Nguyên liệu ankyl hoá công nghiệp là phân đoạn butan, butylen nhận được từ quá trình hấp phụ, phân chia khí của khí cracking xúc tác là chủ yếu. Phân đoạn này chứa 80 đến 85% C4, phần còn lại C3và C5. Propan và n-butan chứa trong
trình bởi vì chúng chiếm thể tích vùng phản ứng và làm giảm nồng độ iso-butan, làm giảm nồng độ xúc tác. Trong nguyên liệu cũng cần chứa ít etylen và nhất là butadien, bởi vì khi tiếp xúc với axit (đặc biệt là axit sunfuaric) chúng sẽ tạo thành các polyme hoà tan trong axit và làm giảm nồng độ axit. Ngoài ra, các hợp chất của oxi, nitơ, lưu huỳnh trong nguyên liệu cũng dễ tác dụng với axit và tăng tiêu hao axit. Hàm lượng và thành phần của olefin trong nguyên liệu có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Chất lượng xăng ankyl hoá: Xăng thu được từ quá trinh ankyl hoá (còn gọi là ankylat) có chất lượng rất cao, trị số octan trên 95, chứa rất ít olefin và hydrocacbon thơm, trong thành phần chủ yếu là iso-ankan. Thường sử dụng ankylat để pha vào các loại xăng khác nhau để nhằm nâng cao chất lượng.
3.2. Phụ gia cho xăng[1,3,5]
Để sản xuất xăng thương phẩm, sau khi tiến hành sản xuất xăng gốc từ các quá trình chế biến, cần pha trộn với các phụ gia để thu được xăng thương phẩm.
Phụ gia cho xăng cần đảm bảo các yêu cầu nghiêm ngặt sau:
- Phụ gia phải bổ sung hoặc làm tăng cường các tính chất vốn có của xăng và không được làm giảm hoặc thay đổi không đáng kể, có thể hấp nhận được các tính chất khác của xăng.
- Không độc hại đối với môi trường và con người, không ảnh hưởng đến các chi tiết của động cơ.
- Có thể đảm nhiệm nhiều chức năng cùng lúc hay đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng khá nhau.
Chính vì vậy, phụ gia pha chế cho xăng phải được khảo sát một cách kỹ lưỡng.
Phụ gia tăng trị số octan thông dụng gồm:
- Các hợp chất oxygenat: etanol, butanol.., MTBE... - Các hợp chất cơ kim: Pb, Mn, Fe
Ngoài phụ gia tăng trị số octan, người ta còn sử dụng một số phụ gia khác cho xăng như:
- Phụ gia chống ăn mòn xupap - Phụ gia chống oxi hóa
- Phụ gia chống tạo cặn trong buồng đốt - Phụ gia làm sạch bộ chế hòa khí
Cơ chế hoạt động của các phụ gia xăng chủ yếu hoạt động theo cơ chể phá hủy, ức chế các hợp chất peoxit, các gốc tự do sinh ra trong quá trình tiền cháy của nhiên liệu. Một cơ chế khác cũng cần phải kể đến đó là tính “tương hỗ” và “lôi kéo” của phụ gia đối với xăng gốc, đây cũng có thể là cơ chế tăng trị số octan của các cấu tử pha chế vào xăng.
3.3. Pha trộn xăng[1]
Hầu hết các xăng gốc thu được trong quá trình chế biến dầu mỏ hay được tổng hợp bằng các con đường tổng hợp hóa học khác nhau đều không đáp ứng được tất cả các chỉ tiêu hóa lý của xăng thương phẩm. Vì vậy cần pha trộn các sản phẩm dầu mỏ từ các quá trình cracking, reforming,... với các phụ gia khác nhau. Nhằm mục đích thu được sản phẩm xăng thương phẩm đáp ứng được đầy đủ các chỉ tiêu cần thiết của đa số các động cơ đốt trong và thu được giá trị kinh tế cao hơn.
Về mặt công nghệ, việc pha chế xăng từ các cấu tử hợp phần không bao gồm các quá trình chế biến hóa học, mà chỉ đơn giản lá các quá trình pha trộn vật lý giữa các thành phần theo một tỉ lệ được tính toán kỹ lưỡng nhằm đạt được chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu.
Quy trình pha trộn xăng thương phẩm:
- Yêu cầu kỹ thuật của xăng thương phẩm cần pha chế: đây là cơ sở để lựa chọn cấu tử xăng gốc, phụ gia, tỷ lệ pha trộn.
đối với một nhà máy lọ dầu thì đây là các sản phẩm xăng thu được trực tiếp từ quá trình chưng cất dầu thô. Các hợp phần pha trộn khác được lựa chọn trên cơ sở bổ sung hoặ làm tăng chỉ tiêu của xăng gốc đã được lựa chọn ở trên.
- Lựa chọn phụ gia: các phụ gia pha trộn xăng thông thường đã được lựa chọn và khảo sát từ trước đối với từng sản phẩm ( trừ trong các trường hợp nghiên cứu, khảo sát). Hàm lượng các phụ gia sử dụng không nhiều nhưng lại quyết định rất lớn đến chất lượng của xăng thương phẩm.
- Thiết lập đơn pha chế: như đã trình bày ở trên, để thiết lập được một đơn pha chế xăng thương phẩm không hề đơn giản. Đơn pha chế cần phải đảm bảo 3 yếu tố chính là: các yếu tố kỹ thuật, tính kinh tế và tính linh hoạt của đơn pha chế. Đôi khi rất khó để đạt cả ba yếu tố trên nên chỉ cần dung hòa được 3 yếu tố đó đến khả năng có thể chấp nhận được. Ngày nay, với sự giúp đỡ của máy tính, các phần mềm, thuật toán quy hoạch thực nghiệm... việc thiết lập đơn pha chế trở lên dễ dàng hơn, nhưng cũng không thể không kể đến kinh nghiệm của người thiết lập đơn pha chế.
- Phân tích các chỉ tiêu hóa lý: tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa lý của xăng gốc, phụ gia và xăng thương phẩm giúp người pha chế đưa ra các điều chỉnh phù hợp nhất với xăng cần pha trộn.
• Việc pha trộn xăng thương phẩm có thể dựa vào trị số octan theo công thức:
RONHH = ∑RONi*Vi
Với: RONHH : Chỉ số octane của hỗn hợp (Gasohol). RONi : Chỉ số octane của cấu tử thứ i.
Vi : % thể tích của cấu tử thứ i. • Theo áp suất hơi bão hòa:
TVV xăng gốc = ∑TVVi*ni Với:
TVVi : Áp suất hơi bão hòa của cấu tử thứ i. ni : phần mol của cấu tử thứ i.
Xăng sau khi pha trộn phải đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 6774:2005 về pha trộn xăng thương phẩm.
Sau đây là một ví dụ pha trộn xăng thương phẩm từ etanol, xăng nhẹ và xăng refoming, với công suất 1000 tấn/năm, đạt tiêu chuẩn TCVN 6774:2005.
Bảng 10. Đơn pha chế xăng thương phẩm [8]
Etanol Xăng nhẹ refomat A92 Min Max
1000 (t/nam) 212,44 225,28 562,28 1000 1000 1000 d415 0,795 0,647 0,7802 0,748 0,725 0,780 1000(m3/nam) 267,22 348,19 720,69 1336,1 % m S 0,000 0,024 0,000 0,005 0,05 RON 115 64 97 92 92 TVVxăng gốc bar 0,165 0,76 0,54 0,458 TVVgasohol bar 0.43 0,75 PM (g/mol) 45,7 77,5 96 % VAr 0,000 0,0167 0,65 0,35 0,4 % thể tích 20 26,06 53,94 % khối lượng 21,24 22,53 56,23
Nhận xét: qua bảng số liệu trên ta có thể thấy, etanol là một phụ gia thích hợp để pha trộn vào xăng gốc, tổng hợp xăng thương phẩm. Với trị số octan cao, nguồn nguyên liệu dồi dào, xăng thu được đảm bảo tiểu chuẩn về pha trộn xăng thương phẩm TCVN6774:2005, và còn không gây tác động đến môi trường đảm bảo về chất lượng môi trường, nên nó đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, mở ra thời đại của nhiên liệu xăng sinh học
KẾT LUẬN
Với sự phát triển của kinh tế, khoa học công nghệ,…Nhu cầu về nhiên liệu (đặc biệt là xăng) cả về số lượng và chất lượng ngày càng tăng. Để đáp ứng những các nhu cầu đó thì việc sử dụng các sản phẩm thu được từ các quá trình chế biến sâu trong lọc dầu và các phụ gia để pha trộn xăng thương phẩm luôn được các nhà sản xuất quan tâm và ứng dụng sản suất. Qua quá trình tìm hiểu về nhiên liệu động cơ xăng và phương pháp sản xuất xăng thương phẩm bài đồ án này đã trình bày được các nội dung chủ yếu sau:
- Các đặc trưng của xăng như tỉ trọng, khối lượng riêng, áp suất hơi bão hòa Reid, chỉ số octan,..
- Thành phần, đặc điểm, của sản phẩm xăng được sản xuất từ các quá trình khác nhau như: quá trình reforming, cracking, ankyl hóa,…
- Nghiên cứu được các đặc tính, công nghệ sản xuất xăng gốc như cracking xúc tác, reforming xúc tác, ankyl hóa, đồng phân hóa,…
- Các loại phụ gia sử dụng để pha trộn xăng thương phẩm, các yêu cầu và các bước cần thiết khi pha trộn xăng thương phầm
- Phương pháp pha trộn xăng theo các chỉ tiêu như: theo chỉ số octan, theo áp suất hơi bão hòa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trương Hữu Trì. Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm.
2. Đinh thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, Nhà xuất bản KHKT, Hà nội, 2004.
3. Lê văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu, Nhà xuất bản KHKT, Hà nội, 2000.
4. Phan Tử Bằng, giáo trình công nghệ lọc dầu, NXB xây dựng Hà Nội – 2002.
5.Đại cương về các sản phẩm dầu khí và phụ gia.
6. Võ Thị Liên, Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu khí Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1982.
7. Phan Tử Bằng, hóa học dầu mỏ và khí tự nhiên, NXB giao thông vận tải, 1999.
8. Dương Viết Cường, Các sản phẩm dầu mỏ và phụ gia.
9. Trần Mạnh Trí, Hóa học dầu mỏ và khí. Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1979.
10. Hồ Sĩ Thoảng, giáo trình xúc tác dị thể.
11. Võ Thị Liên, Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu khí Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1982.
12. Nguyễn Hữu Phú. ứng dụng zeolit trong lọc hóa dầu. tạp chí hóa học, 1997.