4. Cỏc nội dung chớnh của luận văn
2.4 Yờu cầu chất lượng nhiờn liệu biodiesel
Theo hiệp hội đo lường và thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ (ASTM), chỉ tiờu chất lượng của biodiesel được quy định theo Bảng 2.2 sau [21]:
Bảng 2.2 Chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751
Chỉ tiờu đỏnh giỏ Giỏ trị
Tỷ trọng 0,8 - 0,9
Độ nhớt (40oC, mm2/s) 1,9 - 6,0
Nhiệt độ chớp chỏy, oC min 130
32
Glyxerin tự do, % khối lượng max 0,02
Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng max 0,05
Hàm lượng photpho, % khối lượng max 0,001
Chỉ số axit, mg KOH/g nhiờn liệu max 0,8
Độ ăn mũn tấm đồng (3h, 50oC) < No3
Trị số xetan > 47
Cặn cacbon, % khối lượng < 0,05
Tổng lượng glyxerin, % khối lượng max 0,24
Bảng 2.3 So sỏnh tớnh chất của nhiờn liệu diesel khoỏng với biodiesel
Cỏc chỉ tiờu Biodiesel Diesel khoỏng
Tỷ trọng 0,87 - 0,89 0,81 - 0,89
Độ nhớt động học ở 40oC, cSt 3,7 - 5,8 1,9 - 4,1
Trị số xetan 46 - 70 40 - 55
Nhiệt lượng tỏa ra khi chỏy, cal/g 37.000 43.800 Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng 0,0 - 0,0024 0,5
Điểm vẩn đục -11ữ 16 -
Chỉ số iot 60 - 135 8,6
Bảng 2.3 giới thiệu cỏc tớnh chất lý húa của nhiờn liệu biodiesel so sỏnh với nhiờn liệu diesel ngồn gốc dầu mỏ theo ASTM. Qua bảng so sỏnh ta nhận thấy biodiesel cú tớnh chất vật lý rất giống với dầu diesel. Tuy nhiờn, tớnh chất phỏt thải thỡ biodiesel tốt hơn dầu diesel khoỏng. Sản phẩm chỏy của biodiesel sạch hơn nhiều so với nhiờn liệu diesel khoỏng, riờng B20 (20% biodiesel, 80% diesel khoỏng) cú thể được sử dụng trong cỏc động cơ diesel mà khụng cần phải thay đổi
33
kết cấu của động cơ, thực tế cỏc động cơ diesel sẽ chạy tốt hơn khi pha chế 20% biodiesel.
Từ tất cả phần tổng quan trờn ta cú thể rỳt ra một số ưu nhược điểm của biodiesel so với diesel khoỏng như sau:
Ưu điểm của biodiesel:
- Trị số xetan cao:
Biodiesel là cỏc alkyl este mạch thẳng nờn cú trị số xetan cao hơn hẳn diesel khoỏng. Như vậy biodiesel hoàn toàn cú thể đỏp ứng yờu cầu về trị số xetan mà khụng cần phụ gia, thậm chớ biodiesel cũn được dựng như phụ gia tăng trị số xetan cho diesel khoỏng.
- Giảm lượng phỏt thải độc hại:
Biodiesel chứa rất ớt hydrocacbon thơm. Hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, khoảng 0,001% [22]. Đặc tớnh này của biodiesel rất tốt cho ứng dụng làm nhiờn liệu, vỡ làm giảm đỏng kể khớ thải SO2 gõy ăn mũn thiết bị và gõy ụ nhiễm mụi trường. Đồng thời, trong nhiờn liệu biodiesel chứa khoảng 11% oxy nờn quỏ trỡnh chỏy của nhiờn liệu xảy ra hoàn toàn, giảm được lượng hydrocacbon trong khớ thải [23]. Do đú sử dụng nhiờn liệu biodiesel sẽ rất cú lợi cho mụi trường và giảm nguy cơ bị bệnh ung thư do hớt phải khúi thải độc hại.
- Khả năng bụi trơn cao nờn giảm mài mũn:
Biodiesel cú độ nhớt cao hơn diesel nờn khả năng bụi trơn bờn trong tốt hơn. Khả năng bụi trơn của nhiờn liệu được đặc trưng bởi giỏ trị HFRR (high-frequency receiprocating rig). Núi chung, giỏ trị HFRR càng thấp thỡ khả năng bụi trơn của nhiờn liệu càng tốt. Diesel khoỏng đó xử lý lưu huỳnh cú giỏ trị HFRR ≥ 500 khi khụng cú phụ gia, nhưng giới hạn đặc trưng của diesel là 450. Vỡ vậy, diesel khoỏng yờu cầu phải cú phụ gia để tăng khả năng bụi trơn. Ngược lại, giỏ trị HFRR của biodiesel khoảng 200. Vỡ vậy, biodiesel cũn được coi như là một phụ gia rất tốt đối với nhiờn liệu diesel thụng thường.
- Cú khả năng phõn hủy sinh học:
Biodiesel cú khả năng phõn hủy rất nhanh (phõn hủy đến hơn 98% chỉ trong 21 ngày) nờn rất tốt cho mụi trường. Tuy nhiờn, sự thuận lợi này yờu cầu sự chỳ ý đặc biệt về quỏ trỡnh bảo quản nhiờn liệu.
34
- Khả năng thớch hợp cho mựa đụng:
Biodiesel rất phự hợp cho điều kiện sử dụng vào mựa đụng, nú cú thể làm việc được ở nhiệt độ -20oC.
- An toàn về chỏy nổ tốt hơn:
Biodiesel cú nhiệt độ chớp chỏy cao, trờn 110oC, nờn an toàn hơn trong tồn chứa và vận chuyển
- Nguồn nguyờn liệu cho tổng hợp húa học:
Ngoài việc được sử dụng làm nhiờn liệu, cỏc alkyl este axit bộo cũn là nguồn nguyờn liệu quan trọng cho ngành cụng nghệ húa học, sản xuất cỏc rượu bộo, ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm, cỏc alkanolamin isopropylic este, cỏc polyeste được ứng dụng như chất nhựa, chất hoạt động bề mặt,…
- Cú khả năng nuụi trồng được:
Biodiesel cú nguồn gốc từ dầu mỡ động thực vật nờn cú thể nuụi trồng và tỏi tạo được. Nhiờn liệu này là nguồn năng lượng độc lập với dầu mỏ, khụng làm suy yếu cỏc nguồn năng lượng tự nhiờn, khụng gõy ảnh hưởng tới sức khỏe con người và mụi trường.
Nhược điểm chủ yếu của biodiesel
- Giỏ thành khỏ cao: Biodiesel thu được từ dầu thực vật đắt hơn so với nhiờn liệu diesel thụng thường. Tuy nhiờn, trong quỏ trỡnh sản xuất biodiesel cú thể tạo ra sản phẩm phụ là glyxerin, là một chất cú tiềm năng thương mại lớn vỡ cú nhiều ứng dụng trong cụng nghiệp sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, kem đỏnh răng, mực viết,... nờn cú thể bự lại phần nào giỏ cả cao của biodiesel.
- Dễ phõn hủy sinh học: Biodiesel dễ phõn hủy gấp 4 lần diesel khoỏng [19] vỡ vẫn cũn chứa cỏc axit khụng no. ễxy húa và nước tớch tụ sẽ làm xấu đi cỏc tớnh chất của biodiesel sau một thời gian lưu trữ, do vậy biodiesel thường ớt được khuyờn dựng cho cỏc xe ớt được vận hành. Ngoài ra, vấn đề bảo quản tồn chứa phải được quan tõm.
- Cú thể gõy ụ nhiễm: Nếu quỏ trỡnh sản xuất biodiesel khụng đảm bảo, chẳng hạn rửa biodiesel khụng sạch thỡ khi sử dụng vẫn gõy ra cỏc vấn đề về ụ nhiễm do vẫn cũn xà phũng, kiềm dư, metanol, glyxerin tự do…cũng là những chất gõy ụ nhiễm.
35
Chương 3: THIẾT BỊ VÀ QUY TRèNH THỬ NGHIỆM.
Thử nghiệm được tiến hành tại Phũng thớ nghiệm động cơ đốt trong, Viện Cơ khớ động lực, Đại học Bỏch Khoa Hà Nội nhằm so sỏnh đối chứng cỏc thụng số kinh tế kỹ thuật của động cơ và chất lượng khớ thải đo được để rỳt ra kết luận về ảnh hưởng của nhiờn liệu biodiesel.