Nghiên cứu nâng cao trị số octan của xăng bằng các phụ gia không chì và ứng dụng dưới dạng thương phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TRỊ SỐ OCTAN CỦA XĂNG BẰNG CÁC PHỤ GIA KHÔNG CHÌ VÀ ỨNG DỤNG DƢỚI DẠNG THƢƠNG PHẨM Chuyên ngành: Hoá hữu Mã số: 62 44 25 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Đà Nẵng - Năm 2015 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS Đào Hùng Cường Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Trần Văn Thắng Phản biện 1: GS.TSKH Trần Văn Sung Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Phản biện 3: PGS.TS Trần Thu Hương Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp Đại học Đà Nẵng vào hồi 08h ngày 16 tháng 01 năm 2015 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Tư liệu, Đại học Đà Nẵng A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Ý nghĩa luận án Năng lượng có vai trò quan trọng phát triển kinh tế-xã hội nâng cao chất lượng sống quốc gia giới sách phát triển kinh tế, xã hội bền vững quốc gia có gắn kết chặt chẽ an ninh quốc gia, an ninh kinh tế an ninh lượng Năng lượng trở thành yếu tố tách rời khỏi sống người, người lại phải đối mặt với thực trạng đáng báo động, nguồn lượng truyền thống cạn kiệt dần, mà nguyên nhân chủ yếu khai thác sử dụng bừa bãi Các quốc gia phát triển thực siêu dự án khai thác nhiên liệu từ lòng đất nhà máy lớn quốc gia liên tục thải hàng khí độc hại vào môi trường khiến trái đất ngày nóng dần Trong sản ph m dầu mỏ xăng mặt hàng thiết yếu ảnh hưởng lớn đến sống người dân Việc cải thiện, nâng cao chất lượng xăng chủ yếu nâng cao tr số octan nh m gia tăng giá tr sử dụng kinh tế xăng tiến hành từ lâu Chúng chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu nâng cao trị số octan xăng phụ gia không chì ứng dụng dạng thương phẩm” Đối tƣợng nhiệm vụ luận án - Nghiên cứu pha chế tìm tỷ lệ tối ưu loại phụ gia etanol, butanol, MMT, ferrocene, CN120, Antiknock 819 với loại xăng naphtha, xăng RON 83, xăng RON 90, xăng RON 92 để nâng cao tr số octan - Đưa quy trình pha chế etanol, butanol, MMT, ferrocene, CN120, Antiknock 819, xác đ nh tỷ lệ pha chế loại phụ gia vào xăng Đảm bảo xăng sau pha chế có chất lượng phù hợp TCVN - Dựa vào kết đạt đề xuất ứng dụng để sản xuất sản ph m thực tế nh m đem lại hiệu kinh tế môi trường Làm sở cho trình pha chế thương mại sở chế biến dầu khí - Góp phần vào phát triển quốc gia lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học Chính phủ Những đóng góp luận án - Đã tạo nhiều loại xăng nhiên liệu sinh học khác nhau, đạt chất lượng theo quy đ nh Nhà nước - Đã chứng minh r ng etanol sản xuất nước đạt tiêu chu n chất lượng để pha chế nhiên liệu xăng sinh học đạt tiêu chu n chất lượng - Lần nghiên cứu Việt Nam nghiên cứu sử dụng phụ gia CN120 sản xuất nước, kết hợp với etanol sản xuất nước phối trộn với loại xăng để nâng cao tr số octan tiêu xăng đánh giá phù hợp với TCVN - Đã xây dựng số quy trình công nghệ pha chế xăng nhiên liệu sinh học với việc kết hợp nhiều loại phụ gia để tạo nhiều sản ph m xăng với chất lượng tốt đảm bảo mặt kinh tế môi trường B NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chƣơng Tổng quan 1.Về nhiên liệu xăng Đã khái quát tài liệu xăng, thành phần hóa học xăng, tiêu lý hóa quan xăng - Nhiên liệu xăng sử dụng có vai trò kinh tế vô quan trong đời sống xã hội, đ nh đến phát triển kinh tế quốc gia - Nhu cầu sử dụng nhiên liệu xăng ngày tăng theo phát triển xã hội - Ô nhiễm môi trường ngày lớn sử dụng nhiên liệu ngày nhiều, ô nhiễm khí thải từ loại xe giới nguồn gây ô nhiêm môi trường không khí lớn nguy hại - Nguồn lượng truyền thống ngày cạn kiệt dần, nguyên nhân chủ yếu khai thác sử dụng bừa bãi Vì phải bổ sung nguồn tăng hiệu sử dụng giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường b ng phụ gia thêm vào Về phụ gia Đã tổng hợp tài liệu tất loại phụ gia etanol, butanol, MMT, ferrocene, Antiknock 819, CN120 - Trên giới việc sử dụng loại phụ gia etanol, MMT, ferrocene, Antiknock 819 số nước giới nghiên cứu sử dụng để pha chế vào xăng nh m mục đích thay phụ gia độc hại trước chì, trọng với mục đích cải thiện chất lượng xăng, giảm thiểu tác động đến môi trường, đồng thời tìm nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu hóa thạch - Hiệu sử dụng loại phụ gia nâng cao tr số octan loại xăng có tr số octan thấp - Phụ gia CN120 sản xuất nước, thời gian thử nghiệm hoàn thiện để đưa vào pha chế xăng nh m đảm bảo yêu cầu chất lượng xăng theo tiêu chu n mới, phù hợp với quy đ nh chất lượng giới, phù hợp theo tiêu chu n Euro 3, Euro 4, Euro giảm thiểu yếu tố ảnh hưởng đến môi trường Kết hợp pha đồng thời phụ gia CN120, etanol sản xuất nước với xăng sản xuất nước để cải thiện chất lượng xăng - Việc sử dụng phụ gia để pha chế vào xăng nh m nâng cao tr số octan, cải thiện tiêu môi trường, đạt mục tiêu theo lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học sử dụng pha chế phụ gia Chính phủ, phù hợp quy chu n Việt Nam, với quy chu n giới mà nhiều nước sử dụng Chƣơng Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu phụ gia 2.1.1 Phụ gia - Etanol 99,5% - Butanol 99,8% - Phụ gia MMT - Phụ gia ferrocene - Phụ gia CN120 - Phụ gia Antiknock 819 2.1.2 Các loại xăng - Xăng naphtha có tr số octan thấp khoảng 70 - Xăng RON 83 có tr số octan lớn b ng 83 - Xăng RON 90 có tr số octan lớn b ng 90 - Xăng RON 92 có tr số octan lớn b ng 92 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tr số octan ASTM D 2699 - Phương pháp phân tích hàm lượng chì ASTM D 5059 - Phương pháp phân tích thành phần cất phân đoạn ASTM D 86 - Phương pháp phân tích ăn mòn mảnh đồng ASTM D 130 - Phương pháp phân tích hàm lượng nhựa thực tế ASTM D 381 - Phương pháp phân tích độ ổn đ nh oxy hóa ASTM D 525 - Phương pháp phân tích hàm lượng lưu huỳnh ASTM D 5453 - Phương pháp phân tích áp suất (Reid) ASTM D 5191 - Phương pháp phân tích hàm lượng benzen ASTM D 5580A - Phương pháp phân tích hydrocacbon thơm ASTM D 1319 - Phương pháp phân tích olefin ASTM D 1319 - Phương pháp phân tích hàm lượng oxy ASTM D 4815 - Phương pháp phân tích khối lượng riêng ASTM D 4052 - Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại (Mn, Fe) ASTM D 3831 Chƣơng Kết thảo luận 3.1 Lựa chọn mẫu xăng 3.2 Đánh giá chất lƣợng loại phụ gia etanol, butanol, MMT, ferrocene, Antiknock 819, CN120 Để kiểm tra chất lượng phụ gia pha vào xăng, tiến hành phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân mẫu phụ gia etanol, butanol, MMT, ferrocene, Antiknock 819, sắc ký khối phổ 3.2.1 Etanol Phân tích phổ GC-MS Chúng phân tích mẫu etanol để xác đ nh độ tinh khiết etanol b ng GC-MS Sắc ký đồ thu hình 3.1 cho thấy xuất peak với cường độ cao thời gian lưu 1,826 phút Tra cứu ngân hàng phổ nhận thấy r ng phổ thu peak tương ứng với hợp chất etanol, với hàm lượng b ng 99,8 phần trăm tổng thể tích Điều khẳng đ nh r ng etanol có độ tinh khiết 99,8 nh c etanol 3.2.2 Butanol Phân tích phổ GC-MS Chúng phân tích mẫu butanol để xác đ nh độ tinh khiết butanol b ng GC-MS Sắc ký đồ thu hình 3.2 cho thấy xuất peak với cường độ cao thời gian lưu 3,703 phút Tra cứu ngân hàng phổ nhận thấy r ng phổ thu peak tương ứng với hợp chất 1-butanol, với hàm lượng b ng 99,9 phần trăm tổng thể tích Điều khẳng đ nh r ng butanol có độ tinh khiết 99,9 nh c butanol 3.2.3 MMT Trên phổ 1H-NMR MMT xuất tín hiệu nhóm metyl H 2,03 Ngoài ra, tín hiệu proton vòng cyclopentadienyl xuất vùng trường từ H 6,96 đến 7,29 Trên phổ 13C-NMR cho phép nhận dạng xuất tín hiệu cacbon metyl C 20,33, tín hiệu CH vùng trường từ C 125,59 đến 129,91, tín hiệu cacbon bậc bốn C 137,78 Các kiện phổ thu chứng minh có mặt phụ gia methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl Chúng phân tích phụ gia MMT xác đ nh có 24,4% khối lượng Mn phụ gia MMT 3.2.4 Ferrocene Trên phổ H-NMR, nguyên tử H tương đương xiclopentađienyl C5H5- cộng hưởng tần số có độ chuyển d ch hóa học d ch chuyển nhiều vùng trường mạnh (δ 4,1 ppm) so với tín hiệu cộng hưởng thông thường Csp2 vòng benzene (khoảng ppm) anken (khoảng ppm), tác dụng chắn mật độ e cao Tương tự vậy, nguyên tử C cộng hưởng tần số có độ d ch chuyển hóa học chuyển nhiều vùng trường mạnh (δ 70 ppm) so với tín hiệu Csp2 vòng benzene anken (khoảng 100 ppm) Các kiện phổ thu chứng minh có mặt cyclopentadienyl sắt Chúng phân tích phụ gia ferrocene xác đ nh có 29,8% khối lượng Fe phụ gia ferrocene 3.2.5 Antiknock 819 Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân Trên phổ 1H-NMR Antiknock 819 xuất tín hiệu proton vòng thơm b v trí H 6,55 (d, J = 8,0 Hz), 6,67 (t, J = 8,0 Hz), 7,18 (t, J = 8,0 Hz) Một nhóm metyl gắn với nguyên tử nitơ xác đ nh H 2,80 (s) Trên phổ 13C-NMR Antiknock 819 xuất tín hiệu đặc trưng vòng thơm b v trí C 112,49 (CH × 2), 117,26 (CH), 128,95 (CH × 2) 148,84 (C) Ngoài ra, tín hiệu cacbon metyl xác đ nh 30,10 (CH3) Các kiện phổ nêu cho thấy có mặt N-methylaniline aniline 3.2.6 CN120 Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân Trên phổ 1H-NMR CN120 xuất tín hiệu nhóm metyl H 2,76 (s) tín hiệu proton thuộc vòng thơm vùng trường từ H 6,56 đến 7,18 Ở vùng trường cao phổ C-NMR 13 CN120 xuất tín hiệu metyl C 30,56 Ở vùng trường thấp, tín hiệu metyl thuộc vòng thơm xuất C 112,31 đến 129,16 tín hiệu cacbon bậc bốn thuộc vòng thơm C 149,27 Các kiện phổ cho thấy có mặt hợp chất N-methylaniline * Nhận xét: Các phụ gia sử dụng để pha chế vào loại xăng etanol, butanol có độ tinh khiết cao đảm bảo yêu cầu để pha chế với xăng Đối với loại phụ gia MMT, ferrocene thành phần hợp chất methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl cyclopentadienyl sắt hợp chất khi phối trộn vào xăng có tác dụng nâng cao tr số octan Phụ gia CN120 Antiknock 819 thành phần N-methylaniline Aniline, chất có tr số octan cao, pha vào xăng có tác dụng nâng cao tr số octan 3.3 Chỉ tiêu chất lƣợng xăng pha etanol 3.3.1 Quy tr nh pha chế Chúng tiến hành lấy mẫu xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3, C4, C5 pha với etanol theo tỷ lệ khác thể tích, pha từ phần trăm đến 10 phần trăm thể tích etanol xăng Các mẫu xăng pha với etanol vào bình đ nh mức loại lít, sau mẫu chuyển đựng vào chai thủy tinh nút mài lắc, trộn Mẫu sau pha đưa vào tủ làm lạnh lưu nhiệt độ qui đ nh xăng (từ 04oC) để xác đ nh tiêu lý hoá xăng àm lượng oxy Hình 3.10 Đ thị biểu thị phụ thuộc hàm lượng oxy mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 vào % vol etanol * Nhận xét: Kết hình 3.10 cho thấy hàm lượng etanol xăng tăng hàm lượng oxy tăng Điều giải thích lượng etanol pha vào nhiều, tổng hàm lượng oxy tăng dẫn đến oxy xăng tăng 3.3.3 Trị số octan 12 3.6 Kết phân tích mẫu xăng Naphtha, xăng RON , xăng RON 90, xăng RON pha etanol từ mẫu X ến mẫu X17 Chọn mẫu xăng naphtha, RON 83, RON 90, RON 92 mẫu A1, B1, C11, D4 tỷ lệ pha với etanol 7% (tại tỷ lệ hàm lượng oxy đạt chất lượng theo TCVN 6776:2005) Sau tiến hành phân tích tất tiêu chất lượng mẫu xăng tỷ lệ 7% theo TCVN 6776:2005 3.6 Kết phân tích mẫu xăng Naphtha, xăng RON , xăng RON 90, xăng RON 92 pha etanol phụ gia CN Chọn mẫu xăng A1, B1, C11, D4 pha 7% thể tích etanol, sau lấy mẫu pha với phụ gia CN120 theo tỷ lệ thể tích từ 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5% Tiến hành phân tích đánh giá số tiêu ảnh hưởng đến chất lượng xăng sau pha chế: 3.6.3.1 Trị số octan Hình 3.21 Đ thị phụ thuộc trị số octan mẫu A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích etanol phụ gia CN * Nhận xét: kết hình 3.21 ta nhận thấy mẫu xăng A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia CN120 tr số octan mẫu xăng tăng lên thể tích phụ gia CN120 mẫu tăng lên 13 - Mẫu A17E tỷ lệ pha 5% thể tích CN120 tr số octan tăng 10 đơn v octan, với tỷ lệ pha 5% CN120 hàm lượng oxy phù hợp với TCVN tr số octan - 88,7 không đạt TCVN xăng RON 92 Mẫu B17E tỷ lệ pha 1,5% thể tích CN120 tr số octan tăng 5,3 đơn v octan b ng 92,0 đạt tiêu chu n xăng RON 92 theo TCVN 6776:2005 - Mẫu C117E tỷ lệ pha 1,0% thể tích CN120 tr số octan tăng 3,4 đơn v octan 95,7 đạt tiêu chu n xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 - Mẫu D47E tỷ lệ pha 0,5% thể tích CN120 tr số octan tăng 1,3 đơn v octan 95,4 đạt tiêu chu n xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 3.6.3.2 Hàm lượng nhựa Hình 3.22 Đ thị phụ thuộc hàm lượng nhựa mẫu xăng A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích etanol phụ gia CN * Nhận xét: Qua kết hình 3.22 ta nhận thấy mẫu xăng A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia CN120 hàm lượng nhựa thay đổi theo tỷ lệ phụ gia CN120 pha vào, hàm lượng nhựa tăng lên phù hợp với TCVN 6776:2005 14 3.6.3.3 Hàm lượng hydrocacbon thơm nh Đ thị phụ thuộc trị hàm lượng hydrocacbon thơm mẫu xăng A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích etanol phụ gia CN * Nhận xét Qua kết hình 3.23 ta nhận thấy mẫu xăng A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia CN120 hàm lượng hydrocacbon thơm tăng theo tỷ lệ phụ gia CN120 pha vào phù hợp với TCVN 6776:2005 Kết luận - Mẫu xăng có trị số octan thấp pha phụ gia CN120 vào trị số octan tăng cao mẫu xăng có trị số octan cao - Mẫu xăng naphtha pha với tỷ lệ 7% thể tích etanol 5% thể tích phụ CN120 không đạt tiêu chuẩn xăng RON 92 - Xăng RON 83 pha 7% thể tích etanol 1,5% thể tích CN120 trị số octan đạt 92,0 Pha 7% etanol 3,5% CN120 trị số octan đạt 95,1 - Xăng RON 90 pha 7% thể tích etanol 1% thể tích CN120 trị số octan đạt 95,7 - Xăng RON 92 pha 7% thể tích etanol 0,5% thể tích CN120 trị số octan đạt 95,4 - Kết phân tích tiêu mẫu xăng sau pha etanol phụ gia CN120 phù hợp với TCVN 6776:2005 15 3.6.4 Kết phân tích mẫu xăng Naphtha, xăng RON , xăng RON 90, xăng RON pha etanol, Antiknock 819 Chọn mẫu xăng naphtha, RON 83, RON 90, RON 92 pha 7% thể tích etanol, kết phân tích trình bày bảng 3.30, sau tiến hành lấy mẫu pha với phụ gia Antiknock 819 theo tỷ lệ thể tích từ 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5%, 5% Tiến hành phân tích đánh giá số tiêu ảnh hưởng đến chất lượng xăng sau pha chế 3.6.4 Trị số octan Hình 3.26 Đ thị phụ thuộc trị số octan mẫu xăng A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích phụ gia Antiknock 819 *Nhận xét: Kết hình 3.26 mẫu A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia Antiknock 819 có thay đổi sau: - Mẫu xăng A17E, tỷ lệ pha 4,5% thể tích Antiknock 819 tr số octan 92,6 phù hợp với xăng RON 92 theo TCVN 6776:2005 - Mẫu xăng B17E, tỷ lệ pha 1,5% thể tích Antiknock 819 tr số octan 92,3 đạt tiêu chu n xăng RON 92 theo TCVN 6776:2005 Với tỷ lệ pha 2,5% Antiknock 819 tr số octan đạt 95,9 phù hợp với xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 - Mẫu xăng C117E tỷ lệ pha 1,0% thể tích Antiknock 819 tr số octan 96,7 đạt tiêu chu n xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 - Mẫu xăng D47E tỷ lệ pha 0,5% thể tích Antiknock 819 tr số octan 96,1 đạt tiêu chu n xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 16 3.6.4 àm lượng hydrocacbon thơm Hình 3.27 Đ thị phụ thuộc hàm lượng hydrocacbon thơm mẫu xăng A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích phụ gia Anti noc *Nhận xét: Qua kết hình 3.27 nhận thấy mẫu A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia Antiknock 819 hàm lượng hydrocacbon thơm thay đổi phù hợp theo TCVN 6776:2005 3.6.4 àm lượng nhựa Hình 3.28 Đ thị phụ thuộc hàm lượng nhựa mẫu xăng A17E, B17E, C117E, D47E vào thể tích phụ gia Anti noc *Nhận xét: Qua kết hình 3.28 nhận thấy mẫu A1, B1, C11, D4 sau pha 7% thể tích etanol phụ gia Antiknock 819 hàm lượng nhựa tăng lên phù hợp với TCVN 6776:2005 17 Kết luận - Tất mẫu xăng naphtha, RON 83, RON 90, RON 92 sau pha 7% thể tích etanol 5% thể tích phụ gia Antiknock 819, mẫu sau pha chế phân tích đạt theo TCVN 6776:2005 QCVN 1:2009/BKHCN - Phụ gia Antiknock 819 pha vào xăng với đơn vị thể tích tiêu trị số octan tăng lên nhiều so với phụ gia CN120 - Đối với xăng RON 90 sau pha 7% thể tích etanol pha thêm phụ gia Antiknock 819 pha tỷ lệ nhỏ 1% đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 - Phụ gia Antiknock 819 loại phụ gia hữu nên pha vào làm cho hàm lượng hydrocacbon thơm tăng lên, phù hợp với qui định TCVN 3.7 Đánh giá thành phần khí thải xăng pha etanol, butanol, MMT, ferrocene, CN120, Antiknock 819 3.7 Kết o hàm lượng hí thải CO2, CO, NOx, C loại xăng naphtha, xăng RON , xăng RON 90, xăng RON pha loại phụ gia etanol, butanol, MMT, ferrocene, CN 0, Anti noc Bảng 3.37 Kết đo thành phần khí thải Thành phần khí thải CO2 CO NOx Tên mẫu (ppm) (ppm) (ppm) TT C1 D1 C1 (mẫu gốc) C1 + 6%Vol etanol D1 (mẫu gốc) D1 + MMT + 7% Vol etanol D2 (mẫu gốc) D2 C8 D2 + ferrocene + 7% Vol etanol C8 (mẫu gốc) C8 + ferrocene + 7% Vol etanol HC (ppm) 3,56 2,73 4,59 0,66 0,47 1,42 11,2 8,8 17,8 291 236 365 3,12 1,01 14,2 267 5,12 1,78 17,5 390 4,05 5,95 1,49 1,68 15,6 19,2 303 290 5,74 1,54 14,6 223 18 C9 B1 D4 C9 (mẫu gốc) C9+ MMT + 11% Vol butanol B1 (mẫu gốc) B1 + 7% Vol etanol +1,5% Vol CN120 B1 + 7% Vol etanol + 1,5% Vol Antiknock 819 D4 (mẫu gốc) D4 + 7% Vol etanol +1,5% Vol CN120 D4 + 7% Vol etanol + 1,5% Vol Antiknock 819 5,84 1,59 23,6 340 5,70 1,40 18,4 286 3,32 3,03 5,64 5,21 18,1 25,4 418 321 3,11 5,19 25,0 330 5,25 4,97 4,78 4,30 20,0 26,9 492 400 5,05 4,19 26,2 403 Kết luận Các tiêu phân tích CO, HC phù hợp với tiêu chuẩn khí thải TCVN 6438:2005 – Phương tiện giao thông đường - Giới hạn lớn cho phép khí thải Khi sử dụng xăng pha etanol loại phụ gia phần lớn giảm hàm lượng khí thải có số khí tăng tăng khống đáng kể só với qui định TCVN tính tổng thể khí thải giảm nên sử dụng xăng pha loại phụ gia tốt mặt môi trường Về mặt môi trường: Xăng pha etanol tăng khả cháy hết nhiên liệu nên lượng khí thải môi trường giảm thể qua tiêu hàm lượng lưu huỳnh, benzen, hàm lượng hydrocacbon thơm giảm kết khí thải môi trường giảm 3.8 Kết phân tích đánh giá chất lƣợng xăng pha loại phụ gia trình tồn chứa bảo quản Để đánh giá chất lượng xăng sau pha loại phụ gia với thời gian bảo quản mẫu tháng Chúng tiến hành lấy mẫu xăng sau pha chế loại phụ gia theo tỷ lệ tối ưu phân tích mục từ 3.2 đến 3.5 Mẫu sau pha chế tiến hành phân tích chất lượng mẫu sau pha chế, tiêu phân tích đánh giá theo TCVN 19 6776:2005 Đồng thời để mẫu thời gian tồn trữ sau tháng phân tích toàn tiêu chất lượng xăng theo TCVN 6776:2005 Các mẫu tiến hành pha chế phụ gia để thực việc đánh giá chất lượng bao gồm: - Xăng RON 90 pha 6% thể tích etanol - Xăng RON 92 pha MMT 7% thể tích etanol - Xăng RON 92 pha ferrocene 7% thể tích etanol - Xăng RON 90 pha MMT 11% thể tích butanol - Xăng RON 83 pha 7% thể tích etanol 1,5% thể tích CN120 - Xăng RON 83 pha 7% thể tích etanol 1,5% thể tích Antiknock 819 Kết luận Kết phân tích đánh giá chất lượng mẫu xăng RON 83, RON 90, RON 92 pha etanol, butanol, phụ gia MMT, ferrocene, CN120, Antiknock 819 sau pha chế để tồn chứa sau tháng cho thấy tất tiêu hóa l mẫu xăng pha loại phụ gia sau tháng tồn chứa thay đổi nhiều so với mẫu vừa pha phụ gia Tất tiêu phân tích phù hợp với TCVN 6776:2005 xăng không chì RON 92 RON 95 Vậy việc pha loại phụ gia để làm tăng trị số octan không làm ảnh hưởng đến tính chất nhiên liệu trình tồn chứa bảo quản vòng tháng 3.9 Kết đánh giá độ tƣơng thích xăng pha loại phụ gia ảnh hƣởng đến vật liệu Chúng tiến hành lấy roăn (đệm) xe ô tô hãng ford v trí thùng chứa xăng, ngâm mẫu xăng gốc mẫu xăng pha phụ gia Sau tiến hành đo kính hiển vi soi Trung tâm Phân tích phân loại Chi nhánh Đà Nẵng – Tổng cục Hải quan, cụ thể: - Xăng RON 90 xăng RON 90 pha 6% thể tích etanol - Xăng RON 92 xăng RON 92 pha MMT 7% thể tích etanol - Xăng RON 92 xăng RON 92 pha MMT 7% thể tích etanol 20 - Xăng RON 90 xăng RON 90 pha MMT 11% thể tích butanol - Xăng RON 83 xăng RON 83 pha 7% thể tích etanol 1,5% thể tích CN120, xăng RON 83 pha 7% thể tích etanol 1,5% thể tích Antiknock 819 Kết luận - Qua kết đo mẫu roăn (đệm) cao su xe ô tô hãng ford kính hiển vi soi thấy r ng, bề mặt mẫu ngâm nhiên liệu xăng, xăng pha etanol, xăng pha butanol loại phụ gia MMT, ferrocene, CN120, Antiknock 819 (có chứa phụ gia amin thơm) không thay đổi so với bề mặt mẫu ban đầu mẫu ngâm nhiên liệu đối chứng - Vậy qua kết đo kính hiển vi soi kết luận r ng xăng pha loại phụ gia chứa hợp chất kim, phụ gia amin thơm không gây ảnh hưởng đến vật liệu roăn (đệm) cao su trình sử dụng Chúng hoàn toàn tương thích với loại vật liệu Chƣơng Nghiên cứu triển khai qui trình công nghệ pha xăng Từ kết thu phần 3, để triển khai ứng dụng thực tế xăng sau pha chế, tiến hành xây dựng quy trình sản xuất để pha xăng với loại phụ gia thành xăng thành ph m, sở triển khai đầu tư thử nghiệm hệ thống phối trộn xuất E5 cho ôtô xitec (vận chuyển xăng đường bộ) theo lộ trình Chính phủ 4.1 Phƣơng án triển khai thực công nghệ sản xuất xăng pha Triển hai sản xuất xăng E5 Lựa chọn phương pháp phối trộn đường ống, tới trạm xuất xe bồn Xăng dầu mỏ etanol nhiên liệu bơm đồng thời với lưu lượng xác đ nh điều khiển hệ thống van kết hợp với hộp điều khiển gián đoạn lắp đặt lưu lượng kế Ưu điểm phương pháp phối trộn lắp đặt trạm 21 xuất xăng hữu, vận hành đơn giản, chi phí đầu tư không cao Do có nhiều ưu điểm phương pháp pha trộn bồn Triển hai pha chế xăng với etanol loại phụ gia Anti noc 819, CN120, MMT Lựa chọn công nghệ thiết b pha chế: thực pha chế bể, sau xác đ nh tỷ lệ thể tích loại xăng nền, phụ gia etanol, tất bơm vào bể pha chế Việc pha chế thực bơm phần loại phụ gia xăng vào bể chứa xăng pha chế, bơm quần ống, sau bơm đủ số lượng phụ gia xăng tiến hành dùng máy khuấy để khuấy trộn đều… Sau trộn xăng thành ph m kiểm tra chất lượng, sau đạt chất lượng tiến hành xuất bán cho tàu, xà lan xuất bán cho xe xitec xăng thông thường Pha chế xăng với etanol phụ gia ferrocene Lựa chọn công nghệ pha chế Do phụ gia ferrocene tồn dạng bột nên trước tiến hành pha chế phụ gia ferrocene với tỷ lệ xác đ nh, tiến hành pha với xăng để chuyển sang trang thái lỏng, tiến hành pha chế với xăng etanol Vì sử dụng hệ thống pha khuấy trộn phụ gia ferrocene Để cho việc pha phụ gia đồng đều, trình bơm xăng, etanol phụ gia ferrocene, khoảng 15 phút bơm phụ gia pha loãng với xăng lần, tiến hành pha với etanol xăng kết thúc việc pha chế 4.2 Tính giá thành sản phẩm sau pha chế Chúng dựa dự án sản xuất xăng E5 để tính giá thành sản ph m sau pha chế Doanh thu hàng năm dự án tính đến tiền lãi giá thành xăng giảm tính sau: - Giá nguyên liệu (xăng RON 92): 24.210đ/01 lít - Phụ gia gia (etanol): 16.000đ/01 lít - Giá thành sản ph m bán - xăng E5 (pha 5% etanol): 24.210đ/01 lít 22 Trên sở tính giá lít xăng pha 5% etanol 23.799,5 đ/lít Chúng tính toán tiêu kinh tế dự án sản xuất xăng E5 kết cho thấy dự án hoàn toàn khả thi thời gian hoàn vốn năm hai tháng CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN A KẾT LUẬN Công trình nghiên cứu “Nghiên cứu nâng cao trị số octan xăng phụ gia không chì ứng dụng dạng thương phẩm” thu nhận kết khoa học sau: Đã pha chế thành công loại xăng có nguồn gốc từ dầu mỏ với phụ gia có chứa hợp chất oxygenat, phụ gia chứa hợp chất thơm, amin thơm, phụ gia có chứa hợp chất kim, tương ứng với tỷ lệ khác tạo loại sản ph m xăng sinh học phân tích đánh giá chất lượng loại xăng pha chế - Xăng pha etanol: với mẫu xăng gốc có hàm lượng oxy nhỏ 0,9 phần trăm khối lượng pha đến phần trăm thể tích etanol vào xăng Với mẫu xăng có hàm lượng oxy nhỏ 0,2 phần trăm khối lượng, tr số octan lớn b ng 90,0 pha tối đa phần trăm thể tích etanol, mẫu xăng sau pha chế hàm lượng oxy tr số octan phù hợp TCVN 6776:2005 - Xăng pha butanol: xăng pha 11 phần trăm thể tích butanol hàm lượng oxy đo phù hợp TCVN 6776:2005, tr số octan tăng lên khoảng đơn v octan - Xăng pha phụ gia MMT, ferrocene: xăng có hàm lượng kim loại (Mn, Fe) b ng pha 19mg phụ gia MMT 16mg phụ gia ferrocene lít xăng, hàm lượng Mn Fe phân tích nhỏ 23 5mg/l phù hợp với TCVN 6776:2005, tr số octan tăng khoảng đơn v octan - Xăng pha đồng thời etanol, butanol phụ gia MMT, ferrocene + Xăng có tr số octan b ng 92,0 pha đồng thời phần trăm thể tích etanol với 19mg/l phụ gia MMT 16mg/l phụ gia ferrocene tr số octan tăng lên đạt tiêu chu n kỹ thuật xăng RON 95 theo TCVN 6776:2005 + Xăng có tr số octan b ng 90,0 pha đồng thời 11 phần trăm thể tích butanol 19mg/l phụ gia MMT 16mg/l phụ gia ferrocene tiêu phân tích như: hàm lượng kim loại, hàm lượng oxy, tr số octan đo lớn b ng 92,0 phù hợp với TCVN 6776:2005 - Pha phụ gia CN120 với etanol + Đối với xăng có tr số octan b ng 83,0 pha phần trăm thể tích etanol 1,5 phần trăm thể tích phụ gia CN120 tr số octan đạt 92,0, pha phần trăm thể tích etanol 3,5 phần trăm thể tích phụ gia CN120 tr số octan đạt 95,1 + Xăng có tr số octan b ng 90,0 pha phần trăm thể tích etanol phần trăm thể tích phụ gia CN120 tr số octan đạt 96,1 + Xăng có tr số octan b ng 92,0 pha phần trăm thể tích etanol 0,5 phần trăm phụ gia CN120 tr số octan đạt 95,4 - Pha phụ gia Antiknock 819 với etanol + Xăng RON 90 pha phần trăm thể tích etanol pha phụ gia Antiknock 819 pha tỷ lệ nhỏ phần trăm thể tích đạt tiêu chu n xăng RON95 + Xăng có tr số octan b ng 83,0 pha phần trăm thể tích etanol 1,5 phần trăm thể tích phụ gia Antiknock 819 tr số octan đạt 92,3, pha phần trăm thể tích etanol 2,5 phần trăm thể tích phụ gia Atiknock 819 tr số octan đạt 95,9 24 Sử dụng phụ gia CN120 phụ gia sản xuất nước, kết hợp với etanol để pha chế với xăng sản xuất nước đem lại sản ph m sau pha chế có chất lượng tốt so với xăng trước pha phụ gia chất lượng, giá tr môi trường Đã nghiên cứu đề xuất phương án triển khai quy trình công nghệ pha chế xăng, có khả triển khai nhà máy, xí nghiệp chế biến xăng dầu với quy trình công nghệ: - Quy trình công nghệ pha chế xăng với etanol (xăng E5) - Pha chế xăng với etanol loại phụ gia CN120, Antiknock 819, MMT - Pha chế xăng với etanol phụ gia ferrocene Lần sử dụng phụ gia pha chế kết hợp với etanol để tạo sản ph m xăng sau pha chế có chất lượng sản ph m tốt hơn, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng cho phương tiện giao thông Đã tính toán hiệu kinh tế giá thành sản ph m xăng pha loại phụ gia, giá thành sản ph m sau pha chế thấp so với giá bán sản ph m hành đồng thời yếu tố môi trường khí thải môi trường xăng pha chế tốt CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ [1] Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Thống (2008), “Nghiên cứu nâng cao tr số octane xăng MO90 b ng phụ gia ethanol”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 4(27), tr.37-42 [2] Nguyễn Đình Thống, Trần Văn Thắng, Đào Hùng Cường (2009), “Nâng cao tr số octan xăng MO90, MO92 b ng phụ gia MMT etanol”, Tạp chí Hóa học T.47 (2A), tr.398-403 [3] Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Thống, Trương Quốc Hưng (2009), “Nâng cao tr số octan xăng MOGAS 92 b ng phụ gia ferrocene etanol”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 40 (quyển 1), tr.53-59 [4] Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Thống (2010), “Nâng cao tr số octan xăng MOGAS 92 b ng phụ gia MMT etanol”, Tạp chí Hóa học T.48 (4C), tr.341-345 [5] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường (2012), “Nâng cao tr số octan xăng RON 90 b ng phụ gia ferrocene butanol”, Kỷ yếu hội nghị khoa học Đại học Đà Nẵng lần thứ V, tr.387-392 [6] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường, Trần Văn Thắng (2013), “Nâng cao tr số octan xăng RON 90 b ng phụ gia CN120 etanol”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng, số (17), tr.20-23 [7] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường, Trần Văn Thắng (2013), “Nâng cao tr số octan xăng RON 90 b ng phụ gia MMT etanol”, Tạp chí Khoa học Công nghệ trường Đại học kỹ thuật, số 92-2013, tr.131-135 [8] Nguyễn Th Thanh Xuân, Nguyễn Đình Thống, Trần Văn Hải (2013), “Nghiên cứu phối trộn số phụ gia oxygenate vào xăng không chì”, Tạp chí Công thương, số 13-4/2013, tr.24-27 [9] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường, Trần Văn Thắng (2013), “Nâng cao tr số octan xăng b ng phụ gia CN120 etanol”, Tạp chí Hóa học T.51 (2AB), tr.515-519 [10] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường, Trần Văn Thắng (2013), “Nâng cao tr số octan xăng b ng phụ gia Antiknock 819 etanol”, Tạp chí Hóa học T.51 (2C), tr.1003-1007 [11] Nguyễn Th Thanh Xuân, Nguyễn Đình Thống, Trần Văn Hải (2013), “Tác dụng việc phối trộn phụ gia Antiknock 819 vào xăng không chì nhằm cải thiện khả chống kích nổ xăng”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, (66), tr.106112 [12] Nguyễn Đình Thống, Đào Hùng Cường, Trần Văn Thắng (2013), “Enhancement on octan number of gasoline by adding additives unleaded”, Kỷ yếu hội nghị khoa học Việt – Pháp, Hóa học Vật liệu Môi trường bền vững, Đà Nẵng, CMED, p.115-126 ... lượng xăng chủ yếu nâng cao tr số octan nh m gia tăng giá tr sử dụng kinh tế xăng tiến hành từ lâu Chúng chọn đề tài luận án: Nghiên cứu nâng cao trị số octan xăng phụ gia không chì ứng dụng dạng. .. trình nghiên cứu Nghiên cứu nâng cao trị số octan xăng phụ gia không chì ứng dụng dạng thương phẩm thu nhận kết khoa học sau: Đã pha chế thành công loại xăng có nguồn gốc từ dầu mỏ với phụ gia. .. phối trộn vào xăng có tác dụng nâng cao tr số octan Phụ gia CN120 Antiknock 819 thành phần N-methylaniline Aniline, chất có tr số octan cao, pha vào xăng có tác dụng nâng cao tr số octan 3.3