3
CHƯƠNG 1 − TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIÊN LIỆU DÙNG CHO
ĐỘNG CƠ XĂNG
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 môi trường.
1.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU XĂNG
Thành phần hóa học chính của xăng là các hydrocacbon có số
nguyên tử từ C
4
÷ C
10
. Ngoài ra trong thành phần hóa học của xăng
còn chứa một hàm lượng nhỏ các hợp chất phi hydrocacbon của lưu
huỳnh, nitơ và oxy.
1.2.1. Thành phần hydrocacbon của xăng
1.2.2. Thành phần phi hydrocacbon của xăng
1.3. ĐẶC ĐIỂM QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG TRONG ĐỘNG
CƠ XĂNG
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI PHỤ GIA DÀNH CHO
XĂNG
Các phụ gia nâng cao chỉ số octane cho xăng về cơ bản có thể
được phân loại thành 3 loại: (i) Phụ gia có chứa hợp chất oxygenate;
(ii) Phụ gia chứa hợp chất thơm, amine thơm; (iii) Phụ gia có chứa
hợp chất cơ kim.
1.5. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VỀ XĂNG KHÔNG CHÌ –
TCVN 6776:2005
4
Bảng 1.3 TCVN 6776: 2005
Xăng
không chì
Tên chỉ tiêu
90 92 95
Phương pháp thử
1.Trị số Octane, min.
- Theo phương pháp
nghiên cứu (RON)
- Theo phương pháp môtơ
(MON)
90
79
92
81
95
84
TCVN 2703 : 2002
(ASTM D 2699)
ASTM D2700
2. Hàm lượng chì, g/l, max 0,013
TCVN 7143 : 2002
(ASTM D 3237)
3. Thành phần cất phân
đoạn:
- điểm sôi đầu,
o
C
- điểm sôi 10% thể tích,
o
C, max
- điểm sôi 50% thể tích,
o
C, max
- điểm sôi 90% thể tích,
o
C, max
- điểm sôi cuối,
o
C, max
- cặn cuối, % thể tích, max
Báo cáo
70
120
190
215
2,0
TCVN 2698 : 2002
(ASTM D 86)
4. Ăn mòn mảnh đồng ở
50
o
C/3giờ,max
Loại 1
TCVN 2694 : 2000
(ASTM D 130)
5. Hàm lượng nhựa thực tế
(đã rửa dung môi), mg/100
ml, max
5
TCVN 2693 : 2000
(ASTM D 381)
5
6. Độ ổn định ôxy hóa,
phút, min
480
TCVN 6778 : 2000
(ASTM D 525)
7. Hàm lượng lưu huỳnh,
mg/kg, max
500
TCVN 6701 : 2000
(ASTM D 2622)/
ASTM D 5453
8. Áp suất hơi bão hòa
Reid ở 37,8
o
C, kPa
43-75
TCVN 7023 : 2002
(ASTM D 4953)/
ASTM D 5191
9. Hàm lượng benzen, %
thể tích, max
2,5
TCVN 6703 : 2000
(ASTM D 3606)/
ASTM D 4420
10. Hydrocacbon thơm, %
thể tích, max
40
TCVN 7330 : 2003
(ASTM D 1319)
11. Olefin, % thể tích, max 38
TCVN 7330 : 2003
(ASTM D 1319)
12. Hàm lượng oxy, %
khối lượng, max
2,7
TCVN 7332 : 2003
(ASTM D 4815)
13. Khối lượng riêng (ở
15
o
C), kg/m
3
Báo cáo
TCVN 6594 : 2000
(ASTM D 1298)/
ASTM D 4052
14. Hàm lượng kim loại
(Fe, Mn), mg/l, max
5
TCVN 7331 : 2003
(ASTM D 3831)
15. Ngoại quan
Trong,
không có
tạp chất lơ
lửng
ASTM D 4176
6
Dưới đây chúng tôi xin tổng quan một số chỉ tiêu quan trọng
trong TCVN 6776:2005.
1.5.1. Trị số octane
1.5.2. Các chỉ tiêu liên quan đến độ bay hơi
1.5.3. Hàm lượng oxy
1.5.4. Hàm lượng lưu huỳnh
1.5.5. Hàm lượng benzen
1.6. TỔNG QUAN VỀ METHANOL, ACETONE, TOLUENE,
N-METHYLANILINE
1.6.1. Methanol
Methanol có RON 129-134 đơn vị Error! Reference source
not found., so với xăng A92 có RON = 92 thì methanol là phụ gia có
RON rất cao nên được xem như một phụ gia tiềm năng cho xăng.
Tuy nhiên methanol có sự tương tác với các vị liệu cấu thành các chi
tiết trong động cơ ô tô, xe máy đặc biệt là nhômError! Reference
source not found..
1.6.2. Acetone
Acetone ( propanone) là hợp chất thuộc nhóm chức ketone có
công thức (CH
3
)
2
CO. Việc dùng acetone với một lượng rất nhỏ có
thể giúp tăng chỉ số octane và làm tăng khả năng cháy của nhiên liệu.
Tuy nhiên acetone sẽ phá vở cấu trúc của một số polimer. Nếu
acetone dùng với tỉ lệ vài phần trăm theo thể tích sẽ gây trương nở
các vật liệu bằng nhựa hay cao su tổng hợp trong hệ thống cung cấp
xăngError! Reference source not found..
1.6.3. Toluene
Toluene có RON cao (RON =112-115) và có mặt trong xăng
thông qua các quá trình chế biến trong nhà máy lọc dầu. Tuy nhiên
toluene cũng được sử dụng như một phụ gia cho xăng vì ưu điểm
7
làm tăng RON và giá thành cạnh tranh so với xăng. Khi phối trộn
toluene vào xăng cũng gặp những vấn đề tương tự như các phụ gia
ancol, vì nó có khả năng gây trương nở, ăn mòn các chi tiết bằng
polimer hoặc kim loại trong động cơ ô tô, xe máy.
1.6.4. N-methylaniline
N-methylaniline là một hợp chất hữu cơ độc hại với công thức
hóa học C
6
H
5
NH(CH
3
). Là chất lỏng nhớt, không màu hoặc hơi
vàng, không tan trong nước và hóa nâu khi tiếp xúc với không khí.
Trong các hợp chất thơm amine được sử dụng như phụ gia cho xăng
vì hiệu quả làm tăng RON cao thì N-methylaniline được sử dụng
rộng rãi nhất vì hợp chất này có thể tăng trị số octane nhiều nhất với
hiệu ứng tạo nhựa thấp nhất. Tuy nhiên cần phải khống chế hàm
lượng N-methylaniline trong xăng vì tính độc hại cũng nó, cũng như
khả năng tăng phát thải NO
x
trong khí thải và tạo nhựa trong bồn
chứa cũng như trong buồng đốt.
1.7. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.7.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Theo các nghiên cứu được công bố của Viện Methanol thì việc
phối trộn methanol vào xăng cải thiện được chỉ số octane. Về hàm
lượng oxy trong xăng, với 7% methanol phối trộn vào sẽ làm hàm
ơtương tác với các vị liệu cấu thành các chi tiết trong động cơ oto, xe
máy do đó cần bổ sung thêm các chất gây ức chế ăn mòn hay việc
cẩn trọng trong việc sử dụng.
Việc dùng acetone với một lượng rất nhỏ có thể giúp tăng chỉ
số octane và làm tăng khả năng cháy của nhiên liệu, tuy nhiên
acetone sẽ phá vỡ cấu trúc của một số polime. Nếu acetone dùng với
tỉ lệ vài phần trăm theo thể tích sẽ gây trương nở các vật liệu bằng
nhựa hay cao su tổng hợp trong hệ thống cung cấp xăng.
8
Việc sử dụng N-methylaniline như một phụ gia cho xăng được
công bố trong bằng sáng chế số WO 2010/077161 A2 của
Vladulescu Constanin-Marius cho thấy hiệu quả làm tăng RON vượt
trội của loại phụ gia này. Khả năng tăng RON lên đến 20 đơn vị, tùy
vào hàm lượng phụ gia và chỉ số octane của xăng gốc ban đầu.
1.7.2. Các nghiên cứu trong nước
Metanol là chất phản ứng mạnh, dễ cháy. Nó hòa tan tốt trong
xăng. Việc rò rỉ do ống nhiên liệu, gioăng cao su, các chi tiết bằng
kim loại như đồng, kẽm , nhôm… bị ăn mòn khi nồng độ methanol
đạt 15% trở lên.
1.8. QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC VỀ CHẤT LƯỢNG XĂNG DẦU
Xăng dầu là sản phẩm, hàng hóa nhóm 2 (Sản phẩm, hàng hóa có
khả năng gây mất an toàn trong điều kiện vận chuyển, lưu giữ, bảo
quản, sử dụng hợp lý và đúng mục đích, vẫn tiềm ẩn khả năng gây hại
cho người, động vật, thực vật, tài sản, môi trường) thuộc sự quản lý của
Bộ Khoa học và Công nghệ.
Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật
QCVN 1:2009/BKHCN – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng,
nhiên liệu diesel và nhiên liệu sinh học.
9
CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. QUY TRÌNH PHA CHẾ
Mẫu thí nghiệm được chuẩn bị bằng cách phối trộn lần lượt
methanol, acetone, toluene, antiknock 819 với những thể tích khác
nhau vào một lượng xăng A83 xác định. Sau khi khuấy đều tạo dung
dịch đồng nhất, mẫu được giữ trong tủ lạnh ở nhiệt độ từ 0
o
C ÷ 4
o
C
trước khi đưa vào phân tích các chỉ tiêu hóa lý quan trọng nhất của
xăng.
2.2. XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ OCTANE THEO PHƯƠNG PHÁP
ASTM D-2699
2.2.1. Dụng cụ thiết bị và hóa chất
2.2.2. Tiến hành đo trị số octane
Trị số octane A được xác định trên máy: WAUKESHA - Mỹ,
No: C-14458/1
2.3. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CẤT THEO PHƯƠNG PHÁP
ASTM D86
Tiến hành phân tích mẫu trên máy sắc kí GC 6890N khí để xác
định hàm lượng oxy, benzen có trong mẫu. Hệ phần mềm xử lý dữ
liệu được phát triển riêng cho hệ thống phân tích các hợp chất thơm
và các hợp chất chứa oxi trong xăng theo phương pháp thử nghiệm
ASTM D4815/D5580 của AC.
2.4. XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA THEO ASTM D-
5191
Thành phần chưng cất của xăng được phân tích theo phương
pháp ASTM D86.
2.5. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BENZENE VÀ HÀM LƯỢNG
OXY
10
2.5.1. Ứng dụng sắc ký xác định hàm lượng Benzene theo
ASTM D5580
2.5.2. Ứng dụng sắc ký xác định hàm lượng oxy theo
ASTM D4815
2.6. PHƯƠNG PHÁP GC-MS
Trong luận văn này, phân tích thành phần antiknock 819 bằng
phương pháp GC-MS được tiến hành tại công ty cổ phần Dược
Danapha.
2.7. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CARBON,
HYDRO, NITƠ, LƯU HUỲNH (CHNS)
11
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
Trong luận văn này, ngoài methanol, acetone, toluene,
antiknock 819, chúng tôi chọn thêm 2 phụ gia oxygenate khác là
ethanol và butanol để cùng tiến hành thực nghiệm.
3.1. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN PHỤ GIA ANTIKNOCK
819
Theo tài liệu kỹ thuật được cung cấp kèm theo phụ gia cho biết
thành phần chính của phụ gia antiknock 819 là gốc amine, ngoài ra
còn có các thành phần khác như ethanol, hydrofuran, biobutanol
chiếm tổng là 98.1%, phụ gia antiknock 819 không chứa kim loại,
benzen, acetone và Pb.
Để xác định lại chính xác thành phần chính của phụ gia, chúng
tôi đã gửi mẫu đi phân tích thành phần các nguyên tố trên thiết bị
Elementary tại Trung tâm phân tích phân loại hàng hóa xuất nhập
khẩu thuộc Cục hải quan Đà Nẵng, chúng tôi nhận thấy thành phần
chính của phụ gia antiknock 819 có công thức phân tử C
7
H
9
N. Trên
cơ sở đó, chúng tôi tiếp tục xác định chính xác công thức cấu tạo
bằng GC-MS tại Công ty cổ phần Dược Danapha. Phổ GC thu được
tại hình 3.1 cho thấy xuất hiện peak chính với cường độ cao nhất tại
thời gian lưu 5.23 phút . Phân tích MS hợp chất tương ứng với peak
này ta thu được phổ MS tại hình 3.2, tra cứu trong ngân hàng phổ
chúng tôi nhận thấy rằng phổ thu được hoàn toàn tương ứng với hợp
chất N-methylaniline. Điều này khẳng định rằng thành phần chính
của phụ gia antiknock 819 là N-methylaniline.
12
Hình 3.1. Phổ GC của phụ gia antiknock 819
Hình 3.2. Phổ MS cuả hợp chất tương ứng peak GC tại 5.23 phút
3.2. SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG OXY TRONG XĂNG THEO
THỂ TÍCH CÁC PHỤ GIA PHỐI TRỘN
3.2.1. Sự thay đổi hàm lượng oxy trong xăng theo thể tích
các phụ gia oxygenate
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng oxy trong xăng
theo thể tích các phụ gia oxygenate phối trộn được trình bày trên đồ
thị hình 3.4.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét