Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính ổn định của hỗn hợp B10, B20 sản xuất tại Việt Nam trong điều kiện sử dụng thực tế bằng thực nghiệm. Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo
46 KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ Đánh giá tính ổn định hỗn hợp biodiesel B10, B20 sản xuất Việt Nam lưu trữ dài hạn thực nghiệm PGS TS NGUYỄN HOÀNG VŨ KS PHÙNG VĂN ĐƯỢC ThS PHẠM TRUNG KIÊN Học viện Kỹ thuật Quân sự ThS TRẦN VĂN LUẬN Viện Kỹ thuật Cơ giới Quân Tóm tắt: Một số nghiên cứu công bố cho thấy, hỗn hợp biodiesel B10, B20 nên sử dụng khoảng thời gian tháng kể từ phối trộn hạn chế tính ổn định hỗn hợp nhiên liệu Điều ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian lưu trữ hỗn hợp B10, B20 sử dụng cho phương tiện giới đường Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính ổn định hỗn hợp B10, B20 sản xuất Việt Nam điều kiện sử dụng thực tế thực nghiệm Từ khóa: Biodiesel B10, Biodiesel B20, tính ổn định nhiên liệu Abstract: Some studies have been published showing that biodiesel blends B10, B20 should only be used for a period of 06 months after mixing due to the limited stability of the fuel blends This will directly affect to the storage time of biodiesel blends B10, B20 when uses for road motor vehicles paper presents the results of experimental studies assessing the stability of biodiesel blends B10, B20 producted in Vietnam, in terms of practical use, by experiment Keywords: Biodiesel B10, Biodiesel B20, stability of fuel Đặt vấn đề Tính ổn định lưu trữ sau phối trộn vấn đề quan tâm nhiều nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) Một số nghiên cứu công bố cho thấy, hỗn hợp biodiesel B10, B20 nên sử dụng khoảng thời gian 06 tháng kể từ phối trộn [12, 13, 14] Tỷ lệ pha trộn, chất lượng nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100) hệ phụ gia sử dụng yếu tố tác động mạnh đến tính ổn định lưu trữ dài hạn hỗn hợp B10, B20 Trong thực tế, yếu tố đánh giá thực nghiệm Bài báo trình bày kết trình nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính ổn định hỗn hợp biodiesel B10, B20 sản xuất Việt Nam lưu trữ dài hạn điều kiện thực tế sử dụng Phương pháp trang thiết bị nghiên cứu 2.1 Mẫu nhiên liệu Các loại nhiên liệu dùng để phối trộn tạo hỗn hợp B10, B20 bao gồm: Nhiên liệu diesel dầu mỏ truyền thống (B0), mua xăng Petrolimex; nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100) sản xuất (theo dây chuyền cơng nghệ tồn Hàn Quốc) từ phụ phẩm trình tinh lọc dầu cọ thô (Crude Palm Oil) thành dầu ăn (Cooking Oil) [11] Đây nguồn nguyên liệu có tiềm lớn để sản xuất B100 Việt Nam Kết phân tích thuộc tính B100 [8] hồn tồn đáp ứng QCVN 01:2009/BKHCN [1] Quy trình cơng nghệ phối trộn hệ phụ gia dùng cho hỗn hợp B10, B20 trình bày chi tiết [8] Tại thời điểm ban đầu (0 tháng), mẫu nhiên liệu dùng cho q trình nghiên cứu phân tích, đánh giá dựa theo QCVN [1], TCVN [7] ASTM [10] tương ứng (Bảng 1) 2.2 Lưu trữ lấy mẫu nhiên liệu Mẫu biodiesel B10, B20 lưu trữ dài hạn thùng nhiên liệu xe (vật liệu chế tạo thép, dung tích 95 lít); lượng B10, B20 chiếm khoảng 90% dung tích thùng chứa; thùng nắp kín Mẫu biodiesel B10, B20 lưu trữ điều kiện: 01 thùng chứa B10 (ký hiệu mẫu B10_LN) 01 thùng chứa B20 (ký hiệu mẫu B20_LN) lưu trữ nhà có mái che (tránh mưa, tránh nắng, thùng chứa không chịu rung động); 01 thùng chứa B10 (ký hiệu mẫu B10_ LX) 01 thùng chứa B20 (ký hiệu mẫu B20_LX) lưu trữ trực tiếp thân xe hoạt động thường xuyên (nhiệt độ cao thay đổi nhanh, thùng chứa tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, chịu rung xóc mạnh) Trong thời gian lưu trữ 10 tháng, định kỳ 02 tháng mẫu B10, B20 lấy khỏi thùng chứa để phân tích, so sánh, đánh giá 07 thuộc tính (Bảng 2) dựa theo QCVN [1], TCVN [2, 3, 4, 5, 6, 7] ASTM [10] tương ứng Bảng Kết phân tích tính chất mẫu B0, B10, B20 KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ Bảng Chỉ tiêu phương pháp phân tích thuộc tính mẫu biodiesel B10, B20 lưu trữ dài hạn 2.3 Trang thiết bị nghiên cứu Các mẫu B10, B20 lưu trữ dài hạn phân tích PTN Nhiên liệu - Dầu - Mỡ thuộc Viện Hóa học Vật liệu/Viện KH&CN Quân với trang thiết bị đồng bộ, đại hãng Petrotest (Hình 2) Tạp chí GTVT 7/2014 gian lữu trữ, nhiêt độ độ ẩm tương đối trung bình có thay đổi phạm vi lớn (Nhiệt độ trung bình tháng cao khoảng 300C, thấp khoảng 150C; độ ẩm tương đối trung bình tháng cao khoảng 86%, thấp khoảng 77%) Hình 2: Diễn biến nhiệt độ độ ẩm tương đối trung bình khu vực Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 3.2 Kết phân tích thuộc tính nhiên liệu Kết phân tích mẫu biodiesel thể Bảng Hình Ta thấy: - Độ nhớt động học mẫu tăng theo thời gian lưu trữ, tỷ lệ tăng lớn tháng thứ 2; mức độ tăng từ 6,51% (B20_LN) đến 10,15% (B10_LX) Sau 10 tháng, mẫu B10_LX có mức tăng độ nhớt động học lớn (14,15%) Theo TCVN 5689:2005 [7] ASTM D7467/09 [10] giá trị số độ nhớt động học mẫu B10, B20 sau 10 tháng lưu trữ đảm bảo - Nhiệt độ chớp cháy cốc kín mẫu tăng theo thời gian lưu trữ, mức tăng lớn tháng thứ 2: B10_LN tăng 14,06%; B10_LX tăng 15,63%; B20_LN tăng 13,43%; B20_LX tăng 13,43% Sau 10 tháng lưu trữ, nhiệt độ chớp cháy cốc kín mẫu B10_LX B10_LN 780C, a- Đo độ nhớt động học; b- Đo nhiệt độ chớp cháy B20_LX B20_LN 800C Nhiệt độ chớp cháy cốc kín cốc kín; c- Xác định độ ăn mòn mảnh đồng; d- Đo nhiệt tất mẫu B10, B20 thỏa mãn giới hạn nhỏ độ cất; e- Xác định hàm lượng nước; f- Đo trị số a xít; g- Đo tỷ trọng cho phép TCVN 5689:2005 (min 55 0C) [7] Hình 1: Trang thiết bị phân tích thuộc tính - Chỉ số a xít mẫu B10, B20 tăng mạnh sau 10 mẫu B10, B20 lưu trữ dài hạn tháng lưu trữ (ở tháng thứ 6, B10_LX tăng 129,41%; mẫu Kết phân tích đánh giá B20_LX sau 10 tháng lưu trữ tăng 138,24%) Tuy nhiên, theo ASTM D7467/09 [10] số a xít mẫu B10, 3.1 Điều kiện môi trường lưu trữ B20 thời điểm lưu trữ 10 tháng đảm bảo tiêu chuẩn Theo số liệu thống kê thức Trung tâm - Nhiệt độ cất 90% thể tích khối lượng riêng Dữ liệu Khí tượng thủy văn Việt Nam cung cấp, diễn 150C mẫu B10, B20 tăng nhẹ sau 10 tháng lưu trữ; biến nhiệt độ độ ẩm tương đối trung bình khu nhiệt độ cất 90% thể tích mẫu B10 tăng 70C (2,09%), B20 vực tiến hành nghiên cứu thực nghiệm (Thành phố tăng 40C (1,18%); khối lượng riêng 150C B10_LX có mức Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc) từ tháng 6/2012 đến tháng tăng lớn (2,15%) Tuy nhiên, theo TCVN 5689:2005 [7], 6/2013 thể Hình Ta thấy, thời ASTM D7467/09 [10], tiêu nhiệt độ cất 90% thể tích Bảng Kết phân tích thuộc tính mẫu biodiesel B10, B20 lưu trữ dài hạn [8] 47 48 KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ khối lượng riêng 150C mẫu B10, B20 thời điểm lưu trữ 10 tháng đảm bảo yêu cầu - Chỉ số xê tan mẫu B10, B20 không thay đổi sau tháng lưu trữ Đến tháng thứ 10, mẫu B20 có mức suy giảm nhẹ số xê tan đảm bảo yêu cầu - Độ ăn mòn mảnh đồng mẫu B10, B20 khơng có thay đổi nhiều đạt loại sau 10 tháng lưu trữ Hình 3: Sự thay đổi thuộc tính mẫu B10, B20 lưu trữ dài hạn, [8] Kết luận Kiến nghị Kết phân tích cho thấy, sau 10 tháng lưu trữ thuộc tính B10, B20, có thay đổi định (với mức độ khác tùy theo thuộc tính) nằm phạm vi cho phép theo tiêu chuẩn, quy chuẩn hành Điều góp phần khẳng định mức độ phù hợp hệ phụ gia lựa chọn cho hỗn hợp biodiesel B10, B20 [8] nhằm đảm bảo tính ổn định điều kiện lưu trữ thực tế Có thể sử dụng loại B10, B20 cho phương tiện giới đường thời gian 10 tháng kể từ thời điểm phối trộn Tài liệu tham khảo [1] QCVN 1:2009/BKHCN, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia xăng, nhiên liệu diesel nhiên liệu sinh học [2] TCVN 2691-78, Dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ Phương pháp xác định khối lượng riêng picnomet [3] TCVN 2693-07, Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định điểm chớp cháy thiết bị thử cốc kín Pensky-Martens [4] TCVN 2695-08, Sản phẩm dầu mỏ - Xác định trị số axit kiềm, Phương pháp chuẩn độ thị màu [5] TCVN 2698-07, Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định thành phần cất áp suất khí [6] TCVN 3171-07, Chất lỏng dầu mỏ suốt không suốt - Phương pháp xác định độ nhớt động học (và tính tốn độ nhớt động lực) [7] TCVN 5689:2005, Nhiên liệu điêzen (DO) - Yêu cầu Kỹ thuật [8] Nguyễn Hoàng Vũ, Đề tài NCKH&PTCN cấp Nhà nước “Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel sinh học (B10 B20) cho phương tiện giới quân sự”, mã số ĐT.06.12/NLSH (thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025) [9] ASTM D4737-96a, Standard Test Method for Calculated Cetane Index by Four Variable Equation [10] ASTM D7467, Standard Specification for Diesel Fuel Oil, Biodiesel Blend (B6 to B20) [11] Vu Nguyen Hoang, Ha Vu Thi Thu, Hung Do Manh, Jeong Woo Yoo, Hee Jun Hyoung, Esterification of waste fatty acid from palm oil refining process into biodiesel by heterogeneous catalysis, Fuel properties of B10, B20 Blends, International Journal of Renewable Energy and Environmental Engineering, Volume 01, No 01, October, 2013 [12] G Knothe, J Krahl, J Van Gerpen, The Biodiesel Handbook, AOCS Press: Champaign, IL, 2005 [13] M Mittelbach, C Remschmidt, Biodiesels The Comprehensive Handbook, Martin Mittelbach, Austria, 2004 [14] Rafael Luque, Iuan Campelo, James Clark, Handbook of BiofuelProduction,Woodhead Publishing Limited, 2011 Ngày nhận bài: 02/6/2014 Ngày chấp nhận đăng: 25/6/2014 Người phản biện: TS Lương Đình Thi TS Nguyễn Hà Hiệp ... thuộc tính - Chỉ số a xít mẫu B10, B20 tăng mạnh sau 10 mẫu B10, B20 lưu trữ dài hạn tháng lưu trữ (ở tháng thứ 6, B10_LX tăng 129,41%; mẫu Kết phân tích đánh giá B20_ LX sau 10 tháng lưu trữ tăng... Điều góp phần khẳng định mức độ phù hợp hệ phụ gia lựa chọn cho hỗn hợp biodiesel B10, B20 [8] nhằm đảm bảo tính ổn định điều kiện lưu trữ thực tế Có thể sử dụng loại B10, B20 cho phương tiện... thuộc tính mẫu biodiesel B10, B20 lưu trữ dài hạn [8] 47 48 KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ khối lượng riêng 150C mẫu B10, B20 thời điểm lưu trữ 10 tháng đảm bảo yêu cầu - Chỉ số xê tan mẫu B10, B20 không