CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA BUTANOL VÀ XĂNG
2.3. Đánh giá một số chỉ tiêu của xăng và Butanol
2.3.1. Về chỉ số Octane
Chỉ số octane của n-Butanol tương tự như của xăng được thể hiện ở Bảng 2.2. Butanol được sử dụng như là một phụ gia trong xăng, nó cũng có hiệu quả làm tăng RON cho xăng. Nhiên liệu có chỉ số octan cao sẽ ít bị kích nổ đặc biệt là khi quá trình cháy diễn ra nhanh và tự diễn biến bởi kỳ nén, có thể tăng chỉ số nén của động cơ, nhờ vậy tăng đáng kể hiệu suất nhiệt của động cơ. Điều này sẽ dẫn tới cải thiện công suất động cơ, dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với việc sử dụng các nhiên liệu khác cùng điều kiện.
2.3.2. Về hàm lượng oxi
Nhiệt trị khối lượng của Butanol (36MJ/kg) nhỏ hơn xăng (43,9MJ/kg), nhưng do khối lượng riêng của Butanol lớn hơn xăng nên sự khác nhau về nhiệt trị thể tích ít hơn. Mặt khác, sự có mặt oxy trong phân tử Butanol làm giảm sự phát thải những khí độc hại từ ống thải của động cơ do quá trình cháy được triệt để hơn ở động cơ dùng 2 loại nhiên liệu trên. Nhờ vậy lượng thải khí CO giảm đáng kể.
2.3.3. Độ bay hơi và nhiệt hóa hơi
Một trong những tính chất của Butanol là áp suất hơi bão hòa thấp (0,33 SI), so với Ethanol là 2 SI và xăng là 4,5 SI, điều đó có nghĩa là Butanol có tốc độ bay hơi thấp hơn. Điểm đồng sôi của hai cấu tử bao giờ cũng thấp hơn điểm bắt đầu sôi của từng
tăng. Hiện tượng đồng sôi cũng dẫn đến làm tăng áp suất hơi bão hịa. Vì vậy Butanol khơng tạo nên hỗn hợp đồng sôi với các cấu tử trong xăng. Khi pha Butanol vào xăng sẽ làm áp suất giảm nên có thể pha Butanol vào xăng có nhiều thành phần nhẹ, xăng pha Butanol sẽ có độ bay hơi nhỏ hơn vì vậy hạn chế được hao hụt do bay hơi. Tuy nhiên nếu áp suất của xăng quá nhỏ cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng khởi động lạnh của động cơ.
Đối với Butanol vì nhiệt hóa hơi của Butanol (0,43 MJ/kg) thấp hơn một nửa so với Ethanol (0,92 MJ/kg) nên động cơ sử dụng Butanol sẽ khởi động tốt hơn vào mùa lạnh so với Ethanol hoặc Methanol.
2.3.4. Nhiệt trị và năng lượng riêng
Nhiệt trị thể tích của Butanol là 29,2 MJ/L thấp hơn đối với xăng là 32 MJ/L. Tuy nhiên nhiệt trị thể tích của Butanol vẫn thấp hơn so với xăng. Khi so sánh về chi phí nhiên liệu nên so sánh giá tính trên một đơn vị năng lượng của nhiên liệu. Nếu Butanol được sản xuất trên quy mô cơng nghiệp thì giá sẽ thấp và theo BP và DuPont thì giá có thể cạnh tranh hoặc thấp hơn Ethanol nên chi phí trên một đơn vị năng lượng của Butanol chắc chắn sẽ rẻ hơn.
Nhiên liệu Butanol hay Ethanol có năng lượng tính theo một đơn vị khối lượng hay một đơn vị thể tích thấp hơn so với xăng. Để dễ so sánh năng lượng tinh thoát ra trên một chu trình hoạt động của động cơ người ta dùng một đại lượng gọi là năng lượng riêng (Specific energy) của nhiên liệu. Nó được định nghĩa là năng lượng tính trên một tỷ lệ khơng khí nhiên liệu.
Sự có mặt oxy trong phân tử Butanol dẫn đến giảm lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để cung cấp cho một đơn vị nhiên liệu. Lượng khơng khí lý thuyết cấn thiết để cung cấp cho 1 kg Butanol là 11,1 còn đối với xăng là bằng 14,6. Điều này dẫn đến là tuy nhiệt trị của Butanol nhỏ hơn xăng nhưng năng lượng riêng tính trên 1 kg khơng khí của Butanol (3,2 MJ/kg air) lớn hơn hẳn so với xăng (3,0 MJ/kg air).
2.3.5. Thành phần nước
Butanol không tan trong nước vô hạn như Ethanol, độ tan của Butanol đo được ở 20oC là 7,7 g/100 ml. Mạch cacbon của Butanol dài hơn Ethanol nên rõ ràng sẽ làm tăng tính kị nước và gần với các hydrocacbon hơn. Do vậy việc phân tầng của Butanol trong xăng sẽ kém hơn Ethanol. Tính kị nước của Butanol cao hơn Ethanol nên vấn đề tồn trữ của xăng pha Butanol cũng không phức tạp như Ethanol.