giới thiệu.
Chưng cất dầu thơ ta thu được phân đoạn sơi giữa 200oC và 350oC. Phân đoạn này chứa các hidrocarbon cĩ từ 10 tới 20 nguyên tử carbon [15, 16]. Phân đoạn này thường được sử dụng để sản xuất dầu hỏa, nhiên liệu phản lực (kerosene) và diesel (phân đoạn gasoil). Dầu gasoil thu được từ các sản phẩm cracking nhiệt và cracking xúc tác rất khác với gasolin thu được từ chưng cất trực tiếp dầu thơ do thành phần của chúng đã bị biến đổi. Hàm lượng parafin đã bị giảm đi do sự hình thành các hydrocacbon khơng bão hịa và hydrocarbon thơm, chất lượng nổ và chỉ số cetan của dầu bị giảm đi.
Tên gọi dầu gasoil cĩ nguồn gốc từ việc dùng dầu này để sản xuất khí thắp sáng bằng cracking và mặc dù ngày nay khơng cịn sử dụng nữa nhưng tên phân đoạn này vẫn được giữ nguyên vì phần lớn dầu vẫn được sử dụng để sản xuất khí ướt. Vì mục đích này, dầu gasoin phải cĩ đặc trưng parafin để cracking nhiệt ta thu được sản phẩn khí với hiệu suất cao cĩ nhiệt trị lớn.
Nhiên liệu diesel cĩ cùng khoảng nhiệt độ chưng cất với gasoil và chúng là cùng một nhiên liệu nhưng được sử dụng cho loại động cơ nén-nổ hay cịn gọi là động sơ diesel, vì thế chúng được gọi là nhiên liệu diesel. Động cơ diesel cĩ rất nhiều dạng và tốc độ, sử dụng một khoảng rất rộng các nhiên liệu từ các distillat của dầu thơ đến các phân đoạn chưng cất dầu than đá và các dầu thực vật.
Thành phần.
Phân đoạn gasoil nhẹ cĩ phần lớn là các n-parafin, iso-parafin, cịn hydrocarbon thơm rất ít. Ở phân đoạn cĩ n-parafin cĩ nhiệt độ kết tinh cao, chúng là những thành phần gây mất tính linh động của phân đoạn ở nhiệt độ thấp. Trong gasoil, ngồi naphten và hợp chất hydrocarbon thơm hai vịng là chủ yếu, cịn cĩ hợp chất thơm ba vịng và hợp chất cấu trúc hỗn hợp giữa naphten và thơm.
Ngồi ra cịn chứa các hợp chất chứa S, O, N. Lưu huỳnh chủ yếu ở dạng disunfua dị vịng. Các hợp chất chứa oxi ở dạng axit naphtenic, một phần nhỏ ở dạng phenol như dimetylphenol, hợp chất chứ oxi cĩ nhiều và đạt cực đại ở phân đoạn này. Trong gasoil đã xuất hiện nhựa nhưng với hàm lượng cịn ít, trọng lượng phân tử của nhựa cịn thấp (khoảng 300÷400 đvC).
Thành phần chính của diesel gồm chất nền và phụ gia. Chất nền là phân đoạn gasoil thu từ các quá trình khác nhau. Phục gia là các chất được bổ sung vào nhằm cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm diesel.
Chất nền sử dụng:
- Gasoil từ chưng cất dầu thơ (60-90%). - Gasoil từ cracking xúc tác.
- Gasoil từ caracking nhiệt. - Gasoil từ hydrocracking Phụ gia sử dụng:
- Phụ gia làm giảm điểm chảy - Phụ gia làm giảm điểm vẩn đục - Phụ gia tăng chỉ số octane
- Phụ gia chống oxi hĩa, ngăn cản tạo nhựa - Phụ gia giảm hoạt tính kim loại
- Phụ gia chống ăn mịn - Phụ gia khử nhũ - Phụ gia tạo màu
Yêu cầu chất lượng đối với nhiên liệu diesel
Khả năng tạo hỗn hợp cháy tốt: bay hơi tốt và phun trộn tốt, đánh giá qua thành phần phân đoạn, độ nhớt, tỷ trọng và sức căng bề mặt. Cĩ khả năng tự bốc cháy phù hợp: được đánh giá qua chỉ số cetane.
Ít đĩng cặn trong hệ thống và trong xi lanh, được đánh giá thơng qua thành phần phân đoạn, độ acid, hàm lượng lưu huỳnh, độ ăn mịn lá đồng và hàm lượng mercaptane.
An tồn về cháy nổ và khơng gây ơ nhiễm mơi trường, đánh giá qua nhiệt độ chớp cháy.
Tính lưu biến tốt: để đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục, được đánh giá bằng nhiệt độ đơng đặc, nhiệt độ vẩn đục, tạp chất cơ học, hàm lượng nước và hàm lượng nhựa.
Ít ăn mịn và cĩ khả năng bảo vệ, được đánh giá qua chỉ số acid, hàm lượng lưu huỳnh, độ ăn mịn lá đồng và hàm lượng mercaptane. Chỉ tiêu về chất lượng
Để đánh giá chất lượng diesel, đáp ứng yêu cầu của động cơ cũng như các tiêu chuẩn về mơi trường, nhiên liệu diesel phải thỏa mãn một số chỉ tiêu về chất lượng. Tuy theo điều kiện của từng quốc gia mà cĩ các tiêu chuẩn khác nhau. Mỗi quốc gia thường cĩ một bộ tiêu chuẩn khác nhau, nước ta thường xác định một số chỉ tiêu kĩ thuật của diesel theo các bộ tiêu chuẩn như TCVN, ASTM…Sau đây là một số tiêu chuẩn quan trọng với nhiên liệu diesel [16, 17].
Chỉ số cetane: là chỉ tiêu quan trọng nhất của nhiên liệu diesel, đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại lượng quy ước, cĩ giá trị bằng tỉ số phần tram thể tích của cetane (C16H34) trong hỗn hợp với α-methyl naphalene (C10H7CH3) sao cho hỗn hợp này cĩ khả năng tự bốc cháy tương đương với mẫu nhiên liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn
Độ nhớt: cũng là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu diesel. Độ nhớt quyết định khả năng lưu động và hĩa sương của nhiên liệu, nên cũng quyết định đặc tính cháy của nhiên liệu trong xylanh.
Nhiệt độ chớp cháy: là nhiệt độ thấp nhất ở điều kiện thường mẫu nhiên liệu thí nghiệm bát cháy ngay khi ngọn lửa xuất hiện và tự lan
truyền một chác nhanh chĩng trên tồn bộ bề mặt mẫu Tỷ trọng: đặc trưng cho độ nặng nhẹ của nhiên liệu. Điểm vẩn đục và điểm chảy
Nhiệt độ chớp cháy Độ ăn mịn lá đồng
Bảng 2-4. Các chỉ tiêu của dầu diesel ở Việt Nam
Các chỉ tiêu Phương pháp thử ASTM/TCVN TCVN 5689:2002 TCVN 5689:2005 Chỉ số Cetane (*),min D976; D 4737 45 46 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max D129; D 2622 500 500 Nhiệt độ chưng cất (oC), 90% v/v, max D86/TCVN 2698:2002 370 360 Điểm chớp cháy cốc kín(oC), min D3828/TCVN 6608- 2000 D93 50 55 Độ nhớt động học ở 40oC(mm2/s) D445/TCVN 3171:2003 1.6-5.5 2-4.5 Cặn carbon, 10% cặn chưng cất (%kl), max D189/TCVN 6324:1997; D 4530 0.3 0.3
Điểm đơng đặc (oC),
max D 97/TCVN 3753:1995 +9 +6 Hàm lượng tro (%kl), max D482/TCVN 2690:1995 0.01 0.01 Hàm lượng nước, %v/v, max D 2709 0.05 0.02 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max D 2276 - 10
Ăn mịn miếng đồng
ở 50oC (3h, max) D130/TCVN 2694:2000 1 1
Khối lượng riêng ở
15oC (kg/m3) D1298/TCVN 6594:2000 820-860 820-860 Độ bơi trơn (μm, max) D 6079 - 460 Ngoại quan D 4176 - Sạch, trong
(*): Phương pháp tính chỉ số cetane khơng áp dụng cho các loại nhiên liệu cĩ phụ gia cải thiện chỉ số cetane.
Bảng 2-5. Các chỉ tiêu của dầu diesel ở một số nước lân cận
Các chỉ tiêu Trung Quốc 2004-2005 Thái Lan 2004
Hàm lượng lưu huỳnh (ppm, max) 2000/500 35
0
Chỉ số cetane (min) 46 47
Nhiệt độ chưng cất (oC, 90% v/v, max) 355 35 7
Điểm chớp cháy cốc kín (oC, min) 45-55 52
Độ nhớt động học ở 40oC (mm2/s) 2.5-8.0 1.8-4.1 Cặn cacbon, 10% cặn chưng cất (%kl, max) 0.3 0.
05
Điểm đơng đặc (oC, max) - 10
Các chỉ tiêu Trung Quốc 2004- 2005 T há i L an 20 04
Hàm lượng tro (%kl, max) 0.01 0.
01
Nước và tạp chất cơ học (%v/v, max) - 0.
05 Ăn mịn miếng đồng ở 50o
C (3h, max) - -
Khối lượng riêng ở 15oC (kg/m3) 810-850 81
0- 87 0