V. Các phụ gia cho xăng nhiên liệu
V.10. Phụ gia chống tĩnh điện
Khi xăng mà thành phần chủ yếu là Hydro cacbon đợc bơm với vận tốc lớn thì có thể tích điện và khi phóng điện có thể gây hiện tợng cháy nổ.
Phụ gia tăng độ dẫn điện (chống tĩnh điện của dòng chảy) thờng đợc dùng là các hợp chất chứa Canxi và Crôm cho và nhiên liệu với hàm lợng là nhỏ hơn 5ppm với các hợp chất này đợc hiện tợng cháy nổ làm tăng độ an toàn của xăng. V.11. Sự khác nhau cơ bản giữa xăng chì và xăng không chì:
♣ Về chất lợng : Các đòi hỏi với xăng chì và xăng không chì cơ bản vẫn giống nhau nh trị số Octane và phụ gia chống kích nổ. Với yêu cầu về trị số Octane vẫn là yêu cầu cần thiết nhất, ngoài ra có một số đặc điểm khác nhau.
- Đối với xăng có chì: Lợng chì (nhiều hay ít) là chì phụ gia đợc pha chế vào dạng Tetraethyl chì (TEL) hoặc Tetramethyl chì (TML) để cải thiện trị số Octane, nếu xăng gốc cha đặt tới giá trị trị số octane yêu cầu.
- Đối với xăng không chì: Thực tế thì vẫn đợc có một hàm lợng chì nhất định với hàm lợng đó thông thờng là 0,013g/l (TCVN 6776.2000) cũng quy định với xăng không chì, hàm lợng chì nói trên không phải là chì phụ gia đợc pha vào mà đơn giản nó chỉ là dạng chì khoáng có sẵn từ trong dầu mỏ nên hàm lợng thờng phụ thuộc vào nguồn gốc dầu mỏ và khả năng về công nghệ lọc hoá dầu của từng nhà máy có thể loại bỏ tối đa đến mức bao nhiêu. Tuy nhiên xăng không chì sẽ phải có các phụ gia khác để thay thế cho phụ gia chì nh Benzen,MTBE.
Tỷ trọng (Density ở 150C) : đối với xăng không chì thờng cao hơn xăng chì nhng không quá 0,750g/l.
Có thể nói, từ những đòi hỏi của môi trờng, phụ gia chì trong xăng phải loại bỏ trong những yêu cầu chất lợng của xăng động cơ lại không đợc thay đổi. Do đó để đảm bảo xăng có trị số octane theo yêu cầu sử dụng và yêu cầu thiết kế củađộng cơ, phải có các phụ gia mới thay thế. Việc thay thế hay giống nh việc sẽ
có một số thay đổi trong thành phần xăng không chì nhng chủ yếu là sự khác nhau đối với phụ gia nhằm tăng cờng trị số octane.
VI. Các hợp chất chứa oxy có trị số octane cao:
Trớc kia, chì là phụ gia khi cho vào xăng làm tăng trị số octane lên nhiều nhất (từ 6 đến 12 đơn vị octane). Nhng do các yêu cầu về bảo vệ môi trờng và do tính độc hại của chì mà sản phẩm cháy tạo thành PbBr2 ảnh hởng đến bầu khí quyển, ngoài ra không lắp đợc hợp xúc tác Pt/Al2O3. Do vậy, mà hiện này nhiều quốc gia đã ban hành luật cấm sử dụng loại phụ gia này. Để xăng không chì vẫn đảm bảo đợc trị số octane cao và đạt yêu cầu, có thể cải tạo công nghệ nhằm tiến hành quá trình refoming, tiêu hao nhiều năng lợng hơn cho quá trình này, tăng lợng nguyên liệu tiêu thụ, đẩy chi phí và giá thành lên rất cao.
ở Việt Nam, từ tháng 7 năm 2001 đã bắt đầu chiến dịch sử dụng xăng không có chì.
Có một số giải pháp hữu hiệu để đạt tới trị số octane cao hơn khi không sử dụng chì
- Pha trộn xăng có trị số octane cao (nh xăng alkyl hoá, izome hoá...) để biến đổi các parafine mạch thẳng những parafine mạch nhánh có trị số octane cao hơn có tính khả thi tốt vào nhiên liệu có trị số octane thấp.
- Nâng cấp và đa thêm các thiết bị lọc dầu để sản suất hỗn hợp xăng có trị số octane cao.
- Sử dụng các chất phu gia không cha chì, nh các hợp chất chứa oxy: + Ethanol
+ Methanol
+ Tertiary-butyl alohol (TBBA)
+ Methyl tertiaty-Butyyl ether (MTBE)
Trong số các phụ gia chứa oxy nói trên, etanol và MTBE đợc sử dụng với số lợng nhiều nhất. Chẳng hạn nh ở Mỹ. MTBE đợc pha trộn tới 15% thể tích,
etanol tới 10% thể tích. ở Brazil đã pha trộn tới 22% etanol vào xăng trong nhiều năm.
17: Tính chất lý học của các phụ gia chứa oxygen.
Các tính chất Methanol Ethanol TBA MTBE TAME
1.Tỷ trọng 60/600F
0,796 0,794 0,791 0,746 0,770
2.áp suất hơi bão hoà, bar
0,35 0,16 0,14 0,61 0,22 3.Nhiệt độ sôi, 0C 65 78 83 55 86 4.Khả năng hoà tan trong nớc Tan vô hạn Tan vô hạn Tan vô hạn 1,4% 0,6% 5.tỷ lệ A/F 6,5:1 9,0:1 11,1:1 11,7:1 11,9:1 6. Nhiệt lợng toàn phần Kcal/ 4,787 6,624 7,827 8,400 9,000* 7. Nhiệt lợng của hơi Kcal/
276 218 145 77 78 8. Điểm chớp cháy,0C 11 13 11 ... ... 9. Giới hạn bắt lửa -% tối thiểu -% tối đa 6,7 36,0 4,9 19,0 2,4 8,0 ... ... ... ... Chú thích: * các số liệu tính toán gần đúng VI.1. Methanol:
Methanol khi dùng để pha chế thờng có trị só octane cao tơng tự nh các chất phụ gia khác họ oxygen.
∗ u điểm lớn đối với loại phụ gia này là:
- Giá tơng đối rẻ
- Khả năng điều chế loại phụ gia này trong thiên nhiên tơng đối dễ dàng. Methanol có thể điều chế từ các nguyên liệu thô khác nhau.
∗ Nhợc điểm lớn nhất đối với phụ gia này là : Khả năng tan vô hạn của nó trong nớc có thể dẫn tới những hậu quả không tốt
VI.2. Ethanol:
Ethanol không đợc sử dụng rộng rãi bằng Methanol, nó chỉ đợc sử dụng chủ yếu ở các quốc gia có sẵn nguồn nguyên liệu thiên nhiên là mía nh Brazil. Tuy nhiên sử dụng loại phụ gia này cũng có một số nhợc điểm nh:
- Hút ẩm rất nhiều, làm tăng nguy có cháy nổ của nhiên liệu (tuy ít hơn so với Methanol).
- Làm tăng áp suất hơi bão hoà RPV của nhiên liệu. VI.3. Tertiary-butyalcohol(TBA)
Tertiary-buty alcohol (TBA) là sản phẩm trung gian của Ocide propylene. Có khoảng 800.000 tấn TBA đợc sản xuất trên toàn thế giới hàng năm, trong đó khoảng 400.000 tấn đợc sản xuất tại châu âu.
Hiện nay TBA thờng đợc sử dụng để pha chế với Methanol (tỷ lệ 1:1). Hỗn hợp theo tỷ lệ này sẽ làm giảm khả năng phân cách giữa 2 pha của Methanol, đồng thời cải thiện áp suất hơi bão hoà (RPV) của hỗn hợp.
Nhợc điểm:
- Phụ gia này có nhiệt độ chảy mềm khá cao, do vậy đối với xăng có phụ gia này không tồn chứa đợc ở nhiệt độ thấp
- Tertiary-buty alcohol (TBA) có khả năng hút ẩm cao tuykhông nhiều nh Methanolvà Ethanol.
VI.4.Methyl tertiary-butyl ether(MTBE) u điểm:
- Khi pha vào xăng không làm thay đổi áp suất hơi bão hoà RPV của nhiên liệu.
- Khả năng hoà tan với nớc của ether thấp hơn nhiều so với các loại rợu, do vậy lợng nớc lẫn vào trong nhiên liệu sẽ ít hơn nhiều.
- Nguy cơ gây cháy nổ ít hơn so với rợu. Nhợc điểm:
- Nhợc điểm lớn nhất của loại phụ gia MTBE là giá thành, trong khi nó lại có thể đợc sử dụng để pha vào xăng với lợng khá lớn (tối đa đến 15%). MTBE đợc điều chế bằng phơng pháp tổng hợp các izo-butylên mà izo- butylene không phải là một loại nguyên liệu dễ kiếm. Hiện này MTBE đang đợc tiến hành điều chế bằng những con đờng khác nhằm giảm giá thành của sản phẩm.
- MTBE cũng ảnh hởng đến độ bay hơi của nhiên liệu (nhiệt độ thành phần cất 50%) . Tuy nhiên, phụ gia họ Oxygen thờng có trị số octane rất cao (trên 100), do vậy chúng không thể thay thế hoàn toàn các chất phụ gia có chứa chì.
Bảng 18: Trị số octane của các chất phụ gia chứa Oxygen.
Phụ gia chứa oxygen RON MON
Metanol 127-136 99-104 Etanol 120-135 100-106 Tert-butanol(TBA) 104-110 90-98 Metanol/TBA (50/50) 115-123 96-105 Tert-Amyl metyl ete(TAME) 111-116 98-103
Trị số octane theo phơng pháp nghiên cứu của MTBE vào khoảng 115ữ123, do đó hỗn hợp 15% MTBE trong xăng có trị số octane gốc là 87 sẽ tạo nên một hỗn hợp có trị số octane theo phơng pháp nghiên cứu RON nằm trong khoảng 91 đến 92, làm tăng từ 4 đến 5 đơn vị octane, tơng đơng với hàm lợng chì từ 0,1 đến 0,15g/l. Tơng tự, trị số octane của ethanol là 120 đến 135, do đó hỗn hợp 10% của ethanol với xăng có trị số octane là 87 sẽ tạo ra hỗn hợp có trị số RON vào khoảng 90ữ92
Để đảm bảo trị số octane cho xăng nhiên liệu dùng cho động cơ hiện đại tỷ số nén cao, xăng không chì đợc sản xuất bằng các quá trìn công nghệ nh: Refoming xúc tác, đồng phân hoá, Ankyl hoá.
Đấy là xu thế sử dụng xăng sạch- xăng không chì nói chung, sử dụng xăng không chì có một u điểm nổi bật đó là vấn đề môi trờng - con ngời đợc cải thiện hơn rất nhiều so với việc sử dụng xăng chì. Vào khoảng 2005 toàn thế giới có xu hớng sử dụng hoàn toàn xăng không chì.
Đây là tin đáng chú ý vì nó không những giúp cho chúng ta giải quyết vấn đề nan giải hiện nay, sự ô nhiễm môi trờng rất có thể chấm dứt khi ta sử dụng hoàn toàn xăng không chì, mà còn hờng cho ta một cách cụ thể cần phải cố gắng nhiều hơn nữa trong mọi lĩnh vực khoa học-kỹ thuật để làm sao chúng ta tự hoàn thiện mình hơn và không ngần ngại cốt để xăng thơng phẩm Việt Nàm có đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật thế giới đứng ngang với các nớc phát triển.
Hình : công nghệ đồng phân hoá CKSISOM của Kellog và Root, INC.
Khí hydro cùng với nguyên liệu Naphta đi vào thiết bị (2) trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt thừa của phản ứng từ thiết bị phản ứng đi ra, sau đó đi vào thiết bị đun nóng (3) đung nóng hỗn hợp phản ứng, lúc này hỗn hợp phản ứng đợc đun nóng. Sau đó cho vào thiết bị phản ứng(1) ở thiết bị này xảy ra với phản ứng(2) để cấp lạnh(4) rồi đi vào tháp tách (6) qua máy nén(5). Một phần hydro đợc tuần hoàn trở lại còn một phần ra thì đi vào tháp tách C4 (7) ở tháp này thì C4 đợc tách ra và dùng là khí đốt công nghiệp sản phẩm đồng phân hoá lấy ra ở đáy tháp (7).
Nguyên lý làm việc của sơ đồ công nghệ đồng phân hoá ipsomb-hexorb-isom của viện dầu mỏ pháp IFP.
Nguyên liệu C5/C6 đi vào thiết bị (1) là thiết bị chng cất phần trên là izo- pentan qua thiết bị làm lạnh, qua tháp lắng, một phần đợc hồi lu voà thiết bị(1) còn phần là sản phẩm izo-pentan. Phần đáy của thiết bị là n-C5/C6 đi qua thiết bị (2) ở đấy khí H2 đợc sục vào để thực hiện phản ứng đồng phân hoá tại nhiệt độ
vừa phải tạo nên hỗn hợp cân bằng giữa n-parafin vaizo-parafin. Một phần khí thải đợc thoát ra ngoài, còn một phần đi vào thiết bị (3) thiết bị tách sản phẩm đồng phân hoá. ở đây sản phẩm thu đợc chủ yếu là các đồng phân mạch izo, đồng thời hydro tuần hoàn trở lại ban đầu.
Nguyên lý làm việc của sơ đồ công nghệ đồng phân hoá PENEX của UOP:
Nguyên liệu C3/C6 đợc nạp vào, cho qua thiết bị sấy khô (1). Đồng thời khí H2 cũng đợc đa vào cho thiết bị sấy khô (1). Nguyên liệu vào và khí H2 đã đợc sấy khô qua thiết bị trao đổi nhiệt vào thiết bị (2) thiết bị phản ứng đồng phân hoá.ở đây qua thiết bị phản ứng (2) để phản ứng đợc triệt để tối u hơn. Sản phẩm phản ứng ra khỏi thiết bị (2) đợc đa vào tháp tách (3) phần trên của tháp tách qua thiết bị làm lạnh đi vào bể chứa một phần sản phẩm đợc lấy ra làm khí đốt công nghiệp, còn một phần đợc hồi lu trở lại tháp tách. Phần dới của tháp thì đi qua thiết bị làm lạnh thu đợc sản phẩm đồng phân hoá penex.
Phần III: kết luận
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu nay em đã hoàn thành đồ án của mình với để tài : “Tổng quan về xăng nhiên liệu”
Qua đồ án này em rút ra đợc các nhận xét:
- Xăng là một hỗn hợp của một số Hydrocacbon với khoảng tSoi0 = 30ữ1800C
- Xăng đợc chế biến từ các phần cất trực tiếp và các sản phẩm Cracking tiếp tục đợc xử lý nhằm cải thiện chất lợng của xăng.
- Xăng là nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong, cả động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ. Mặc dù có sự khác nhau giữa các động cơ nhng cháy đều có yêu cầu về nhiên liệu là không bị kích nổ. Khi động cơ hoạt động, khởi động nhanh và không gặp khó khăn, không tạo nút hơi trong hệ thống dẫn nhiên liệu.
- Xăng cho động cơ ngày càng đợc nâng cấp rất nhiều về chất lợng, hoàn toàn đáp ứng đợc các yêu cầu của động cơ có tỷ số nén cao, hoạt động ổn định trong mọi điều kiện, không có hoặc có rất ít độc tố có hại cho ngời và môi trờng.
- Các tính chất quan trọng nhất của xăng là áp suất hơi, tính cháy đợc thể hiên qua trị số octane.
- Các chỉ tiêu nh: tính bay hơi, tính ổn định hoá học, tính cháy, tính ăn mòn kim loại..., cũng là những tính chất không thể thiếu đợc trong các lĩnh vực nh bảo về động cơ an toàn cho ngời sử dụng, giảm ô nhiễm khí thải trong vấn đề bảo quản và quản lý.
Hiện này trên thị trờng Việt Nam phổ biến các loại xăng nh: xăng Mogas 83,dùng cho các loại xe có tỷ sô nén nhỏ hơn 7,5. Còn Mogas 92, Mogas 90 thì dùng cho các loại xe đời mới tỷ số nén cao hơn 7,5.
Xăng máy bay thì có trị số octane cao hơn các loại xăng thơng phẩm này là sản phẩm đợc pha trộn từ các loại xăng có chất lợng khác nhau
Ngoài ra để đảm bảo chất lợng của xăng, sức khoẻ ngời tiêu dùng hay môi tr- ờng thì xăng đợc pha với một số phụ gia nhằm cải thiện tính năng của xăng. Các phụ gia nh phụ gia tẩy rửa, phụ gia chống rỉ, phụ gia
Tài liệu tham khảo
1. Công nghệ chế biến dầu mỏ các loại sản phẩm của nó (Tổng công ty xăng dầu Việt Nam-Petrolimex)
2. Lê Văn Hiếu: Công nghệ chế biến dầu mỏ 3. Trần Mạnh Trí. Giáo trình hoá học dầu mỏ
4. Sổ tay xăng dầu. Cục xăng dầu –tổng cục hậu cần 1993 5. Tiêu chuẩn Việt Nam 5690-92
6. Thuyết minh kỹ thuật Việt Nam 5690-1997. các chỉ tiêu chất lợng sản phẩm của xăng ôtô. Tổng công ty xăng dầu Việt Nam.
7. Đinh Thị Ngọ . Hoá học dầu mỏ.
8. Ullman’s encyclpedia of chemical. Vol A13
9. Võ Thị Liên. Công nghệ chế biến dầu mỏ và khí tập 1,2 ĐHBK Hà Nội 1980.
10. Xăng dầu tiêu chuẩn quốc gia Petrolimex. NXB giao thông vận tải 03- 1994
11. Shell sciene and Technology. Gasoline, 5-1989 12. Processoing guide, hãng UOP, 1,1996
13. World gasoline and Diesel Fuel Survery 1995.