TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC SỬ DỤNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TÍNH CHẤT CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC SỬ DỤNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2.1.1. Giới thiệu về Ethanol sinh học

Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất bằng phương pháp lên men và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn… Ethanol còn được sản xuất từ các loại cây cỏ có chứa cellulose…

Ethanol đã được các nước công nghiệp phát triển sử dụng như một loại nhiên liệu độc lập hoặc pha vào xăng để làm tăng chỉ số octane và giảm lượng khí thải CO2. Brazil hiện đang là nước đứng đầu trong sản xuất và xuất khẩu ethanol từ mía đường. Tỷ lệ pha trộn cồn vào xăng ở Brazil thông dụng ở khoảng 2530 %. Hiện tại ở nước này các loại xe có thể chạy bằng xăng pha cồn tới 85% (E85) hoặc hoàn toàn bằng cồn. Ở Mỹ, Ethanol được sản xuất từ ngô, chiếm 37% tổng sản lượng toàn cầu.

Xăng pha Ethanol khan ở tỷ lệ 5-10% thể tích được dùng phổ biến trên mọi động cơ xăng dùng bugi đánh lửa cỡ nhỏ (theo quy ước là dưới 25 mã lực),[20]. Hiện nay ở châu Âu, tỷ lệ Ethanol trong xăng là 5,75%, ở Mỹ thông dụng là 10%, ở các nước khác cũng nằm trong khoảng từ 5-10%.

Các chủng loại, chất lượng sản phẩm cồn

DO nhu cầu sử dụng cồn làm nhiên liệu tại Việt Nam chưa phổ biến nên cồn sản xuất chủ yếu để xuất khẩu và sử dụng vào các mục đích khác như:

- Cồn thực phẩm: dùng trong chế biến thực phẩm, cồn bia...

- Cồn y tế (nồng độ 90 - 96% thể tích) : dùng trong ngành y để sát trùng, rửa dụng cụ, diệt khuẩn...

- Cồn công nghiệp (nồng độ 94 - 96% thể tích) : trong công nghiệp dùng làm dung môi, sản xuất cồn khô ...

- Cồn tuyệt đối ( nồng độ 99,5% thể tích): dùng trong nghiên cứu pha chế thử nghiệm.

- Cồn nhiên liệu: Ethanol nhiên liệu biến tính dùng trực tiếp cho động cơ hoặc pha trộn với xăng truyền thống. Cồn để pha vào xăng ngày nay đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM hoặc tiêu chuẩn quốc gia các nước và về cơ bản vẫn phải tuân theo các chỉ tiêu cụ thể như sau:

Bảng 2.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với Ethanol nhiên liệu biến tính

Tên chỉ tiêu Giới hạn

1. Ethanol, % thể tích, min 92,1

2. Methanol, % thể tích, max 0,5

3. Hàm lượng nhựa và rửa qua dung môi, mg/100ml, max 5,0

4. Hàm lượng nước, % thể tích, max 1,0

5. Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích 1,96 ÷5,0 6. Hàm lượng clorua vô cơ, mg/L (ppm khối lượng), max 32 (40)

7. Hàm lượng đồng, mg/kg, max 0,1

8. Độ axit (axit axêtic CH3COOH), % khối lượng (mg/L),

max 0,007 (56)

9. Độ pHe, min ÷ max 6,5 ÷9,0

10. Lưu huỳnh, mg/kg (ppm khối lượng), max 30 11. Sulfat, mg/kg (ppm khối lượng), max 4

12. Khối lượng riêng ở 150C, kg/m3 Báo cáo

13. Ngoại quan Trong, sạch

2.1.2. Một số tính chất lý hóa của Ethanol

Ethanol là hợp chất hữu cơ, nằm trong dãy đồng đẳng của cồn etylic, dễ cháy, không màu, là một trong các cồn thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn. Công thức hoá học là C2H5OH, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7917 g/ml ở 200C) sôi ở nhiệt độ 78,390C, hóa rắn ở -114,150C, tan trong nước vô hạn. Sở dĩ cồn etylic tan trong nước vô hạn và có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với este hay aldehyde có phân tử lượng tương đương là DO sự tạo hành liên kết Hydro giữa các phân tử cồn với nhau và với nước.

Hình 2.1. Cấu trúc phân tử của Ethanol

Qua kết quả phân tích tại phòng Thí nghiệm của Công ty Xăng dầu khu vực 5 thuộc Tập đoàn xăng dầu Việt Nam. Địa chỉ 77 Lê Văn Hiến - Quận Ngũ Hành Sơn - TP Đà Nẵng cho thấy các chỉ tiêu lý hóa của DOE5, DOE7 và DO có những điểm tương đương như của dầu DO. Tuy nhiên với đặc tính hóa học Ethanol có hàm lượng ôxy cao hơn dầu DO thông dụng, giúp quá trình cháy trong động cơ diễn ra triệt để hơn, giảm được vùng thiếu ôxy cục bộ làm tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm thiểu phát thải các chất độc hại trong khí thải động cơ.

Bảng 2.2. Kết quả thử nghiệm DOE5 và DOE7

ST

T CHỈ TIÊU LÝ HÓA ĐV. TÍNH PP THỬ KẾT

QUẢ DOE5

KẾT QUẢ DOE7 1 Tỷ trọng ở 15OC kg/l

 D 1298-12b

 D 4052-11

0,8304 0,8297

2 Màu ASTM D 1500-12 - -

3 Độ nhớt ở 40OC cSt D 445-15 2,826 2,768

4 Bắt cháy cốc kín OC D 93-16 <25 <25

5 Hàm lượng Lưu

huỳnh mg/kg

 D 5453-12

 D 4294-16e1

387 379

6 Hàm lượng nước mg/kg D 6304-16e1 888 -

7 Hàm lượng tro % W D 482-13 0,0019 0,0013

8 Chỉ số Cetane D 4737-10

(2016)

54,7 53,9

9 Ăn mòn đồng 3h,

50OC D 130-12 1a 1a

10 Cặn Cacbon

conradson %W D 4530-15 0,01 0,01

11

Thành phần cất - Độ sôi 50%

- Độ sôi 90%

OC D 86 – 16a 274,0 345,0

268,0 345,0

12 Ngoại quan D 4176-04

(2014)

Đục, không

trong suốt

Đục, không

trong suốt

13 Tạp chất dạng hạt mg/l D 6217-11 2,0 1,8

14 Điểm đông đặc OC D 97-16 +3 0

15 Độ bụi trơn àm D 6079-11

(2016) 443 300

16 Nhiệt trị cal/g D 4809-13 - -