Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu...

8/8/2019 Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu DO

http://slidepdf.com/reader/full/tim-hieu-mot-so-phuong-phap-danh-gia-chat-luong-san-pham 1/74

1

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại sau một quá trình học tập, nghiên

cứu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các quý thầy cô. Sau ba tháng làm việc,

em đã hoàn thành đề tài. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân

dưới sự hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm của quý thầy cô, của bố mẹ cũng như

các anh chị em và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Hà Nội đã truyền đạt kiến thức cơ bản và giúp đỡ chúng em trong những năm học

vừa qua, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Dầu khí và bộ môn Lọc-Hóa dầu.Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô TS. Nguyễn Thị Linh đã

hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt

nghiệp này.

Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em lời cảm ơn

và những lời chúc tốt đẹp nhất.

Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau nên những thiếu

sót là điều khó tránh khỏi. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và

các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Công Thắng

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH LỤC BẢNG BIỂU iv

DANH LỤC HÌNH VẼ v

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ 7

1.1 Giới thiệu tổng quan về dầu mỏ 7

1.1.1 Tổng quan dầu mỏ 7

1.1.2 Thành phần của dầu mỏ. 7

1.1.3 Các sản phẩm dầu mỏ. 16

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XĂNG VÀ DẦU DIESEL (DO) 20

2.1 Giới thiệu chung về nhiên liệu cho động cơ xăng 20

2.1.1 Giới thiệu chung về động cơ xăng. 202.1.2 Giới thiệu chung về xăng. 21

2.1.2.1 Thành phần của xăng. 21

2.1.2.2 Một số yêu cầu chất lượng của xăng thương phẩm. 23

2.1.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của xăng thương phẩm. 23

2.2 Nhiên liệu diesel. 33

2.2.1 Giới thiệu về động cơ diesel 33

2.2.2. Đặc điểm của quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ Diesel. 35

2.2.3 Giới thiệu chung về nhiên liệu diesel. 35

2.2.4 Thành phần hoá học của nhiên liệu Diesel 36

2.2.5 Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu Diesel. 39





3

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN

PHẨM XĂNG VÀ DẦU DIESEL (DO) 46

3.1 Các phương pháp đánh giá chất lượng của xăng và dầu diesel DO. 463.2 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm. 55

3.2.1 Sản phẩm xăng thương phẩm. 55

3.2.2 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của dầu diesel DO. 60

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75





4

DANH LỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các hydrocacbon riêng lẻ đã xác định được trong các loại dầu mỏ 8Bảng 1.2 Tính chất của một số n-parafin trong dầu mỏ 10

Bảng 2.1 Quy định áp suất hơi bão hòa của một số nước 24

Bảng 2.2 Áp suất hơi bão hòa của một số loại xăng 25

Bảng 2.3: Quy định độ bay hơi của xăng vào mùa hè và mùa đông 26

Bảng 2.4: Tương quan giữa tỷ số nén của động cơ và trị số octan 28

Bảng 2.5 Quy định về độ bay hơi của xăng không chi ở châu Âu 30

Bảng 2.6 Benzen trong khí thải động cơ xăng phụ thuộc vào hàm lượng aromatic 32

Bảng 2.7 Tiêu chuẩn Việt Nam về xăng ô tô không chì 33

Bảng 3.1 Lượng mẫu chất lỏng đốt trực tiếp 48

Bảng 3.2 Lượng mẫu chất lỏng đã trộn 49

Bảng 3.3 Lượng mẫu thử dựa trên hàm lượng nước dự kiến 51

Bảng 3.5 Đánh giá mức độ ăn mòn tấm đồng 67

Bảng 3.6 Hàm lượng tro dự kiến 68

DANH LỤC HÌNH VẼ





5

Hình 1.1 Sơ đồ các quá trình sản xuất và san phẩm của quá trình lọc dầu 17

Hình 2.1 Cấu tạo bên trong của một động cơ xăng tiêu biểu . 20

Hình 2.2 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Mỹ (trước năm 2000)

22

Hình 2.3 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Tây Âu (trước năm

2000) 22

Hình 3.1 Sơ đồ minh họa thiết bị đèn đã lắp ráp 48

Hinh 3.3 Thiết bị xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín 54

Bảng 3.4 Các thông số cơ bản của thiết bị cốc kín 54Hình 3.2 Thiết bị đo áp suất 55

Hình 3.4 Máy đo trị số octan theo phương pháp ASTM D-2699 58

Hình 3.5 Cụm thiết bị đo trị số xêtan 62

Hình 3.5 Trình tự đo mẫu và các nhiên liệu chuẩn so sánh 63

Hình 3.6: Thiết bị xác định nhiệt độ đông đặc 67





6

LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ và khí đã và đang là nguồn nguyên

liệu vô cùng quý giá của mỗi Quốc gia nói chung và toàn nhân loại nói riêng. Ngàynay sản phẩm của dầu mỏ và khí đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống

sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp.

Dưới gốc độ năng lượng thì dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất của

mọi Quốc gia trên thế giới. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65 đến 70% năng

lượng được sử dụng đi từ dầu mỏ và khí, chỉ có khoảng 20 đến 22% từ than, 5 đến

6% từ năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân.

Về gốc độ nguyên liệu thì ta có thể hình dung với một lượng nhỏ khoảng 5%

dầu mỏ và khí được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá dầu đã có

thể cung cấp được trên 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất. Thực tế,

từ dầu mỏ người ta có thể sản xuất cao su, chất dẻo, sợi tổng hợp, các chất hoạt

động bề mặt, hợp chất trung gian, phân bón …

Ngoài những mục đích trên thì các sản phẩm phi năng lượng của dầu mỏ như

dầu nhờn, mỡ, nhựa đường … cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát

triển của công nghiệp.

Sản phẩm năng lượng là một trong những sản phẩm quan trọng của côngnghiệp chế biến dầu mỏ và ngày nay đã thực sự trở thành một sản phẩm quen thuộc

với con người. Đặc biệt là xăng và dầu DO. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể

hiểu biết được thật đầy đủ về xăng động cơ, cũng như dầu DO, bao gồm cả bàn chất

hóa học, phẩm cấp chất lượng. Cũng như các vấn đề liên quan như: Vì sao ô nhiễm

môi trường do khí thải động cơ ngày càng gia tăng, vì sao sự hao tổn công suất, tuổi

thọ động cơ càng nhanh. Tất cả các điều này đang đòi hỏi các nhà khoa học phải

nghiên cứu tìm ra các biện pháp nhằm góp phần giải quyết các vấn đề còn tồn tại

trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng nhiên liệu. Xuất phát từ những vấn đề trên nênem đã chọn đề tài: “Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của

xăng và dầu DO” cho đồ án tốt nghiệp của em. Việc tìm hiểu đề tài này không

những giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về những tính chất, thông số cần có của

sản phẩm xăng và dầu DO, mà còn giúp chúng ta biết được ý nghĩa của các thông

số này đối với chất lượng của xăng và dầu DO.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ

1.1 Giới thiệu tổng quan về dầu mỏ





8





9

Tổng cộng các hydrocacbon riêng lẻ cho đến nay đã xác định được là 425.

Còn đối với các chất không thuộc loại hydrocacbon trong dầu mỏ, đến nay cũng đã

xác định được khoảng 380 hợp chất, trong đó phần lớn là các hợp chất lưu huỳnh

(khoảng 250 hợp chất). Các hydrocacbon n-parafin của dầu mỏ [1,4,7].

Hydrocacbon n-parafin là loại hydrocacbon phổ biến nhất trong các loại

hydrocacbon của dầu mỏ. Dầu mỏ có độ biến chất càng cao, tỷ trọng càng nhẹ càng

có nhiều hydrocacbon loại này. Mặt khác hydrocabon n-parafin là loại hydrocacbon

dễ tách và dễ xác định nhất trong số các loại hydrocacbon của dầu mỏ, cho nên hiện

nay với việc sử dụng phương pháp sắc ký kết hợp với rây phân tử để tách n-parafin,

đã xác định được tất cả các n-parafin từ C1- C45.

Hàm lượng chung các n-parafin trong dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích.

Tùy theo dầu mỏ được tạo thành từ những thời kỳ địa chất nào, mà sự phân bố các

n-parafin trong dầu sẽ khác nhau. Nói chung sự phân bố này tùy tuân theo hai quy

tắc sau: tuổi càng cao, độ sâu càng lớn, thì hàm lượng n-parafin trong phần nhẹ của

dầu mỏ càng nhiều.

Như trong phần trước đã khảo sát, trong các axit béo có nguồn gốc động thực

vật dưới biển thì ngoài số nguyên tử cacbon chẵn trong mạch cacbon chiến đa số.

chính vì vậy khi mức độ biến đổi dầu còn ít, thì các di chứng trên càng thể hiện rõ,nghĩa là trong phân tử cũng sẽ chiếm phần lớn. khi độ biến chất của dầu càng tăng

lên, sự hình thành các n-parafin do các phản ứng hóa học phức tạp càng nhiều, thì

sẽ san bằng tỷ số hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẳn và

hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon chẵn và tăng dần các n-parafin có số

nguyên tử lẻ, chủ yếu phụ thuộc vào độ sâu lún chim, chứ ít phụ thuộc vào độ sâu

lún chìm, chứ ít phụ thuộc vào tuổi địa chất của chúng.

Một đặc điểm đáng chý ý của các hydrocacbon n-parafin là bắt đầu từ các n-

parafin có số nguyên tử cacbon từ C18 trở lên, ở nhiệt độ thường chúng đã chuyểnsang trạng thái rắn, khi nằm trong dầu mỏ chúng hoặc nằm trong trạng thái hòa tan

hoặc ở dạng tinh thể lơ lửng trong dầu. Nếu hàm lượng n-parafin tinh thể quá cao,

có khả năng làm cho toàn bộ dầu mỏ mất tính linh động, và cũng bị đông đặc lại.

Trong bảng 1.2 dưới đây sẽ thấy rõ nhiệt độ sôi và nhiệt độ kết tinh của các n-

parafin từ C18 trở lên:





10

Bảng 1.2 Tính chất của một số n-parafin trong dầu mỏ

Một số dầu mỏ trên thế giới có hàm lượng parafin rắn (tách ra ở -21 oC) rất

cao, vì vậy ở ngay nhiệt độ thường toàn bộ dầu mỏ cũng bị đông đặc lại. Tính chất

này của các n-parafin có trọng lượng phân tử lớn đã gây nhiều khó khăn cho quá

trình sản xuất, vận chuyển và chế biến dầu mỏ.

Các hydrocacbon i-parafin của dầu mỏ [1,4,7].

Loại i-parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ, còn phần có nhiệt độ sôi trung

bình và cao nói chung chúng rất ít.Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm chính sau:

- Nói chung, các parafin trong dầu mỏ có cấu trúc đơn giản, mạch chính dài.

Mạch phụ ít và ngắn.

Các nhánh phụ thường là các gốc metyl. Đối với các i-parafin một nhánh phụ

thì thường đính vào vị trí cacbon số 2 hoặc số 3. Đối với loại có 2,3 nhánh phụ thì

xu hướng tạo thành cabon bặc 3 nhiều hơn là tạo nên cacbon bậc 4, nghĩa là hai

nhánh phụ đính vào trong mạch chính thường ít hơn.





11

- Đặc điểm thứ hai là trong dầu có những i-parafin với các nhánh phụ nằm

cách đầu nhau 3 nguyên tử cacbon (cấu tạo isoprenoil). Như ở phần trước đã khảo

sát, vì trong các vật liệu hữu cơ ban đầu để tạo nên dầu mỏ có mặt những hợp chất

có cấu trúc isoprenoil, cho nên trong quá trình biến đổi chúng sẽ để lại những dichứng với số lượng và kích thước khác nhau, tùy theo mức độ của quá trình biến

đổi đó.

Các hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) của dầu mỏ [1,4,7].

Hydrocacbon naphtenic (cylcloparafin cũng là một trong số các hydrocacbon

phổ biến và quan trọng của dầu mỏ. Hàm lượng của chúng trong dầu mỏ có thẻ thay

đổi từ 30-60% trọng lượng.

Hydrocacbon naphtenic (cycloparafin) của dầu mỏ thường gặp dưới 3 dạng

chính: loại vòng 5 cạnh, loại vòng 6 cạnh hoặc loại nhiều vòng ngưng tụ hoặc qua

cấu nối. những loại vòng 7 cạnh trở lên thường rất ít không đáng kể.

Tuy nhiên, trong dầu mỏ thì loại naphtenic (cycloparafin) 1 vòng (5,6 cạnh) có các

nhánh phụ xung quanh lại là loại chiếm phần lớn chủ yế nhất, và cũng là loại được

nghiên cứu đầy đủ nhất.

Các hydrocacbon thơm của dầu mỏ [1,7].

Các hydrocacbon thơm của dầu mỏ thường gặp là loại vòng thơm và loại

nhiều vòng thơm có cấu trúc ngưng tụ hoặc qua cầu nối.Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của nó là loại phổ biến

nhất. Benzen thường gặp với số lượng ít hơn tất cả. Những đồng đẳng của benzen

(C7 – C15) nói chung đều đã tách và xác định được trong nhiều loại dầu mỏ, những

loại ankylbenzen với 1, 2, 3, 4 nhánh phụ như toluen, xylen, 1-2-4 trimetylbenzen

đều là những loại chiếm đa số trong các hydrocacbon thơm.

Các hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-thơm [1,4].

Nếu hydrocabon thơm thuần khiết vừa khảo sát trên có không nhiều trong

dầu mỏ thì hydrocacbon dạng hỗn hợp thơm và naphten (tức là loại mà trong cấutrúc của nó vừa có vòng thơm cừa có vòng naphten) lại phổ biến và chiếm đa số

trong phấn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Cấu trúc hydrocacbon hỗn hợp này

trong dầu mỏ rất gần với cấu trúc hỗn hợp tương tự trong các vật liệu hữu cơ ban

đầu tạo thành dầu, cho nên dầu càng có độ biến chất thấp thì sẽ càng nhiều

hydrocacbon loại này.

Loại hydrocacbon hỗn hợp dạng đơn giản nhất là tetralin, indan, đó là loại

gồm 1 vòng thơm và 1 vòng naphten kết hợp:





12

1.1.2.2 Các chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ

Đây là những hợp chất, mà trong phân tử của nó có chứa O, N, S tức là hợp

chất hữu cơ của oxy, nitơ, lưu huỳnh. Một loại hợp chất khác mà trong thành phấn

của nó cũng có cả đồng thời O, N, S sẽ không xét ở đây, nó thuộc nhóm chất nhựa

và asphalten [1].

Nói chung, những loại dầu non, độ biến chất thấp, hàm lượng các hợp chất

chứa các dị nguyên tố kể trên đều cao hơn trong các loại dầu già có độ biến chất

cao. Ngoài ra tùy theo loại vật liệu hữu cơ ban đầu tạo ra dầu khác nhau, hàm lượngvà tỷ lệ của từng loại chất của O, N, S trong từng loại dầu cũng sẽ khác nhau.

Các hợp chất của lưu huỳnh trong dầu mỏ [1,4].

Đây là loại hợp chất có phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các

hợp chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ.

Những loại dầu ít lưu huỳnh thường có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,3 – 0,5%.

Những loại dầu nhiều lưu huỳnh thường có 1-2% trở lên.

Hiện nay, trong dầu mỏ đã xác định được 250 loại hợp chất của lưu huỳnh. Nhưng

loại hợp chất này thuộc vào những họ sau: Mercaptan RSH ( với R là mạch thẳng

hoặc mạch vòng ) disunfua R-S-R, tiophen (dị vòng) và những cấu trúc phức tạp

khác.

Lưu huỳnh dạng Mercaptan chỉ gặp trong phần nhẹ của dầu mỏ (dưới 200oC). các mercaptan này có gốc hydrocacbon trong cấu trúc mạch thẳng, nhánh vòng

naphten. Cũng giống như các hydrocacbon trong phần nhẹ, những gốc hydrocabon

có mạch nhánh của mercaptan cũng chỉ là những gốc nhỏ (hầu hết là metyl) và ít.

Lưu huỳnh ở dạng mercaptan khi ở nhiệt độ khoảng 300 oC dễ bị phân hủy tạothành H2S và các hydrocacbon không no, tương ứng với gốc hydrocacbon của.

S H H C S H C C

SH H C 2115115

0500115

2

S H H C C

SH H C 2115

0300115

Mặt khác mercaptan lại rất dễ bị oxy hóa, ngay cả với không khí tạo thành

disuafua và nếu với chất oxy hóa mạnh, có thể tạo thành Sunfuaxit.





13

O H H SSC H C OSH H C 2737322

173

2

OH SO H C HNO

SH H C

273

3

73

2

Lưu huỳnh dạng sunfua có trong dầu mỏ có thể ghép làm 3 nhóm: các sunfua

nằm trong cấu trúc vòng no (tiophan) hoặc không no (tiophen) các sunfua với các

gốc hydrocacbon thơm naphten.

Lưu huỳnh dạng disunfua thường có rất ít trong dầu mỏ, nhất là ở các phân

đoạn có nhiệt độ sôi thấp và trung bình của dầu mỏ. Ở phân đoạn có nhiệt độ sôi

cao thì S dạng này có nhiều và phổ biến.

Các hợp chất của Nitơ trong dầu mỏ [1,7].

Nói chung, các hợp chất của nitơ đại bộ phân đều nằm trong phân đoạn cónhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Ở các phân đoạn nhẹ, các hớp chất chứa N chỉ thấy

dưới dạng vết.

Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ không nhiều lắm, hàm lượng nguyên

tố nitơ chỉ 0,01 đến 1%. Những hợp chất chứa nitơ trong dầu, trong cấu trúc phân tử

của nó có thể loại chứa một nguyên tử, có loại chứa 2,3 thậm chí 4 nguyên tử nitơ.

Những hợp chất chưa một nguyên tử nitơ được nghiên cứu nhiều, chúng thường có

đặc tính bazơ như: pyrydin, quinolin, izo quinolin, acrylin hoặc có tính chất trung

tính như các vòng pyrol, indol, cacbazol, benzocacbazol.

Các hợp chất của oxy trong dầu mỏ [1,4].

Trong dầu mỏ, các hợp chất oxy thường có dưới dạng các axit (tức có nhóm

–COOH) các xeton (có nhóm –C=O) các phenol và các loại ester và lacton nữa. Tuy

vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit là quan trọng hơn cả.

Các axit trong dầu mỏ hầu hết là các axit một chức. Trong các phân đoạn có

nhiệt độ sôi thấp của dầu mỏ các axit hầu như không có. Axit chứa nhiều nhất ở

phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu mỏ (C20 –C23) và ở phân đoạn có nhiệtđộ sôi cao hơn thì hàm lượng các axit lại giảm đi. Về cấu trúc, những axit có số

nguyên tử cacbon trong phân tử dưới C6 thường là các axit béo. Nhưng loại có số

nguyên tử cacbon trong phân tử cao hơn, thườn là các axit có gốc là vòng naphten 5

cạnh hoặc 6 cạnh. Những loại này chiếm phần chủ yếu ở phân đoạn có nhiệt độ sôi

trung bình của dầu mỏ.

Ở những phân đoạn rất nặng, các vòng của hydrocacbon lại mang tính chất

hỗn hợp giữa naphten và thơm, cho nên các axit ở phân đoạn này cũng có cấu trúc

hỗn hợp naphten-thơm tương tự như vậy. Còn các axit nằm trong phần cặn của dầu





14

có cấu trúc phức tạp giống cấu trúc của các chất nhựa asphalten, nên chúng được

gọi là axit asphalten, trong thành phấn có thể còn có cả các dị nguyên tố khác nữa

như: S, N.

Các phức cơ–kim của dầu mỏ. Kim loại trong dầu mỏKim loại có trong dầu mỏ không nhiều, thường từ vài phần triệu đến vài

phần vạn. chúng nằm trong dầu mỏ thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao và

dưới dạng phức với các hợp chất hữu cơ ( cơ – kim), thông thường là dạng phức với

porfirin và dạng phức với các chất hữu cơ khác trong dầu mỏ, trong đó dạng phức

với profirin thường có số lượng ít hơn.

Hàm lượng các kim loại nặng nhiều sẽ gây trở ngại cho quá trình chế biến có

sử dụng xúc tác, vì chúng gây ngộ độc xúc tác. Đối với quá trình cracking hay

reforming xúc tác yêu cầu các kim loại này không quá 5 ÷ 10 ppm. Ngoài ra, trong

phần cặn của dầu mỏ mà chứa nhiều kim loại nặng khi sử dụng làm nhiên liệu đốt lò

sẽ có thể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp [1].

Các chất nhựa và asphanten:

Nhựa và asphanten là những chất chứa đồng thời các nguyên tốC, H, O, S,

N; có phân tử lượng rất lớn (500 ÷ 600 đ.v.C trở lên). Nhìn bề ngoài chúng đều có

màu xẫm, nặng hơn nước (tỷ trọng lớn hơn 1), và không tan trong nước. Chúng đều

có cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao, thường tập trung nhiều ở phần nặng, nhất làtrong cặn dầu mỏ. Tuy nhiên chúng có những đặc điểm khác nhau [4]:

- Nhựa, khi tách ra khỏi dầu mỏ chúng là những chất lỏng đặc quánh có khi

rắn. Nhựa có màu vàng sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, trọng lượng phân tử 600 ÷ 1000

đvC. Nhựa dễ tan trong dung môi hữu cơ, khi tan tạo thành dung dịch thực. Độ

thơm hoá là tỷ số giữa nguyên tử cacbon nằm ở vòng thơm so với tổng số nguyên tử

cacbon trong toàn phân tử là 0,14 ÷ 0,25.

- Asphanten, khi tách ra khỏi dầu mỏ bề ngoài của chúng có màu sẫm hoặc

đen dưới dạng rắn. Đun nóng cũng gây nên chảy mềm chỉ bị phân huỷ nếu nhiệt độđun cao hơn 300 oC tạo thành khí và cốc. Asphanten khó hoà tan trong dung môi

hữu cơ. Khi tan tạo thành dung dịch keo, có thể hoà tan trong benzel, clorofooc và

sunfua cacbon. Độ thơm hoá 0,2 ÷ 0,7. Đặc biệt đối với loại dầu mang họ parafinic,

có rất nhiều hydrocacbon parafinic trong phần nhẹ thì asphanten thường rất ít và

nằm dưới dạng phân tán lơ lửng, đôi khi chỉ có dạng vết, ngược lại dầu chứa nhiều

hydrocacbon thơm thì thường chứa nhiều asphanten và chúng thường ở dưới dạng

dung dịch keo bền vững.





15

Các chất nhựa và các asphanten thường có nhiều ở phần nặng đặc biệt ở phần

cặn sau khi chưng cất. Các chất này đều làm xấu đi chất lượng của dầu mỏ. Sự có

mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy không

hết sẽ tạo tàn, tạo cặn. Trong quá trình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác. Tuynhiên dầu mỏ chứa nhiều nhựa asphanten sẽ là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất

nhựa đường.

Nhựa và asphanten ở các loại dầu mỏ khác nhau vẫn có thành phần nguyên

tố gần giống nhau. Nhựa dễ chuyển thành asphanten khi bị oxy hóa, do đó có thể

coi rằng, asphanten là sản phẩm chuyển hóa tiếp theo của nhựa.

Vì vậy mà phân tử lượng của asphanten bao giờ cũng cao hơn của nhựa.

Nước lẫn trong dầu mỏ (nước khoan):

Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lượng nước nhất định chúng tồn tại ở

dạng nhũ tương. Nước nằm ở dạng nhũ tương bền nên khó tách. Khi khai thác dầu,

để lắng, nước sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trường hợp nước tạo thành hệ nhũ tương

bền vững, lúc đó muốn tách được hết nước phải dùng phụ gia phá nhũ.

Có hai nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của nước trong dầu, đó là [4]:

- Nước có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ

dưới đáy biển.

- Nước từ khí quyển (như nước mưa) ngấm vào các mỏ dầu.Trong nước chứa một lượng rất lớn các muối khoáng khác nhau. Các cation

và anion thường gặp là: Na2+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K +, Cl-, HCO3-, SO4

2-, Br -, I-… ngoài ra

còn có một số oxit không phân ly ở dạng keo như là Al 2O3, Fe2O3 , SiO2.

Trong số các cation và anion trên thì nhiều nhất là Na+ và Cl-. Một số mỏ dầu

mà nước khoan có chứa 2 ion này với hàm lượng có khi lên đến 90%. Hàm lượng

chung các muối khoáng của nước khoan có thể nhỏ hơn 1% cho đến 20 ÷26%.

Điều cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nước có thể bị phân huỷ tạo

thành axit (dưới tác dụng của nhiệt)Ví dụ:

MgCl2 + 2H2O ⎯→ ⎯ Mg(OH)2↓+ HCl

MgCl2+ H2O ⎯→ ⎯ Mg(OH)Cl + H2O

Quá trình phân huỷ các muối khoáng gây tác hại rất lớn như là gây ăn mòn

thiết bị, bơm, đường ống…

Mặt khác trong nước khoan còn có H2S khi có mặt của H2S và các muối dễ bị

thuỷ phân thì thiết bị càng nhanh bị ăn mòn.





16

Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nước khoan và các biện pháp ngăn ngừa sự ăn

mòn đó hay nói cách khác vấn đề làm sạch nhũ tương nước trong dầu trước khi đưa

vào chế biến là rất quan trọng.

1.1.3 Các sản phẩm dầu mỏ.Dầu mỏ có thể được sử dụng trực tiếp nhưng không kinh tế và không hiệu

dụng. Chính vì thế mà người ta đã phân chia nó thành nhiều phân đoạn nhỏ. Quá

trình phân chia này dựa vào phương pháp chưng cất để thu được các phân đoạn có

khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Những phân đoạn này được sử dụng để sản xuất một

hoặc một vài loại sản phẩm nhất định nên chúng được mang tên các sản phẩm đó.

Thông thường, dầu mỏ được chia thành các phân đoạn chính sau đây [1,4,9]:

- Phân đoạn khí : Nhiệt độ sôi nhỏ hơn 40 oC, bao gồm các hydrocacbon từ C1 –C4.

- Phân đoạn xăng : Nhiệt độ sôi nhỏ hơn 1800C, bao gồm các hydrocacbon từ

C5 – C10, C11.

- Phân đoạn kerozen: Nhiệt độ sôi từ 1800C đến 2500C, bao gồm các

hydrocacbon từ C11 – C15, C16.

- Phân đoạn gasoil nhẹ: Nhiệt độ sôi từ 2500C đến 3500C, chứa các

hydrocacbon từ C16 – C20, C21.

- Phân đoạn gasoil nặng : Nhiệt độ sôi từ 3500C đến 5000C, bao gồm các

hydrocacbon từ C21- C25, thậm chí có khi lên đến C40.- Phân đoạn cặn gudron: Với nhiệt độ sôi trên 5000C, gồm các thành phần có

số nguyên tử cacbon từ C41 trở lên, có khi lên đến C80 và được xem như là giới hạn

cuối cùng.

Chú ý: Các giá trị nhiệt độ trên đây không hoàn toàn cố định, chúng có thể

thay đôi tuỳ theo mục đích thu nhận các sản phẩm khác nhau.

Trong các phân đoạn trên, sự phân bố các hợp chất hydrocacbon và phi

hydrocacbon của dầu mỏ nói chung không đồng nhất, chúng thay đổi rất nhiều khi

đi từ phân đoạn nhẹ sang phân đoạn nặng hơn, vì vậy tính chất của từng phân đoạnđều khác nhau. Hơn nữa, các loại dầu mỏ ban đầu đều có tính chất và sự phân bố

các hợp chất hữu cơ trong đó cũng khác nhau, cho nên tính chất của từng phân đoạn

dầu mỏ còn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính hoá học của loại dầu ban đầu nữa [1].





17

Hình 1.1 Sơ đồ các quá trình sản xuất và san phẩm của quá trình lọc dầu [9]

Khi đã thu được các phân đoạn này thì chúng cần phải qua vài quá trình chế

biến để sản phẩm cuối cùng đạt được các đặc tính kỹ thuật quy định và phù hợp với

các ứng dụng thực tế. Một số sản phẩm tiêu biểu của dầu mỏ như [9]:

Khí đốt (Fuel Gas)Làm nhiên liệu cho tuabin khí và lò hơi chạy tuabin hơi nước dùng trong sản

xuất điện, làm nhiên liệu cho các lò công nghiệp nhiệt độ cao như lò nấu thủy tinh,

nung clinker, gốm sứ, gạch ngói, lò luyện gang thép…

Trong lĩnh vực đời sống, nhiên liệu khí phục vụ tiện lợi cho các mặt sinh hoạt

như nấu ăn, sưởi ấm và thắp sáng…

Ngoài ra, khí đốt còn làm nhiên liệu cho động cơ, đây là một xu thế phát triển

trong tương lai, làm giảm sự ô nhiễm môi trường vì khí thải của động cơ sẽ sạch

hơn. Xăng (Gasoline)

Là nhiên liệu dùng cho các động cơ xăng như ô tô, xe máy,… và được gọi

chung là xăng động cơ.

Xăng không phải đơn thuần là một chất mà là hỗn hợp giữa các hydrocacbon

được lấy từ phân đoạn xăng kết hợp với các chất phụ gia, nhằm tạo ra nguồn nhiên

liệu đảm bảo các yêu cầu hoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành

thực tế và cả trong các điều kiện tồn chứa, vận chuyển khác nhau.





18

Loại nhiên liệu này chiếm một tỷ lệ khá lớn so với các sản phẩm khác đi từ

dầu mỏ, đồng thời là loại nhiên liệu khó chế biến nhất.

Nhiên liệu phản lực (Jet Fuel)

Được dùng cho động cơ máy bay phản lực. Nó là một hỗn hợp giữa cáchydrocacbon lấy chủ yếu từ phân đoạn Kerozen cùng với một số phụ gia. Do điều

kiện hoạt động của máy bay phản lực rất khắc nghiệt nên nguồn nhiên liệu dành cho

nó phải thỏa mãn rất nhiều chỉ tiêu kỹ thuật.

Dầu Diezen (D.O)

Nhiên liệu diezen là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn xăng và dầu hỏa.

Chúng được sử dụng chủ yếu cho các động cơ diezen, và một phần được sử dụng

cho các tuabin khí.

Loại nhiên liệu này được sử dụng rất nhiều ở các nước đang phát triển, trong

đó có nước ta bởi vì việc sản xuất chúng không phức tạp bằng xăng, giá thành lại

thấp, hiệu suất biến nhiệt thành công của động cơ diezen lớn hơn động cơ xăng rất

nhiều.

Nhiên liệu này được lấy từ phân đoạn gasoil và sản phẩm được lấy trực tiếp từ

quá trình chưng cất dầu mỏ bởi vì nó đã có được những tính chất lý hóa phù hợp với

động cơ diezen mà không cần phải qua một quá trình chế biến hóa học nào cả.

Dầu đốt công nghiệp (F.O)Còn gọi là nhiên liệu đốt lò (FO) hay Mazut, dùng làm nhiên liệu cho các nồi

hơi cố định ở nhà máy điện, các nhà máy nung gốm sứ, gạch ngói, nấu thủy tinh…

Dầu bôi trơn - mỡ bôi trơn

Khi các chi tiết máy hoạt động, một số chi tiết máy trượt lên nhau gây ra tiếng

ồn rất lớn và tốc độ mài mòn rất cao do sinh ra lực ma sát. Để giảm thiểu vấn đề

này, người ta phải bôi trơn cho các chi tiết máy này, nó được thực hiện bởi dầu bôi

trơn và dầu mỡ bôi trơn này được ví như là “dòng máu nóng của các chi tiết máy”.

Dầu bôi trơn cũng là một hỗn hợp giữa các hydrocacbon từ các phân đoạn nặng vàcác chất phụ gia.

Nhựa đường (Bitume)

Bitum hay còn gọi là Nhựa đường là loại sản phẩm nặng nhất thu được từ dầu

mỏ, được dùng chủ yếu trong xây dựng các công trình giao thông, đường xá cầu

cống. Một lượng nhỏ bitum còn được sử dụng làm vật liệu tấm lợp, vật liệu chống

thấm, chống rò rỉ ở các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và các hệ thống

tưới tiêu trong nông lâm ngư nghiệp …





20

Động cơ xăng thuộc loại động cơ đốt trong, cháy cưỡng bức. Xăng được trộn

lẫn với không khí tại bộ chế hòa khí (carburetter) và được nén trong xylanh

(cylinder) đến tỷ số nến định trước. Sau đó, buji (hay còn gọi là nến điện) sẽ đánh

lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí đã nén. Nhiên liệu cháy và giãn nởsinh ra công cơ học, tạo ra sự chuyển động [6].

Hình 2.1 Cấu tạo bên trong của một động cơ xăng tiêu biểu [6].Từ việc phân tích hoạt động của động cơ xăng ở trên ta rút ra được những

đặc điểm của động cơ này như sau:

Nhiên liệu trước khi nạp vào xylanh nó đã được phối trộn với không khí để

tạo hỗn hợp cháy, như vậy độ bay hơi của xăng trong buồng cháy không phải là vấn

đề lớn ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình cháy.

Quá trình cháy của nhiên liệu chỉ được thực hiện khi bugie bật lửa hoặc khi

màng lửa lan truyền đến. Khi bugie bật lửa thì quá trình cháy bắt đầu, lúc này hỗn

hợp trong buồng cháy được chia thành hai phần: Phần thứ nhất là khí cháy, phầnthứ hai là hỗn hợp của không khí và nhiên liệu chưa cháy (hỗn hợp công tác), trong

điều kiện nhiệt độ và áp suất cao với sự có mặt của oxy không khí thì các

hydrocacbon của nhiên liệu sẻ bị biến đổi một cách sâu sắc, cụ thể là chúng sẻ bị

oxy hoá để tạo thành các hợp chất có khả năng tự bốc cháy khi mặt lửa chưa lan

truyền đến.

Trong trường hợp này, nếu như phần nhiên liệu tự bốc cháy nhiều thì nó sẻ

làm tăng áp suất trong buồng cháy một cách đột ngột và gây ra những sóng xung





21

kích va đập vào piston, xylanh tạo ra những tiếng gỏ kim loại. Hiện tượng này được

gọi là hiện tượng cháy kích nổ.

2.1.2 Giới thiệu chung về xăng.

Nhiên liệu cho động cơ xăng là một sản phẩm quan trọng của nhà máy lọcdầu, nó đã trở thành một mặt hàng quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng ngày

của con người cũng như hoạt động sản xuất trong công nghiệp [6].

2.1.2.1 Thành phần của xăng.

Xăng là nhiên liệu lỏng nhẹ nhất ở điều kiện thường thu được từ việc chế

biến dầu mỏ hóa dầu và khí. Nó chủ yếu chứa các hydrocacbon từ C5 đến C11 và phụ

gia, được sử dụng trong các động cơ đốt trong như: ôtô, xe máy, máy bay…

Tương tư như dầu mỏ, thành phần hóa học của xăng cũng bao gồm các họ

hydrocacbon: parafin, naphta và aromotic. Bên cạnh đó, trong xăng còn luôn có sự

có mặt của nước, kim loại và các hợp chất dị nguyên tố. Trong số các hydrocacbon

thì isoparafin là cấu tử có mong muốn nhất vì chúng có khả năng cháy điều hòa nhất

(tức có trị số octan cao nhất) và các hợp chất thơm không nhánh, ít nhánh hoặc

nhánh ngắn (BTX) là cấu tử không mong muốn, cần phải loại bỏ vì chúng có trị số

octan thấp nhưng rất độc hại đối với con người và môi trường. Tuy nhiên, naphta

mới là hợp phấn chiếm tỷ lệ nhiều hơn cả trong xăng. Mặc dù thành phần hóa học

của xăng không phức tạp như dầu mỏ nhưng việc xác định chính xác các cấu tửhydrocacbon là không thực sự cần thiết. Người ta chủ yếu dựa vào các tính chất hóa

lý cơ bản của xăng để đánh giá chất lượng của xăng [4].

Hợp phần pha xăng (xăng gốc ) chủ yếu được sản xuất từ các quá trình:

- Xăng của quá trình FCC (crackat).

- Xăng của quá trình Reforming (Reformat).

- Xăng chưng cất trực tiếp.

- Xăng của quá trình isomer hoá (Isomerat)

- Xăng của quá trình alkyl hóa (Alkylat)- Xăng của quá trình giảm nhớt, cốc hoá, các quá trình xử lý bằng hydro

- …





22

Hình 2.2 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Mỹ (trước năm

2000) [4].

Hình 2.3 Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Tây Âu (trước

năm 2000) [4].

Các xăng thu được từ các quá trình chế biến này ít hoặc gần như không được

sử dụng trực tiếp như xăng thương phẩm vì không đáp ứng được các chỉ tiêu cơ bản

đối với các loại động cơ hoặc không mang lại hiệu quả kinh tế-kỹ thuật tốt nhất. vì

vậy, trong thực tế, để sản xuất xăng thương phẩm người ta thường phối trộn hai hay

nhiều các xăng trên với nhau để được xăng gốc có tính chất ưu việt nhất [4].

Thành phấn của xăng còn phải kể đến các phụ gia được pha chế vào xăng.

Hàm lượng các phụ gia chỉ từ ppm đến 20% nhưng lại bổ sung hoặc nâng cao rất

nhiều chất lượng của xăng.





23

2.1.2.2 Một số yêu cầu chất lượng của xăng thương phẩm.

Cùng với sự gia tăng về số lượng động cơ xăng, nhu cầu về xăng nhiên liệu

ngày càng tăng nhanh, điều này đã mang đến cho các nhà sản xuất nhiên liệu nhữngcơ hội và cả những thách thức mới, bởi trong thực tế, bên cạnh những lợi ích mà

động cơ này mang lại cho con người thì đồng thời nó cũng thải ra môi trường một

lượng lớn các chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và cả môi trường sinh thái.

Vì vậy xăng thương phẩm bắt buộc phải bảo đảm được các yêu cầu không

những liên quan đến quá trình cháy trong động cơ, hiệu suất nhiệt mà còn phải bảo

đảm các yêu cầu về bảo vệ môi trường.

Thông thường sản phẩm xăng thương phẩm cần đạt được các yêu cầu cơ bản

như sau [3]:

- Khởi động tốt khi đang ở nhiệt độ thấp.

- Động cơ hoạt động không bị kích nổ.

- Không kết tủa, tạo băng trong bình chứa và cả trong bộ chế hòa khí.

- Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu.

- Dầu bôi trơn bị pha loãng bởi xăng là ít nhất.

- Trị số octan ít bị thay đổi khi thay đổi tốc độ động cơ.

- Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt.2.1.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của xăng thương phẩm.

Ngày nay động cơ đã trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống sản

xuất và sinh hoạt của con người. Bên cạnh những lợi ích to lớn mà chúng mang lại

thì động cơ cũng đồng thời thải một lượng rất lớn chất độc hại ra môi trường gây

ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái. Vì

vậy, cần thiết phải đặt ra những quy định nhằm hạn chế việc thải các độc hại và

thực hiện các quy định này một cách nghiêm túc [3,4].

Ở gốc độ của nhiên liệu thì cần phải đặt ra cho xăng thương phẩm những chỉtiêu nhằm bảo đảm được chất lượng đối với người sử dụng và hạn chế được lượng

chất độc hại trong khói thải.

Vì vậy, để đánh giá khả năng làm việc và cháy của xăng người ta thường căn

cứ vào một số tính chất hóa lý đặc trưng của chúng.

Khả năng bay hơi của xăng.

Để quá trình cháy cho hiệu suất cao, hế số tác dụng hữu ích lớn, xăng phải

bay hơi hoàn toàn trước khi có tia lửa điện. Như vây xăng phải có khẳ năng bay hơi





24

đủ tốt ( nhưng không được quá tốt), vì từ khi xăng lỏng vào bộ chế hòa khí đến khi

xăng cháy thường rất nhỏ, chỉ khoảng 0,05 – 0,1 giây. Nhưng nếu giá trị này lớn

quá thì chúng sẽ gây mất mát vật chất và dễ tạo ra hiện tượng nút hơi.

Khả năng bay hơi của xăng trong động cơ phụ thuộc vào bản chất hóa họccủa xăng, cấu tạo động cơ đốt trong, môi trường làm việc của động cơ. Trong đó,

bản chất hoa học của xăng có ý nghĩa quyết định đến khả năng bay hơi của chúng.

Nó phụ thuộc vào sự phân bố các hydrocacbon theo nhiệt độ sôi, áp suất hơi bão

hòa, sức căng bề mặt và hệ số khuếch tán của hơi xăng. Các tính chất khác ít ảnh

hưởng đến khả năng bay hơi của xăng [3].

Người ta đánh giá khả năng bay hơi của xăng chủ yếu theo hai chỉ tiêu chính

là nhiệt độ chưng cất phân đoạn (thành phần cất ASTM D86 ) và áp suất hơi bão

hòa Reid. Mặc dù hai đại lượng này có liên quan trực tiếp đến nhau nhưng chũng

không hoàn toàn quyết định lẫn nhau.

Áp suất hơi bão hòa Reid.

Áp suấ hơi bão hòa là một trong những tính chất để đo mức độ bay hơi của

xăng và được đo tại 100 oF (37,8 oC). Yêu cầu xăng phải có độ bay hơi thích hợp.

Trong giai đoạn khởi động của động cơ, nếu xăng có độ bay hơi quá lớn sẽ bốc hơi

ngay trên đường ống dẫn, gây hiện tượng nút hơi (nghẽn khí), làm cho xăng phun

vào buồng cháy lẫn bọt, không đảm bảo đảm cung cấp đủ hơi xăng cho động cơ, dođó động cơ hoạt động không ổn định, dễ bị chết máy. Trong vận chuyển, bảo quản

sẽ hao hụt nhiều do bốc hơi tự nhiên. Xăng bốc hơi kém thì khó khởi động máy (

nhất là khi trời lạnh), cũng như khó điều khiển máy, xăng cháy không hết, tạo muội,

làm loãng dầu nhớt, gây bào mòn máy [1,3].

Bảng 2.1 Quy định áp suất hơi bão hòa của một số nước

Xăng

Quy định hiện hành về áp suất hơi bão hòa (RPV), kPa

SUPERcủa Đức

Khôngchì Bắc

& Tây

Âu

Chấtlượng

cao Châu

Âu

Trênchất

lượng

cao

Phương phápthử

Mùa động

Mùa hè

60-90

45-70

90 max

70 max

80-90

45-70

80-90

45-70

ASTM D323

ASTMD4953





25

Đối với Việt Nam, tiêu chuẩn TCVN 5690:92 quy định áp suất hơi bão hòa

cho xăng ôtô như bảng 2.2

Bảng 2.2 Áp suất hơi bão hòa của một số loại xăng

Xăng Áp suất hơi bão hòa (kPa) ở 37,8 oC, max

Mogas 90

Mogas 92

Xăng thường

Xăng cao cấp

Xăng đặc biệt

70

75

67

67

74

Như vậy RVP có ý nghĩa quyết định đến khả năng bay hơi của xăng ở giai

đoạn khởi động, nhưng do không quyết định đến khả năng bay hơi của ở phân đoạn

giứa và phân đoạn cuối.

Người ta thường ít quan tâm đến giới hạn của RVP, tuy nhiên giá trị này cần

phải đủ lớn. Vì nếu RVP quá thấp, xăng hóa hơi quá khó hoặc không hóa hơi hoàn

toàn khi vào xylanh cũng sẽ dẫn đến một số trục trặc trong quá trình hoạt động như:

cháy không hết, cháy kích nổ, tạo cặn… Theo TCVN 6776:2005 đối với xăng

không chì, áp suất hơi bão hòa Reid thích hợp với nước là 43-75kPa (6,24-10,88

psi). giảm giới hạn cuối 5kPa so với TCVN 6776:2000.

Thành phần cất phân đoạn ASTM.

Nhiệt độ sôi là một trong những phương pháp đánh giá mức độ bay hơi của

xăng. Người ta chia các nhiệt độ sôi như sau: điểm sôi đầu (IBP), điểm sôi 5%V,

10%V (T5, T10), điểm sôi 50%V (T50), điểm sôi 90%V (T90) và độ sôi cuối (EBP). Ý

nghĩa của các giá trị này như sau [1,3]:

+ Điểm sôi đầu và 10%: đặc trưng cho tính khởi động máy, khả năng gây nghẽnhơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sôi đầu càng thấp hơn quy định nhiều thì xăng càng

dễ hao hụt và gây nghẽn khí. Điểm sôi đầu và 10% càng cao, càng khó khởi động

máy. Thông thường độ sôi dầu của xăng là 35 – 40 oC, điểm sôi 10%V là 50 – 60oC, quy định điểm sôi 10% không vượt quá 70 oC.

+ Điểm sôi 50%V: biểu thị khả năng thay đổi vân tốc máy. Điểm sôi 50% V càng

thấp càng tốt, thông thường từ 115 – 120 oC, quy định không vượt quá 120 oC.

+ Điểm sôi 90%V và điểm sôi cuối: biểu hiện khả năng bốc hơi hoàn toàn của

xăng. Những điểm sôi này càng cao càng khó bốc hơi, gây cháy không hết, tạo





26

muội, làm loãng dầu nhờn của máy, tăng sự mài mòn. Theo quy định độ sôi 90%V

không được quá 190 oC và độ sôi cuối không quá 215 oC. Thực tế độ cất cuối

thấp, xăng có chất lượng cao, nhưng không thể giảm được những độ sôi này xuống

quá thấp, do nhà sản xuất nào cũng muốn tận thu được lượng xăng nhiều hơn.Xu hướng chung là giảm dần điểm sôi T10, T50, T90 và EBP giúp cải

thiện khả năng tăng tốc và đốt cháy nhiên liệu của động cơ. Riêng điểm sôi đầu

không qui định vì đã bị khống chế qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hoà.

Bảng 2.3: Quy định độ bay hơi của xăng vào mùa hè và mùa đông

Nhiệt độ

cất của

xăng, oC

Phương

pháp thử Mùa hè Mùa đông

10%, max

50%, max

90%, max

EBP, max

ASTM D86

70

120

180

215

54

85±105

180

210

Khả năng chống cháy kích nổ.

Sự cháy kích nổ

Động cơ chỉ làm việc điều hòa khi quá tình cháy xảy ra ổn định, nghĩa làmặt lửa phát sinh từ bugi phải lan truyền ra xung quanh một cách tuần tự, ra xa

dần khỏi bugi. Trong quá trình lan truyền mặt lửa đó, hỗn hợp khí phải trong

mặt lửa phải cháy hết, còn hỗn hợp khí phái ngoài mặt lửa tuy bị đốt nóng bởi

bức xạ quang nhiệt nhưng không bốc cháy. Với quá trình cháy điều hòa như vậy,

sự thay đổi áp suất trong xylanh tuy nhanh nhưng không vô trật tự, sự tăng áp

suất xả ra đồng đều trên toàn mặt pittông nên pittông chuyển động hài hòa, động

cơ chạy êm. Quá trình cháy của nhiên liệu diễn ra trong xylanh của động cơ như

trên được gọi là sự cháy điều hòa. Ngược lại với sự cháy như trên thì được gọi là

cháy kích nổ hay cháy không điều hòa. Khi đó động cơ thường xuất hiện tiếng gõ,

giảm công suất, bị mài mòn nhanh và gây ra hiện tượng quá nóng [3,6].

Nguyên nhân gây ra sự cháy kích nổ rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Hình dạng, kích thước của xylanh.

- Tốc độ quay của động cơ.

- Tỷ số nén.

- Thởi điểm bật tia lửa điện của bugi.





27

- Tỷ số nhiên liệu/không khí trong xylanh.

- Bản chất hóa học của nhiên liệu.

Trong các yếu tố đó, bản chất hóa học của nhiên liệu là yếu tố quan trọng

nhất. Nguyên nhân của sự cháy kích nổ chưa được hiểu một cách đầy đủ. Songngười ta cho rằng, nguyên nhân chủ yếu được đưa ra ở đây là do nhiên liệu có chứa

nhiều các hợp chất dễ bị phân hủy, oxi hóa tạo ra các hợp chất peoxit,

hydropeoxit không bền dễ cháy. Do vậy, khi đạt đến một nồng độ nào đó, các hỗn

hợp peoxit này tự bốc cháy dù mặt lửa chính chưa lan truyền đến. Điều này dẫn đến

sự cháy hỗn loại, vô trật tự gây ra sự cháy kích nổ trong xylanh.

Trị số octan ((ON).

Để đặc trưng cho sự cháy chống kích nổ của xăng, người ta thường dùng đại

lượng trị số octan để biểu đạt. Để đặc trưng cho xăng có tính chống cháy kích nổ

tốt, nghĩa là cháy điều hòa người ta thường dùng đại lượng đặc trưng là trị số octan

(ON) hoặc chỉ số octan (OI). Theo đó, trị số octan là một đại lượng quy ươc. Một

trong những chất lỏng có khả năng chống cháy kích nổ tốt là 2,2,4-trimetyl pentan-

quen được gọi không đúng là isooctan được gán cho có trị số octan bằng 100. Một

chất lỏng khác có khả năng chống cháy kích nổ kém là n-heptan được gọi là có trị

số octan bằng 0. Một nhiên liệu có ON = x, nếu nó có khả năng cháy chống kích nổ

tương đương hỗn hợp x%V isooctan và (100-x)%V n-heptan [3,6].Về nguyên tắc, trị số octan của xăng càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù

hợp với tỷ số nén của động cơ. Xăng có ON từ RON 80-83 (hoặc từ MON 72-76)

thường được dùng cho các loại xe có tỷ số nén nhỏ hơn 7:1. Xăng có RON từ 90-92

thường được sử dụng cho các loại xe có tỷ số nén đến 8:1. Xăng có RON lớn hơn

92 là các loại xăng đặc biệt, cao cấp và thường được sử dụng cho các loại xe có tỷ

số nén đến 9:1. Xăng có RON > 96 được sử dụng cho các loại xe đua, xe hơi cao

cấp, xe đặc nhiệm.. có tỷ số nén từ 10:1 trở lên. Mối tương quan giữa tỷ số nén, ON

và hiệu suất của động cơ dưới tác động của nhiệt độ được thể hiện trong bảng 3.6.





28

Bảng 2.4: Tương quan giữa tỷ số nén của động cơ và trị số octan

Tỷ số nén của động cơ Yêu cầu về ON

Hiệu suất nhiệt

(Khi van tiết lưu mở tối đa)

5:1 72 -

6:1 81 25%

7:1 87 28%

8:1 92 30%

9:1 96 32%

10:1 100 33%

11:1 104 34%

12:1 108 35%

.

Trị số octan của xăng phụ thuộc chủ yếu vào bản chất hóa học của xăng.

Người ta nhận thấy rằng: các hydrocacbon có phân tử lượng nhỏ như parafin mạch

nhánh, các aromat chỉ cháy được sau khi điểm hỏa, còn các n-parafin có khả

năng tự bốc cháy ngay cả khi mặt lửa chưa lan truyền tới. Vì vậy, trị số octan của

xăng giảm theo thứ tự: aromatic – olefin mạch nhánh – parafin mạch nhánh

naphten có mạch nhánh không no – olefin không phân nhánh – naphten – parafin

không phân nhánh.

Có hai phương pháp xác định ON là RON và MON trên cùng một động cơ.Sự khác biệt về ý nghĩa của hai trị số này là: Điều kiện đo của phương pháp

MON rất khắc nghiệt, tốc độ động cơ cao và duy trì trong một thời gian dài, mang

tải trọng lớn. Do vậy, thông số này thích hợp đối với các loại xe vận tải đường

trường, tốc độ vận hành cao và ổn định. Ngược lại, phương pháp RON vận hành ở

điều kiện nhẹ nhàng hơn, không thích hợp với các trường hợp mang tải trọng lớn.

RON phù hợp cho các loại xe chạy trong thành phố, thường xuyên thay đổi tốc độ

và tải trọng nhẹ. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới có xu hướng sử dụng trị số

Octan (RON + MON)/2 để đặc trưng cho tính chống kích nổ của xăng, thay vì dùng





29

RON hay MON riêng rẽ. Bởi giá trị này cho pháp đánh giá một cách tương đối

hơn cho việc xác định ON của xăng ở các chế độ vận hành khác nhau [3].

Sự khác biệt giữa hai giá trị RON và MON phần nào cũng phản ánh lộ

trình hoạt động của động cơ. Hiệu số S = RON – MON còn được gọi là độ nhạycủa xăng. Xăng có độ nhạy càng bé thì càng thích hợp với những chế độ làm việc

khác nhau của động cơ.

Mặt khác, ngoài việc đánh giá khả năng cháy chống kích nổ của

hydrocacbon trong nhiên liệu theo RON và MON, còn phải đánh giá khả năng cháy

chống kích nổ của nhiên liệu bằng phương pháp đo sự thay đổi trị số octan theo chế

độ làm việc, tức là theo sự khác nhau về số vòng quay của động cơ, gọi là trị số

octan trên đường Road ON. Trị số octan trên đường Road ON được xác định theo

công thức.

a

S RON

a

MON RON RON RoadON

22)(

Trong đó: a là hệ số (4,6 – 6,2) phụ thuộc vào tỷ số nén của động cơ.

Rõ ràng, nhiên liệu có độ nhạy S càng thấp thì Road ON càng gần với RON.

Nếu hai loại hydrocacbon có cùng RON như nhau, nhưng loại nào có độ nhạy càng

thấp sẽ có khả năng càng cháy Chống kích nổ càng cao khi làm việc trong các chế

độ thay đổi khác nhau.. Nhiệt độ chớt cháy.

Nhiệt độ chớt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu bay hơi tạo với

không khí một hỗn hợp có thể phụt cháy rồi tắt ngay như một tia chớp khi đưa ngọn

lửa đến gần.

Nhiệt độ chớp cháy được xác định trong hai loại thiết bị cốc kín và cốc hở

khác nhau nên tương ứng ta cũng có hai loại nhiệt độ chớt cháy cốc kín và cốc hở.

loại cốc kín thường dùng cho các loại sản phẩm có độ bay hơi lớn còn loại cốc hở

thường dùng cho các phân đoạn nặng. Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho các phần nhẹ dễ bay hơi trong nhiên liệu,

khi phần nhẹ càng nhiều thì khả năng bay hơi càng lớn điều này sẻ gây ra mất mát

vật chất và điều quan trọng hơn cả là nó có thể tạo ra hỗn hợp nỗ trong quá trình

bảo quản và vận chuyển. Vì vậy chỉ tiêu này đặc trưng cho mức độ hoả hoạn của

xăng. Đối với xăng thì ở điều kiện thường độ bay hơi của nó lớn nên tạo hỗn hợp

với không khí nằm ngoài giới hạn nỗ.





30

Bảng 2.5 Quy định về độ bay hơi của xăng không chi ở châu Âu

Độ bền hóa học của xăng.

Tính ổn định hóa học của nhiên liệu là một chỉ tiêu kỹ thuât quan trọng đặc

trưng cho khả năng chống lại sự biến đổi hóa học của xăng [6].

Xăng sản xuất bao giờ cũng qua một thời kỳ vận chuyển, bảo quản với thời

gian dài ngắn khác nhau. Trong quá trình vận chuyển, bảo quản và sử dụng, xăng có

tính ổn định càng cao thì khả năng biến chất càng khó nên các tính chất khác nhau

của xăng ít bị biến đổi. Ngược lại khi tính ổn định oxy hóa của xăng thấp thì xăngdễ bị oxy hóa bởi oxy trong không khí và tạo thành các sản phẩm chứa oxy rất đa

dạng, làm tính chất của xăng thay đổi nhanh chóng, ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng.

Đặc trưng nhất của sự oxy hóa xăng là quá trình tạo thành nhựa (gôm) trong

xăng dẫn đến hình thành cặn trong động cơ. Nhựa sinh ra khi xăng bốc hơi sẽ đọng

lại trên các thành ống hút, đẩy. Tại đây nhiệt độ cao làm nhựa khô cứng lại, giảm

tiết diện của ống dẫn, làm xăng bốc hơi vào buồng đốt khó khăn, công suất cực đại

của động cơ giảm, hơi hỗn hợp phân phối trong các ống không đều, mức tiêu thụ

nhiên liệu tăng. Hơn nữa, nhựa sinh ra bám trên các van hút, làm kênh van, áp suất

buồng đốt không đảm bảo, máy vận hành không tốt, thậm chí có khi không làm việc

được. Mặt khác nhựa còn làm giảm trị số octan. Khi xăng bị oxy hóa, không những

sinh ra nhựa mà còn sinh ra axit hữu cơ gây ăn mòn các hệ thống chứa nhiên liệu và

hệ thống cháy.

Mức độ oxy hóa phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của xăng, cụ thể là thành

phần hóa học của xăng. Các hợp chất olefin có hai nối đôi đối xứng và các loại

hydrocacbon dạng môn hoặc di-olefin nối với nhân thơm là kém ổn định nhất…





31

xăng chưng cất trực tiếp thường chứa nhiều olefin (từ 30-40%V) nên có độ ổn định

oxy hóa thấp (100-200 phút). Xăng Reforming xúc tác hầu như không có olefin nên

có độ ổn định rất cao (1700-1800 phút).

Để đánh giá tính ổn định hóa học của nhiên liệu, thông thường người ta xácđịnh hàm lượng nhựa thực tế và thời kỳ cảm ứng của nhiên liệu

Hàm lượng nước.

Về yêu cầu kỹ thuật, hàm lượng nước không được tồn tại trong xăng. Tuy

nhiên, trong quá trình vận chuyển và tồn chứa, nước tự do có thể lẫn vào.

Nước trong nhiên liệu cũng rất nguy hiểm cho động cơ vì chúng gây ăn mòn

mạnh và rỉ, gây trở ngại cho quá trình cháy.

Tổng hàm lượng nước xác định theo phương pháp: ASTM D 95-05e1;

TCVN 2692 : 2007, ASTM D 6304-04; TCVN 3182 : 2008.

Hàm lượng lưu huỳnh

Trong phân đoạn xăng thu được từ quá trình chưng cất khí quyển hay trong

xăng thương phẩm thì hàm lượng lưu huỳnh không nhiều, chúng có thể tồn tại dưới

nhiều dạng khác nhau tuỳ theo nguồn gốc phối trộn. Trong các dạng tồn tại này thì

người ta quan tâm nhiều nhất đến hợp chất mercaptan (có trong phân đoạn xăng

chưng cất trực tiếp) vì đây là hợp chất có khả năng gây ăn mòn trực tiếp các thiết bị

trong tồn chứa bảo quản, vận chuyển cũng như sử dụng trong động cơ [3].Mặc dù hàm lượng các hợp chất này không lớn trong thành phần của xăng

nhưng nó gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến chất lượng của xăng như vừa nêu ở trên.

Khi cháy trong động cơ chúng tạo ra khi SO2, khí này sau đó có thể chuyển một

phần thành SO3, các chất khí này sẻ tạo thành các axit tương ứng khi nhiệt độ xuống

thấp, đây là các chất gây ăn mòn rất mạnh. Ngoài ra khi theo khói thải ra ngoài các

chất khí này sẽ làm nhiễm độc xúc tác trong bộ hệ thống xử lý khí thải và gây ô

nhiễm môi trường khi thải ra khi quyển.

Hàm lượng benzen Như chúng ta đã biết benzen là một chất độc nó có thể gây chết người khi ở

trong môi trường có hàm lượng benzen cao, với nồng độ thấp thì benzen có thể gây

ra căn bệnh ung thư cho con người.

Quá trình cháy trong động cơ thường không hoàn toàn bởi điều kiện cháy

trong động cơ khá đặc biệt. Trong khí thải của động cơ ngoài các khí CO2 , H2O, N2

còn có thêm một số các chất khác như CO, NOx , SOx , các hydrocacbon chưa cháy,

bồ hóng . . . hydrocacbon chưa cháy thực chất là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ





32

như benzen, butadien, fornaldehyt, acetaldehyt ... các hợp chất này khi thải ra môi

trường đều có hại cho con người và môi trường sinh thái, điều này bắt buộc con

người phải xử lý nó [6].

Có nhiều phương pháp nhằm hạn chế các chất ô nhiễm này như cải tiến cấutrúc của động cơ, khống chế điều kiện làm việc tối ưu hay cải thiện chất lượng của

nhiên liệu. Trong các giải pháp này thì hai giải pháp đầu tiên rất khó làm giảm hàm

lượng benzen trong khí thải vì benzen là một chất khó cháy nhất trong các hợp chất

này. Vì những lý do này mà người ta bắt buộc phải khống chế hàm lượng benzen và

cả hàm lượng các hợp chất aromatic trong nhiên liệu.

Bảng 2.6 Benzen trong khí thải động cơ xăng phụ thuộc vào hàm lượng

aromatic

Hàm lượng aromatic

trong nhiên liệu (%)

Hàm lượng benzen trong khí chưa cháy trong khí

xả

1% benzen trong nhiên

liệu

3% benzen trong

nhiên liệu

20 1,5 2,25

35 2,0 2,9

50 2,5 3,5

Ngoài những tiêu chuẩn quan trọng nêu trên thì một loại xăng thương phẩm

còn phải đạt nhiều tính chất khác như: hàm lượng nhựa, cặn, tro, tiêu chuẩn về màu

sắc các chỉ tiêu về độ kiềm, axit . . .

Ngày nay, trong thành phần của xăng thương phẩm ngoài phụ gia nhằm nâng

cao chỉ số octan thì người ta còn dụng một số phụ gia khác như phụ gia chống oxy

hoá, phụ gia tẩy rửa.





33

Bảng 2.7 Tiêu chuẩn Việt Nam về xăng ô tô không chì (TCVN 6776:2000)

2.2 Nhiên liệu diesel.2.2.1 Giới thiệu về động cơ diesel

Động cơ diesel cũng làm việc theo nguyên tắc 4 kỳ giống động cơ xăng.

Nguyên lý làm việc: quá trình hoạt động của động cơ diesel theo 4 chu kỳ:

hút, nén, cháy, thải. Khi piston đi từ điểm chất trên xuống điểm chết dưới, van nạp

mở ra, không khí được hút vào xylanh; sau đó van nạp đóng lại; piston lại đi từ

điểm chết dưới lên điểm chết trên, thực hiện quá trình nén không khi. Do bị nén, áp

suất tăng, dẫn đến nhiệt độ tăng, có thể lên tới 500 đến 700 oC. Khi piston đến gần

điểm chết trên, nhiên liệu được phun vào xylanh (nhờ bơm cao áp) dưới dạng





34

sương; khi gặp không khí ở nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Khi cháy, áp suất tăng

mạnh đẩy piston tự vị trí điểm chết trên xuống vị trí điểm chết dưới thực hiện quá

trình giãn nở sinh công có ích và được truyền qua hệ thống thanh truyền làm chạy

máy. Piston sau đó lại đi tự điểm chết dưới lên điểm chết trên để thải sản phẩm cháyra ngoài qua một van thải và tiếp tục thực hiện quá trình mới [7].

Hình Mô tả quá trình hoạt động của động cơ điezen 4 thì [6]





35

2.2.2. Đặc điểm của quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ Diesel.

Từ việc phân tích hoạt động của động cơ Diesel ở trên ta rút ra được những

đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ này như sau:

Khác với động cơ xăng nhiên liệu được phối trộn trước trong bộ chế hoà khíthì ở động cơ Diesel nhiên liệu không được phối trộn trước mà chỉ được phun vào

xylanh khi không khí đã được nén để đạt nhiệt độ và áp suất cao, ở trong điều kiện

này thì nhiên liệu bay hơi rồi tạo hỗn hợp tự bốc cháy mà không cần đến sự đánh

lửa của bugi.

Trong động cơ xăng thì quá trình cháy phải được bắt đầu từ bugi sau đó lan

truyền đi theo các mặt cầu và nhiên liệu chỉ được phép cháy khi màng lửa lan tràn

đến còn trong động cơ Diesel thì quá trình bắt cháy có thể bất kỳ chổ nào trongxylanh mà ở đó nhiên liệu được phối trộn tốt với không khí để có thể tự bốc cháy.

Nếu như trong động cơ xăng việc tăng công suất bằng cách tăng tỷ số nén sẽ

vấp phải hiện tượng nhiên liệu chịu nhiệt độ và áp suất cao sẻ tự bốc cháy khí mặt

lửa chưa lan truyền đến thì trong động cơ Diesel bắt buộc phải có tỷ số nén cao để

bảo đảm cho nhiên liệu có thể tự bay hơi và bốc cháy. Do đó công suất của động cơ

Diesel luôn lớn hơn công suất của động cơ xăng khi cùng mức tiêu thụ nhiên liệu.

Nhiên liệu sau khi phun vào buồng cháy nó không cháy ngay mà cần có một

thời gian nhất định để chuẩn bị, thời gian này được gọi là thời gian cháy trể hay thờigian cảm ứng. Thời gian này dài hay ngắn phụ thuộc hoàn toàn vào bản chất của

nhiên liệu và cấu trúc của động cơ, nó thường được chia thành hai loại đó là thời

gian cảm ứng vật lý và thời gian cảm ứng hoá học, thời gian cảm ứng hoá học này

được xác định theo công thức thực nghiệm sau:

D = A P-nEXP(B/T)

Trong đó: A,B là các hằng số thực nghiệm.

2.2.3 Giới thiệu chung về nhiên liệu diesel.

Nhiên liệu Diesel là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu hỏa và xăng, sử

dụng cho động cơ Diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy) và một phần được sử

dụng cho các loại máy móc công nghiệp như tuabin khí, máy phát điện, máy móc

xây dựng . . .

Ngày nay động cơ Diesel đã phát triển mạnh mẻ, đa dạng hoá về chủng loại

cũng như kích thước và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống

sản xuất và sinh hoạt của con người bởi tính ưu việt của nó so với động cơ xăng. Do

vậy, nhu cầu về nhiên liệu Diesel ngày càng tăng, điều này đã đặt ra cho các nhà sản





36

xuất nhiên liệu những thách thức mới, và điều này càng khó khăn hơn bởi những

yêu cầu ngày càng khắt khe của luật bảo vệ môi trường.

Trong nhà máy lọc dầu thì nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn

gasoil của quá trình chưng cất dầu mỏ. Đây chính là phân đoạn thích hợp nhất đểsản xuất nhiên liệu Diesel mà không cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa

học. Tuy nhiên, để đảm bảo về số lượng ngày càng tăng của nhiên liệu Diesel và

việc sử dụng một cách có hiệu quả các sản phẩm trong nhà máy lọc dầu thì thực tế

nhiên liệu Diesel luôn được phối liệu từ các nguồn khác như: Phân đoạn gasoil của

quá trình hydrocracacking, phân đoạn gasoil từ quá trình FCC, các sản phẩm của

quá trình oligome hóa, dimehóa, trime hóa, giảm nhớt, HDS...

2.2.4 Thành phần hoá học của nhiên liệu Diesel

Như đã nêu trong phần trước, nhiên liệu Diesel thương phẩm được phối trộn

từ nhiều nguồn khác nhau trong nhà máy lọc dầu. Thành phần hoá học của các

nguồn này thay đổi rất nhiều ngay cả khi cùng một nguồn gốc dầu thô. Để xem xét,

trước hết ta xem xét các nguồn dùng để phối trộn nhiên liệu Diesel.

- Phân đoạn Gasoil của tháp chưng cất khí quyển (phân đoạn chính để phối

trộn).

- Từ phân xưởng crackinh xúc tác.

- Từ phân xưởng hydrocrackinh.- Từ phân xưởng giảm nhớt.

- Từ phân xưởng cốc hoá.

- Từ phân xưởng tách loại lưu huỳnh kèm theo quá trình chuyển hoá.

- Từ các quá trình tổng hợp như oligome hoá

2.2.4.1. Thành phần hoá học của của phân đoạn gassoil

Đây là thành phần chính để phối trộn nhiên liệu Diesel. Trước đây phân đoạn

này được lấy từ tháp chưng cất khí quyển có khoảng nhiệt độ sôi là 250 oC ÷350 oC,

với khoảng nhiệt độ sôi này thì thành phần hoá học của gasoil bao gồm cáchydrocacbon có số nguyên tử cacbon từ C16 ÷C20 , hầu hết các nhóm chất có mặt

trong dầu thô đều tìm thấy trong phân đoạn này. Cũng như khi nghiên cứu dầu mỏ

hay các sản phẩm dầu mỏ khác, thành phần hoá học của gasoil được chia thành hai

nhóm chất chính như sau:

Nhóm hợp chất hydrocacbon

Nhóm chất này bao gồm các họ như sau: Paraffin, Naphten, Aromatic

Họ Parfinic.





37

Đặc điểm chung về các hydrocacbon parafinic trong phân đoạn này là sự

phân bố giữa cấu trúc thẳng và cấu trúc nhánh ở đây có khác: hầu hết là cấu trúc

mạch thẳng (n-parafin), dạng cấu trúc nhánh đồng phân của chúng thì rất ít và

nhánh chủ yếu là gốc mêtyl.Đáng chú ý là về cuối phân đoạn gasoil, bắt đầu có mặt những hydrocacbon

nparafinic có nhiệt độ kết tinh cao như: C16 có nhiệt độ kết tinh ở 18,1 oC, C20 có

nhiệt độ kết tinh ở 36,7 oC. Khi những parafin này kết tinh, chúng sẽ tạo ra một bộ

khung phân tử, những hydrocacbon khác còn lại ở dạng lỏng sẽ nằm trong đó, nếu

các n-parafin rắn này có nhiều, chúng sẽ làm cho cả nhiên liệu mất tính linh động

thậm chí có thể làm đông đặc lại ở những nhiệt độ thấp.

Họ Naphten và Aromatic

Những hydrocacbon loại naphten và aromatic trong phân đoạn này bên cạnh

những loại có cấu trúc một vòng có nhiều nhánh phụ đính xung quanh còn có mặt

các hợp chất 2 hoặc 3 vòng.

Ngoài ra trong gasoil đã có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn

hợp giữa vòng naphten và aromatic như têtralin và các đồng đẳng của chúng. Ngoài

ba họ trên thì trong thành phần của nhiên liệu Diesel luôn chứa một hàm lượng đáng

kể các hợp chất không no như olefin (phần chủ yếu), dien ...các hợp chất không no

này đến từ các quá trình chế biến sâu như FCC, giảm nhớt . . . Nhóm hợp chất phi hydrocacbon.

Trong Diesel thương phẩm thì các chất phi hydrocacbon tồn tại dưới nhiều

dạng khác nhau.

Hợp chất của lưu huỳnh

Nếu như trong xăng, lưu huỳnh dạng mercaptan chiếm phần chủ yếu trong số

các hợp chất lưu huỳnh ở đó, thì trong phân đoạn gosoil loại lưu huỳnh mercapten

hầu như không còn mercaptan nữa. Thay thế vào đó là lưu huỳnh dạng sunfua và

disunfua, cũng như lưu huỳnh trong các mạch dị vòng. Trong số này, các sunfuavòng no (dị vòng) là loại có chủ yếu.

Hợp chất của oxy

Các hợp chất chứa oxy trong phân đoạn gasoil cũng tăng dần lên. Đặc biệt ở

phân đoạn này, các hợp chất chứa oxy dưới dạng axit, chủ yếu là axit naphtenic có

rất nhiều và đạt đến cực đại ở trong phân đoạn gasoil.

Ngoài các axit, các hợp chất chứa oxy trong phân đoạn gasoil còn có các

phenol và đồng đẳng của chúng như crezol, dimetyl phenol.





38

Hợp chất của nitơ

Các hợp chất của nitơ trong phân đoạn này cũng có ít nhưng chúng có thể

nằm dưới dạng các Quinolin và đồng đẳng, hoặc các hợp chất chứa nitơ không

mang tính bazơ như Pirol, Indol và các đồng đẳng của nó. Ngoài những hợp chất chứa thuần tuý N2, O2, S thì trong phân đoạn gasoil đã

có mặt các chất nhựa, trọng lượng phân tử của nhựa vào khoảng (300-400). Nói

chúng các chất nhựa của dầu mỏ thường tập trung chủ yếu vào các phân đoạn sau

gasoil, còn trong phân đoạn này số lượng chúng rất ít.

2.2.4.2 Thành phần hoá học ở các nguồn ngoài phân đoạn gasoil để sản xuất

Diesel.

Trong các nguồn này thì thành phân hoá học của nó thay đổi rất nhiều.

Chúng không chỉ phụ thuộc vào loại dầu thô mà còn phụ thuộc vào quá trình sử

dụng và điều kiện công nghệ. Các nguồn này có thể chia làm hai nhóm nhỏ:

Nhóm thứ nhất

Nhóm này bao gồm các loại gasoil nhận được từ các quá trình sau:

- Crackinh nhiệt, xác tác

- Giảm nhớt

- Cốc hoá

Gasoil thu được từ các quá trình này thường có chất lượng rất xấu (chỉ sốcetan thấp, hàm lượng lưu huỳnh cao, các chất kém ổn định nhiều, hàm lượng

aromatic và hợp chất nhựa nhiều). Khi phối trộn trực tiếp thì nhóm gasoil này chỉ

chiếm một lượng nhỏ, nhưng thông thường thì chúng phải qua quá trình xử lý

(HDS) rồi mới đem phối trộn.

Nhóm thứ hai

Nhóm này bao gồm các loại gasoil thu được từ các quá trình xử lý bằng

hydro như: HDS, Hydrocrackinh, các quá trình tổng hợp . . .

Đặc điểm nỗi bật của gasoil nhóm này là chất lượng rất tốt có nghĩa là chỉ sốcetan cao, hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon như lưu huỳnh, nitơ giảm

xuống rất nhiều, hàm lượng aromatic và các chất không no cũng giảm đi nhiều lần.

Sau đây ta sẻ xem xét một số ví dụ về thành phần của các loại gasoil và sự biến đổi

của nó theo các quá trình xử lý.

Thành phần hoá học của gasoil thu được từ các quá trình chuyển hoá





39

Nhận xét:

Gasoil thu được từ quá trình hydrocrackinh có chất lượng rất tốt tức là hàm

lượng các hợp chất phi hydrocacbon, hàm lượng chất thơm rất thấp, chỉ số cetan

cao.

2.2.5 Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu Diesel.

Như vừa thấy trong phần trước, quá trình cháy trong động cơ không phải là

quá trình cháy lý tưởng nên nó sẻ làm giảm công suất của động cơ, nhưng điều quan

trọng hơn cả là quá trình cháy không hoàn toàn này sẻ tạo ra các chất độc có hại cho

con người và môi trường. Do đó việc nghiên cứu nhằm làm giảm các chất độc này

là điều bắt buộc đối với các nhà sản xuất động cơ và nhiên liệu. Đối với nhiên liệu

Diesel thương phẩm nó phải đảm bảo được các tính chất sau:

Chỉ số xêtan IC.

Chỉ số xêtan là một đại lượng qui ước đặc trưng cho khả năng tự bóc cháy

của nhiên liệu Diesel và được tính bằng % thể tích của n-xêtan trong hỗn hợp của





40

nó với α-mêtylnaphtalen khi hỗn hợp này có khả năng tự bóc cháy tương đương với

nhiên liệu.

Diesel đang khảo sát. Trong hỗn hợp này thì n-xêtan có khả năng tự bóc cháy

tốt nên trị số của nó được qui ước bằng 100, còn α-mêtỵlnaphtalen có khả năng tự bóc cháy kém được qui ước bằng 0. Trong thực tế một vài phòng thí nghiệm người

ta dùng hephtametyl nonan (HMN) thay cho α-mêltỵnaphtalen, trong đó HMN có

IC = 15.

Tỷ trọng.

Tỷ trọng d là tỷ số giữa khối lượng của chất lỏng có thể tích đã cho ở nhiệt

độ 15 oC (hoặc 60 oF) so với khối lượng của nước tinh khiết (nước cất) có thể tích

tương đương ở cùng nhiệt độ đó. Trong nhiều trường hợp chúng ta thường không

phân biệt giá trị giữa d và ρ vì ρ60 = 0,99904.d6060, mặc dù thứ nguyên của chúng

khác nhau.

Độ API (oAPI) được xác định thông qua tỷ trọng theo công thức:

5,1315,141

60

60

d

API o

Khối lượng riêng của dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ thường từ 0,5 – 1,1 g/cm 3,

tỷ trọng thường nhỏ hơn nước trừ phân đoạn nhựa đường. Khi tỷ trọng thay đổi từ

0,7 đến 1 thì độ API giảm từ 70,6 đến 10,0.Từ nguyên tắc hoạt động của động cơ Diesel ta nhận thấy nhiên liệu trước

khi cháy chúng phải trải qua một quá trình biến đổi từ việc bị phân chia thành các

hạt sương sau khi qua kim phun cao áp, hoá hơi để trộn lẫn với không khí và biến

đổi để tự bốc cháy, các quá trình này đều liên quan trực tiếp đến tỷ trọng của Diesel.

Khi khối lượng riêng lớn thì động năng của dòng nhiên liệu lớn, nhiên liệu bị

phun đi xa hơn khi đó không gian trộn lẫn của nhiên liệu với không khí lớn. Tuy

nhiên, khi nhiên liệu có khối lượng riêng lớn thì thường độ nhớt của nhiên liệu cũng

lớn nên khả năng bay hơi tạo với không khí hỗn hợp tự bóc cháy thấp điều này làmcho quá trình cháy của nhiên liệu kém.

Nếu như khối lượng riêng lớn quá thì khi phun nhiên liệu có thể va đập vào

thành của buồng cháy, điều này sẽ làm loảng màng dầu bôi trơn trên thành của

buồng cháy gây ra hiện tượng mài mòn.

Ngoài ra khi bị phun vào màng dầu bôi trên thành xylanh thì nhiên liệu sẽ bị

hấp thụ trong màng dầu này, sau đó trong giai đoạn thải khí cháy chúng có thể bay





41

hơi theo khí cháy và được đẩy ra ngoài làm tăng hàm lượng các chất độc hại trong

khí thải.

Tỷ trọng của dầu DO được xác định theo phương pháp ASTM D1298-96;

TCVN 6594 : 2007. Thành phần cất..

Cũng tương tự như xăng, nhiên liệu diesel cũng cần phải có thành phần cất

theo quy định để bảo đảm cho quá trình hoạt động của động cơ bởi độ bay hơi của

nhiên liệu sẻ ảnh hưởng trực tiếp quá trình cháy của nó trong buồng cháy, nhưng

điều cần phải chú ý ở nhiên liệu Diesel là nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối thay đổi

trong khoảng rộng (do nhiên liệu Diesel được phối trộn từ nhiều nguồn có khoảng

nhiệt độ rất khác nhau như đã nêu ở trên và cũng tuỳ theo yêu cầu về chất lượng của

nó) nên người ta thường không quan tâm nhiều như trong động cơ xăng, thường đối

với nhiên liệu

Diesel thì người ta quan tâm đến phần trăm chưng cất ở một số nhiệt độ nhất

định. Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì có hai giá trị như sau:

- Điểm cất ở 50% thể tích là 290 oC (E50)

- Điểm cất ở 90% thể tích là 350 oC (E90)

Tuy nhiên, những giá trị của nhiệt độ sôi đầu cũng không được quá thấp và

nhiệt độ cuối không được quá cao vì điều này sẻ ảnh hưởng xấu đến việc sử dụngtrong động cơ. Nếu nhiệt độ cuối cao quá tức là trong thành phần của nó chứa nhiều

cấu tử nặng làm cho quá trình bay hơi để tạo hỗn hợp tự bóc cháy kém làm tăng quá

trình cháy không hoàn làm giảm công suất của động cơ (thực nghiệm cho thấy công

suất của động cơ sẻ giảm đi khoảng 1 ÷5%), tạo nhiều chất gây ô nhiễm môi trường,

làm loảng màng dầu bôi trơn trong buồng cháy hay làm giảm độ nhớt của dầu trong

carter như đã nêu đối với động cơ xăng. Ngược lại, khi nhiệt độ sôi đầu nhỏ nó

không ảnh hưởng trực tiếp công suất của động cơ, nhưng nếu như nhiệt độ đầu quá

nhỏ thì làm tăng độ bay hơi gây mất mát trong quá trình vận chuyển hay bảo quảnhay làm giảm độ nhớt của nhiên liệu có thể gây mài mòn kim phun.

Thành cất được xác định theo phương pháp thử ASTM-D86.

Nhiệt độ chớt cháy.

Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất của chất lỏng mà ở đó hơi của nó và

không khí tạo thành hỗn hợp có khẳ năng bắt cháy khi đưa ngọn lửa (có kích thước

theo quy định) từ ngoài vào và cháy không quá 5 giây. Hoàn toàn tương tự, nếu

ngọn lửa cháy với thời gian lơn hơn 5 giây được gọi là nhiệt độ bắt cháy.





42

Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho các phần nhẹ dễ bay hơi trong nhiên liệu,

khi phần nhẹ càng nhiều thì khả năng bay hơi càng lớn điều này sẻ gây ra mất mát

vật chất và điều quan trọng hơn cả là nó có thể tạo ra hỗn hợp nỗ trong quá trình

bảo quản và vận chuyển.Xác định nhiệt độ chớp cháy có ý nghĩa rất quan trọng trong việc bảo quản,

tồn chứa nhiên liệu và an toàn cháy nổ.

Các sản phẩm dầu mỏ có khả năng bay hơi mạnh như: khí hóa lỏng (LPG,

CNG, LNG), xăng, điêzen, kerosen... thì nhiệt độ chớp cháy, bắt cháy cốc kín theo

tiêu chuẩn ASTM D93-02 hoặc TCVN 2693:1995 bằng thiết bị chớp cháy cốc kín

Pensky Martesns close Cup Tester.

Độ nhớt (µ).

Độ nhớt của nhiên liệu là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma

sát nội tại sinh ra ngay trong lòng chất lỏng khi có sự chuyển động tương đối của

các phân tử với nhau.

Cũng tương tự như thành phần cất hay tỷ trọng, độ nhớt cũng có những ảnh

hưởng trực tiếp đến hoạt động của động cơ. Thực tế khi độ nhớt quá lớn sẻ làm tăng

tổn thất áp suất trong bơm và trong kim phun, làm tăng kích thước của các hạt

sương nhiên liệu do đó các tia nhiên liệu sẻ bay xa nên nó có thể và đập vào thành

của buồng cháy để gây ra những tác hại như đã nêu trong phần trên. Ngược lại, khi nhiên liệu có độ nhớt quá thấp sẻ làm tăng lưu lượng thoát ra

ở giảm nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Với nhiên liệu Diesel có độ nhớt nhỏ quá

thì khi phun vào xylanh nó sẽ tạo thành các hạt quá mịn, không thể tới được các

vùng xa kim phun có nghĩa là không gian để trộn lẫn giữa nhiên liệu - không khí

nhỏ, điều này làm cho quá trình tạo hỗn hợp tự bốc cháy không tốt đồng thời phần

được phun vào đầu có thể tự bắt cháy quá sớm nên phần phun vào sau có thể bị

phun vào trong khí cháy có nhiệt độ quá cao nên nhiên liệu Diesel không đủ thời

gian để bay hơi thì đã nhận được một lượng nhiệt quá lớn nên bị phân huỷ trước khicháy. Như vậy, trong trường này công suất của động cơ cũng bị giảm. Ngoài ra,

nhiên liệu Diesel còn có tác dụng bôi trơn cho bơm cao áp và các lò xo trong bộ

phận bơm nên khi độ nhớt quá nhỏ dễ gây ra sự rít làm mài mòn hệ thống này.

Các chỉ tiêu liên quan đến điều kiện làm việc ở nhiệt độ thấp.

Như chúng ta đã biết nhiên liệu Diesel thương phẩm được phối trộn từ rất

nhiều nguồn khác với thành phần hoá học của nó có thể chứa các hydrocacbon có số

nguyên tử cacbon từ 10 ÷35. Muốn đảm bảo khả năng bay hơi tạo hỗn hợp tự bóc





43

cháy trong buồng cháy thì thành phần hoá học của nhiên liệu Diesel phải chứa một

hàm lượng nhất định các hydrocacbon Paraffin, nhưng chính các hợp chất sẻ gây ra

cho nhiên liệu

Khi nhiệt độ xuống thấp các hydrocacbon n-paraffin có mạch dài sẻ kết tinh,các tinh thể này có dạng hình kim chúng dễ tạo ra các khung tinh thể để chứa những

phần còn lại, điều này sẻ làm giảm độ linh động của nhiên liệu. Khi nạp liệu cho

động cơ thì nhiên liệu Diesel phải đi qua một hệ thống lọc có một lưới lọc với kích

thước khoảng vài micromet. Trong trường hợp này các tinh thể paraffin có thể làm

bít các lỗ của lưới lọc dẫn đến sai lệch về lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ

đồng thời các tinh thể paraffin này còn có thể gây những ảnh hưởng xấu cho bơm

nhiên liệu.

Qua những phân tích ở trên cho thấy việc cần thiết phải có những tiêu chuẩn

để đảm bảo cho nhiên liệu Diesel có khả năng làm việc được ở nhiệt độ thấp. Trong

thực tế, để đặc trưng cho khả năng làm việc của nhiên liệu Diesel ở nhiệt độ thấp

người ta dùng các khái niệm khác nhau, đó là: Nhiệt độ vẫn đục, Điểm đông đặc

(điểm chảy). Giá trị quy định cho các tiêu chuẩn này phụ thuộc vào từng Quốc gia,

từng châu lục và tuỳ thuộc theo mùa khác nhau và cuối cùng là tuỳ theo loại nhiên

liệu Diesel.

Điểm vẫn đục.Điểm vẫn đục là nhiệt độ mà ở đó bắt đầu xuất hiện sự kết tinh của các phân

tử paraffin trong hỗn hợp của nó ở điều kiện thí nghiệm.

Việc xác định điển vẫn đục được tiến hành theo các tiêu chuẩn ASTM

D2500.Giá trị của điểm vẫn đục thay đổi tuỳ theo Quốc gia hoặc khu vực nhưng

thông thường nó nằm trong khoảng 0 đến -15 oC nó cũng có thể lên đến 14 oC ở các

nước nóng nhưng cũng có thể xuống – 40 oC ở các nước quá lạnh.

Điểm đông đặc hay điểm chảy.

Điểm đông đặc là điểm mà giá trị của nó chính bằng giá trị của nhiệt độ cao

nhất mà ở đó nhiên liệu Diesel còn có thể chảy lỏng. Giá trị của điểm đông đặc thay

đổi tuỳ theo Quốc gia hoặc khu vực, khoảng giao động của nó rất rộng từ + 4 oC đến

-39 oC, nhưng thông thường nó nằm trong khoảng từ- 18 oC đến – 30 oC.

Việc xác định điển đông đặc được tiến hành theo các tiêu chuẩn ASTM D97.

Hàm lượng lưu huỳnh

Như chúng ta đã biết lưu huỳnh trong dầu thô cũng như trong các sản phẩm

của nó tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: Lưu huỳnh dạng nguyên tố, H2S,





44

mercaptan, sulfua, disulfua, dị vòng . . . tuỳ theo dạng tồn tại của nó mà nó có thể

gây ăn mòn trực tiếp hay gián tiếp.

Nếu như trong nhiên liệu xăng lưu huỳnh tồn tại chủ yếu dưới dạng

mercaptan gây ăn mòn trực tiếp thì trong nhiên liệu Diesel dạng tồn tại này hầu nhưkhông còn nữa mà chủ yếu dưới dạng sulfua, disulfua hay dị vòng không có khả

năng ăn mòn trực tiếp mà chúng chỉ gây ăn mòn khi bị cháy trong động cơ để tạo ra

SO2 sau đó nó có thể chuyển một phần thành SO3.

Phần lớn lượng khí này thoát ra ngoài cùng khí cháy, nhưng có thể một phần

nhỏ lọt qua các xec măng để vào trong carter chứa dầu và khi nhiệt độ trong carter

này xuống thấp thì chúng kết hợp với hơi nước để tạo ra các axit tương ứng gây ăn

mòn các bề mặt chi tiết khi dầu được bơm trở lại các bề mặt bôi trơn.

Ngoài ra, khi hàm lượng lưu huỳnh tăng thì nó sẻ làm giảm nhiệt cháy của

nhiên liệu Diesel vì vậy nó sẽ làm tăng hàm lượng các hydrocacbon chưa cháy, bồ

hóng, muội than trong sản vật cháy do đó càng làm mài mòn máy móc.cao áp).

Trong trường hợp này thì kim phun được nâng lên chậm hơn điều này sẻ làm

Độ ổn định oxy hoá.

Nhiên liệu Diesel thương phẩm được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau

trong đó có nhiều nguồn thu được từ các quá trình chế biến sâu mà trong thành phần

của nó có chứa nhiều hợp chất kém bền như olefin, diolefin, aromatic . . .Trong quá trình chế biến, vận chuyển, bảo quản cũng như trong quá trình nạp

liệu cho động cơ thì nhiên liệu luôn tiếp xúc với các tác nhân gây oxy hoá như oxy,

nhiệt độ và cả sự có mặt của xúc tác thì nhiên liệu sẻ bị biến đổi để tạo ra các hợp

chất như nhựa, cặn . . . đây là các hợp chất có hại của nhiên liệu vì nó có thể gây ăn

mòn, gây tắt nghẽn phim lọc . . . vì vậy cần thiết nhiên liệu Diesel phải đảm bảo

được tiêu chuẩn này.

Độ ăn mòn tấm đồng

Mặc dù phần lớn các thành phần chứa lưu huỳnh đã được loại ra khỏi nhiênliệu trong quá trình chế biến nhưng việc loại ra toàn bộ là không khó thực hiện về

mặt công nghệ và không kinh tế. Mặc dù phần còn lại trong sản phẩm là không

nhiều nhưng sự tồn tại của nó cùng với sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ chứa oxy

cũng có thể gây ra sự ăn mòn mạnh đối với các bộ phận của động cơ. Vì vậy, hàm

lượng của các hợp chất này trong nhiên liệu Diesel cũng cần phải nằm trong một

giới hạn nhất định. Giới hạn này được biểu diễn qua phép thử tính chất ăn mòn tấm

đồng.





45

Tiêu chuẩn việt Nam về độ ăn mòn tấm đồng đối với nhiên liệu Diesel theo

phương pháp thử ASTM-D130 tối đa là mức N1.


Nước trong nhiên liệu cũng rất nguy hiểm cho động cơ vì chúng gây ăn mònmạnh và rỉ, gây trở ngại cho quá trình cháy.

Hàm lượng nước trong nhiên liệu Diesel được xác định theo phương pháp:

ASTM D 95-05e1; TCVN 2692 : 2007, ASTM D 6304-04; TCVN 3182 : 2008.

Hàm lượng tro.

Hàm lượng tro là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại sau khi

đốt cháy dầu. Một lượng tro nhỏ cũng có thể là thông tin cho phép xem xét liệu sản

phẩm đó có thích hợp để sử dụng cho mục đích đã chọn không.

Hệ thống phun nhiên liệu diesel được chế tạo với độ chính xác cao nên

chúng rất nhạy cảm với các tạp chất trong nhiên liệu. Các cặn tán trong nhiên liệu

có thể gây ăn mòn hoặc làm tắc hệ thống nhiên liệu với mức độ tùy thuộc vào kích

thước của hệ thống này.

Hàm lượng tro được xác định theo phương pháp ASTM-D 482 (TCVN

2690-1995)

Cặn cacbon (cacbon conradson).

Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân nhiên liệu.Cặn cacbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa những điểm có cặn và những điểm

không có cặn làm tăng ứng xuất nội của vật liệu làm buồng đốt, dẫn tới biến dạng

và có khi phá hủy buồng đốt. Nếu các mẫu cặn cacbon bám trên thành buồng đốt

bong ra và theo hỗn hợp khí đi tới buồng giãn nở thì chúng có thể va đập vào cánh

tuabin gây ăn mòn đối với cánh tuabin. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân faay ra

hiện tượng khí xả có màu đen và làm giảm hệ số tỏa nhiệt.

Cặn cacbon được xác định theo phương pháp ASTM-D189 (TCVN 2704-

1978) và được sử dụng rộng rãi đối với các loại nhiên liệu.





46

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN

PHẨM XĂNG VÀ DẦU DIESEL (DO)

Ta biết rằng xăng và dầu diesel (DO) đều được sử dụng với mục đích khác

nhau nên chúng phải có những tính chất hóa lý kỹ thuật riêng biệt. Nhưng bên cạnh

đó thì xăng và dầu đốt đều là sản phẩm của dầu mỏ. Vì vậy mà chúng cũng sẽ có

những tính chất hóa lý kỹ thuật giống nhau. Nên muốn đánh giá chất lượng của sản

phẩm xăng và dầu đốt thì chúng ta chỉ cần đánh giá các thông số tính chất hóa lý kỹ

thuật này. Trước tiên chúng ta sẽ đi tìm hiều các thông số tính chất hóa lý kỹ thuật

giống nhau của sản phẩm xăng và dầu diesel.

3.1 Các phương pháp đánh giá chất lượng của xăng và dầu diesel DO. Hàm lượng lưu huỳnh.

Chất lượng của sản phẩm xăng và dầu diesel liên quan đến sự có mặt của lưu

huỳnh. Hàm lượng lưu huỳnh liên quan đến sự ô nhiễm môi trường và sự ăn mòn.

Để đo hàm lượng lưu huỳnh người ta sử dụng các phương pháp sau:

ASTM D1266 – 03; TCVN 2708:2007, ASTM D2622 – 06; TCVN 6701:2007

ASTM D5453– 06; TCVN 7760:2008, ASTM D4294 – 06; TCVN 3172:2008

Phương pháp: ASTM D 2622 – 06; TCVN 6701:2007 [3].

Mẫu được đặt trong chùm tia X và đo cường độ pic của vạch lưu huỳnh Kαtại bước sóng 5,373 oA. Lấy cường độ pic trừ đi cường độ của nền đo được tại bước

sóng 5,190 oA( hoặc tại 5,437 oA nếu sử dụng ống Rh).

Đặt mẫu vào cuvét đo theo kỹ thuật phù hợp với thiết bị sử dụng cụ thể. Mặc

dù bức xạ lưu huỳnh chỉ xuyên qua một khoảng cách nhỏ trong mẫu, sự tán xạ từ

cuvet mẫu và mẫu đo đã có thể khác nhau. Song phải đảm bảo rằng cuvet mẫu được

nạp cao hơn chiều sâu tối thiểu, trên cơ sở đó lượng mẫu thêm vào không ảnh

hưởng đáng kể lên tốc độ đếm. Nói chung nên nạp vào cuvet mẫu một lượng bằng

¾ dung tích cuvet và phải có lỗ thông hơi nhỏ trong cuvet mẫu.

Đặt mẫu vào trong chùm tia X và để quang trường tia X đạt cân bằng. Xác

định cường độ bức xạ lưu huỳnh Kα tại bước sóng 5,373 oA. Lấy cường độ pic trừ

đi cường độ của nền đo được tại bước sóng 5,190 oA(hoặc tại 5,437 oA nếu sử dụng

ống Rh). Kα lưu huỳnh ở bước sóng 5,373 oA bằng cách đo tốc độ đếm ở góc đặt

chính xác cho bước sóng này. Đo tốc độ đếm nền ở góc đặt cố định, chọn trước, kế

sát pic Kα lưu huỳnh. So sánh tốc độ đếm thực với đường chuẩn đã được chuẩn bị

trước để suy ra nồng độ lưu huỳnh theo phần trăm khối lượng.





47

- Tính kết quả ASTM D 2622 – 06; TCVN 6701:2007 [3].

Khi sử dụng điều chỉnh sai lệch, tính hệ số điều chỉnh đối với các thay đổi độ

nhạy hàng ngày của thiết bị như sau: F = A/B

Trong đó: A. là tốc độ đếm số điều chỉnh sai lệch của mẫu chuẩn như xácđịnh tại thời điểm hiệu chuẩn.

B. là tốc độ đếm số điều chỉnh sai lệch của mẫu chuẩn nhưxác

định tại thời điểm phân tích.

Xác định tốc độ đếm thực đã hiệu chỉnh R theo phương trình sau:

F

S

F C

S

C

R

Bk

2

'

1

Trong đó: Ck . Là số đếm tổng tại 5,373 oA

CB. Là số đếm tổng tại vị trí nền.

S1, S2. là số giây cần để thu được số đém Ck , C b.

F’. là (số đếm/giây tại 5,373 oA)/(số đếm/giây tại nền với mẫu không

lưu huỳnh).

Nồng độ lưu huỳnh trong mẫu đã pha loãng được tính như công thức sau:

Trong đó: S b. Hàm lượng lưu huỳnh có trong hỗn hợp pha loãng, % khối lượng.

Ws. Khối lượng mẫu gốc, g.

Wo. Khối lượng chất pha loãng, g.

Phương pháp ASTM D 1266 – 03; TCVN 2708:2007 [3]: Là phương pháp

xác định hàm lượng lưu huỳnh bằng phương pháp đốt đèn. Tiêu chuẩn này quy định

phương pháp xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng từ 0,1 – 0,4% khối lượng trong

các sản phẩm dầu mỏ dạng lỏng.Dùng pipet phù hợp để đưa vào bình của từng đèn một lượng mẫu như qui định

ở bảng 3.1 . Đậy các bình bằng các nút bấc sạch, có đánh số. Cân từng bình và đèn

của nó chính xác đến 0,005 g.





48

Hình 3.1 Sơ đồ minh họa thiết bị đèn đã lắp ráp

Để riêng từng đèn, lắp đèn đốt vào bình. Ngay lập tức mẫu dâng lên đầu bấc

bằng hiệu ứng mao quản, nối ống nhánh của đèn vào đường ống của đèn đốt bằng

ống cao su không chứa lưu huỳnh. Châm đèn bằng ngọn lửa không chứa lưu huỳnh

(ví dụ đèn cồn) và lồng đèn vào ống khói, nếu ngọn lửa có xu hướng bị tắt thì kẹp

chặt phần nối giữa ống khói và đường ống của ống khói trong quá trình lồng đèn

vào. Cùng lúc đó điều chỉnh dòng khí vào đèn sao cho ngọn lửa được giữ ở ngay sát

điểm tạo khói, cân xứng đều đặn. Tiếp tục bằng cách đó cho đến khi toàn bộcác đènđược lồng vào trong các ống khói. Trong khi cháy, đặc biệt trong giai đoạn cuối, khi

ngọn lửa giảm đi, giảm nguồn cung cấp CO2 – O2 vào các đèn để ngăn không cho

ngọn lửa tắt.

Bảng 3.1 Lượng mẫu chất lỏng đốt trực tiếp

Khi từng mẫu cháy hoàn toàn, bằng chứng là ngọn lửa nhỏ đi khi mẫu cạn

dần, lấy đèn và bình ra khỏi ống khói, tắt lửa, đóng nguồn cấp CO 2 – O2 vào đèn và

nút ống khói lại. Ngay lập tức cân lại bình, đèn và nút bấc có đánh số. Khi toàn bộ

việc đốt mẫu đã xong, tắt các nguồn cấp CO2 và O2 vào đèn, đóng van kiểm tra ống

khói, và đóng phần nối vào thiết bị điều chỉnh chân không; điều này sẽ làm cho





49

không khí được cuốn vào đường ống khói qua áp kế. Bằng cách này cho phép

không khí đi qua các cột hấp thụ trong 5 phút để đuổi CO2 đã hoà tan từ dung dịch

hấp thụ, sau đó đóng van kiểm soát chân không.

Tráng 3 lần các ống khói và các bẫy phun, mỗi lần dùng khoảng 10 ml nước.Khi mẫu chứa chất lỏng có chì chống gõ thì dùng nước nóng để tráng các ống khói.

Rót phần tráng vào các cột hấp thụvà chuẩn độ bằng cách: cho 3 – 4 giọt dung dịch

chỉ thị metyl đỏ tía vào chất lỏng trong từng cột hấp thụ. Chuẩn độ dung dịch hấp

thụbằng cách đưa dung dịch NaOH 0,05N từ buret vào bầu nhỏ hơn của cột hấp thụ.

Dùng microburet loai 10 ml nếu dự đoán hàm lượng lưu huỳnh có trong cột hấp thụ

nhỏ hơn 10 mg. Khuấy đều khi chuẩn độ bằng cách hút ngắt quãng vào đỉnh của

bầu lớn hơn.

Mẫu trắng: Để ống khói của cột hấp thụtrắng được đậy nút, cho dòng khí

CO2 – O2 chạy qua cột hấp thụ này cho đến khi toàn bộ các mẫu ngừng cháy tại

cùng một thời điểm. Tắt nguồn cung cấp CO2 – O2 và làm thông khí cột hấp thụ

trắng theo cách như đã tiến hành với các cột hấp thụ mẫu. Chuẩn độ chất lỏng ở cột

hấp thụ như đối với quá trình chuẩn độ mẫu ở trên. Thông thường, mẫu trắng của

khí cháy sẽ nhỏ, nhưng nếu việc chuẩn độ cần hơn 0,1 ml dung dịch NaOH 0,05 N

thì huỷ phép xác định đó và thay cột CO2.

Đối với các mẫu cần pha trộn và đốt các mẫu dạng lỏng thì thêm 6 ml chấtlàm loãng không chứa lưu huỳnh vào từng bình. Đậy nút các bình bằng các nút bấc

có đánh số và cân chính xác đến 0,005 g. Dùng pipét đừa vào bình của từng đèn một

lượng mẫu như theo bảng 3.2, lắc để trộn đều và cân lại.

Bảng 3.2 Lượng mẫu chất lỏng đã trộn

Lắp đèn và cho đốt như ở phần trên. Lấy từng đèn ra khỏi ống khói khi ngọn

lửa gần tắt và tắt lửa. Cho thêm 2 ml chất làm loãng bằng cách cho chảy xuống theo

thành bình. Đốt cháy phần chất làm loãng vừa cho thêm và lặp lại việc cho thêm

chất làm loãng, đốt thêm một lần nữa sao cho tổng số 10 ml chất làm loãng được

đốt. Sau khi tất cả các đèn đã cháy hết, tắt nguồn cung cấp CO2 và O2, đóng phần

nối đến bộ điều chỉnh chân không, cho không khí đi qua các cột hấp thụtrong vòng





50

5 phút và cuối cùng đóng van kiểm soát chân không. Tráng ba lần các ống khói và

bẫy phun, mỗi lần dùng khoảng 10 ml nước.

Hàm lượng lưu huỳnh của các mẫu dạng lỏng được tính theo công thức:

Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng = W

A M

1003,16

Trong đó: A là số ml của dung dịch NaOH cần dùng để chuẩn độ axit có

trong dung dịch hấp thụ từ mẫu đã đốt;

M. là nồng độ mol của dung dịch NaOH;

W. là số gam mẫu đã đốt


Để đo hàm lượng nước trong sản phẩm dầu mỏ người ta sử dụng phương

pháp: ASTM D 95-05e1; TCVN 2692 : 2007, ASTM D 6304-04; TCVN 3182 :

2008.

Quy trình xác định [3].

ASTM D 6304-04; TCVN 3182 : 2008 là phương pháp cho phép xác định

hàm lượng nước bằng chuẩn độ điện lượng Karl Fischer. Tiêu chuẩn này quy định

phương pháp sử dụng thiết bị tự động, xác định trực tiếp lượng nước thâm nhập

trong sản phẩm dầu mỏ và hydrocacbon khoảng từ 10 mg/kg đến 25.000 mg/kg.

Phương pháp này cũng phân tích gián tiếp lượng nước bằng cách gia nhiệt mẫu,nước được thoát ra và cuốn đi cùng dòng khí trơ khô vào trong cuvét chuẩn độ Karl

Fischer.

Thuốc thử điện lượng Karl Fischer được sử dụng để xác định nước trong phụ

gia, dầu bôi trơn, dầu gốc, chất lỏng truyền động tự động, dung môi hydrocacbon,

và các sản phẩm dầu mỏ khác. Bằng cách chọn đúng cỡ mẫu, có thể áp dụng

phương pháp này để xác định nước từ đơn vị mg/kd chuyển sang đơn vị tính theo

phần trăm nồng độ.

- Qui trình A (theo khối lượng hoặc thể tích):Cho dung môi mới chuẩn bị vào ngăn anốt và catốt của bình chuẩn độ. Bật

thiết bị và khởi động máy khuấy từ thật êm. Cho phép lượng ẩm còn dư trong ngăn

chuẩn độ được chuẩn độ cho đạt điểm cuối, không vượt qua bước này cho đến khi

dòng điện nền (hoặc tốc độ chuẩn nền) không đổi và nhỏ hơn dòng cực đại do nhà

sản xuất khuyến cáo.

Thêm mẫu thử sản phẩm dầu mỏ vào bình chuẩn độ theo như sau: Bắt đầu

dùng xylanh khô sạch có dung tích phù hợp như bảng 3.3, hút và xả bỏ ít nhất ba





52

Tính nồng độ nước của mẫu, theo % khối lượng hoặc thể tích như sau:

Nước, 2

1

1000%

V

V kl

Hoặc nước, 2

1

10%

V

V V

ASTM D 95-05e1; TCVN 2692 : 2007 là tiêu chuẩn quy định phương phápxác định hàm lượng nước trong các sản phẩm dầu mỏ theo phương pháp chưng cất

lôi cuốn.

- Quy trình xác định:

Lấy mẫu thử vào bình cất: tùy theo lượng nước có trong mẫu, ước tính lượng

mẫu cần lấy vào trong cốc sao cho lượng nước thu được phù hợp với ống thu hồi

nước. Thêm một lượng dung môi cần thiết vào bình chưng cất. Dung môi này cần

phải được cất ra với nước trong mẫu. Mặt khác, nước và dung môi không hòa tan

với nhau ở trạng thái lỏng. Cho tâm sôi vào bình chưng cất nguội. Lắp đặt dụng cụ

theo quy chuẩn sao cho Ống bẫy nước cắm sâu trong bình chưng 15 – 20 mm, mép

vát ống sinh hàn đối diện với lỗ giữa ống thu hồi nước, phía trên ống sinh hàn có

lắp miếng chống ẩm hoặc miếng bông khô để tránh ảnh hưởng hơi ẩm của không

khí ngưng tụ. Gia nhiệt với tốc độ 2 – 3 giọt/giây. Khi chưng cất, dung môi cùng

với nước được ngưng tụvà nước liên tục được tách ra ở ống thu hồi nước. Nước

nằm lại ở phần đuôi của ống thu hồi nước, còn dung môi ở lớp trên chảy qua trở lại

bình chưng cất. Kết thúc chưng cất khi mức nước trong ống đong thu hồi nướckhông tăng trong khoảng 5 phút. Thời gian thử nghiệm trong khoảng 30 - 60 phút,

không nên kéo dài quá vì sẽ có ảnh hưởng ngưng ẩm của không khí sẽ làm kết quả

sai lệch.

Tính kết quả hàm lượng nước theo phương pháp ASTM D 95-05e1:

Hàm lượng nước,100%

M

V kl

Trong đó: V : thể tích nước hứng được.

M : khối lượng hay thể tích mẫu. Thành phần cất ở áp suất khí quyển.

Thành phấn cất của xăng và dầu diesel được xác định theo phương pháp

ASTM D86-05; TCVN 2698:2007.


Cho 100ml mẫu vào bình chưng, lắp chặt ống hơi của bình cất có nút bấc

hoặc cao su hoặc nút polymer tương đương vào ống chưng. Chỉnh bình cất theo

phương thẳng đứng sao cho ống hơi xuyên vào ống ngưng một khoảng từ 25 mm





53

đến 50 mm. Nâng và chỉnh để tấm đỡ bình cất khí vào đáy của bình. Đặt ống hứng

vừa dùng để đo thể tích mẫu (không cần làm khô bên trong ) vào trong bể điều nhiệt

nằm dưới đầu thấp của ống ngưng. Đầu của ống ngưng sẽ nằm giữa miệng ống hứng và

sâu vào trong ống một khoảng ít nhất là 25 mm, nhưng không dưới vạch 100 mm.- Xác định điểm sôi đầu.

Để giảm lượng thất thoát của phần cất do bay hơi, đậy ống hứng bằng mảnh

giấy thấm hoặc vật liệu tương tự đã được cắt vừa khít với ống nhưng. Nếu dùn ống

dẫn dòng cho ống hứng thì bắt đầu chưng cất với đầu của ống dẫn dòng vừa chạm

thành của ống hứng. Nếu không dùng ống dẫn dòng thì giữ đầu chảy của ống ngưng

xa thành của ống hứng .Ghi lại thời gian bắt đầu. Quan sát và ghi lại điểm đầu chính

xác đến 0,5 oC (1,0 F0). Nếu không dùng ống dẫn dòng thì phải chuyển dịch ống

hứng ngay, sao cho đầu ống ngưng chạm vào thành trong của nó.

Điều chỉnh việc cấp nhiệt sao cho khoảng thời gian giữa lần cấp nhiệt đầu

tiên và điểm sôi đầu đến khi thu được 5%, 10% phù hợp với từng loại mẫu cần xác

dịnh.

- Xác định điểm sôi giữa và điểm sôi cuối.

Tiếp tục điều chỉnh nhiệt sao cho tốc độ ngưng trung bình không thay đổi từ

khi thu được 5% hoặc 10% đến khi còn 5ml cặn trong bình cất là 4ml/phút đến 5

ml/phút. Trong khoảng thòi gian giữa điểm sôi đầu và kết thúc chưng cất, quan sátvà ghi lại các số liệu cần thiết cho tính toán và báo cáo kết quả phép thử theo tiêu

chuẩn yêu cầu kỹ thuật quy định, hoặc như đã yêu cầu đối với mẫu thử. Các số liệu

quan sát có thể bao gồm các số đọc nhiệt độ tại các phần trăm thu hồi định trước

hoặc ngược lại hoặc cả hai.

Nhiệt độ chớp cháy.

Để đo nhiệt độ chớp cháy của sản phẩm xăng người ta áp dụng phương pháp

ASTM D93-02 hoặc TCVN 2693:1995 bằng thiết bị chớp cháy cốc kín.

Quy trình xác định [3].Đổ một lượng mẫu theo mức cho phép, đặt vào máy đo độ chớp cháy, nối

máy với bình ga, sau đó chỉnh ngọn lửa có đường kính 3,2 đến 4,8 mm và điều

chỉnh nhiệt độ của mẫu sao cho từ 14 oC đến 17 oC/phút. Khi nhiệt độ của mẫu thấp

hơn điểm chớp lửa dự đoán 56 oC giảm tốc độ xuống còn 5 – 6 oC/phút, cho đến khi

nhiệt độ dự đoán xuống còn 28 oC thì giảm xuống 2 oC châm lửa 1 lần. Cứ thế cho

đến khi xác định được nhiệt độ chớp cháy.





54

Hinh 3.3 Thiết bị xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín [3]

Bảng 3.4 Các thông số cơ bản của thiết bị cốc kín

Độ bền oxi hóa.

Là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng đặc trưng cho khả năng chống lại các biến đổi

hóa học của xăng. Để xác định độ bền oxi hóa của xăng người ta áp dụng phương

pháp phương pháp ASTM D4871 – 06.

Quy trình xác định.

Phương pháp này mô tả một thiết bị đã sử dụng để xác định độ bền oxi hóa

hay độ bền nhiệt của các chất lỏng bằng cách đưa chúng tới nhiệt độ trong khoảng

từ 50 – 375 oC với sự có mặt của không khí, oxy, nitơ, hay các khí khác với tốc độ

dòng 1,5 đến 13 lít/giờ, hay không có dòng khí. Độ bền có thể được xác định trong

sự có mặt hay không có mặt nước hay chất xúc tác hòa tan được hoặc không hòa tan

được. Các khí bay ra có thể được cho thoát ra, ngưng tụ và thu hồi, hay được ngưng





55

tụ và cho quay trở lại thiết bị kiểm tra. Dựa vào sự thay đổi về trị số axit, độ nhớt,

độ hụt khối lượng, sự hình thành cặn, hay một số thông số khác để đánh giá mức độ

oxi hóa hay độ bền nhiệt của mẫu.

3.2 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.3.2.1 Sản phẩm xăng thương phẩm.

Xác định áp suất hơi bão Reid.

Hình 3.2 Thiết bị đo áp suất [3]

Phương pháp ASTM D323-99; TCVN 5731:2006 áp dụng để xác định áp

suất hơi ở 37,8 oC (100 oF) của sản phẩm dầu mỏ và dầu thô có nhiệt độ sôi đầu lớn

hơn 0 oC (32 oF).

Cách xác định [3].

Lấy bình chứa mẫu ra khỏi bể làm lạnh và không được mở nắp bình, gắn

ống chuyển mẫu đã được làm lạnh vào bình chứa mẫu. Lấy buồng mẫu ra khỏi bể

ổn nhiệt và lắp theo chiều quay xuống vào đỉnh ống chuyển mẫu, quay ngượcnhanh toàn hệ thống sao cho buồng mẫu quay lên với đầu cuối ống chuyển mẫu

cách đáy buồng chứa mẫu lỏng khoảng 6 mm.

Cho đầy mẫu vào buồng chứa mẫu lỏng. Rút ống chuyển mẫu ra khỏi buồng

chứa mẫu và tiếp tục để cho mẫu chảy hết vào buồng chứa mẫu. Ngay lập tức di

chuyển bình chứa hơi ra khỏi bể ổn nhiệt đến buồng chứa mẫu, tránh làm đổ mẫu.

Khi buồng chứa hơi được lấy ra khỏi bể ổn nhiệt thì lắp ngay vào buồng chứa mẫu

tránh làm thay đổi nhiệt độ khối không khí bên trong buồng chứa hơi (37,8 oC).





56

Thời gian từ lúc lấy buồng ra khỏi bể ổn nhiệt đến khi lắp hoàn chỉnh thiết bị không

được vượt quá 10s.

Lắc mạnh thiết bị đo lên xuống theo chiều thẳng đứng khoảng 8 lần (cho

phép mẫu đi vào buồng chứa hơi). Khi đồng hồ đo áp không tăng nữa thì nhúngthiết bị đo vào bể ổn nhiệt và duy trì ở 37,8 ± 0,1 oC.

Sau khi ngâm trong bể ổn nhiệt ít nhất 5 phút, đọc chính xác giá trị trên áp

kế. Lấy thiết bị ra khỏi bể và lắc như trên và ngâm lại 5 phút trước khi đọc lại kết

quả. Lặp lại quy trình trên đến khi hai lần đọc kề nhau có giá trị không đổi. Đọc

chính xác đến 0,25 kPa.

Trị số Octan (ON-octan number)-Chỉ số Octan (OI-octan index).

Có hai phương pháp để xác định ON của xăng là trị số octan theo phương

pháp nghiên cứu RON ( research octan number) theo phương pháp ASTM D2699-

06a; TCVN 2703:2007 và trị số octan theo phương pháp mô tơ MON (motor octan

number) theo phương pháp ASTM D2700-06. Cả hai giá trị số này đều được xác

định trên cùng một động cơ. Sự khác nhau cơ bản giữa hai phương pháp này là

RON được xác định nhờ động cơ hoạt động với tốc độ 600 vòng/phút, hỗn hợp

nhiên liệu-không khí không được hâm nóng trước khi vào xylanh, còn MON xác

định được nhờ động cơ hoạt động ở tốc độ 900 vòng/phút và hỗn hợp nhiên liệu-

không khí được hâm nóng lên 140o

C trước khi vào xylanh. Quy trình xác định RON theo phương pháp ASTM D2699-06a; TCVN

2703:2007 [3].

- Quy trình chặn trên- chặn dưới: động cơ được hiệu chỉnh để hoạt dộng tạo

điều kiện cường độ gõ KI chuẩn. Tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu-không khí của mẫu được

điều chỉnh để KI cực đại, điều chỉnh chiều cao xylanh so cho đạt KI tiêu chuẩn và

cố định lại chiều cao xylanh. Hai hỗn hợp nhiên liệu chuẩn dầu (PRF) được lựa

chọn sao cho tại tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu-không khí đạt KI cực đại. Một nhiên liệu

chuẩn đầu gây tiếng gõ động cơ mạnh hơn (KI cao hơn so với mẫu đo ON) và nhiênliệu chuẩn dầu có KI thấp hơn. Tuy nhiên việc lựa chọn hai nhiên liệu chuẩn phải

thỏa mãn điều kiện sao cho độ chệch lệch độ gõ của chúng phải không lớn hơn 0,3

ON. Trị số ON của mẫu được tính bằng cách nội suy theo tỷ lệ chênh lệch của các

số đọc KI trung bình theo sơ đồ hình …. Và công thức tính…





57

Số đọc của mẫu và nhiên liệu chuẩn

Công thức tính ON của mẫu theo phương pháp chặn trên – chặn dưới:

LRF HRF

HRF LRF

S LRF

LRF S ON ON HW HW

KI KI CN ON

Trong đo: ONs trị số octan của mẫu cần đo.

ONLRF trị số octan của mẫu chuẩn đầu có ON thấp (chặn dưới).

ONHRF trị số octan của mẫu chuẩn đầu có ON cao (chặn trên).KIs cường độ gõ của mẫu cần đo.

KILRF cường độ gõ của nhiên liệu chuẩn có ON thấp.

KIHRF cường độ gõ của nhiên liệu có ON cao

- Quy trình đo như sau:

Quy trình đo chặn trên-chặn dưới với mức nhiên liệu cân bằng.

Kiểm tra tất cả các điều kiện vận hành của động cơ đảm bảo sự phù hợp với

các điều kiện thử nghiệm. Xác định cường độ gõ chuẩn bằng cách hiệu chuẩn động

cơ khi sử dụng nhiên liệu chuẩn đầu có ON gần với mẫu đo. Đặt chiều xylanh theogiá trị áp suất khí quyển đã được bù trừ cho trị số octan của nhiên liệu chuẩn dầu

được chọn. xác định mức nhiên liệu đối với cường độ gõ cực đại và sau đó điều

chỉnh đồng hồ đo kích nổ, xoay núm điều chỉnh Meter reading để số đọc của đồng

hồ đo độ gõ là 50 vạch. Kiểm tra độ nhạy (spread) của đồng hồ đo kích nổ được đặt

ở mức cực đại mà vẫn đảm bảo độ ổn định của đồng hồ đo độ gõ. Khoảng đo của

đồng hồ kích nổ được đặt từ khoảng 12 – 15 vạch KI cho một trị số octan. Đổ nhiên

liệu mẫu vào cacbuaratơ làm sạch hệ thống dẫn nhiên liệu, vận hành động cơ trênnhiên liệu mẫu, điều chỉnh chiều cao xylanh để số đọc của đồng hồ đo độ gõ nằm ở

giữa thanh đọc. Xác định mức nhiên liệu cho cường độ gõ cực đại bằng cách: đầu

tiên hạ thấp mức nhiên liệu sau đó nâng lên từng mức nhỏ một (mức 0,1 theo vạch

ghi trên ống thủy tinh hoặc ít hơn ) đến khi số đọc của đồng hồ đo độ gõ đạt được

cực đại và bắt đầu hạ xuống. Đặt lại bình nhiên liệu ở mức sao cho số đọc của đồng

hồ đo độ gõ đạt cực đại. Điều chỉnh chiều cao xylanh sao cho số đọc của đồng hồ

đo độ gõ là 50 vạch. Ghi lại số đọc của đồng hồ đo độ gõ. Quan sát số đọc chiều cao

xylanh đã được bù về áp suất khí quyển, xác định ON của mẫu cần đo.





58

Quy trình chặn trên-chặn dưới với mức nhiên liệu thay đổi.

Quy trình thử nghiệm tương tự như trên, tuy nhiên khi áp dụng phương pháp

thay đổi mức nhiên liệu thì dừng quá trình đo bằng cách chuyển sang một nhiên liệu

khác khi cường độ gõ vượt quá giá trị cực đại và giảm đi khoảng 10 vạch. Luôn đổthêm nhieenl iệu sao cho động cơ luôn chạy ở chế độ giàu nhiên liệu. Sau khi xác

định được chiều cao xylanh, cần phải điều chỉnh lần cuối để đảm bảo rằng: mức

nhiên liệu trong ống quan sát để đạt cường độ gõ cực đại nằm trong khoảng tới hạn

từ 0,7 đến 1,7 in và số đọc cường độ gõ cực đại nằm trong khoảng từ 45-55 vạch.

Xác định ON ước lượng của nhiên liệu mẫu.

Các xác định MON của xăng hoàn toàn tương tự. Giá trị MON xác định

được thường thấp hơn thấp hơn giá trị RON. Tuy nhiên, sự khác nhau này là không

nhiều nhưng cũng có những ý nghĩa rất quan trọng sẽ được đề cập ở phần sau.

Hình 3.4 Máy đo trị số octan theo phương pháp ASTM D-2699 [3]A. Ống chống ẩm không khí F: Hộp cacte CFR-48

B. Thiết bị làm nóng không khí vào G: Thiết bị lọc dầu

C. Bộ ngưng chất làm lạnh H: Thiết bị đo kích nổ

D. Cacbuaratơ bốn bình J: thiết bị đo độ gõ

E. Mô tơ thay đổi tỷ số nén (CR) K: Bộ đếm bằn tỷ số của tỷ số nén (CR)

Xác định các hợp chất thơm.

Trong một số các sản phẩm dầu mỏ, sự có mặt của hydrocacbon thơm như:

benzen, toluen, xylen, etylbenzen… với một lượng lớn sẽ làm giảm đáng kể chất





59

lượng của chúng và khí thải gây ô nhiễm môi trường. Chẳng hạn, trong nhiên liệu

phản lực, hydrocacbon thơm làm giảm tăng khả năng tạo cặn, dẫn đến là giảm chiều

cao ngọn lửa không khói. Trong dầu dieze, hydrocacbon làm giảm khả năng tự bắt

cháy của nhiên liệu, giảm trị số cetan. Benzen có nhiều trong xăng gây ngộ độc vàcó khả năng dẫn đến bệnh ung thư. Hydrocacbon ngưng tụ đa vòng trong dầu nhờn

làm giảm khả năng bôi trơn, độ nhớt, chỉ số độ nhớt. Vì vậy, hàm lượng các hợp

chất thơm trong các sản phẩm dầu mỏ thường được khống chế ở hàm lượng nhất định.

Phương pháp ASTM D 5580-02; TCVN 3166-2008 quy định phương pháp

xác định các hợp chất thơm như benzen, etylbenzen, p/m-xylen, o-xylen, các chất

thơm C9 và nặng hơn, và tổng các chất thơm bằng phương pháp sắ ký khí.


Dùng pipet lấy 1 ml chất chuẩn nội cho vào định mức 10 ml có nắp đã trừ bì.

Ghi lại khối lượng tính chất chuẩn nội đã cho vào, chính xác đến 0,1 mg. cân lại

bình đã đậy nắp (đã trừ bì). Cho 9 ml mẫu đã làm lạnh vào bình hoặc lọ, đậy nắp và

ghi lại khối lượng tịnh (Wg) của mẫu mới cho vào. Trộn đều mẫu. nếu dùng bộ lấy

mẫu tự động, chuyển một lượng dung dịch vào lọ thủy tinh GC. Đậy kín lọ bằng

nắp TFE-fluorocacbon

Hệ thống sắc ký hai cột được trang bị van chuyển cột và detector ion hóa

ngọn lửa. thể tích của mẫu chứa châts chuẩn nội thích hợp như 2-hexanon được bơm vào bên trên của cột đầu chứa một pha chất lỏng phân cực (TCEP). Các chất

không thơm cà C9 nhẹ hơn thoát ra không khí khi rửa giả từ cột đầu. dùng detector

dẫn nhiệt để theo dõi sự tách này. Cột dầu được đảo ngược ngay khi rửa giải

benzen, và phần còn lại của mẫu đó được đưa trực tiếp vào cột thứ hai chứa pho

lỏng không phân cực (WCOT). Benzen, toluen và chất chuẩn nội thoát ra theo thứ

tự điểm sôi của chúng và được phát hiện bằn detector ion hóa ngọn lửa. ngay khi

chất chuẩn nội tách ra, lưu lượng quá cột không phân cực WCOT được đảo ngược

để thổi ngược phần còn lại của mẫu thử (các chất thơm C8 và nặng hơn cộng cácchất không thơm C10 và nặng hơn ) từ cột đến detector ion hóa ngọn lửa.

Việc phân tích được lặp lại lần thứ hai để cho C12 và những hợp chất không

thơm nhẹ hơn, benzen và toluen được rửa giải từ cột dầu phân cực TCEP tới lỗ

thoát. Có thể dùng detector dẫn nhiệt để theo dõi sự tách này. Cột đầu TCEP được

thổi ngược ngay trước khi có sự rửa giải etylbenzen và phần hợp chất thơm còn lại

của mẫu được đưa vào cột WCOT. Chất chuẩn độ và những thành phần hợp chất

thơm C8 được rửa giải theo thứ tự điểm sôi của chúng và được phát hiện bởi





60

detector ion hóa ngọn lửa. ngay sau khi o-xylen được rửa giải, lưu lượng chảy qua

cột không phân cực WCOT được đảo ngược để thổi các chất thơ, C 9 và nặng hơn

đến detector ion hóa ngọn lửa.

Sau lần phân tích đầu tiên, diện tích pic của benzen, toluen và chất chuẩn nội(2-hexanon) được đo và ghi lại. Diện tích pic của etylbenzen, o-xylen, các chất

thơm C9 và nặng hơn và chất chuẩn nội được đo và ghi lại từ lần phân tích thứ hai.

Pic di sự thổi ngược tách từ cột WCOT trong lần phân tích thứ hai chỉ chứa các chất

thơm C9 và nặng hơn.

Tín hiệu của detector ion hóa ngọn lửa tỷ lệ với nồng độ của từng thành phần

được dùng để tính số lượng hợp chất thơm hiện diện có so sánh với chất chuẩn nội.

so sánh thời gian lưu của các thành phần mẫu với thời gian lưu của các chất hiệu

chuẩn để nhậ dạng sự có mặt của các chất thơm. Phát hiện benzen, toluen và chất

chuẩn nội từ lần phân tích thứ nhất. Phát hiện chất chuẩn nội, etylbenzen, p/m-

xylene, o-xylen, các chất thơm C9 và nặng hơn từ lần phân tích thứ hai.

3.2.2 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của dầu diesel DO.

Tỷ trọng.

Phương pháp xác định tỷ trọng của sản phẩm dầu mỏ là ASTM D1298-96;

TCVN 6594 : 2007.

Quy trình xác định tỷ trọng [3].Mẫu được đưa về nhiệt độ chuẩn quy định chính xác bằng mày điều nhiệt (là

15 oC hoặc 20 oC) hoặc mẫu được giữ ở nhiệt độ thích hợp khác là nhiệt độ đo được

của mẫu hoặc nhiệt độ của mẫu trùng với nhiệt độ phòng.

Ống đong hình trụ, có đường kính trong của ống ≥25 mm so với đường kính

ngoài của tỷ trọng kế. Chiều cao của ống đong phải đủ để tỷ trọng kế nổi trong mẫu

và đáy của tỷ trọng kế cách đáy của ống đong ít nhất 25 mm. Đưa nhiệt độ ống

đong và nhiệt độ tỷ trọng kế gần bằng nhiệt độ mẫu thử.

Rót mẫu nhẹ nhàng vào ống đong sao cho tránh tạo bọt và tránh sự bay hơicủa các phân đoạn nhẹ (khi cần thiết phải dùng xi phông), sao cho đủ lượng để tỷ

trọng kế nổi được và đọc được số. Gạt bỏ tất cả các bọt khí sau khi chúng nổi trên

bề mặt mẫu bằng cách dùng giấy lọc sạch chạm vào chúng.

Đặt ống đong chứa mẫu ở vị trí thẳng đứng, thả từ từ tỷ trọng kế thích hợp

vào sao cho không chạm vào thành nống và để yên. Chú ý phần nổi của tỷ trọng kế

không được ướt. Dùng nhiệt kế để khuấy mẫu sao cho bầu thủy ngân luôn ngập





61

trong mẫu thử. Ngay sau khi số đọc của nhiệt kế ổn định, ghi lại nhiệt độ của mẫu

chính xác đến 0,25 oC sau đó lấy nhiệt kế ra.

Ấn tỷ trọng kế xuống khoảng hai vạch và sau đó thả tỷ trọng kế ra hoặc có

thể xoay nhẹ để đưa tỷ trọng kế về trạng thái cân bằng, nổi tự do không chạm vàothành ống. Đặt mắt ngang bề mặt chất lỏng, đọc đúng vạch cắt của thang chia độ và

mặt chất lỏng theo hai trường hợp: chất lỏng trong suốt và chất lỏng đục.

Độ nhớt của dầu diesel.

Có hai loại độ nhớt là độ nhớt động lực và độ nhớt động học. Trong công

nghiệp dầu mỏ thường dùng độ nhớt động học, còn độ nhớt động lực được sử dụng

nhiều trong các phương pháp nghiên cứu. Độ nhớt động học được xác định bằng

phương pháp ASTM D445 - 06; TCVN 3171: 2007 sử dụng nhớt kế mao quản chảy

ngược với đơn vị đo chủ yếu là cSt.

Quy trình xác định độ nhớt bằng nhớt kế mao quản [3]:

- Chọn nhớt kết phù hợp với độ nhớt của dầu sao cho tốc độ chảy khoảng 200

- 800 giây.

- Nạp vào dụng cụ đo (nhớt kế) một lượng dầu thích hợp.

- Để ổn định nhiệt tại một nhiệt độ nhất định trong bình ổn định nhiệt khoảng

30 phút sao cho đạt cân bằng nhiệt độ bên trong mẫu cần đo và nhiệt độdầu của

thiết bị ổn định nhiệt, dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian chảy của lượng dầu trêntừ vạch này đến vạch kia của dụng cụ đo, phụ thuộc vào hằng số nhớt kế(k) ta tính

được độ nhớt động học của dầu theo công thức sau đây:

v = k.t

Trong đó: ν: độ nhớt động học (cSt);

k: hằng số nhớt kế (cSt/s);

t: thời gian chảy (s).

Trị số xêtan (CN – Cetane number) – Chỉ số xêtan (CI –Cetane Index).

Trị số xêtan không có ý nghĩa quan trọng và sống còn như trị số Octan, nókhông hoàn toàn quyết định hiệu suất động cơ, song nhiên liệu có trị số xêtan thấp

hơn yêu cầu có thể dẫn đến những khó khăn, trục trặc khi khởi động máy, gây tiếng

ồn, khí thải độc hại...





62

Hình 3.5 Cụm thiết bị đo trị số xêtan [3]

Trị số xêtan thường được đo bằng động cơ CFC trong phòng thí nghiệm theo

phương pháp ASTM D613 – 05; TCVN 7630:2007. Động cơ CFC này hoàn toàn

tương tự động cơ dùng để đo ON, nhưng dĩ nhiên có xilanh kiểu động cơ điêzen.

Bản chất của phương pháp là: so sánh đặc tính cháy của mẫu trong động cơ thử

nghiệm ở các điều kiện tiêu chuẩn với hai hỗn hợp nhiên liệu so sánh đã biết trước

trị số xêtan. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng quy trình chặn trên và chặn

dưới tay quay để thay đổi tỷ số nén (số đọc trên thước của tay quay) của mẫu và

từng cặp nhiên liệu chuẩn chặn trên và chặn dưới. Dựa vào thời gian cháy trễ của





63

mẫu và hai mẫu so sánh sẽ cho phép ta nội suy ra trị số xêtan của mẫu cần xác định.

Quá trình nội suy được minh họa trên hình 3.5 và tính trị số xêtan của mẫu theo

biểu thức sau:

Hình 3.5 Trình tự đo mẫu và các nhiên liệu chuẩn so sánh [3]

Cách tiến hành [3].

Đưa mẫu vào bình chứa nhiên liệu, rửa sạch buret chứa nhiên liệu, đuổi không khí

khỏi ống dẫn nhiên liệu và bơm. Đặt van chuyển đổi nhiên liệu để vận hành động cơ

với nhiên liệu này.





64

Chú ý: Việc lựa chọn mẫu chuẩn rất quan trọng đến sai số của phép đo. Mẫu đo

phải có trị số xêtan nằm giữa trị số xêtan của hai mẫu chuẩn. Song chênh lệch trị số

xêtan giữa hai mẫu chuẩn so sánh này phải không vượt quá 5,5 đơn vị xêtan.

- Kiểm tra tốc độ chảy của nhiên liệu và chỉnh núm điều chỉnh tốc độ nhiên liệu của

bơm sao cho lượng nhiên liệu tiêu thụ là 13 ml trong 1 phút.

- Điều chỉnh núm thời điểm phun nhiên liệu của bơm để đạt được số đọc của góc

phun sớm là 13o.

- Điều chỉnh tay quay để thay đổi tỷ số nén và có được số đọc của góc cháy trễ là 13o.

- Vận hành máy, trong khoảng thời gian từ 5 – 10 phút máy sẽ chạy ổn định.

Quan sát và ghi lại số đọc trên thước của tay quay.

Trong thực tế người ta hay dùng đại lượng gọi là chỉ số xetan (CI: cetan index). Chỉ

số xetan được tính toán từ các phương trình kinh nghiệm. Hầu hết các nhà máy lọc

dầu đều dùng cách tính của ASTM D 976 - 06, theo đó chỉ số xêtan được tính như

sau :

CI = 65,011(logT)2 + [0,192(oAPI).logT] + 0,16 (oAPI)2 −0,0001809(T)2 −420,34

Trong đó : T: là nhiệt độ điểm sôi 50%V, oF.

oAPI được xác định ở 60 oF (15,5 oC) tính theo công thức sau:

5,131

5,14160

60

d API o

d: là tỷ trọng của dầu so với nước ở 15 oC, kg/l.

Hoặc CI có thể tính theo công thức sau:

CI = 454,74 – 1642,416D – 774,74D2- 0,554B + 97,803(log B)2

D: là tỷ trọng của dầu ở 15 oC, g/ml (kg/l).





65

B: là nhiệt độ cất 50%V, oC.

Tiêu chuẩn ASTM D4737 – 04; TCVN 3180:2007 cũng đưa ra cách tính chỉ số

xêtan cho nhiên liệu điêzen được phân loại theo tiêu chuẩn ASTM D975. Theo tiêuchuẩn này, có hai quy trình tính chỉ số xêtan dựa vào mối liên hệ giữa các thông số

khối lượng riêng, T10, T50 và T90.

Quy trình A: quy định cách tính chỉ số xêtan cho nhiên liệu điêzen loại 1- D:

CI = 45,2 + 0,0892.T10N + (0,131+ 0,901.B).T50N + (0,0523 - 0,420.B).T90N +

0,00049[(T10N)2 - (T90N)2]+107B+60B2

Trong đó: D: khối lượng riêng của mẫu ở 15 oC, g/ml.

DN = D – 0,85;

B = e-3,5DN – 1;

T10; T50; T90: Nhiệt độ chưng cất thu được 10%V; 50%V; 90%V mẫu, oC.

T10N = T10 – 215

T50N = T50 – 260

T90N = T90 - 310

Quy trình B: quy định cách tính chỉ số xêtan cho nhiên liệu điêzen loại 2- D:

CI = - 386,26D + 0,1740T10 + 0,1215T50 + 0,01850T90 + 297,42

Nhiệt độ hóa đục [3].

Xác định nhiệt độ hóa đục, nhiệt độ rót theo tiêu chuẩn ASTM D2500 – 03 bằng

thiết bị được bố trí như hình 3.5. Đầu tiên, mẫu dầu được đựng trong ống mẫu và

đặt trong một bao không khí. Tất cả được nhúng trong bình điều nhiệt. Hạ dần nhiệt

độ và theo dõi độ trong suốt của mẫu dầu ở từng độ bách phân, khi nào mẫu bắt đầu

xuất hiện các tinh thể có dạng mây thì nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ hóa đục. Tương tự

như trên, tuy nhiên nhiệt kế trong phép thử nhiệt độ hóa đục được đặt chạm đáy ống





67

khi nào các tinh thể hydrocacbon biến mất hoàn toàn thì ghi lại nhiệt độ đó. Nhiệt

độ xác định được gọi là nhiệt độ chảy hay điểm đông đặc.

Hình 3.6: Thiết bị xác định nhiệt độ đông đặc Ăn mòn tấm đồng.

Ăn mòn tấm đồng ở 50 oC trong 3 giờ được xác định theo phương pháp

ASTM D130 – 04; TCVN 2694 : 2007.

Quy trình xác định [3]:

Cho 30 ml mẫu hoàn toàn sạch, không có tạp chất và nước lơ lửng vào ống

thử khô, sạch (làm sạch bằng hoá chất), ống có đường kính 25 mm và dài 150 mm,

trong vòng 1 phút thả trượt tấm đồng đã được đánh bóng lần cuối vào ống mẫu. Đặt

cẩn thận ống thử vào bình thử và vặn nắp chặt. Nếu phân tích nhiều mẫu trong cùngmột thời gian, thì được phép chuẩn bị từng bình áp suất trong một mẻ, trước khi

nhúng chìm từng bình áp suất vào trong bể chất lỏng ở nhiệt độ quy định. Sau thời

gian nhất định bình áp suất, lấy ống thử ra và đánh giá kết quả thử nghiệm so với

bảng tiêu chuẩn ASTM về ăn mòn tấm đồng.

Đánh giá tấm đồng.

Rót toàn bộ mẫu trong ống thử vào một vật chứa thích hợp. Nếu vật chứa là

cốc thuỷ tinh cao thành có dung tích 150 ml, thì nhẹ nhàng thả trượt tấm đồng vào





68

cốc để tránh vỡ cốc. Dùng kẹp thép không gỉ lấy ngay tấm đồng ra và nhấn chìm

vào dung môi rửa, sau đó lại lấy tấm đồng này ra ngay, làm khô và kiểm tra độ xỉn

hoặc ăn mòn bằng cách so sánh với bảng chuẩn ăn mòn đồng ASTM theo bảng 3.5.

Để làm khô tấm đồng, có thể thấm bằng giấy lọc, làm khô bằng không khí, hoặc các biện pháp thích hợp khác. Đặt tấm đồng và bảng chuẩn ăn mòn đồng ASTM

nghiêng một góc 45o để quan sát.

Bảng 3.5 Đánh giá mức độ ăn mòn tấm đồng

Hàm lượng tro.

Hàm lượng tro được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D482 - 03; TCVN

2690:2007. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng tro trong

khoảng 0,001% đến 0,180% khối lượng có trong các loại nhiên liệu phần cất nhẹ vàcác nhiên liệu cặn, nhiên liệu tuốc bin khí, dầu thô, dầu bôi trơn, sáp và các sản

phẩm dầu mỏ khác, trong đó bất kỳ các chất tạo tro nào có mặt thường được coi là

tạp chất hoặc các chất nhiễm bẩn không mong muốn.


Nung đĩa hoặc chén bay hơi sẽ dùng trong phép thử ở 700 oC đến 800 oC ít

nhất trong 10 phút. Làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình làm nguội phù hợp và

cân với độ chính xác đến 0,1 mg





69

Bảng 3.6 Hàm lượng tro dự kiến

Lượng mẫu thử cần lấy phụ thuộc vào tro dự kiến có trong mẫu như bảng

3.6. Cân đủ mẫu vào đĩa hoặc chén chính xác đến 0,1 g để có lượng tro đến 20 mg.

Dùng đèn đốt Meeker hoặc loại tương đương cẩn thận nung đĩa hoặc chén cho đến

khi mẫu cháy thành ngọn lửa. Duy trì nhiệt độ nung đĩa và chén sao cho mẫu tiếp

tục cháy đều với tốc độvừa phải, chỉ để lại tro và cacbon khi dừng cháy. Nung cặn

trong lò nung ở 775 oC ± 25 oC cho tới khi tất cả các hợp chất chứa các bon biến

mất. Làm nguội đĩa tới nhiệt độ phòng trong bình làm nguội rồi cân chính xác đến

0,1 mg.

Nung lại đĩa ở 775 oC ± 25 oC trong 20 - 30 phút, làm nguội trong bình làm

nguội rồi cân lại. Lặp lại thao tác nung và cân cho tới khi chênh lệch kết quả giữahai lần cân liên tiếp không lớn hơn 0,5 mg.

Tính kết quả: Tro được tính bằng phần trăm khối lượng của các mẫu thử ban

đầu theo công thức:

Trong đó: w. là khối lượng tro, gam;

W. là khối lượng mẫu thử, gam.

Hàm lượng cặn cacbon conradson.Phương pháp xác định cặn cacbon conradson được thực hiện theo tiêu chuẩn

ASTM D 189 – 05; TCVN 6324 : 2006


Cho một lượng mẫu đã cân trước vào chén sứ, lắc kỹmẫu thử, khi cần giảm

độ nhớt, làm nóng mẫu ở nhiệt độ 50 oC ± 10 oC trong 0,5 giờ. Ngay sau khi làm

nóng và lắc mẫu, cho lọc phân chia qua sàng 100. Cân 10 gam không chứa hơi ẩm

và các chất lơ lửng, cho vào chén sứ hoặc chén thuỷ tinh đã cân bì trước trong đó có





70

sẵn hai hạt thuỷ tinh đường kính khoảng 2,5 mm. Đặt chén này vào giữa chén

Skidmore, san phẳng lớp cát rải trong chén sắt ngoài và đặt chén Skidmore lên

chính giữa lớp cát đó.

Đậy nắp cả hai chén Skidmore và chén sắt, riêng nắp chén sắt chỉ đậy hờ đểcho hơi tự do thoát ra. Đặt giá đỡ tam giác làm bằng dây niken – Crôm lên giá hoặc

vòng đỡ thích hợp rồi đặt tấm cách nhiệt lên giá đỡ. Sau đó đặt chén sắt ở giữa tấm

cách nhiệt sao cho đáy của nó nằm trên mặt của tam giác, và đậy toàn bộ bằng chụp

sắt để nhiệt được phân bố đồng đều trong suốt quá trình thử.

Dùng đèn Meker để đốt với ngọn lửa cao và mạnh, sao cho thời gian từ lúc

bắt đầu đốt đến lúc mẫu bắt cháy là (10 ± 1,5) phút (thời gian ngắn hơn thì mẫu sẽ

bay hơi quá nhanh gây nên sủi bọt hoặc ngọn lửa quá cao). Khi khói xuất hiện ở

phía trên ống khói, nhanh chóng di chuyển hoặc nghiêng đèn sao cho ngọn lửa dọi

vào thành chén để đốt cháy hơi. Sau đó tạm thời bỏ đèn ra ngoài, và trước khi đặt

đèn trở lại cần điều chỉnh bằng cách vặn van trên ống dẫn khí đốt sao cho hơi cháy

đều đặn với ngọn lửa trên ống khói, nhưng không vượt quá cầu bắt ngang của sợi

dây làm mức. Nếu cần thiết, phải tăng nhiệt độ khi không thấy ngọn lửa cháy trên

ống khói. Thời gian đốt hơi sẽ là 13 phút ± 1 phút. Nếu không thể đạt được cả hai

yêu cầu về thời gian đốt và ngọn lửa thì yêu cầu về thời gian đốt là quan trọng hơn.

Khi hơi ngừng cháy và quan sát không thấy còn khói xanh thì điều chỉnh lại đèn đốtvà duy trì việc cấp nhiệt như ban đầu để phần dưới đáy và chén sắt ngoài có màu đỏ

tím, duy trì như vậy đúng 7 phút. Tổng thời gian đốt là 30 phút ± 2 phút, có thể kéo

dài thêm giai đoạn trước bắt cháy và thời gian cháy.

Tắt đèn đốt và để cho thiết bị nguội cho đến khí không còn khói và sau đó

mở nắp trên chén Skidmore (sau khoảng 15 phút). Dùng cặp đã hơ nóng gắp chén

sứ hoặc chén thuỷ tinh ra, đặt vào bình chống ẩm, để nguội rồi cân.

Cặn cacbon của mẫu hoặc cặn cacbon có trong cặn chưng cất 10% (X) được

tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức:

Trong đó: A: là khối lượng cặn cacbon, gam;

W: là khối lượng mẫu, gam.





71

KẾT LUẬN

Sau thời thời gian tìm hiểu đề tài:“Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá

chất lượng sản phẩm của xăng và dầu DO ” em đã đạt được các kết quả sau:- Tìm hiểu một cách tổng quan về dầu mỏ như: Thành phần của dầu mỏ, sản

phẩm được chế biến từ dầu mỏ và các thông số hóa lý cơ bản của dầu mỏ.

- Tìm hiểu một cách tổng quan về sản phẩm xăng thương phẩm và nhiên liệu

dầu DO

- Tìm hiểu một cách chi tiết các phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm

của xăng:

. Đo áp suất hơi bão hòa Reid sử dụng phương pháp ASTM D323-99 (TCVN5731-2006).

Đo nhiệt độ thành phần cất sử dụng phương pháp ASTM D86-85 (TCVN

2698-2007).

Đo tạp chất cơ học sử dụng phương pháp ASTM D473-84

Đo trị số ON sử dụng phương pháp ASTM D2699-06a (TCVN 2703-2007).

Đo hợp chất thơm sử dụng phương pháp ASTM D5580-02 (TCVN 3166-

2008).

Đo nhiệt chớp cháy sử dụng phương pháp ASTM D93-02 (TCVN 2693-1995).

Đo hàm lượng nước sử dụng phương pháp ASTM D6304-04 (TCVN 3182-

2008), ASTM D95e1 (TCVN 2692-2007).

Đo hàm lượng S sử dụng phương pháp ASTM D1266-03 (TCVN 2708-

2007).

Đo độ bền oxi hóa sử dụng phương pháp ASTM D4871-06.

- Tìm hiểu một cách chi tiết các phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm

của dầu DO:

Đo độ nhớt sử dụng phương pháp ASTM D445 – 06 (TCVN 3171: 2007).

Đo hàm lượng cặn cacbon sử dụng phương pháp ASTM D189-08 (TCVN

6324-2008).

Đo hàm lượng tro sử dụng phương pháp ASTM D482-03 (TCVN 2690-

2007).

Đo tỷ trọng sử dụng phương pháp ASTM D1298-96 (TCVN 6594-2007).





72

Đo hàm lượng nước sử dụng phương pháp ASTM D6304-04 (TCVN 3182-

2008), ASTM D95 -05e1 (TCVN 2692-2007).

Đo hàm lượng S sử dụng phương pháp ASTM D1266-03 (TCVN 2708-

2007).

Đo trị số CN sử dụng phương pháp ASTM D613-05 (TCVN 7630-2007).

Đo độ ăn mòn tấm đồng sử dụng phương pháp ASTM D130-04 (TCVN-).

Đo nhiệt độ hóa đục sử dụng phương pháp ASTM D2500-03 (TCVN

Đo độ bền oxi hóa sử dụng phương pháp ASTM D4871-06.

Đo nhiệt chớp cháy sử dụng phương pháp ASTM D93-02 (TCVN 2693-

1995).

Đo nhiêt độ đông đặc sử dụng phương pháp ASTM D





73

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Phan Tử Bằng, (1999), Hóa học dầu mỏ và khí tự nhiên. NXB Giao thông vận

tải Hà Nội.

[2]. Phan Tử Bằng, (2002).Công nghệ chế biến dầu và khí. NXB Xây dựng Hà Nội.

[3]. Dương Viết Cường. Giáo trình Sản phẩm dầu mỏ và phụ gia.[4]. Trương Hữu Trì. Giáo trình hóa học dầu mỏ. Trường ĐH Đà Nẵng.

[5]. Lê Văn Hiếu, (2001). Công nghệ chế biến dầu mỏ. Nhà xuất bản Khoa học và

kỹ thuật, Hà Nội.

[6]. Kiều Đình Kiểm (Tổng Công ty dầu khí Việt Nam), (1999). Các sản phẩm dầu

mỏ và hóa dầu. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

[7]. Đinh Thị Ngọ, (2003). Hóa học dầu mỏ và khí. NXB Khoa học và kỹ thuật Hà

Nội.





[8]. Giáo trình thí nghiệm về dầu mỏ, (1999). Trường ĐHSP Quy Nhơn - Khoa

Công nghệ. Quy Nhơn.

[9]. Giáo trình thực hành phân tích các sản phẩm dầu khí. Trường ĐH Công

nghiệp TP HCM.


Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu...

Documents

Transcript of Tìm hiểu một số phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm của xăng và dầu...