá trình crac king xúc tác

3.3 Các sản phẩm của quá trình cracking xúc tác

3.3.1 Sản phẩm khí cracking xúc tác

3.3.2 Xăng cracking xúc tác

3.3.3 Sản phẩm gasoil nhẹ

3.3.4 Sản phẩm gasoil nặng

3.3.5 Xúc tác cho quá trình cracking

IV.4 Xăng Reforming xúc tác

4.1 Cơ sở hoá học của quá trình 4.2 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác

4.3 Xúc tác Reforming

4.4 Tiến bộ về qúa trình xúc tác Reforming

IV.5 Quá trình Alkyl hoá

5.1 Cơ sở quá lý của quá trình

5.2 Nguyên liệu và sản phẩm quá trình

V Các phụ gia cho xăng nhiên liệu

V.1 Phụ gia chì

V.2 Phụ gia chống oxy hoá

V.3 Phụ gia khử hoạt tính kim loại

V.4 Phu gia chống ăn mòn

V.5 Phụ gia chống đóng băng

5.1 Các chất hoạt động bề mặt

5.2 Các chất làm giảm nhiệt độ đông đặc

V.6 Phụ gia tẩy rửa

V.7 Phụ gia chốn kết tủa buồng đốt

V.8 Phụ gia khử nớc

V.9 Phụ gia trợ giúp tia lửa điện

V.10 Phụ gia chống tĩnh điện

V.11 Sự khác nhau cơ bản giữa xăng chì và xăng không chì VI Các hợp chất chứa oxy có trị số octane cao

VI.1 Methanol

VI.2 Ethanol

VI.3 Tertiary-butyl alcohol(TBA)

VI.4 Methyl tertiatry-Buty êthr(MTBE)

VII Một số sơ đồ công nghệ đồng phân hoá

Phần III Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phần I: lời mở đầu:

Trong thời đại hoà nhập và phát triển nền kinh tế của đất nớc, hoà chung vớinhịp cầu phát triển của thế giới Đất nớc Việt Nam đang không ngừng đổi mới vàvơn lên trên con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá Đảng và nhà nớc ta đangcoi trọng rất nhiều về xăng dầu cũng nh là dầu mỏ, nó góp phần thúc đẩy sự pháttriển kinh tế nớc nhà Hiện nay xăng dầu là một loại hàng hoá hết sức quan trọng

và không thể thiếu đợc trong tất cả các quốc gia, đã và đang trên con đờng pháttriển sự phồn vinh của đất nớc Nh vậy có thể khẳng định rằng trong những thập

kỷ gần đây, xăng dầu đã là nguồn nhiên liệu vô giá và đặc biệt quan trọng mà tacần phải chú trọng và đầu t Vì chính xăng dầu là nghành kinh tế mũi nhọn,khẳng định sự phồn vinh và đi lên của mỗi quốc gia

Đối với mỗi quốc gia, tuy khác nhau về điều kiện khí hậu, trang thiết bị, nh ngnhu cầu sử dụng nhiên liệu lỏng ngày càng tăng Song nhìn chung xu hớng sửdụng xăng không chì, xăng sạch trên mỗi quốc gia ngày càng tăng Đặc biệt làcác quốc gia điển hình nh ở mỹ hiện sử dụng xăng không chì đã lớn hơn40%50% khối lợng nhiên liệu, ở Đức, ý, Pháp,Nhật khối lợng dầu Diezen dựbáo tới năm 2005 là 48%, nhiên liệu phản lực hàng năm trên thế giớ sản xuất90100 triệu tấn nhiên liệu cho nghành hàng không Trớc những năm 1990 xăng

động cơ chiếm u thế Nhng gần đây xu hớng sử dụng dầu do có chiều hớng giatăng Tuy nhiên xăng vẫn giữ vị trí quan trọng vì là nhiên liệu cho những loại

động cơ hiện đại có tỷ số nén cao và tốc độ lớn Xu thế chuyển xăng thông dụngsang xăng sạch không chì, Việt Nam đã sử dụng hết xăng không chì vì trongxăng hàm lợng khí CO2 trong khí thải giảm, hàm lợng begen trong xăng khôngchì xuống còn < 1% thể tích, xăng không chì có hàm lợng chì nhất định nhngkhông đợc vợt quá 0,013g/lit, ngoài ra việc cho thêm một số phụ gia không chì

nh Metanol, MTBE (Metyl tert-butyl ete) ta còn phải sử dụng một số côngnghệ sản xuất có trị số Octan cao nh quá trình Ankyl hoá, đồng phân hoá

Vì vậy việc nâng cao trị số Octan của xăng là vô cùng quan trọng bởi nó ảnh ởng trực tiếp tới thiết bị, máy móc sử dụng, năng suất lao động xã hội và tuổi thọcủa thiết bị kỹ thuật cũng nh vấn đề ô nhiễm môi trờng và quan trọng hơn là sứckhoẻ con ngời

h-Phần II: tổng quan

I/ Nguyên lý làm việc của động cơ xăng.

Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng của ô tô, xe máy, là một nhiên liệu rấtcần thiết trong cuộc sống hàng ngày và là một trong những sản phẩm quan trọngcủa công nghiệp chế biến dầu mỏ

Để sử dụng xăng làm nhiên liệu một cách có hiệu quả nhất, phải nắm vữngnguyên lý làm việc của động cơ xăng:

Động cơ xăng là một kiểu động cơ đốt trong, nhằm thực hiện sự chuyển hoánăng lợng hoá học của nhiên liệu khi cháy thành năng lợng cơ học dới dạngchuyển động quay

Xăng dùng cho động cơ xăng không phải đơn thuần chỉ là sản phẩm của mộtquá trình chng cất từ một phân đoạn nào đó của dầu mỏ, hay một quá trình chngcất đặc biệt khác Nó là một sản phẩm hỗn hợp đợc lựa chọn cẩn thận từ một sốthành phần, kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cầu hoạt động của

động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế va cả trong các điều kện tồnchứa, dự trữ khác nhau

Yêu cầu đầu tiên của xăng là nó phải cháy một cách đều, không gây nổ trong

điều kiện buồng đốt của động cơ đợc mồi bằng tia lửa điện, sao cho năng lợng tối

đa đợc giả phóng

Động cơ xăng bao gồm động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ, trong đó thì động cơ 4

kỳ là phổ biến hơn cả Ta nêu chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ nh sau:

Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong có sử dụng bộ chế hoà khí(Carbuarator), chu trình kín 4 kỳ nh sau Xăng từ thùng nhiên liệu của phơng tiện

đợc bơm chuyển đến bộ chế hoà khí(Carbuarator), tại đây nó đợc hoá mù và phốitrộn với không khí để tạo thành hỗn hợp cháy Hỗn hợp nhiên liệu và không khísau đó đợc đa vào xylanh động cơ thông qua ống góp đầu vào và van hút

-Chu kỳ 1: Chu kỳ hút

Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dới, Supap mở(van hút mở) ra đểhút hỗn hợp công tác vào xylanh(hỗn hợp công tác là hỗn hợp nhiên liệu vàkhông khí đã đợc điều chế trớc ở bộ chế hoà khí) Lúc này van thải đóng -Chu kỳ 2: Chu kỳ nén

Piston đi từ điểm chết dới lên điểm chết trên, nén hỗn hợp công tác Khi bịnén áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ tăng, chuẩn bị cho quá trình cháy tiếp theo -Chu kỳ 3: Chu kỳ cháy

Khi buzi đánh điện điểm lửa, sẽ đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí Khicháy, nhiệt năng biến thành cơ năng đẩy piston xuống điểm chết dới, đồng thờitruyền chuyển động qua thành chuyền làm chạy máy

- Chu kỳ 4: Chu kỳ xả

Lúc piston bị đẩy xuống điểm chết dới, và do quá trình của bánh đà pistontiếp tục đi lên, supap mở ra để khí cháy sẽ thoát ra ngoài, supap thải sẽ đóng lại.Khi piston bắt đầu đi xuống thì Supap hút lại mở ra và bắt đầu cho một chu trìnhmới

Hiện nay động cơ 4 kỳ đã trở thành loại động cơ hoạt động quan trọng nhất

và đang đợc áp dụng rộng rãi cho nhiều loại động cơ ôtô, xe máy khác nhau Đa số các ô tô hành khách có 4 hoặc 6 xi lanh mặc dù loại 8 va 12 xi lanhcũng đợc thiết kế cho các phơng tiện có tính năng cao

II Thành phần hoá học của xăng :

phân đoạn xăng có nhiệt độ sôi từ 30C tới nhiệt độ 180oC , đợc tinhcất tiếp để nhận các phân đoạn hẹp nh 30C, 6285oC , 85105oC ;105140oC hay phân đoạn rộng 85140oC dùng làm nguyên liệu cho quá trìnhizomer hoá, reforming xúc tác với mục đích nhận xăng hay nhận hydrocacbonthơm loại benzen (B), toluen(T), xylen(x),hoặc làm nguyên liệu cho crackingnhằm sản xuất các olefin thấp nh êtylen, propylen, butylen và butadien Ngoài raphân đoạn xăng còn đợc dùng làm dung môi nh dung môi parafinic (etapetrol)cho công nghiệp trích ly tinh dầu, pha chế mỹ phẩm

Thành phần pha chế của xăng Các tính chất đặc trng của xăng

o C

Octa ne Ron

Ron (+1, 5chì)

Octa ne mon

Mon (+1, 5chì)

RP V bar

Tỷ trọng Kg/

Bảng các thành phần hoá học của xăng:

Xăng thơng phẩm thờng đợc lấy từ nhiều quá trình lọc hoá dầu khác nhau nh chng cất, isomer hoá, alkyl hoá, polymer hoá, cracking, reforming

Với khoảng nhiệt độ sôi dơí 180oC,phân đoạn xăng bao gồm cáchydrocacbon từ C5 C10 Cả ba loại hydrocacbon parafinic,naphtenic,aromatic

đều có mặt trong phân đoạn Tuy nhiên thành phần, số lợng các hydrocacbon rấtkhác nhau,phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu Chẳng hạn, từ hồ dầuparafinic sẽ thu đợc xăng chứa parafin, còn từ dầu naphtenic sẽ thu đợc xăng cónhiều các cấu tử vòng no hơn Các hydro cabon thơm thờng có rất ít trong xăng Ngoài hydro cacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp chất lu huỳnh,Nitơ và oxy Các chất chứa lu huỳnh thờng ở dạng hợp chất không bền nhMercaptan (RSH) Các chất chứa oxy rất ít, thờng ở dạng phenol và đồng

đẳng.Các chất chứa nitơ chủ yếu ở dạng pyridin Các chất nhựa và asphanten đềucha có

III/ Chỉ tiêu chất l ợng của xăng nhiên liệu:

III.1> yêu cầu chung:

Những yêu cầu về chất lợng đối với xăng thơng phẩm phải xuất phát từ quan

điểm của động cơ, theo khía cạnh thiết kế và khía cạnh ngời sử dụng

-Xăng phải có tính bay hơi tốt

bay hơi phản ánh qua chỉ tiêu chất lợng của xăng

+ thành phần phân đoạn

+ áp suất hơi bão hoà

Động cơ xăng hỗn hợp cháy đợc tạo ra trong nhiệt độ thấp, trong quá trìnhcháy xảy ra ở pha hơi

- Quá trình bắt lửa và cháy tốt:

ắt lửa: tính khởi động của động cơ

+ Cháy tốt: Cháy không kích nổ, từ đây ta có trị số octane cao

- Xăng có tính ổn định cao: Cất giữ và bảo quản lâu dài, xăng không đợcbiến chất ổn định về mặt hoá học và vật lý

- An toàn về môi trờng: Là một chỉ tiêu rất là quan trọng của xăng

+ Sản phẩm cháy và sự hao hụt của xăng ra môi trờng

+ Khống chế các hàm lợng Benzen có mặt ở trong xăng.

+ Khống chế các hàm lợng hợp chất lu huỳnh tổng ở trong xăng

+ Không tạo nút hơi trong hệ thống nhiên liệu của phơng tiện

+ Không sử dụng xăng chì

Ngoài ra còn những yêu cầu thứ yếu khác đối với xăng có thể kể tới đây làmùi, mầu

III.2> Các chỉ tiêu chất l ợng của xăng:

III.2.1> Tính bay hơi của xăng:

Yêu cầu của xăng là nhiên liệu phải đủ khả năng hoá hơi để dễ khởi động,nhanh chóng sởi ấm động cơ và phải có độ bay hơi thích hợp để phân bố đềugiữa các xylanh Do đó mà nhiên liệu phải đợc chuyển sang pha hơi với khôngkhí, nếu nhiên liệu không chuyển hoàn toàn sang trạng thái hơi thì khi cháy sẽtạo ra muội, tạo tro Từ đây ta có thể nói tính bay hơi liên quan đến khởi độngcủa động cơ

Động cơ muốn khởi động đợc thì phải phụ thuộc vào thành phần của xăng.Nếu xăng bay hơi quá dễ sẽ hoá hơi ngay trên đờng ống dẫn, gây ra hiện tợng tạonút hơi(nghẽn khí) làm cho xăng phun lên có lẫn bọt khí, không đảm bảo đủ hơixăng cung cấp cho động cơ nên hoạt động không ổn định, có thể bị cháy máyhoặc làm hỏng động cơ Nhng ngợc lại nếu bay hơi ở nhiệt độ sôi cao thì sẽ dẫn

đến là có nhiều phần nặng không bay hơi thì sẽ thu đợc nhiệt độ sôi thấp Xăngkhó bay hơi dẫn đến khó điều chỉnh máy, gây nên khó khởi động máy, gây lãngphí nhiên liệu do cháy không hết, dẫn đến tạo ra muội than làm bẩn máy, làmloãng dầu nhờn, gây hiện tợng mài mòn nhiều hơn mức bình thờng

Tính bay hơi của xăng đ ợc đánh giá bằng các chỉ tiêu phẩm chất

+ Thành phần điểm sôi

+ áp suất hoá hơi

+ Tỷ trọng hay khối lợng riêng

a) Thành phần điểm sôi của xăng:

Phơng pháp xác định thành phần điểm sôi của xăng đợc tiến hành theo tiêuchuẩn TCVN 2698- 1995, ASTM -D.86

Chỉ tiêu này đợc xác định trong dụng cụ đã tiêu chuẩn hoá Đối với xăng cầnxác định thành phần điểm sôi nh sau:

- Điểm sôi đầu (tsđ hay IBP): khi tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng trongthiết bị chng cất tiêu chuẩn, nhiệt độ tại đó giọt nhiên liệu dầu tiên đợcngng tụ và rơi vào ống hứng gọi là nhiệt độ sôi đầu.

 ý nghĩa của điểm sôi:

+ Điểm sôi đầu và điểm sôi 10% đặc trng cho tính khởi động máy, khả nănggây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên, khống chế 2 nhiệt độ này phải đủ thấp

+ Điểm sôi đầu thấp hơn quy định càng nhiều thì sẽ dẫn đến hiện tợng càng

dễ tăng hao hụt trong quá trình vận chuyển, bảo quản, làm ô nhiễm môi trờng,tăng khả năng tạo nút hơi

+ Điểm sôi đầu mà cao hơn quy định cho phép, thì động cơ càng khó khởi

động máy

+ Điểm sôi 50% biểu thị khả năng thay đổi tốc độ của máy Nếu điểm sôi50% của xăng cao quá quy định khi tăng tốc, lợng hơi xăng vào máy nhiều sẽkhó hoá hơi và có thể dẫn đến sự cháy không đều, và không hết Sẽ dẫn đến lợngnhiên liệu bị tiêu tốn một cách lãng phí

+ Điểm sôi 90% và điểm sôi cuối biểu thị độ bay hơi hoàn toàn của xăng.Nếu điểm sối cuối càng cao chứng tỏ trong xăng có nhiều cấu tử nặng sẽ gây ănmòn trong bồn bể, sôi ở nhiệt độ cao, các cấu tử này trong điều kiện làm việc của

động cơ xăng có thể không bay hơi hoàn toàn và dẫn đến quá trình cháy xảy ratrong pha lỏng, và nh vậy sẽ không cháy hết, làm cho nhiên liệu tiêu tốn xăng,môi trờng bị ô nhiễm Ngoài ra nó còn gây ra hiện tợng pha loãng dầu nhờn bôitrơn làm máy dễ bị mài mòn đồng thời ảnh hởng đến tiêu tốn nhiên liệu

Trên cơ sở ý nghĩa của thành phần điểm sôi cho thấy các loại xăng phải có độbay hơi thích hợp Theo quy định điểm sôi đầu không dới 35400C Để có thể dễdàng khởi động khi động cơ còn nguội yêu cầu ở 60C xăng phải đợc bayhơi 10% thể tích Để dễ dàng tăng tốc, đa đông cơ vào chế độ làm việc ổn địnhyêu cầu ở 1801900C xăng phải bay hơi đợc 90% thể tích và ở 1952000C phảibay hơi hoàn toàn

Nếu đối với một số loại xăng thơng phẩm, kiểm tra chất lợng ban đầu chothấy thành phần cất đạt tiêu chuẩn quy định nhng sau một thời gian vận chuyển,bơm hút bảo quản, kiểm tra lại thấy thành phần điểm sôi cao hơn quy định, suy

đoán ra có thê do một thành phần nhẹ đã bay hơi hoặc do các phần nhiên liệunặng nh dầu hoả, nhiên liệu Diezen lẫn vào Khi đó nếu tiếp tục dùng xăng nàychạy máy sẽ gây tác hại

b) á p suất hơi bão hoà Reiel:

Tiêu chuẩn xác định TCVN 5731-1993, ASTM-D.323

áp suất hơi bão hoà là áp suất hơi xăng ở trạng thái cân bằng với thể lỏngtrong bom Reid đợc đo tại nhiệt độ nhất định là 37,80C (hay 1000F) áp suất hơibão hoà Reid có thể biểu diễn bằng nhiều đơn vị đo áp suất khác nhau nh: Psi,Bar, mmHg, Kg/cm2 áp suất hơi bão hoà Ried là một trong những chỉ tiêu vềtính bay hơi của các loại xăng Dựa vào áp suất hơi bão hoà Ried có thể đánhgiá nhiên liệu về tính khởi động, khả năng tạo nút hơi,hao hụt do bay hơi trongbảo quản và mức độ nguy hiểm do cháy áp suất hơi bão hoà càng lớn, độ bayhơi càng cao, dễ tạo nút hơi trong động cơ, gây ra hao hụt trong tồn chứa và ônhiễm môi trờng Nếu áp suất hơi bão hoà mà quá thấp theo mức chỉ tiêu cũng

sẽ ảnh hởng trực tiếp đến tính khởi động của động cơ Do đó yêu cầu các loạixăng phải có áp suất hơi bão hoà Ried phù hợp không đợc vợt quá 12 psi và cũngkhông đợc quá thấp hơn 7 psi

c) Khối l ợng riêng và tỷ trọng (Density and Relative Density)

Tiêu chuẩn xác định TCVN 3893-84, ASTM-D.1298,TCVN 78,ASTM-D941, ASTM-D.1217, ASTM-D.1480, ASTM4052

Khối lợng riêng(Desity) đo bằng g/cm3 hay kg/m3 là khối lợng của một đơn

TCVN 2691-78, ASTM-D.941, ASTM-D.1217 xác định tỷ trọng bằng bình

đo mao quản (pyenometer)

ASTM-D.4052 xác định tỷ trọng chất lỏng bằng máy đo tỷ trọng hiện số ASTM-D1480 xác định tỷ trọng bằng bình đo mao quản, dùng cho chấtlỏng nhớt

d) Độ API (0 API-API Gravity)

Tiêu chuẩn xác định ASTM-D.287

API là một chỉ tiêu đánh giá tỷ trọng của dầu thô và các sản phẩm củachúng theo tiêu chuẩn của viện dầu mỏ Hoa Kỳ (American petroleumin stitute)

0API=14115,, 65 131,5

6 , 15



d

Tỷ trọng hay độ 0API biểu hiện tính bay hơi của một sản phẩm dầu mỏ Tỷ trọng càng thấp(0API càng cao), chứng tỏ sản phẩm càng nhẹ, càng dễ bay hơi Trong thực tế, việc xác định tỷ trọng hoặc khối lợng riêng hay độ 0API của các sản phẩm dầu mỏ lỏng thì nó chỉ mang ý nghĩa về thơng mại, hay về tính kinh tế nhiều hơn là mang ý nghĩa kiểm định chất lợng

III.2.2> Quá trình cháy của xăng:

2.2.1> Sự cháy không bình th ờng:

Phân biệt sự khác nhau giữa hai loại cháy không bình thờng là một điều quantrọng

Cháy bình th ờng: là quá trình oxy hoá hoàn toàn với sản phẩm cuối cùng là

CO2 và H2O kèm theo quá trình toả nhiệt

Đây là quá trình trộn không khí Hợp chất trung gian là các chất hoạt độngmạnh dùng để giải thích cơ chế, phản ứng thờng nó là các hydro peoxit ROOHkhi phân huỷ toả nhiệt rất mạnh Sản phẩm phụ có thể là quá trình oxy hoá khônghoàn toàn hay là cháy không hết CO, RH, NOx, SOx, các hợp chất chứa oxy,muội, tro, chất phụ gia

Trong qúa trình cháy bình thờng này sản phẩm phụ tạo ra càng ít càng tốt, vàsản phẩm phụ có thể điều chỉnh đợc trong qúa trình cháy đó chính là bản thâncủa sản phẩm trong nhiên liệu

Qúa trình cháy bình thờng là quá trình cháy xảy ra sau khi hỗn hợp cháy đợcchuẩn bị buzi đánh tia lửa điện, hỗn hợp cháy đợc bắt lửa và bề mặt lan truyền

RH + O

2 t0 CO

2 + H

2O + Q+sản phẩm phụ Hợp chất

trung gian

ngọn lửa đợc tiến hành với một tốc độ bình thờng, tuần tự từ điểm bắt lửa ban đầucho tới hết toàn bộ lợng cháy(hỗn hợp cháy).

Sự cháy kích nổ: Nh đã biết đó là sự cháy rất là nhanh hỗn hợp nhiên liệu

và không khí trong buồng đốt do nhiệt và áp suất gia tăng nhanh tiếp theo sựcháy khởi đầu của hỗn hợp chung quanh buzi Sự cháy kích nổ xảy ra trớc bề mặtngọn lửa và các yếu tố ảnh hởng đến sự khơi mào của nó bao gồm thiết kế buồng

đốt, vị trí và loại buzi, thời điểm đánh lửa,sự mở van tiết lu, nhiệt độ không khí

đầu vào, nhiệt độ làm mát, tỷ số nén, thành phần của xăng

Các hợp chất parafin mạch thẳng có khả năng chống kích nổ kém, trong khicác hợp chất thơm và các hợp chất parafin mạch nhánh có khả năng chống kích

nổ cao hơn Vì vậy sự phối trộn thành phần xăng một cách cẩn thận để đạt đợctính năng chống kích nổ cần thiết là một điều hết sức quan trọng

Sự cháy tr ớc: Đó là sự cháy đợc khởi đầu bằng nguồn cháy khác không phải

là buzi và xảy ra trớc thời điểm cháy thông thờng của buzi Các nguyên nhângây cháy này có thể bao gồm: mũi buzi quá nóng, cặn kết trong buồng đốtquá mức và các điểm nóng trong buồng đốt quá cao

Sự cháy trớc thờng xảy ra ở điều kiện tốc độ cao và tải trọng lớn, và đa đếnnhiệt độ rất cao trong buồng đốt Kết quả là h hại điện cực buzi, mũ piston, vòngxecmăng đỉnh , và trong một số trờng hợp khắc nghiệt hơn có thể xảy ra làchảy và thủng mũ pisiton dẫn đến h hại nghiêm trọng cho động cơ Nhiều nghiêncứu đã đợc tiến hành để tìm hiểu chi tiết các nguyên nhân đồng thời tìm giải phápngăn chặn hiện tợng cháy trớc ở tốc độ cao

Sự cháy kích nổ: Ngoài hiện tợng thấy áp suất tăng đột ngột còn thấy xuấthiện tiếng gõ kim loại, động cơ nóng, xuất hiện các cụm khói đen, dẫn đến côngsuất động cơ giảm Kết quả là tiêu tốn nhiên liệu tăng, động cơ mài mòn mạnh

và có thể hỏng Tác hại của sự cháy kích nổ xảy ra do các yếu tố sau: áp suấttăng đột ngột, dẫn đến qúa trình cháy rất nhanh, tốc độ lan truyền 3040m/s.Khi đó động cơ cháy không hết tiêu hao nhiên liệu tạo muội có bám vào thànhxylanh gây mài mòn xuống dầu nhờn làm đen dầu nhờn do tiêu hao nhiên liệuquá lớn cháy không hết, dẫn đến việc tiêu hao công suất và phá hỏng động cơ.Trong thực tế khi chúng ta cấu tạo xăng có những thành phần rất không bềntrong khi chu trình nén Các thành phần không bền + oxy không khí  peroxythoạt động

Trong động cơ xăng thì đa phần 8085% cháy với tốc độ bình thờng, phầncòn lại là 15% do nằm cách xa điểm đánh lửa phụ thuộc vào thành phần hoá

học của xăng tự bắt cháy cùng một lúc, khi bề mặt ngọn lửa mới lan truyền tới,làm áp suất tăng đột ngột gây lên các sóng va đập, nhiệt độ tăng đột ngột cũngtạo ra những tiếng gõ kim loại khác thờng Nhiệt độ càng cao thì càng dễ oxy hoádẫn đến càng dễ kích nổ phụ thuộc vào tỷ số nén.

Ngày nay, khoa học đã đa ra đợc khá nhiều giải pháp để hạn chế các hiện ợng cháy kích nổ Đối với nhiên liệu(xăng), giải pháp cơ bản nhất vẫn là đa cácphụ gia chống kích nổ vào xăng

Có hai phụ gia chống kích nổ chính đối với xăng chì trong kỹ nghệ dầu mỏ.Chúng cải thiện đợc trị số octane của hỗn hợp xăng pha (blend) và thờng đợc gọi

là xăng sạch(clear), bằng cách ngăn chặn sự cháy trớc trong xy lanh Hai phụ gia

đó là tetraethyl chì (TEL) và tetra methyl chì (TML)

Khả năng chống kích nổ của xăng đợc thể hiện qua trị số octane, vì izo-octane

đợc sử dụng nh nhiên liệu đối xứng, izo-octane có tính chống kích nổ cao và heptane không có khả năng chống kích nổ, đợc pha trộn theo một tỷ lệ nhất định.Nếu hỗn hợp đó dùng để chạy động cơ CFR và sự kích nổ diễn ra ở cùng một tỷ

n-số nén, thì trị n-số octane của mẫu xăng đúng bằng phần trăm(%) thể tích hỗn hợpizo-octane/n-heptane Đặc trng cho hiện tợng, khả năng chống cháy kích nổ củanhiên liệu(xăng), ta có thể nêu lên chỉ số octane

III.2.3>Trị số octane:

Trị số octane là một đơn vị đo quy ớc dùng để đặc trng cho khả năng chốngkích nổ của nhiên liệu và nó đợc đo bằng phần trăm(%) thể tích của izo-octane(2,2,4-trimethyl pentane-C8H18) trong hỗn hợp của nó với n- Heptane (n-

C7H16),tơng đơng với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thử nghiệm ở điềukiện chuẩn

(n-Heptane quy ớc trị số octane = 0 và izo-octane quy ớc trị số octane=100) Trị số octane đặc trng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu trong độngcơ Đối với động cơ 4 kỳ thì, ở cuối giai đoạn nén, hỗn hợp nhiên liệu và khôngkhí trong xylanh sẽ đợc buzi phát tia lửa điện để đốt cháy

Quá trình cháy mặc dù xảy ra rất nhanh(bình thờng từ 1540m/s),nhngkhông đồng thời trong toàn bộ xylanh mà cháy lan truyền theo từng lớp, phânchia không gian của xylanh thành hai phần:

Phía trong ngọn lửa bao gồm các sản phẩm đã cháy và phía ngoài ngọn lửabao gồm các loại carbuahydro(C-H) đang bị oxy hoá sâu sắc ở nhiệt độ và ápsuất cao, tạo ra các loại hợp chất trung gian không bền, gây ra các phản ứngchuỗi làm cho các (C-H) tự oxy hoá sâu sắc thêm và tự bốc cháy khi mặt lửa chalan chuyền tới

Khi tốc độ lan truyền quá lớn (hơn 40m/s),thì quá trình cháy xảy ra gần nh

đồng thời ngay sau khi tia lửa điện của buzi phát cháy, hiện tợng đó đợc gọi làcháy kích nổ Hiện tợng cháy kích nổ sẽ gây nên các sóng xung kích va đậpmạnh vào xylanh làm xuất hiện tiếng gõ kim loại khác thờng, làm hao tổn côngsuất động cơ Nguyên tắc trị số octane càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù hợpvới từng loại động cơ Xăng có trị số octane từ 80 (tính theo phơng phápnghiên cứu-RON) hoặc 7276(tính theo phơng pháp mô tơ-MON) thờng đợc sửdụng cho các loại xe có tỷ số nén nhỏ hơn 7,5 Xăng có trị số octane từ9095(tính theo phơng pháp nghiên cứu -RON) thờng đợc sử dụng cho các loại

xe có tỷ số nén cao trên 9,5 nh các loại xe đua, xe ôtô cao cấp, xe đặc nhiệm

Nh vậy, quá trình cháy trong động cơ bị ảnh hởng bởi hai yếu tố( thiết kế chếtạo động cơ và chất lợng nhiên liệu (xăng)

Trạng thái cháy lý tởng là hỗn hợp của nhiên liệu và không khí đợc đốt và bềmặt ngọn lửa đợc lan truyền đều qua không gian của buồng đốt Sự gia tăng nhiệt

độ lớn sẽ gây nên sự gia tăng áp suất tơng ứng, điều đó sẽ làm lan nhanh đếnphần biên của hỗn hợp nhiên liệu và không khí cha bị chảy trong xylanh(phầnnày còn đợc gọi là vùng khí cuối -end gaszone)

Những biến đổi hoá học xảy ra sau đó có tạo ra sự peroxit hoá(peroxide) rấtnhạy cảm với nhiệt độ Các chất peroxit đó sẽ tự động bốc cháy nếu nh nồng độtới hạn của chúng bị vợt quá trớc khi mặt lửa lan đến Quá trình đó nh đã nói là

sự cháy kích nổ

Xu hớng cháy kích nổ của xăng sẽ gia tăng khi loại động cơ đang sử dụng có

tỷ số nén cao hơn, tải trọng, nhiệt độ hỗn hợp, áp suất và nhiệt độ môi trờngcũng cao hơn và thời gian điểm hoả sớm hơn

Xu hớng cháy kích nổ sẽ đợc giảm bớt khi gia tăng tốc độ động cơ, chế tạochảy rối của hỗn hợp nhiên liệu và không khí và độ ẩm Khi động cơ hoạt động,

xu hớng cháy kích nổ sẽ xảy ra lớn nhất nếu tỷ lệ giữa nhiên liệu và không khíbằng 1/15,4 trong hỗn hợp cháy.

Xu hớng cháy kích nổ giảm đi với hỗn hợp, nghèo hoặc là giầu nhiên liệu.Trong bất kỳ điều kiện hoạt động nào, động cơ chỉ có thể đạt đợc hiệu năng caonhất khi sử dụng loại xăng không gây nên sự cháy kích nổ

Dĩ nhiên, xăng có trị số octane cao, tự nó không thể cải thiện đợc hiệu năngcủa động cơ, trừ phi phải thay đổi một số thông số hoạt động khác của động cơ.Các thay đổi đó là: Gia tăng tỷ số nén, thay đổi thiết kế buồng đốt, thay đổi thời

điểm mở van và thời điểm đánh lửa buzi

Trong những điều kiện kích nổ nhẹ hoặc tốc độ chậm, sự h hại động cơ cũngkhông chắc đã xảy ra

Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt gia tăng nhiều có thể lànguyên nhân của sự cháy kích nổ lớn và kéo dài, gây ra sự giảm công suất và hhại động cơ

Hiện có 4 loại trị số octane khác nhau đang đợc sử dụng ở châu âu đó là:

- Trị số octane theo phơng pháp nghiên cứu(RON)

- Trị số octane theo phơng pháp mô tơ (MON)

- Trị số octane nghiên cứu theo phân đoạn cất(có nhiệt độ sôi tới 1000C) R.1000C

Trị số octane trên đờng đi (Road ON)

2.3.a>trị số octane theo ph ơng pháp nghiên cứu (RON)

Trị số octane theo phơng pháp nghiên cứu là trị số octane của xăng thể hiệnkhi sử dụng trong động cơ ở điều kiện tốc độ và tải trọng trung bình, cụ thể độngcơ hoạt động trong điều kiện nh sau:

+Độ ẩm của không khí đầu vào: 0,003560,00712 kgnớc/kg

+Nhiệt độ của không khí đầu vào: cần phải duy trì trong khoảng 1,10C sovới nhiệt độ đợc quy định cho áp suất khí quyển thực tế:

Động cơ thử nghiệm và quy định đợc mô tả đầy đủ trong tiêu chuẩn D.2699 Phép thử nhằm làm trùng khớp tính năng kích nổ của nhiên liệu thử

ASTM-nghiệm với nhiên liệu biết trớc, còn gọi là nhiên liệu đối chứng Trị số octanecủa nhiên liệu đối chứng có cùng tính năng kích nổ Trị số octane của hỗn hợpnhiên liệu đối chứng là % thể tích đợc lấy chính xác đến nguyên tố izo-octanetrong hỗn hợp với n-heptane RON thờng đợc quy định trong các tiêu chuẩn kỹthuật quốc gia cũng nh quốc tế Khi ngời ta nói đến trị số octane thờng là ngời tanói đến RON.

2.3.b>Trị số octane theo ph ơng pháp mô tơ(MON)

Trị số octane xác định theo phơng pháp mô tơ đặc trng cho điều kiện hoạt

động khắc nghiệt hơn, đó là nhiệt độ đầu vào của hỗn hợp cao, tải trọng lớn, và

động cơ phải trải qua chế độ van tiết lu mở hết ở tốc độ cao

Động cơ hoạt động trong điều kiện sau:

+Tốc độ động cơ : 900v/p

+Góc đánh lửa : đợc khống chế theo quy trình

+áp suất dầu : 0,17pa

+Nhiệt độ dầu : 578,50C

+Nhiệt độ là mát : 1001,50C

+Độ ẩm của không khí đầu vào : 0,00356kgnớc/kg

+Nhiệt độ của không khí đầu vào: 3820C

Động cơ thử nghiệm và quy trình mô tả đầy đủ trong điều kiện tiêu chuẩnASTM-D.2700 Khi kích nổ xảy ra ở điều kiện tốc độ cao tải trọng lớn trong bất

kỳ động cơ nào, hiện tợng đó đợc gọi là kích nổ tốc độ cao(high-speed HSK)

Do nhiều nguyên nhân nh động cơ, gió,lốp và tiếng ồn chuyển động, tai ngờikhó có thể nghe đợc loại kích nổ này Dạng kích nổ cao này trong một thời giantơng đối ngắn có thể gây ra vết rỗ trên mũ piston vết cháy trên vòng xecmăngtrên Dạng kích nổ nặng HSK trong một thời gian kéo dài có thể dẫn đến h hỏng

mũ piston và tiếp theo là h hỏng động cơ nghiêm trọng

2.3.c) Độ nhạy của nhiên liệu: (Fuel Sensitive-FS)

Thông thờng RON cao hơn MON Sự cách biệt giữ chúng gọi là độ nhạy củanhiên liệu

Độ nhạy của xăng FS=(RON-MON) và nó phụ thuộc vào cấu tạo hoá học vàthành phần phối trộn của xăng

Độ nhạy của xăng dao động trong khoảng từ 810 đơn vị octane Đối vớixăng tốt độ nhạy này không đợc vợt quá 10 đơn vị

Các hydrocacbon thơm có độ nhạy FS cao, nh đợc thấy trong phân đoạnreformate, chứa nhiều chất thơm: RON là 100 còn MON là 97 Mặt khác, thànhphần isomerate chứa chủ yếu là iso-parafin có độ nhạy FS thấp: trị số RON là 89

và trị số MON là 88

2.3 Sự kích nổ ở tốc độ thấp (low-speed knock-LSL):

Xăng bao gồm một lợng lớn các thành phần carbua hydro có sự khác biệt lớn

có khả năng chống kích nổ tốt hơn

Sự kích nổ đó có thể là do nguyên nhân này và hiện tợng đó càng trở nên

đáng lu ý khi động cơ gia tốc mà tốc độ khởi điểm thấp

Sự kích nổ đó gọi là kích nổ tốc độ thấp Đó là loại kích nổ phổ biến nhất vàrất dễ dàng nhận thấy bằng tai, vì vậy sẽ dễ dàng dẫn đến sự phàn nàn của kháchhàng

Tuy nhiên sự kích nổ LSK sẽ không ra bất cứ một trờng hợp h hỏng động cơnào Bằng chứng cho thực tế đó là sự kích nổ LSK chỉ xảy ra trong một thời giancực kỳ ngắn ở trong điều kiện chuyển tiếp về tốc độ của động cơ và đó khôngphải là mối nguy hiểm thực tế, nhng chắc chắn là một trong các nguyên nhânchính không đợc coi thờng Và vì vậy mà trong thơng mại ngời ta thờng chỉ địnhphơng pháp(RON)

2.3.e) Trị số octane theo phân đoạn cất R-1000 C:

Xăng bao gồm nhiều thành phần có sự khác biệt lớn về khả năng chống kích

nổ Thờng thì các phần có nhiệt độ sôi thấp(ngoại trừ izo-pentane,benzen) có trị

số octane thấp so với xăng nói chung

Trong một số chế độ làm việc của động cơ, có xảy ra sự chia tách xăng bịhoá hơi trong động cơ, dẫn đến xylanh đợc nạp nhiều thành phần có nhiệt độ sôithấp, bốc hơi nhanh nhng lại thiếu hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao(có khả năngchống kích nổ cao hơn) Hiện tợng này dẫn tới sự kích nổ khi gia tốc và tốc độkhởi điểm thấp, lý do là khi động cơ làm việc ở chế độ sôi thấp, vốn có trị số

octane thấp trong xăng Sự cháy kích nổ này không gây ra bất kỳ mối nguy hiểmnào, và ngời tiêu dùng có thể nhận ra Phơng pháp xác định R-1000C Chng cấtmẫu và xác định RON của phần cất có khoảng nhiệt độ sôi từ đầu đến 1000C Đốivới xăng thơng phẩm, R-1000C luôn nhỏ hơn RON Sự cách biệt giữa RON và R-

1000C gọi là RON, giá trị này thờng dao động trong khoảng 412 đơn vị Đốivới xăng reforming xúc tác, trị số octane phân bố không đồng đều, do các hydrocacbon thơm, là các cấu tử có trị số octane cao hầu nh nằm ở phần có nhiệt độ sôicao nên RON thờng cao =10 Còn xăng cracking xúc tác, do chứa nhiều izo-parafin nên chênh lệch RON thấp, có nghĩa là trị số octane phân bố rất đồng

đều trong các khoảng nhiệt độ sôi của xăng Các loại xăng thông dụng có thể cógiá trị RON lên tới 15

2.3g) Trị số octane trên đ ờng (Road ON)

Khả năng chống kích nổ của một loại nhiên liệu nào đó, ngoài sự phụ thuộcchủ yếu vào thành phần hydro cacbon, còn phụ thuộc vào chế độ làm việc thực tếcủa động cơ, tức là xe đang chạy ở tốc độ nhanh chuyển sang tốc độ chậm, ởnhững nơi đờng xấu phải phanh gấp, thời tiết thay đổi đột ngột v.v , thì hiệncháy kích nổ có thể xảy ra Do vậy ngoài việc đánh giá khả năng chống kích nổcủa hydro cacbon trong nhiên liệu bằng phơng pháp MON hoặc RON, còn phải

đánh giá khả năng chống kích nổ của nhiên liệu bằng phơng pháp đo sự thay đổitrị số octane theo chế độ làm việc, tức là theo sự khác nhau về số vòng quay của

động cơ, gọi là trị số octane trên đờng

Trị số Road ON trên thực tế là trị số octane cơ bản của xăng Nếu Road ONcủa xăng trong bất kỳ động cơ nào đó mà cao hơn yêu cầu octane của nó thì sẽkhông xảy ra sự kích nổ với động cơ đó khi sử dụng loại xăng Khi đó hoàn toànkhông cần phải xem xét gì đến RON, MON hoặc R-1000C của loại xăng

Vì vậy Road ON là toàn bộ dấu hiệu để quyết định liệu một xăng nào đó có

đáp ứng đợc tính năng chống kích nổ trong một động cơ đó hay không

Song, rất tiếc Road ON đợc xác định trong một động cơ và chỉ có hiệu lực đốivới động cơ đó Trong động cơ khác trị số Road ON của cùng loại xăng đó đo đ-

ợc lại lớn hơn hoặc bé hơn đáng kể vì điều đó phụ thuộc lớn vào thiết kế động cơ

Đôi khi thuật ngữ : road deprcia tion- tạm dịch “sự hút hơi trên đờng’ (bản chất là: sự giảm trị số octane trên đờng) đợc sử dụng trong hoàn cảnh này Điều nàyngụ ý nói đến sự cách biệt giá trị giữa RON và Road ON

Sự hụt hơi trên đờng có thể giao động từ +60N tới -10N Vậy nên giá trịtuyệt đối của Road ON không có ý nghĩa mấy, bởi vì nó phụ thuộc vào động cơ

mà nó đợc xác định

Tầm quan trọng của Road ON trớc hết là ngời ta có thể so sánh tính năngchống kích nổ của một số loại xăng có tính năng đã đợc biết trớc Điều đó cótầm quan trọng khi phát triển công thức pha chế các loại xăng mới hoặc là để sosánh sản phẩm

Trị số octane trên đờng(ký hiệu là 0đ) đợc xác định theo công thức:

Ođ=

RON-a

S2

Trong đó:

S là độ nhạy, tính bằng hiệu số giữa RON và MON

a là hệ số (từ 4,66,2) phụ thuộc vào tỷ số nén của động cơ

Rõ ràng, loại nhiên liệu nào có độ nhạy càng thấp(chênh lệch giữa RON vàMON ít), thì Road ON càng gần với RON Nếu hai loại hydro cacbon có cùngRON nh nhau, nhng loại nào đó có độ nhạy càng thấp sẽ có khả năng chống kích

nổ càng cao khi làm việc trong các chế độ thay đổi khác nhau, vì vậy izo-parafin

có nhiều u điểm hơn so với các olefin và hydro cacbon thơm

Bảng 1: Trị số octane của một số hydro cacbon khác nhau

Hydro cacbon

Trị số octaneTheo phơng pháp nghiên

cứu(RON)

Theo phơng pháp môtơ(MON)izo-Butane

9990,190,393,494,361,973,574,393898284

26,04555,869,3101098

+ Khả năng khởi động của động cơ

+ Quyết định áp suất hơi bão hoà

+ Quyết định mức độ hao hụt của nhiên liệu

+ Quyết định khả năng tạo nút hơi gây ra nghẽn khí trong ống dẫn từ thùngchứa đến động cơ

- Nhiệt độ sôi 10,0%: Đặc trng cho khả năng khởi động của động cơ cónhiệt độ sôi từ 10 đến 30% Khoảng nhiệt độ đó càng thấp, động cơ càng

dễ khởi động Tuy nhiên nếu thấp quá dễ tạo nút hơi, gây hao tổn nhiênliệu Nên nhiệt độ sôi 10% không nên vợt quá 10%

- Nhiệt độ sôi 50%: Đặc trng cho khả năng tăng tốc của động cơ Theo quy

định TCVN nhiệt độ này phải  1250C

+ Nhiệt độ cất 50%( từ 40 đến 70%) càng thấp thì càng tốt vì:

 Dễ dàng tăng số vòng quay của động cơ lên mức tối đa trong thời gianngắn nhất

 Làm tăng tuổi thọ của động cơ

 Hiệu quả tăng tốc càng cao

Nhng nhiệt độ cất mà thấp quá dễ tạo nút hơi và gây thoát nhiên liệu

+ Nhiệt độ cất 50% quá cao (ít hydro cacbon nhẹ) nên lợng nhiên liệu ít,công suất giảm, điều khiển xe khó khăn.

- Nhiệt độ sôi 90%1950C Đặc trng cho hàm lợng các chất có phần cấtnặng trong xăng Nếu nhiệt độ sôi 90% cao thì phần cất nặng trong xăngcàng nhiều và xăng càng khó bốc hơi trong buồng đốt, hiện tợng này sẽgây:

+ Xăng d bị nhiệt phân tạo khói

+ Công suất và hiệu suất của động cơ giảm

+ Xăng d làm pha loãng dầu nhờn

- Nhiệt độ sôi cuối  2050C cá biệt có thể tới 2250C Nó đặc trng cho hàmlợng keo nhựa trong xăng và mức độ bay hơi hoàn toàn Nếu nhiệt độcàng cao thì keo nhựa và cặn trong xăng càng nhiều

Thành phần cất của xăng nhiên liệu của một số nớc đợc trình bày

Bảng 2: Thành phần cất phân đoạn của xăng nhiên liệu ở một số nớc:

Số thứ tự Tên quốc gia Thành phần cất phân đoạn ( 0 C)

07 Chi lê Max 70 Max 140 Max 200 Max225

08 Soudiarabia Max60 Max 121 Max 90 Max221

09 Pakistan Max 70 Max 125 Max 190 Max 220

10 Nhật Bản Max 70 Max 125 Max 180 Max 220 2.5) Độ axit:

Độ axits đặc trng cho mức độ chứa các chất mang tính axits trong đó và chủyếu là axit hữu cơ Độ axit đợc biểu thị bằng hàm lợng kiềm để trung hoà nó.Mức quy định trên toàn thế giới nằm trong khoảng 14mg KOH/100ml nhiênliệu Sản phẩm của Nga ngày nay cũng quy định mức cho phép từ 0,8 2mgKOH/100ml

Phơng pháp xác định độ axit: dùng rợu Etylic nóng để tách axit hữu cơ trongmột thể tích mẫu nhiên liệu nhất định sau đó trung hoà bằng dung dịch KOH

RCOOH+ KOH  RCOOK +H2O

Sự có mặt của axit hữu cơ trong nhiên liệu, đặc biệt là axit hữu cơ có phân tửlợng bé sẽ gây nên hiện tợng ăn mòn thiết bị

2.6) Hàm l ợng nhựa (ExiStent Gum):

Các chất nhựa và asphanten của dầu mỏ là những chất mà trong cấu trúc phân

tử của nó, ngoài C và H còn có đồng thời các nguyên tố khác nh S,O,N , và ờng có trọng lợng phân tử lớn (từ 500 600 trở lên)

Nhựa có khả năng nhuộm màu rất mạnh Vì vậy khi xăng có chứa hàm lợngnhựa cao (hoặc tạo nhựa do quá trình bảo quản) sẽ cho mầu sẫm hơn Trong quátrình sử dụng và bảo quản xăng thì nhựa dễ bị oxy hoá gây nên hiện tợng căn,lắng trong hệ thống cảm ứng và làm kẹt van nạp trong động cơ Ngoài ra còn làmgiảm tính chất ổn định của sản phẩm Hàm lợng nhựa cho phép không đợc lớnhơn 4mg/100ml xăng

Xăng xác định hàm lợng nhựa thực tế theo phơng pháp ASTM-D381-94, xác

định lợng nhiên liệu bay hơi ở điều kiện khống chế về chế độ trong không khíhoặc dòng hơi

2.7) Độ ổn định oxy hoá (oxidation)

Độ ổn định oxy hoá hay còn đợc gọi là chu kỳ cảm ứng của xăng là một chỉtiêu kỹ thuật quan trọng đặc trng cho khả năng chống lại các biến đổi hoá họccủa xăng động cơ

Trong quá trình vận chuyển và bảo quản, xăng dễ bị oxy hoá bởi oxy trongkhông khí và tạo thành các sản phẩm chứa oxy rất đan dạng Mức độ oxy hoáphụ thuộc rất nhiều vào chất lợng của xăng, cụ thể là thành phần hoá học củaxăng

Xăng chng cất trực tiếp thờng chiếm nhiều olefin (3040%) nên có độ ổn

định oxy hoá thấp (từ 100200 phút)

Xăng reforming xúc tác hầu nh không có olefin nên có độ ổn định oxy hoácao nhất (17001800 phút)

Xăng dự trữ cho quốc phòng ở nớc ta có độ ổn định oxy hoá tối thiểu là 480phút

2.8) Hàm l ợng l u huỳnh (Total Subfur)

Lu huỳnh(S) là một trong những thành phần quan trọng đáng lu ý trong xăngdầu Hàm lợng lu huỳnh có trong xăng nhiên liệu là chỉ tiêu đặc trng cho khảnăng gây ăn mòn trong thiết bị, chi tiết máy, ăn mòn đờng ống và gây ô nhiễmmôi trờng

Các hợp chất có chứa lu huỳnh ở trong xăng khi cháy sinh ra SO2, SO3 cáckhí này có thể tạo ra các axit tơng ứng gây ăn mòn động cơ, máy móc

SO2 + H2O  H2SO3(axit sunfurơ)

SO3 + H2O H2SO4(axit sunfuric)

Để hạn chế tác hại của lu huỳnh gây ra thì hiện nay TCVN quy định nh sau:

- Xăng thông dụng thì hàm lợng lu huỳnh ở trong xăng không đợc vợt quá0,1% khối lợng

- Với xăng cao cấp thì hàm lợng lu huỳnh ở trong xăng không đợc vợt quá0,05% khối lợng

Hàm lợng của lu huỳnh đợc xác định theo phơng pháp đốt đèn

Xăng đợc đốt để thu hồi các loại oxit thành các axit tơng ứng, axit đợc xác

định bằng 2 cách:

+ Phơng pháp trọng lợng: Chuyển axit thành kết tủa BaSo4

+ Phơng pháp thể tích: Chuẩn độ bằng xút NaOH và chỉ thị mầu

Hàm lợng lu huỳnh trong xăng trên thế giới do từng nớc quy định nằm trongkhoảng từ 0,05 0,1 % khối lợng

dụng

Xăng caocấp

Xăngkhông chì

thông dụng

Xăng đặcbiệt

thể lỏng sẽ chui vào khung tinh thể đó nhiên liệu mất tính linh động, dẫn đến sựvẩn đục trớc khi đông đặc.

Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó sản phẩm giữ đợc hoạt tínhlinh động ở điều kiện đã cho Khi sản phẩm đủ lạnh đạt tới nhiệt độ đông đặc chobiết giới hạn thấp nhất của sản phẩm có thể sử dụng đợc

Vì xăng là một hỗn hợp hữu cơ phức tạp nên quá trình chuyển hoá pha rắnkhông thể diễn ra tại một nhiệt độ nhất định Ngời ta quy định nhiệt độ đông

đặc của sản phẩm là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó sản phẩm đợc coi là mất tínhlinh động cộng thêm 30C (sản phẩm bị coi là mất tính chảy khi nghiêng một góc

450C thì cần thời gian không dới một phút để mặt thoáng của sản phẩm lại vị trícân bằng)

Tính linh động của sản phẩm dầu ở nhiệt độ thấp có ý nghĩa rất quan trọngtrong khi vận chuyển và tồn chứa đặc biệt là khi sử dụng trong điều kiện rétbuốt ở Việt Nam, thuộc miền khí hậu nhiệt đới nên chỉ tiêu này không quantrọng lắm, thờng ngời ta hay xác định điểm đông đặc của diezen, nhiên liệu phảnlực, nhiên liệu đốt lò

2.10) Hàm l ợng Benzen:

Benzen là hợp chất carbua hydro (C-H) vòng thơm đơn giản nhất, nhng lại cótính chất đặc biệt của Hydro cacbon no, bền vững với các chất oxy hoá với cácchất oxy hoá nên là một tác nhân tích cực kìm hãm quá trình cháy kích nổ trong

động cơ, tăng cờng đợc trị số octane cho xăng Vì vậy,trong xăng ôtô, đặc biệt

đối với xăng không chì, benzen đợc sử dụng nh một phụ gia chống kích nổ.Benzen là một chất độc nguy hiểm có hại cho sức khoẻ con ngời có hoạt tínhgây ung th, và còn ảnh hởng trực tiếp đến môi trờng Benzen có ở trong xăng cóhiện tợng tiêu cực dễ làm trơng nở các zoăng, phớt cao su, vì vậy nếu cha trang

bị đồng bộ, bộ phận chuyển đổi xúc tác, xử lý khí thải thì bắt buộc hàm lợngBenzen phải đợc khống chế để tránh ô nhiễm môi trờng

ở Mỹ xăng đợc cải thiện khống chế sản lợng Hydro cacbon thơm < 25% thểtích, hàm lợng Bezen <1% thể tích

Bảng 4: Mức quy định đối với hàm lợng Benzen trong xăng của một số nớcThứ tự Tên các nớc Hàm lợng Benzen trong xăng ôtô,% khối lợng

05 Malaysia ASTM.D.3606 Max5,0

Ph ơng pháp xác định:

Lá đồng chuẩn đã đợc đánh sạch và đợc nhúng ngập trong mẫu nhiên liệu ở

điều kiện quy định theo tiêu chuẩn ASTM.D.130

Sau khi thí nghiệm thì mức độ suy giảm lá đồng hoặc mức độ biến đổi màusắc lá đồng so với bảng mẫu chuẩn đợc dùng làm căn cứ đánh giá ăn mòn củanhiên liệu đối với lá đồng nói riêng và kim loại nói chung Mức độ ăn mòn càngthấp thì chất lợng nhiên liệu càng cao và ngợc lại

2.13) Khối l ợng riêng(tỷ trọng ở 15 C).0

Khối lợng riêng là khối lợng của một đơn vị thể tích Khối lợng của xăngtăng theo hàm lợng Hydro cacbon, oxyt, và lu huỳnh có trong thành phần Khối l-ợng riêng giảm khi điểm sôi của xăng giảm

- Xăng có nhiều Hydro cacbon thơm thì khối lợng riêng lớn

- Xăng có nhiều Naphten thì khối lợng trung bình

- Xăng có nhiều Parafin thì khối lợng riêng nhỏ.

Qua đây, ta có thể đánh giá sơ bộ về chất lợng khối lợng riêng của chúng,theo TCVN 5690-92 quy định về xăng

Mogas 83 và Mogas 92 vào khoảng 0,70 0,74 kg/l

Khối lợng riêng nói chung là phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng thìkhối lợng giảm

Tỷ trọng của xăng dầu là tỷ số giữa khối lợng riêng của xăng dầu tại mộtnhiệt độ nhất định và khối lợng riêng của các nớc nguyên chất là ở 40C

Quan hệ nhiệt độ và tỷ trọng đợc biểu diễn nh sau:

) 15 ( 4

15 4

C t

d t d







) 15

d

là tỷ trọng của xăng ở nhiệt độ 150C t: nhiệt độ của xăng:

2.14) Tính ổn định hoá học:

Tính ổn định hoá học của xăng là khả năng chống lại sự oxy hóa bởi oxy hoákhông khí làm biến chất sản phẩm xăng với môi trờng xung quanh

Xăng có tính ổn định càng cao thì khả năng biến chất càng khó, nên bảo quản

đợc lâu, khi sử dụng sẽ ít ảnh hởng đến động cơ đồng thời các tính chất khác ít bịthay đổi Sự oxy hoá các sản phẩm dầu mỏ là quá trình biến đổi hoá học cấu trúcphân tử dẫn đến biến đổi thành phần xăng

Nh đã biết, xăng sản xuất ra bao giờ cũng qua một thời kỳ vận chuyển, bảoquản với thời gian ngắn khác nhau Trong thời gian đó xăng luôn phải tiếp xúcvới kim loại, không khí, nhiệt độ, là những điều kiện dễ dàng làm cho sự oxyhoá là quá trình tạo thành nhựa, do trong xăng có nhựa thì sẽ sinh ra cặn thantrong động cơ Nhựa sinh ra khi xăng bốc hơi đọng lại trên các thành ống hút,ống

đẩy Tại đây nhiệt độ cao làm nhựa khô cứng lại, giảm tiết diện của ống, làm choxăng bốc hơi vào buồng cháy khó khăn, công suất cực đại của động cơ giảm, hơihỗn hợp phân phối trong các ống hơi không đều, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng.Hơn nữa, nhựa bám trên các van hút làm kênh van, áp suất buồng cháy không

đảm bảo máy vận hành, có khi không làm việc đợc Mặt khác nhựa còn giảm trị

số octane

Khi xăng bị oxy hoá không những sinh ra nhựa mà còn sinh ra axit hữu cơgây ăn mòn hệ thống cháy.

Nhựa thực tế của xăng cao là do nhiễm bẩn dầu nhờn hoặc một chất nào đó

có điểm sôi cao Hàm lợng nhựa thực tế của xăng là một chỉ tiêu đặc trng choxăng ôtô

Nói chung sau một thời gian bảo quản hàm lợng nhựa thực tế sẽ tăng nhngchỉ đợc phép nằm trong giới hạn nhất định (thờng tối đa là 45 mg/100ml xăng).Nếu lợng quá lớn sẽ ảnh hởng đến khả năng tính chất của xăng nh: tính chốngkích nổ, tính ăn mòn, tính bốc hơi

Để đánh giá tính ổn định của nhiên liệu thông thờng ngời ta xác định hàm ợng thực tế và thời kỳ cảm ứng của nhiên liệu(thời kỳ cảm ứng càng lâu càngtốt)

Phản ứng oxy hoá tiến hành theo cơ chế chuỗi gốc nên có chu kỳ cảmứng(chu kỳ cảm ứng là thời gian cần thiết để quá trình oxy hoá nhiên liệu tới

điểm có vận tốc tăng vọt) Chu kỳ cảm ứng càng dài thì ổn định của xăng càngcao Đó là một chỉ tiêu quan trọng dễ đặc trng cho khả năng chống lại các biến

đổi hoá học của xăng

Từ đây ta có thể nói, tính ổn định hoá học của xăng là một chỉ tiêu quantrọng, nó ảnh hởng đến tính chất và phẩm cấp của xăng do nhiều nguyên nhândẫn đến Vì vậy tính ổn định hoá học này cần phải đặc biệt chú trọng tới

Bảng 5: Theo TCVN độ ổn định oxy hoá yêu cầu có giá trị:

Hàm lợng nớc và tạp chất cơ học không đợc tồn tại trong xăng dầu nói chung

và xăng ôtô nói riêng Tuy nhiên, trong quá trình vận chuyển, tồn chứa, nớc tự do

có thể lẫn vào ngoài ra nớc có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm củacác vật liệu hữu cơ dới đáy biển, hoặc nớc từ khí quyển ngấm vào các mỏ dầu

Về sau nớc có thể lắng xuống và đợc tách ra một cách tơng đối dễ dàng

Hàm lợng của nớc cho biết nớc hoà tan hoặc khuyếch tán trong sản phẩm,thông thờng hàm lợng nớc tăng theo thành phần cất của phân đoạn dầu mỏ Sự cómặt của nớc trong dầu mỏ làm chúng bị nhiễm bẩn, vì trong nớc có lẫn trong dầu

mỏ còn gọi là nớc khoan, nó có chứa một lợng rất lớn các muối khoáng Ngoài racòn một số oxyt không phân ly ở dạng keo nh Al2O3, Fe2O3, SiO2 Trong nhiềutrờng hợp nớc bị biến chất tạo thành hệ nhũ tơng bền vững, đẩy nhanh quá trìnhoxy hoá, do trong nớc có một số muối khoáng bị thuỷ phân tạo ra axit, gây nênnhững tác hại nghiêm trọng nh giảm độ cách điện, gây ăn mòn thiết bị, ăn mòn

bể chứa, đờng ống thiết bị theo phơng trình phản ứng sau:

MgCl2 + 2H2O  Mg(OH)2 + 2HCl2

MgCl2 + H2O  Mg(OH)Cl + HCl

Sự có mặt của nớc là nhân tố không có lợi cho việc sử dụng, nhng biết đợchàm lợng nớc có trong xăng dầu lại có ý nghĩa quan trọng, nó giúp cho việc tínhtoán khối lợng sản phẩm, đáp ứng cho quá trình mua bán và vận chuyển ,hàm l-ợng nớc trong sản phẩm dầu mỏ đợc tính bằng phần trăm (%) theo trọng lợng haythể tích bằng triệu ppm Tổng hàm lợng nớc xác định theo phơng pháp ASTM-D95-83, chính xác đến 0,005% thể tích sẽ đợc sử dụng để xác định đúng thểtích(khối lợng) sản phẩm khi vận chuyển xăng dầu

Từ đây, ta có thể nói hàm lợng nớc là một đặc trng quan trọng đối với dầu

mỏ, đặc biệt đối với dầu biến thế Với nhiên liệu xăng quy định không có nớc,hàm lợng nớc đợc xác định theo phơng pháp chng cất với dung môi, dùng cácphân đoạn Ete dầu mỏ hoặc xác định theo tiêu chuẩn ASTM 1976 nh sau:

Đun nóng mẫu thử với dung môi trong bộ cất sinh hàn + hồi lu có dung môikhông tan trong nớc, khi dung môi đó cùng đợc cất ra với nớc sẽ trở lại bình cất.Trong điều kiện nóng ẩm nh ở nớc ta thì sản phẩm rất dễ hấp thụ nớc, hàm lợngnớc thay đổi nhanh khi trong tồn chứa và sử dụng xăng

Do vậy cần phải tách nớc ra khỏi các phân đoạn sao cho hàm lợng nớc càngnhỏ càng tốt

Thành phần chính của hợp chất cơ học là cát, đất sét, muối kim loại và cácsản phẩm kết tủa của các quá trình oxy hoá Ngoài ra ta còn thấy tạp chất cơ họccòn là sản phẩm làm tăng độ tro Tạp chất cơ học có ở trong xăng dầu cũng nh làdầu mỏ nói chung, nó sẽ làm bẩn, gây mài mòn thiết bị, tắc đầu lọc và nhũ hoásản phẩm, đồng thời sẽ gây ra những khó khăn cho việc vận chuyển Nếu trongnhiên liệu này có hàm lợng các kim loại nặng lớn khi cháy sẽ tạo hợp kim với sắt

có nhiệt độ nóng chảy thấp, sẽ gây mài mòn trong quá trình bơm phun, dẫn đếnthủng lò Đặc biệt nếu tạp chất cơ học nhiều sẽ làm giảm lợng và hiệu quả sửdụng nhiên liệu

Từ đây ta có thể xác định tạp chất cơ học bằng phơng pháp tách và cân,

ph-ơng pháp này đợc xác định nh sau: lấy mẫu nhiên liệu đem lọc qua giấy lọc đã

đ-ợc sấy khô và cân bằng trớc sự tăng trọng lợng của giấy sau khi lọc sẽ xác định

đợc hàm lợng tạp chất cơ học Nhng quá trình xác định có thể không tránh khỏisai sót trong quá trình cân, rửa không hết sẽ làm tăng dầu nhờn và kỹ thuật sấy

Do vậy việc tách hàm lợng nớc và tạp chất cơ học ra khỏi dầu mỏ là một điều đặcbiệt cần chú trọng

2.16) Hàm l ợng các chất thơm:

Nếu trị số octane thấp sẽ bị cháy kích nổ, để khống chế hiện tợng này ta phảicải tiến thành phần hoá học của xăng trong các thành phần Hydro cacbon thì hợpchất Hydro cacbon thơm có trị số octane khá cao, nên xu hớng giảm hàm lợngchì trong xăng sẽ đợc thay thế khi sử dụng các hàm lợng các chất thơm để tăngkích nổ trong xăng(các phụ gia thơm nh Benzen, Etanol) Tuy nhiên sự gia tăngnày cũng gây ảnh hởng đến sự ô nhiễm môi trờng nên hàm lợng các chất thơmcũng càng đợc hạn chế trong điều kiện cha trang bị cho động cơ bộ phận sử lýxúc tác khí thải

Bảng 6: Quy định hàm lợng các nhân tăng trị số octane trong xăng của một số

quốc gia nh sau:

2.17) Mầu sắc của sản phẩm dầu:

Mầu sắc của sản phẩm dầu biến đổi từ mầu sáng đến nâu tối Mầu sắc củacác sản phẩm này phụ thuộc vào số lợng và đặc tính của các hợp chất keo nhựa

và màu sắc của các hợp chất khác lẫn trong những sản phẩm đó Mầu sắc là mộtchỉ tiêu ít có ý nghĩa đối với sản phẩm dầu mỏ sự khác nhau về màu sắc củanhững sản phẩm dầu thô có nguồn gốc về sự khác nhau về chủng loại dầu thôdùng để chế biến ra chúng, về khoảng nhiệt độ sôi, về phơng pháp và mức độ làmsạch trong quá trình chế biến về bản chất và hàm lợng của phụ gia pha vào cácsản phẩm đó

Tuy nhiên trong một số trờng hợp, màu đợc coi là sự nhiễm bẩn của sự oxyhoá các sản phẩm Phép xác định mầu của các sản phẩm dầu mỏ đợc sử dụng chủyếu cho mục đích kiểm tra trong sản xuất, và đối với ngời tiêu dùng thì mầu cũng

là chỉ tiêu chất lợng cũng quan trọng vì ngời ta nhìn thấy đợc nó mà qua đó ngời

ta có thể đánh giá sơ bộ chất lợng của sản phẩm

Phơng pháp so mầu seibolt: Mầu của nhiên liệu tơng ứng với chiều cao cộtmẫu, mà khi nhìn xuyên qua chiều cao của cột mẫu nhiên liệu trùng với mầu củamột trong ba kính chuẩn mầu theo thang đo (+30) là sáng nhất và (-18) là tốinhất

Một số quốc gia quan sát đợc nh sau:

Nhật Bản: xăng chất lợng có mầu vàng

Xăng thông dụng màu vàng

Malaysia: xăng mùa đông, mùa hè: mầu vàng

Philipin: Mầu sắc seibolt: ASTM.D156min +10

B¶ng 7: C¸c chØ tiªu kü thuËt cña x¨ng ch× tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCVN

5690-98) vÒ x¨ng «t«:

C¸c chØ tiªu chÊt lîng s¶n phÈm Ph¬ng ph¸p thö X¨ng

ch× 83

X¨ngch× 92

X¨ngch× 971-TrÞ sè octane

TCVN2694-95ASTM D381-94

ASTM D525-95ASTM D1266-91TCVN 6020- 95

83

701201902102

N1

5/8

2400,150,15

92

701201902102

N1

5/8

2400,150,15

97

701201902102

N1

5/8

2400,150,15

IV) Các loại xăng:

Các chỉ tiêu chất lợng của xăng đợc xác định theo tiêu chuẩn của từng quốcgia để nhằm đảm bảo cho máy móc làm việc tốt Các yêu cầu đó có thể hoàn toànthoả mãn từ các sản phẩm của nhà máy lọc dầu Nh đã biết sự khác nhau rất lớn

về tính chất lý học và hoá học của các cấu tử thành phần của nhiên liệu lọc dầu,cũng nh từ các nguồn dầu thô khác có thể hỗ trợ cho nhau bằng cách trộn để

đảm bảo chỉ tiêu chất lợng của nhiên liệu xăng

Ngoài ra ngời ta có thể sản xuất một số cấu tử xăng riêng biệt có chỉ sốoctane cao nh sản phẩm đồng phân hoá, sản phẩm ankyl hoá và trộn vào Để đảmbảo các chỉ tiêu chất lợng trên và cũng đảm bảo về kinh tế kỹ thuật của quá trìnhchế biến

Hình 2: Sơ đồ tăng c ờng trị số octane cho xăng

N-C

4(=) 118/102

126Buten

175propylen

Gasoil chân không

Crac king xúc tác 52 Xăng cracking 92/81

izo-Butane

Metanol

Xăng oligome hoá

Bảng 8: Các thành phần của xăng(các đặc trng quan trọng của các loại xăng)

Xăng thơng phẩm lấy ra từ quá trình cracking xúc tác có hiệu suất cao, tuynhiên hàm lợng oefin còn lớn Vì vậy áp dụng quá trình ankyl hoá olefin để làmtăng trị số mol của xăng pha trộn, tuy nhiên quá trình Ankyl hoá lại bị hạn chếbởi lợng Iso-Butane, do đó việc izome hoá butane thành izo-Butane để pha thêmvào xăng nâng cao trị số octane để sản xuất phụ gia MTBE (Metyl Tert-ButylEte) (phụ gia thay thế phụ gia trì để làm tăng trị số octane) có một ý nghĩa quantrọng Công nghệ Reforming xúc tác thực tế là công đoạn đảm bảo trị số octanetrong quá trình xản xuất xăng Các sơ đồ Reforming xúc tác ở áp suất và tái sinhxúc tác liên tục có thể sản xuất xăng có trị số octane cao(RON=103) phầnNaphten nhẹ thờng có trị số octane thấp và áp suất hơi bão hoà cao đợc đồngphân hoá thành xăng izomer hoá với trị số octane cao.

Các thành phần dùng để pha chế xăng thơng phẩm thờng đợc lấy từ nhiều quátrình lọc dầu khác nh chng cất, Izomer hoá, Ankyl hoá, cracking, và

Reforming , nhờ đó, tuỳ theo tính năng sử dung, xăng thơng phẩm là sản phẩmcuối cùng mang đủ các đặc trng của những cấu tử xăng thơng phẩm Theo tínhchất đặc điểm các loại xăng thơng phẩm mà có thể điều chỉnh liều lợng các cấu

tử xăng nhiều hay ít để hạn chế những nhợc điểm và phát huy những u điểm Sau đây là bảng tổng hợp 3 dạng Hydro cacbon đợc dùng để pha chế xăng th-

+1,5 pb: trờng hợp có phụ gia các thành phần đợc thêm 1,5g/l còn trờng hợpkhông có phụ gia thì các thành phần này sạch

RVB: áp suất hơi bão hoà xác định theo phơng pháp D.323)

IV.1) Xăng ch ng cất trực tiếp:

Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon-cacbon của hydro cacbon Trongcông nghệ dầu mỏ, quá trình này đợc ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặngthành các sản phẩm nhẹ, tơng ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng nhxăng, diezen, kerosen Có thể thực hiện phản ứng dới tác dụng của nhiệt

độ(Cracking nhiệt) và xúc tác (Cracking xúc tác) Trong hai phơng pháp đó,cracking xúc tác tỏ ra rất u việt vì phản ứng có tính chọn lọc cao, tạo ra nhiều cấu

tử có trị số octane cao trong xăng Lợng dầu mỏ đợc chế biến bằng cracking xúctác chiểm một tỷ trọng tơng đối lớn(khoảng 50%), ngày càng phát triển về số l-ợng, chất lợng và cải tiến công nghệ Có thể xem nh cracking xúc tác là một quátrình chủ yếu để sản xuất xăng động cơ thông dụng

Quá trình chng cất dầu thô là quá trình phân chia vật lý dầu thô thành cácthành phần đợc gọi là các phân đoạn Xăng chính là một trong những phân đoạn

đó và đợc chng cất trực tiếp từ dầu thô

Cấu tử xăng chng cất trực tiếp dễ dàng sản xuất hơn cả, do vậy trong thờigian dài trớc đây ngời ta vẫn sử dụng xăng này Chất lợng của xăng phụ thuộcchủ yếu vào bản chất của dầu thô ban đầu, vào mục đích và yêu cầu của quátrình, vào chủng loại sản phẩm cần thu và phải có dây chuyển công nghệ hợp lý.Vì vậy khi thiết kế quá trình chng cất, chúng ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tấtcả các yếu tố để qúa trình chng cất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.

Tiến hành chng cất phải có nguyên liệu mà nguyên liệu trong công nghiệpchế biến dầu là dầu thô, dầu thô khi mới khai thác còn lẫn các tạp chất(đất, đá, n-

ớc, muối, và tạp chất cơ học) Tất cả các tạp chất gây khó khăn cho quá trình

ch-ng cất đều tồn tại ở dạch-ng huyền phù,nhũ,tơch-ng Nh vậy muốn có ch-nguyên liệu dầuthô nguyên chất(nớc, muối và tạp chất cơ học) thì ta dùng điện trờng để tách cáctạp chất cơ học đó đi Nói chung xăng này có hàm lợng parafin chiếm 94%

-Nhợc điểm: Nếu có nhiều parafin mạch thẳng thì xăng có khả năng chốngkích nổ rất kém, dẫn đến chỉ số octane thấp thờng phổ biến ở xăng nàytừ(30 hay nói cách khác xăng này có trị số octane  80 Dầu thô Việt Namxăng chng cất trực tiếp có chỉ số octane(ON=60), cha thoả mãn chạy động cơxăng vì động cơ xăng có chỉ số octane tối thiểu phải 90 Muốn tăng trị sốoctane của xăng này thì ngời ta phải đa qua quá trình cracking xúc tác hoặc quátrình Reforming xúc tác, ngoài ra còn dùng các phụ gia

- u điểm: Nếu xăng này gồm nhiều hợp chất parafin mạch nhánh thì khảnăng chống kích nổ cao và dẫn đến trị số octane cũng tăng(60

+ Xăng này tính ổn định cao về mặt hoá học, các hợp chất hoạt động biến

đổi không còn nữa, do đó mà có thể bảo quản đợc lâu dài sao cho không bị biến

Quá trình biến đổi nguyên liệu là một quá trình rất phức tạp trong đó xảy rahàng loạt các phản ứng vừa nối tiếp vừa song song Mục tiêu của quá trình nhằmthu hồi xăng từ phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ khác hay nói cách khác

là thu một số olefin sử dụng trong công nghiệp tổng hợp hoá dầu và Hydrocacbon thơm có trị số octane cao (bằng cách giảm áp suất)

Nguyên liệu cho quá trình này thờng dùng phân đoạn nặng(Gasoil) có

t0

sôi=3005000C đến cặn nặng của dầu có độ sôi > 5000C Nguyên liệu phổ biếnhay sử dụng là cặn mazut của chng cất trực tiếp hay cặn nặng của quá trình làmsạch

2.2) Thành phần của cracking nhiệt:

Xăng cracking nhiệt có thành phần khác với xăng chng cất trực tiếp

Bảng 11: Thành phần của một số loại xăng:

1 Xăng chng cất trực tiếp(vùng Tac

ta)

2 Xăng cracking nhiệt (từ Mazut) 25-35 12-27 5-8 40-45

3 Xăng cracking nhiệt(từ Gasoil) 40-45 18-20 15-20 20-25

Do đó, trong xăng chng cất trực tiếp thì hàm lợng parafin là chủ yếu Cònxăng cracking nhiệt thì có nhiều olefin và Aren

Tính chất của xăng cracking nhiệt: olefin có một nối đôi, olefin vòng và aren

có nhánh olefin (styren) chiếm đa phần Do vậy, xăng cracking nhiệt có trị sốoctane cao hơn (608) so với xăng chng cất trực tiếp (3060) Tuy nhiên trị sốoctane của xăng cracking nhiệt vẫn cha đảm bảô yêu cầu chất lợng xăng thôngdụng ( xăng thông dụng phải có trị số octane bằng hoặc lớn hơn 70) Nhng nếupha thêm phụ gia chì [pb(CH3)4] thì trị số octane có thể đạt đợc 7080 Đây làphơng pháp thu hồi xăng có hàm lợng olefin quá nhiều 4050% do chứa nối đôinên độ bền của xăng thấp

 u điểm: + Dễ khởi động máy khi có nhiều olefin

+ Có trị số octane tơng đối cao

+ trong thành phần của nó có nhiều olefin, và một số hợp chất izo  nhợc điểm: + Tính ổn định kém vì chứa nhiều olefin

+ Trong xăng này chu kỳ phản ứng thấp, tính bảo quản kém + Hàm lợng lu huỳnh (S) trong xăng này: 0,5caogấp 5 lần cho phép đối với xăng ôtô