Nghiên cứu nâng cao trị số Octane của xăng bằng phụ gia hữu cơ, cơ kim và Ethanol.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , PHAN HUỲNH NAM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TRỊ SỐ OCTANE CỦA XĂNG BẰNG PHỤ GIA HỮU CƠ, CƠ KIM VÀ ETHANOL ĐÁP ỨNG TIÊU CHUẨN VIỆT NAM CỦA XĂNG KHÔNG CHÌ TCVN 6776:2013 C C R UT.L D Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 8520301 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN ĐÌNH THỐNG Phản biện 1: TS LÊ THỊ NHƯ Ý Phản biện 2: PGS.TS LÊ MINH ĐỨC C C R UT.L D Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật hóa học Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 06 năm 2020 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Hóa Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Khí thải từ loại xe giới nguồn gây ô nhiễm môi trường khơng khí lớn nguy hại nhất, đặc biệt khu vực đô thị môi trường không khí thị, thị lớn Hầu tất khí độc gây nhiễm mơi trường tạo thành q trình đốt cháy nhiên liệu động xe giới Theo đánh giá chuyên gia môi trường, ô nhiễm khơng khí thị giao thơng vận tải gây chiếm tỉ lệ khoảng 70% Đường phố đô thị nước ta bị nhiễm bụi, khí CO xăng dầu, phần lớn hoạt động giao thơng thải Lưu lượng xe lớn tình trạng kẹt xe liên tục làm cho ô nhiễm khơng khí trở nên trầm trọng [1] C C R UT.L Việc hội nhập vào Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO) Việt Nam ngày đòi hỏi dùng xăng dầu chất lượng cao, giảm thiểu khí thải D gây nhiễm mơi trường nhiên liệu có chất lượng thải Để theo kịp nước khu vực toàn giới chất lượng nhiên liệu khí thải Việt Nam áp dụng tiêu chuẩn cho xăng khơng chì theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776:2013 [4], tiêu chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn Euro II, Euro III Euro IV khí thải nhiên liệu Trên sở việc lựa chọn loại phụ gia để pha chế vào xăng có tiêu trị số octane thấp nhập khẩu, xăng bán thành phẩm thành xăng có trị số octane cao thông số kỹ thuật đảm bảo đạt tiêu chuẩn kỹ thuật xăng khơng chì, phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam, giảm thiểu nhiễm mơi trường giá thành chi phí thấp đem lại lợi nhuận cho nhà máy lọc dầu, doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu đủ điều kiện pha chế Trên lý mà đề tài tập trung nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phối trộn phụ gia Antiknock 819, Chimec FA 162, Antiknock 818 ethanol với xăng nhằm nâng cao tiêu trị số octane xăng, đảm bảo nâng cao chất lượng xăng, giảm thiểu ô nhiễm môi trườngđem lại lợi nhuận cao so với xăng chế biến thành phẩm cho nhà máy lọc dầu, đơn vị kinh doanh xăng dầu đủ điều kiện pha chế theo quy định Chính phủ [11] 3.Nội dung phạm vi nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: phối trộn xăng trị số octane thấp với phụ gia làm tăng trị số octane theo tỷ lệ khác nhau, tiến hành phân tích mẫu Xác định tỷ lệ mẫu xăng pha phụ gia với kết tối ưu đánh giá chất lượng thực tế khí thải mơi trường - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu pha loại phụ gia hữu cơ, kim loại ethanol C C R UT.L với xăng + Nghiên cứu tỷ lệ pha chế tối ưu D Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng, phân tích tiêu lý hoá xăng theo tiêu chuẩn Việt Nam, phân tích thành phần loại phụ gia GC-MS, đo khí thải xăng pha loại phụ gia Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5.1.Ý nghĩa khoa học: - Đưa cách pha chế ethanol, Antiknock 818, Antiknock 819, Chimec FA 162 vào xăng, xác định tỷ lệ pha chế loại phụ gia vào xăng - Nâng cao chất lượng xăng, giảm thiểu khí thải, giảm nhiễm mơi trường 5.2.Ý nghĩa thực tiễn: - Góp phần vào phát triển quốc gia lộ trình sử dụng nhiên liệu sinh học Chính phủ - Làm sở cho trình pha chế thương mại (giá thành, chi phí, lợi nhuận, giải cơng ăn việc làm cho người lao động, ) Cấu trúc luận văn Luận văn gồm 77 trang, có 25 bảng 49 hình Phần mở đầu trang, kết luận kiến nghị trang, tài liệu tham khảo trang Nội dung luận văn chia làm chương CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Dầu mỏ trình chế biến dầu mỏ [11] 1.1.1 Định nghĩa: 1.1.2 Nguồn gốc C C R UT.L 1.1.3 Thành phần 1.1.4 Sơ lược trình chế biến dầu D 1.1.5 Tầm quan trọng sản phẩm dầu mỏ 1.2 Nhiên liệu xăng 1.2.1.Giới thiệu chung 1.2.2.Chu trình đốt động 1.2.3.Yêu cầu chất lượng xăng 1.2.3.1.Yêu cầu chung 1.2.3.2.Các tiêu lý hoá quan trọng a/Trị số octane b/Nhiệt độ cất c/Áp suất d/Ăn mòn đồng e/Hàm lượng lưu huỳnh tổng f/Hàm lượng nhựa thực tế g/Độ ổn định oxy hóa h/Hàm lượng chì i/Hàm lượng oxy j/Hàm lượng benzen k/Hàm lượng olefin l/Hàm lượng hydrocacbon thơm m/Hàm lượng kim loại n/Tỷ trọng 15oC o/Cảm quan màu sắc 1.3 Ethanol khả sử dụng ethanol lĩnh vực nhiên liệu giới tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.3.1 Tổng quan ethanol 1.3.2 Khả sử dụng ethanol lĩnh vực nhiên liệu giới C C R UT.L 1.3.3 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.4 Các loại phụ gia D 1.4.1 Phụ gia kim antiknock 818 1.4.2 Phụ gia hữu antiknock 819 1.4.3 Phụ gia Chimec Fa 162 1.5 Tác hại chất nhiễm khí thải động 1.5.1 Tác hại sức khỏe người 1.5.2 Tác hại môi trường CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Quá trình tiến hành thực nghiệm Quá trình thực nghiệm gồm bước sau: + Chuẩn bị mẫu; + Chuẩn bị chất phụ gia Antiknock 819, Chimec FA 162, Antiknock 818, ethanol; + Pha chế; + Tiến hành phân tích tiêu chất lượng xăng theo TCVN 6776:2013 2.2 Chuẩn bị mẫu xăng 2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật mẫu xăng Những tiêu loại xăng trình bày bảng 2.1 Bảng 2.1 Những tiêu mẫu xăng TT Mẫu xăng RON 90 RON 90 RON 90 RON 90 RON 90 Trị số octane 90,1 90,3 90,5 90,2 90,1 Ký hiệu C1 C2 C3 C4 C5 Hàm lượng Hàm lượng kim Áp suất oxy (%wt) loại (mg/l) bão hòa (kPa) 0,08 0,07 62,1 0,12 61,4 0,03 0,12 55,4 0,07 0,38 63,5 0,02 0,29 56,8 2.2.2 Nguồn gốc mẫu xăng: Xăng RON 90 Kho xăng dầu ngoại quan Vân phong thuộc Tập C C R UT.L đoàn xăng dầu Việt Nam cung cấp 2.3 Chất phụ gia D - Ethanol 99,5% Cơng ty Tùng Lâm tỉnh Bình Dương - Chất phụ gia A818 hàm lượng Fe 30,1% khối lượng Công ty TNHH Minh Kha cung cấp - Chất phụ gia Antiknock 819 Công ty TDS Chemical Corp., Limited Công ty TNHH Minh Kha cung cấp - Chất phụ gia Chimec FA 162: công ty CHIMEC ASIA PACIFIC PTE LTD cung cấp 2.4 Pha chế 2.4.1 Pha chế loại phụ gia Antiknock 819, Antiknock 818, Chimec FA 162 Tiến hành xác định hàm lượng sắt có xăng để xác định tỉ lệ pha ferrocene thích hợp - Phân tích mẫu xăng sau pha chế với phụ gia A818 với tỷ lệ pha tiến hành phân tích máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định hàm lượng Fe, Mn có mẫu xăng sau pha - Xác định tỷ lệ pha chất phụ gia A818 để tìm tỷ lệ ứng với hàm lượng Fe 5mg/l - Phân tích mẫu máy xác định trị số octane để xác định trị số octane ứng với tỷ lệ Fe tìm để xác định độ tăng trị số octane - Phân tích mẫu ứng với tỷ lệ pha trên số thiết bị để xác định tiêu lý hoá theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6776:2013) - Tìm tỷ lệ pha A818 phù hợp để thực pha ethanol 2.4.2 Pha ethanol Tiến hành lấy mẫu xăng pha với chất phụ gia A818 có tỷ lệ thích hợp hàm lượng Mn chọn (phù hợp TCVN 6776:2013), C C R UT.L sau pha mẫu xăng với ethanol theo tỷ lệ khác nhau: 1%ethanol; 2%ethanol; 3%ethanol; 4%ethanol; 5%ethanol; 6%ethanol; D 7%ethanol; 8%ethanol; 9%ethanol; 10%ethanol 2.5 Tiến hành phân tích tiêu chất lượng xăng - Phân tích mẫu xăng pha chế máy sắc ký khí theo phương pháp ASTM D-4815 để xác định hàm lượng oxy - Phân tích mẫu xăng pha chế để xác định trị số octane máy xác định trị số octane - Phân tích mẫu xăng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định hàm lượng Fe - Phân tích tiêu lại xăng theo TCVN 6776:2013 2.6 Thiết bị 2.6.1 Máy octane: Xác định trị số octane 2.6.2 Máy sắc ký khí: Dùng phân tích hàm lượng oxy benzen 2.6.3 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử: phân tích hàm lượng Fe, 2.6.4 Thiết bị xác định thành phần chưng cất xăng dầu 2.6.5 Một số thiết bị phân tích tiêu chất lượng xăng - Thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh, hàm lượng chì - Thiết bị xác định áp suất bão hoà - Thiết bị xác định hàm lượng nhựa - CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lựa chọn mẫu xăng Chọn mẫu xăng để tiến hành thí nghiệm q trình pha chế, phối trộn để đánh giá tiêu chất lượng xăng sau pha chế, mẫu xăng có tiêu khác trị số octane, hàm lượng oxy, hàm lượng kim loại, áp suất bão hịa, tiêu trình bày bảng 2.1 3.2 Đánh giá chất lượng loại phụ gia Ethanol, A818, A819, C C R UT.L Chimec Fa 162 3.2.1 Ethanol D Chúng tơi phân tích mẫu ethanol để xác định độ tinh khiết ethanol GC-MS Phổ GC thu hình 3.1 cho thấy xuất peak với cường độ cao thời gian lưu 1,826 phút Tra cứu ngân hàng phổ chúng nhận thấy phổ thu peak tương ứng với hợp chất ethanol, với hàm lượng 99,883 phần trăm tổng thể tích Điều khẳng định ethanol có độ tinh khiết 99,88 Hình 3.1 Sắc ký đồ ethanol 3.2.2 Antiknock 818 Hình 3.3 Phổ 1H-NMR mẫu phụ gia A818 Trên phổ 1H NMR, nguyên tử H tương đương xiclopentađienyl C5H5- cộng hưởng tần số có độ chuyển dịch hóa học dịch chuyển nhiều vùng trường mạnh (δ = 4,1 ppm) so với tín hiệu cộng hưởng thơng thường Csp2 vịng benzene (khoảng ppm) anken (khoảng ppm) Các kiện phổ thu chứng minh có mặt cyclopentadienyl sắt Chúng tơi phân tích mẫu A818 để xác định phần trăm Fe có A818 kết thu C C R UT.L 29,8% khối lượng Fe phụ gia A818 3.2.3 Antiknock 819 D Chúng tơi phân tích phụ gia Antiknock 819 để xác định xác cơng thức cấu tạo GC-MS Công ty cổ phần dược Danapha Phổ GC thu hình 3.3 cho thấy xuất peak với cường độ cao thời gian lưu 5,28 phút thời gian lưu 4,11 xuất peak thứ với cường độ thấp peak thứ Phân tích MS hợp chất tương ứng với peak ta thu phổ MS hình 3.4 3.5 Tra cứu ngân hàng phổ chúng nhận thấy phổ thu peak hình 3.4 tương ứng với hợp chất aniline, tra cứu ngân hàng phổ phổ thu peak hình 3.5 tương ứng với hợp chất N-methylaniline Điều khẳng định thành phần phụ gia Antiknock 819 Nmethylaniline Aniline 10 Hình 3.7 Thành phần phụ gia Chimec Fa162 xác định theo phương pháp GC – MS C C R UT.L D Hình 3.8 Sắc ký đồ phụ gia Chimex Fa 162 Phổ GC – MS thu hình 3.8 cho thấy xuất peak với cường độ cao thời gian lưu 8,138 phút, tra cứu ngân hàng phổ chúng tơi nhận thấy phổ thu hồn toàn tương ứng với hợp chất N – methylaniline Ngoài thành phần phụ gia Chimec Fa 162 chứa amine thơm khác aniline N,NDimethylaniline, phổ GC-MS xuất peak Iso-octane, Toluene thời gian lưu thấp Điều khẳng định phụ gia Chimec Fa 162 gốc amine thơm có thành phần N – methylaniline 3.3 Xăng pha ethanol – Đánh giá chất lượng 3.3.1 Quy trình pha chế 11 Chúng tiến hành lấy mẫu xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3, C4, C5 pha với ethanol theo tỷ lệ khác thể tích, pha từ phần trăm đến 10 phần trăm thể tích ethanol xăng Sau mẫu tiến hành phân tích đánh giá số tiêu chất lượng xăng bị ảnh hưởng pha ethanol theo TCVN 6776:2013 hàm lượng oxy, trị số octane, áp suất bão hòa, hàm lưu huỳnh, thành phần chưng cất, 3.3.2 Hàm lượng oxy (phương pháp thử ASTM D4815) Kết phân tích tiêu hàm lượng oxy mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 trước sau pha ethanol trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Hàm lượng oxy mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 pha ethanol % Vol Mẫu C1 Mẫu C2 Mẫu C3 Mẫu C4 Mẫu C5 ethanol (%wt) (%wt) (%wt) (%wt) (%wt) 0,08 0,12 0,03 0,07 0,02 C C R UT.L 0,39 0,42 0,35 0,37 0,31 0,72 0,74 0,69 0,70 0,64 1,05 1,08 1,03 1,04 0,98 1,40 1,43 1,37 1,38 1,31 1,75 1,77 1,70 1,71 1,66 2,11 2,10 2,05 2,05 2,00 2,45 2,48 2,40 2,43 2,39 2,78 2,82 2,74 2,74 2,72 3,11 3,16 3,08 3,12 3,05 10 3,49 3,53 3,42 3,49 3,41 * Nhận xét: Kết bảng 3.1 cho thấy hàm lượng ethanol xăng tăng hàm lượng oxy tăng Điều giải thích hàm lượng ethanol pha vào nhiều, tổng hàm lượng oxy tăng dẫn đến oxy xăng tăng Tất mẫu xăng pha đến tỷ lệ lớn phần trăm vol ethanol vào xăng hàm lượng oxy lớn 2,7 D 12 phần trăm wt, không đạt TCVN Tại tỷ lệ pha nhỏ phần trăm thể tích ethanol hàm lượng oxy đạt theo TCVN 6776:2013 3.3.3 Trị số octane (phương pháp thử ASTM D2699) Bảng 3.2 Kết đo trị số octane mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 pha ethanol % Vol ethanol Mẫu C1 Mẫu C2 Mẫu C3 Mẫu C4 Mẫu C5 90,1 90,3 90,5 90,2 90,1 90,3 90,6 90,8 90,6 90,5 90,6 91,0 91,2 91,0 90,8 90,9 91,4 91,5 91,3 91,1 91,3 91,8 91,9 91,6 91,4 91,7 92,2 92,3 92,0 91,7 92,0 92,6 92,6 92,3 92,0 92,4 93,0 92,9 92,6 92,3 92,8 93,4 93,2 93,0 92,6 93,2 93,7 93,6 93,3 92,9 10 93,5 94,1 93,9 93,6 93,2 * Nhận xét: - Kết bảng 3.2 cho thấy phụ thuộc trị số octane mẫu xăng vào thể tích ethanol pha vào - Xăng pha ethanol làm tăng trị số octane Trị số octane C C R UT.L D mẫu xăng tăng theo tỷ lệ ethanol pha vào - Tại tỷ lệ pha phần trăm thể tích ethanol trị số octane mẫu xăng đạt tiêu chuẩn xăng RON 92 theo TCVN 6776:2013 3.3.4 Áp suất bão hòa (ASTM D5191) Theo kết thực nghiệm: Bảng 3.3 Áp suất bão hoà mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 pha ethanol Mẫu C1 Mẫu C2 Mẫu C3 Mẫu C4 Mẫu C5 % Vol ethanol (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) 62,1 61,4 55,4 63,5 56,8 13 10 63,5 67,4 69,7 70,1 71,5 73,0 72,2 71,6 71,1 70,0 63,5 65,0 66,0 68,5 69,2 68,0 67,5 67,0 66,0 65,2 56,5 58,0 58,5 60,5 62,0 63,5 63,0 62,6 62,0 61,0 65,0 66,0 66,5 67,0 67,5 68,0 67,0 66,5 66,0 65,5 59,4 60,0 61,6 62,2 63,0 62,4 62,0 61,6 61,4 61,0 * Nhận xét: Qua kết số liệu bảng 3.3 ta thấy pha ethanol vào xăng gốc làm tăng áp suất bão hòa hỗn hợp, áp suất tăng C C R UT.L đến điểm cực đại giảm dần theo độ tăng nồng độ ethanol xăng D Sự gia tăng áp suất giải thích sau: ethanol có tương tác với vài hydrocacbon thành phần xăng Cụ thể tạo hỗn hợp đẳng phí tỷ lệ với hydrocacbon nhẹ như: n-pentan, n-hexan,… Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sôi thấp nhiệt độ sôi cấu tử thành phần Do pha ethanol vào xăng với tỷ lệ định làm tăng áp suất bão hòa [49] Áp suất bão hòa ethanol 99,5% thấp (khoảng 17 kPa), thấp nhiều so với mẫu xăng gốc Tuy nhiên pha ethanol vào xăng ethanol lại có tác dụng làm tăng áp suất xăng lên rõ rệt Điều cho thấy áp suất bão hịa khơng thay đổi tuyến tính theo tỷ lệ ethanol pha vào 3.3.5 Thành phần cất Độ bay tiêu quan trọng phân đoạn xăng để đảm bảo cho khả vận hành bình thường động Đó khả 14 khởi động, khả tăng tốc khả cháy hết Ngồi áp suất bão hịa thành phần cất tiêu quan trọng để đánh giá độ bay xăng nhiên liệu Kết thực nghiệm: Bảng 3.5 Nhiệt độ sôi đầu mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 xăng pha ethanol % Vol ethanol Mẫu C1(OC) Mẫu C2(OC) Mẫu C3(OC) Mẫu C4(OC) Mẫu C5(OC) 10 36,0 36,3 36,5 36,8 37,0 37,2 37,5 37,8 38,1 38,5 38,6 35,4 35,8 36,0 36,2 36,5 36,8 37,0 37,2 37,5 37,9 38,2 34,5 34,8 35,1 35,5 35,8 36,2 36,5 36,8 37,1 37,4 37,7 36,3 36,6 36,8 37,0 37,3 37,6 37,8 38,1 38,2 38,4 38,7 D C C R UT.L 36,5 36,9 37,2 37,6 38,0 38,4 38,7 39,0 39,3 39,7 39,9 Bảng 3.6 Nhiệt độ sôi cuối mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 xăng pha ethanol % Vol Mẫu C1(OC) Mẫu C2(OC) Mẫu C3(OC) Mẫu C4(OC) Mẫu C5(OC) ethanol 10 203,6 203,4 203,1 202,7 202,4 202,1 201,7 201,5 201,3 201,0 200,9 204,1 204,0 203,7 203,5 203,2 202,9 202,6 202,3 202,0 201,7 201,5 180,2 179,5 179,0 178,7 178,6 178,2 177,5 177,1 176,4 176,0 175,7 190,1 189,7 189,3 189,0 188,5 188,1 187,6 187,1 186,5 186,1 185,7 194,0 193,5 192,9 192,5 192,1 191,7 191,2 190,8 190,3 189,7 189,4 15 * Nhận xét: Nhiệt độ sôi đầu mẫu xăng pha ethanol tăng theo tỷ lệ ethanol pha vào, nguyên nhân nhiệt độ sơi đầu tăng ethanol có nhiệt độ sơi khoảng 78,5oC, mẫu xăng có nhiệt độ sôi đầu nhỏ 38oC nên dẫn đến chưng cất nhiệt độ sôi đầu tăng lên Xăng pha ethanol làm tăng nhiệt độ sôi đầu, dẫn đến làm giảm khả bay xăng, ưu điểm xăng pha ethanol Nhiệt độ sôi tương ứng với phần trăm chưng cất từ 10 phần trăm đến sôi cuối mẫu xăng pha ethanol giảm so với nhiệt độ sôi tương ứng phần trăm chưng cất mẫu xăng gốc Kết phân tích tiêu thành phần chưng cất mẫu xăng pha ethanol phù hợp với TCVN 6776:2013 tiêu thành phần chưng cất 3.3.6 Hàm lượng lưu huỳnh C C R UT.L Kết thực nghiệm: hàm lượng lưu huỳnh mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 pha ethanol trình bày bảng 3.7 D Bảng 3.7 Hàm lượng lưu huỳnh mẫu xăng C1, C2, C3, C4, C5 pha ethanol % Vol Mẫu C1 ethanol (mg/kg) 147 139 133 127 121 115 110 106 100 94 10 89 * Nhận xét: Mẫu C2 (mg/kg) 327 329 325 321 326 300 295 289 284 279 273 Mẫu C3 (mg/kg) 206 200 195 189 184 178 172 167 162 156 152 Mẫu C4 Mẫu C5 (mg/kg) (mg/kg) 212 128 205 122 199 126 195 121 191 105 187 109 178 94 171 90 164 85 156 79 150 73 16 Kết thực nghiệm bảng 3.7 cho thấy hàm lượng lưu huỳnh giảm dần phần trăm ethanol xăng tăng Nguyên nhân ethanol có chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp từ đến nhỏ 10ppm pha vào xăng có hàm lượng lưu huỳnh lớn ethanol nhiều, dẫn đến hàm lượng lưu huỳnh xăng pha ethanol giảm giảm theo tỷ lệ ethanol pha vào 3.4 Xăng pha phụ gia A818 ethanol – Đánh giá chất lượng 3.4.1 Trước pha phụ gia A818 Để tiến hành pha phụ gia A818 vào xăng chúng chọn tỷ lệ pha 16mg phụ gia 818 vào 01 lít xăng mẫu xăng mẫu C1, C2, C3 Quá trình lựa chọn 03 mẫu C1, C2, C3 có hàm lượng Mn 0, nên trường hợp lượng Fe qua q trình phân tích tính tốn ứng với 16mg A818 pha vào lít xăng có giá trị khoảng 4,76mg/lít Kết kiểm tra hàm lượng Fe trị số octane mẫu xăng C1, C2, C3 trước sau pha phụ gia A818 trình bày bảng 3.9 C C R UT.L Bảng 3.9 Kết phân tích hàm lượng Fe trị số octane D TT mẫu xăng C1, C2, C3 trước sau pha phụ gia A818 C1 C2 C3 Chỉ tiêu Trước Sau pha Trước Sau pha Trước Sau pha Hàm lượng Fe, mg/l Trị số octane pha A818 A818 pha A818 A818 pha A818 A818 0,07 4,89 4,81 0,12 4,80 90,0 90,9 90,3 91,3 90,5 91,5 * Ghi chú: mẫu xăng có hàm lượng Mn = * Nhận xét: - Các mẫu xăng từ C1, C1, C3 sau pha phụ gia A818 hàm lượng Fe phân tích mức nhỏ 5mg/l phù hợp với TCVN 6776:2013 - Trị số octane mẫu xăng sau pha phụ gia A818 tăng 3.4.2 Chỉ tiêu chất lượng mẫu xăng C1, C2, C3 sau pha phụ gia A818 Pha mẫu xăng C1, C2, C3 sau pha phụ gia A818 ethanol 17 Chúng tiến hành pha mẫu xăng C1, C2, C3 sau pha phụ gia A818 với ethanol tỷ lệ thể tích 1%, 2%, 10% Các mẫu C1, C2, C3 sau pha phụ gia A818 có ký hiệu C1Fe, C2Fe, C3Fe Phân tích tiêu hàm lượng oxy mẫu C1Fe, C2Fe, C3Fe sau pha hàm lượng ethanol theo tỷ lệ thể tích 1%, 2%, 10%., kết sau: Bảng 3.10 Kết phân tích tiêu oxy, trị số octane mẫu tt C1Fe C2Fe C3Fe 3 xăng C1Fe, C2Fe, C3Fe sau pha ethanol %Vol Ethanol 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% Chỉ tiêu lý hóa Hàm lượng oxy 0,08 0,39 0,72 1,05 1,40 1,75 2,11 2,45 Trị số octane 90,9 91,2 91,5 91,8 92,2 92,5 92,8 93,1 Hàm lượng Fe 4,89 4,85 4,85 4,82 4,81 4,95 4,77 4,76 Hàm lượng oxy 0,12 0,42 0,74 1,08 1,43 1,77 2,10 2,48 Trị số octane 91,3 91,6 91,9 92,2 92,5 92,8 93,1 93,4 Hàm lượng Fe 4,81 4,80 4,80 4,79 4,79 4,79 4,79 4,78 Hàm lượng oxy 0,03 0,35 0,69 1,03 1,37 1,70 2,05 2,40 Trị số octane 91,5 91,8 92,1 92,4 92,7 93,0 93,3 93,6 Hàm lượng Fe 4,80 4,80 4,80 4,79 4,79 4,79 4,79 4,79 C C R T.L DU 8% 9% 10% 2,78 3,11 3,49 93,4 93,7 94,0 4,74 4,72 4,70 2,82 3,16 3,53 93,7 94,0 94,3 4,78 4,77 4,77 2,74 3,08 3,42 93,9 94,2 94,5 4,79 4,78 4,78 * Nhận xét: Các mẫu xăng C1Fe, C2Fe, C3Fes au ethanol tỷ lệ 7% thể tích ethanol, hàm lượng oxy trị số octane phân tích đạt TCVN 6776:2013 Mẫu C1Fe tỷ lệ pha 4% thể tích ethanol tiêu trị số octane phân tích 92,2 đạt tiêu chuẩn Việt Nam theo TCVN 6776:2013 Mẫu C2Fe tỷ lệ pha 3% thể tích ethanol tiêu trị số octane phân tích 92,2 đạt tiêu chuẩn Việt Nam theo TCVN 6776:2013 Mẫu C1Fe tỷ lệ pha 2% thể tích ethanol tiêu trị số octane phân tích 92,1 đạt tiêu chuẩn Việt Nam theo TCVN 6776:2013 3.5 Xăng pha phụ gia Chimec Fa 162, Antiknock 819 Ethanol 3.5.1 Các mẫu xăng gốc trước pha Chọn mẫu xăng dùng để pha ethanol, chất phụ gia Chimec Fa 162, Antiknock 819 18 - Mẫu (C1): Xăng RON 90 - Mẫu C17E: Xăng RON 90 pha 7% thể tích ethanol - Mẫu (C2): Xăng RON 90 - Mẫu C27E: Xăng RON 90 pha 7% thể tích ethanol - Mẫu (C3): Xăng RON 90 - Mẫu C37E: Xăng RON 90 pha 7% thể tích ethanol 3.5.2 Chỉ tiêu chất lượng mẫu xăng C1, C2, C3 xăng RON 90 pha ethanol 3.5.2.1 Các mẫu xăng C1, C2, C3, sau pha ethanol Tiến hành pha mẫu xăng C1, C2, C3 với ethanol theo tỷ lệ thể tích từ đến 10 phần trăm, sau chọn tỷ lệ pha tối ưu ethanol để thực pha với phụ gia Chimec Fa 162 Antiknock 819 Kết phân tích hàm lượng oxy trị số octane mẫu xăng C1, C2, C3, sau pha ethanol trình bày bảng 3.13 Bảng 3.12 Kết phân tích tiêu oxy, trị số octane mẫu xăng C1, C2, C3 sau pha ethanol tt C1 C2 C3 %Vol Ethanol Chỉ tiêu lý hóa 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% Hàm lượng oxy Trị số octane Hàm lượng oxy Trị số octane Hàm lượng oxy Trị số octane 0,08 90,0 0,12 90,3 0,03 90,5 0,39 90,3 0,42 90,6 0,35 90,8 0,72 90,6 0,74 91,0 0,69 91,2 D C C R UT.L 1,05 1,40 1,75 2,11 2,45 2,78 3,11 90,9 91,3 91,7 92,0 92,4 92,8 93,2 1,08 1,43 1,77 2,10 2,48 2,82 3,16 91,4 91,8 92,2 92,6 93,0 93,4 93,7 1,03 1,37 1,70 2,05 2,40 2,74 3,08 91,5 91,9 92,3 92,6 92,9 93,2 93,6 3,49 93,5 3,53 94,1 3,42 93,9 * Nhận xét: Các mẫu xăng RON 90 C1, C2, C3 sau pha ethanol hàm lượng oxy trị số octane tăng lên Đối với mẫu xăng tỷ lệ pha phần trăm thể tích ethanol hàm lượng oxy phân tích nhỏ 2,7 phần trăm khối lượng phù hợp với TCVN xăng theo TCVN 6776:2013, nên tỷ lệ pha phần trăm thể tích ethanol chọn để pha chế với phụ gia Chimec Fa 162 Antiknock 819 3.5.2.2 Chỉ tiêu chất lượng xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3 pha tỷ lệ phần trăm thể tích ethanol Chọn mẫu xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3 tỷ lệ pha với ethanol phần trăm thể tích (tại tỷ lệ hàm lượng oxy đạt chất 19 lượng theo TCVN 6776:2013) C17E; C27E ; C37E Sau tiến hành phân tích tất tiêu chất lượng mẫu xăng tỷ lệ pha phần trăm thể tích ethanol theo TCVN 6776:2013, kết phân tích tiêu đạt theo TCVN 6776:2013 3.5.3 Chỉ tiêu chất lượng mẫu xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3 pha ethanol phụ gia Chimec Fa 162 Chọn mẫu xăng RON 90 mẫu C1, C2, C3 pha phần trăm thể tích ethanol, sau tiến hành lấy mẫu pha với phụ gia Chimec Fa 162 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: 3.5.3.1 Trị số octane Bảng 3.14 Kết phân tích trị số octane mẫu xăng RON 90 pha ethanol C17E, C27E, C37E phụ gia Chimec Fa 162 C C R L Tt Mẫu 0% 0,5% 1% 1,5% 2% 2,5% DUT C17E 92,4 94,0 95,4 06,6 97,8 98,6 3% 3,5% 4% 4,5% 5% 99,4 100,0 100,6 101,0 101,4 C27E 93,0 94,5 96,0 97,1 98,3 99,2 100,0 100,6 101,2 101,7 102,1 C37E 92,9 94,6 96,0 07,2 98,4 99,3 100,1 100,7 101,3 101,8 102,1 * Nhận xét: Qua kết bảng 3.14 cho thấy mẫu xăng C17E; C27E ; C37E sau pha phụ gia Chimec Fa 162 trị số octane mẫu xăng tăng thể tích Chimec Fa 162 tăng lên, cụ thể: - Mẫu C17E: pha 1,0 phần trăm thể tích Chimec Fa 162 vào mẫu C17Etrị số octane tăng đơn vị 95,4 đạt TCVN xăng RON 95 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776:2013 - Mẫu C27E: pha 1,0 phần trăm thể tích Chimec Fa 162 trị số octane tăng đơn vị octane 96,0 đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776:2013 - Mẫu C37E: pha 1,0 phần trăm thể tích Chimec Fa trị số octane tăng 3,1 đơn vị 96,0 đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776:2013 20 3.5.3.2 Hàm lượng nhựa Bảng 3.15 Kết phân tích hàm lượng nhựa mẫu xăng RON 90 pha ethanol C17E, C27E, C37E phụ gia Chimec Fa 162 TT Mẫu 0% C17E 0,5 C27E 0,8 C37E 1,2 0,5% 0,5 0,9 1,3 1% 0,6 1,0 1,4 1,5% 0,7 1,1 1,5 2% 0,8 1,2 1,5 2,5% 0,9 1,3 1,6 3% 1,0 1,4 1,6 3,5% 1,1 1,4 1,7 4% 1,1 1,5 1,8 4,5% 1,2 1,5 1,9 5% 1,2 1,6 2,0 * Nhận xét: Qua kết bảng 3.15 cho thấy mẫu xăng C17E, C27E, C37E, sau pha phụ gia Chimec Fa 162 hàm lượng nhựa thay đổi theo tỷ lệ phụ gia Chimec Fa 162 pha vào, hàm lượng nhựa tăng lên ít, nguyên nhân phụ gia Chimec Fa 162 có thành phần Nmethylaniline phụ gia amine thơm có tính ổn định kém, có khả hình thành nhựa khoang đốt phận hệ C C R UT.L thống nhiên liệu, sử dụng với hàm lượng nhỏ hàm lượng nhựa tăng phù hợp với TCVN 6776:2013 D 3.5.3.3 Hàm lượng hydrocacbon thơm Bảng 3.16 Kết phân tích hàm lượng hydrocacbon thơm mẫu xăng RON 90 pha ethanol C17E, C27E, C37E phụ gia Chimec Fa 162 TT Mẫu 0% 0,5% C17E C27E C37E 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 9,9 10,2 10,5 10,8 11,1 11,2 11,6 12,0 12,3 12,7 13,1 13,5 13,9 14,3 14,7 15,0 16,7 17,0 17,4 17,8 18,1 18,5 18,9 19,3 19,7 20,0 20,4 1% 1,5% 2% 2,5% 3% 3,5% 4% 4,5% 5% * Nhận xét: Qua kết bảng 3.16 ta nhận thấy mẫu xăng C17E, C27E, C37E sau pha phụ gia Chimec Fa 162 hàm lượng hydrocacbon thơm thay đổi theo tỷ lệ phụ gia Chimec Fa 162 pha vào, pha thêm lượng Chimec Fa 162 vào nhiều hàm lượng hydrocacbon thơm tăng thêm tăng không nhiều, nguyên nhân thành phần chất phụ gia Chimec Fa 162 có chứa N-methylaniline, với tỷ lệ phụ 21 gia Chimec Fa 162 pha vào hàm lượng hydrocacbon thơm tăng lên không nhiều phù hợp TCVN 6776:2013 3.5.4 Chỉ tiêu chất lượng mẫu xăng RON 90 C1, C2, C3 pha ethanol phụ gia Antiknock 819 Chọn mẫu xăng RON 90 C1, C2, C3 pha phần trăm Vol ethanol, kết phân tích trình bày bảng 3.14 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 3.5.4.1 Trị số octane Bảng 3.17 Kết phân tích trị số octane mẫu xăng pha ethanol C17E, C27E, C37E, phụ gia Antiknock 819 TT Mẫu C17E C27E C37E 0% 0,5% 1% 1,5% 2% 2,5% 3% 3,5% 4% 4,5% 5% C C R UT.L 92,4 94,6 96,5 98,0 99,6 101,0 102,4 103,6 104,7 105,6 106,5 93,0 95,1 97,0 98,5 100,0 101,4 102,7 103,8 104,9 106 106,8 92,9 95,0 96,9 98,5 100,0 101,4 102,8 104,0 105,0 106,1 106,9 D * Nhận xét: Qua kết bảng 3.17 nhận thấy mẫu C17E, C27E, C37E sau pha phụ gia Antiknock 819 trị số octane mẫu xăng tăng thể tích Antiknock 819 tăng lên, cụ thể: - Mẫu C17E: với tỷ lệ pha 1,0 phần trăm thể tích Antiknock 819 trị số octane tăng 4,1 đơn vị, mẫu xăng pha chế có trị số octane 96,5 phù hợp với xăng RON 95 theo TCVN 6776:20135 - Mẫu C27E: với tỷ lệ pha 0,5 phần trăm thể tích Antiknock 819 trị số octane tăng 2,1 đơn vị 95,1 đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 theo TCVN 6776:2013 - Mẫu C37E: với tỷ lệ pha 0,5 phần trăm thể tích Antiknock 819 trị số octane tăng 2,1 đơn vị 95,0 đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 theo TCVN 6776:2013 3.5.4.3 Hàm lượng nhựa Tương tự phụ gia Chimec Fa 162 22 3.5.4.2 Hàm lượng hydrocacbon thơm Tương tự phụ gia Chimec Fa 162 3.6 Đánh giá thành phần khí thải xăng pha ethanol phụ gia Chimec Fa 162, Antiknock 819 3.6.2 Kết đo hàm lượng khí thải CO2, CO, HC, NOx Bảng 3.20 Kết đo khí thải CO2, CO, HC, NOx TT C1 C2 C3 Thành phần khí thải CO2 CO Tên mẫu (ppm) (ppm) 3,26 0,65 C1 (mẫu gốc) C1 + 7%Vol ethanol 2,53 0,45 3,22 5,61 C2 (mẫu gốc) C2 + 7% Vol ethanol 2,93 5,19 +1,0% Vol Chimec Fa 162 C2 + 7% Vol ethanol 3,01 5,17 + 1,0% Vol Antiknock 819 5,15 4,73 C3 (mẫu gốc) C3 + 7% Vol ethanol 4,97 4,27 +1,0 % Vol CN120 C3 + 7% Vol ethanol 4,98 4,16 + 1,0% VolAntiknock 819 DUT C C R L NOx (ppm) 11,1 8,7 18,0 HC (ppm) 289 230 408 25,3 310 24,9 318 20,0 487 26,5 395 26,0 400 * Nhận xét: Qua kết phân tích khí thải mẫu xăng gốc, xăng pha loại phụ gia ethanol, Chimec Fa 162, Antiknock 819 bảng 3.20, chúng tơi có số nhận xét sau: 1/ Đối với xăng pha ethanol trình cháy làm giảm hàm lượng loại khí thải CO, CO2, HC, NO2: - Ethanol chứa nguyên tử oxy công thức Khi ethanol thêm vào hỗn hợp nhiên liệu, cung cấp nhiều oxy q trình cháy trở nên tốt Khi phát thải CO giảm đáng kể - Khi thêm ethanol vào xăng, phát thải HC giảm xuống, ethanol có phân tử oxy nên q trình cháy diễn hồn tồn hơn, phát thải HC giảm 2/ Đối với mẫu xăng pha ethanol phụ gia Chimec Fa 162, Antiknock 819, phụ gia pha vào làm tăng khả cháy xăng, nhiệt 23 độ buồng cháy xăng có pha phụ gia cao xăng gốc nên lượng CO, CO2 HC giảm lượng NOx tăng phát sinh NOx phụ thuộc vào nhiệt độ buồng cháy, nhiệt độ buồng cháy tăng tăng lượng NOxtuy nhiên lượng NOx không thành phần Nitơ có mặt phụ gia cịn q trình oxy hóa nitơ có mặt khơng khí nên làm tăng khí NOx 3/ So sánh theo TCVN 6438:2005 – Phương tiện giao thông đường giới hạn lớn cho phép khí thải [53], giới hạn lớn cho phép khí thải dùng cho phương tiện giao thông đường CO HC động xăng phát thải CO đáp ứng mức tức hàm lượng CO nhỏ 4,5 phần trăm thể tích, HC đáp ứng mức tức hàm lượng HC nhỏ 600 ppm thể tích KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ C C R UT.L I KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, chúng rút số kết luận sau: Đã pha chế xăng RON 90 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 phẩm xăng sinh học phân tích đánh giá chất lượng loại xăng pha chế, cụ thể: - Xăng pha ethanol: với mẫu xăng gốc có hàm lượng oxy nhỏ 0,2 phần trăm khối lượng, trị số octane lớn 90,0 pha tối đa phần trăm thể tích ethanol, mẫu xăng sau pha chế hàm lượng oxy trị số octane đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776:2013 - Pha phụ gia A818 ethanol: Xăng có trị số octane lớn 90,0 sau pha16mg/l phụ gia A818 pha đồng thời khơng q 4% thể tích ethanol trị số octane lớn 92,0, D 24 đạt tiêu chuẩn kỹ thuật xăng RON 92 theo TCVN 6776:2013 - Pha phụ gia Chimec Fa 162 với ethanol: Xăng có trị số octane 90,0 pha phần trăm thể tích ethanol phần trăm thể tích phụ gia Chimec Fa 162 trị số octane lớn 95, đạt tiêu chuẩn Việt Nam theo TCVN 6776:2013 - Pha phụ gia Antiknock 819 với ethanol: Xăng RON 90 pha phần trăm thể tích ethanol pha phụ gia Antiknock 819 pha tỷ lệ từ 0,5% đến 1% thể tích đạt tiêu chuẩn xăng RON 95 theo TCVN 6776:2013 Đã sử dụng phụ gia pha chế kết hợp với ethanol để tạo sản phẩm xăng sau pha chế có chất lượng sản phẩm tốt hơn, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng cho phương tiện giao thông Đánh giá thành phần khí thải xăng pha ethanol thải mơi trường tốt xăng không pha ethanol II.KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu kết hợp loại phụ gia, tìm tỷ lệ pha chế thích hợp nhằm để nâng cao chất lượng xăng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đối với doanh nghiệp nhập xăng dầu để pha chế, chế biến xăng chất lượng thấp thành xăng chất lượng cao, cần phải đặt hàng từ nước ngồi có tiêu quan trọng sau: + Có hàm lượng Fe thấp nhiều so với tiêu chuẩn, phải nhỏ 0.5mg/l + Có hàm lượng oxy thấp nhiều so với tiêu chuẩn Việt Nam Sử dụng tốn tối ưu để tính tốn xác hàm lượng phụ gia, hàm lượng ethanol để sử dụng tối đa phụ gia pha vào D C C R UT.L ... mơi trường - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu pha loại phụ gia hữu cơ, kim loại ethanol C C R UT.L với xăng + Nghiên cứu tỷ lệ pha chế tối ưu D Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp phân... phạm vi nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: phối trộn xăng trị số octane thấp với phụ gia làm tăng trị số octane theo tỷ lệ khác nhau, tiến hành phân tích mẫu Xác định tỷ lệ mẫu xăng pha phụ gia với... 3.2 cho thấy phụ thuộc trị số octane mẫu xăng vào thể tích ethanol pha vào - Xăng pha ethanol làm tăng trị số octane Trị số octane C C R UT.L D mẫu xăng tăng theo tỷ lệ ethanol pha vào - Tại tỷ