NHIÊN LIỆU VÀ CHẤT TẨY RỬA docx

Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 1
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Môn học: NHIÊN LIỆU VÀ CHẤT TẨY RỬA
Chương 1 : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DẦU MỎ
1.1. Vài nét về dầu mỏ.
Dầu khí là tên gọi tắt của dầu mỏ (dầu thô) và hỗn hợp khí thiên nhiên. Dầu mỏ
thường ở thể lỏng nhớt, nhưng cũng có loại dầu ngay ở nhiệt độ thường đã đông đặc
lại. Dầu mỏ có màu sắc thay đổi từ vàng nhạt tới đen sẫm, có ánh huỳnh quang. Độ
nhớt của dầu mỏ thay đổi trong một khoảng rất rộng, từ 5 tới 100 cst, có trường hợp
màu sáng nhẹ giống như dầu hỏa và đặc quánh như kẹo và chìm lơ lửng trong nước,
khối lượng riêng của dầu mỏ xấp xỉ khoảng 0,78-0,92g/cm
3
.
Thành phần cơ bản của dầu mỏ là hợp chất cacbuahiđrô trong đó có hoà tan các
chất ở thể khí và thể rắn với cacbon chứa nhiều nhất khoảng 83-86%, khoảng 12-14%
là hyđrô, còn lại khoảng 1-3% là các khí lưu huỳnh, oxy, nitơ.
Trong dầu mỏ có nhiều loại cacbuahiđro, tính chất của mỗi loại khác nhau nên
sản phẩm dầu mỏ ở các vùng khác nhau là không giống nhau.
Trong dầu mỏ có 4 loại chính như sau:
+ Cacbuahiđro parafin (ankan) có công thức phân tử: C
n
H
2n+2
+ Cacbuahiđro xyclan (naften) có công thức phân tử: C
n
H
2n
+ Cacbuahiđro thơm (Cacbuahiđro arômatich): C
n

H
2n-6
+ Cacbuahiđro Anken (Ôlephin): C
n
H
2n
Nhiên liệu tồn tại ở cả 3 trạng thái rắn, lỏng, khí và được mô tả như sơ đồ sau:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 2
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan các loại nhiên liệu được sử dụng.
1.2. Thành phần hóa học của dầu mỏ.
1.2.1. Nhóm Ankan:
Công thức tổng quát: C
n
H
2n+2
Ở điều kiện bình thường họ Ankan có 3 trạng thái:
+ Thể khí từ CH
4
- C
4
H
10
+ Thể lỏng từ C
5
H
12
- C
13

H
28
+ Thể rắn từ C
14
H
30
- trở lên
Họ Ankan có hai dạng cấu tạo hóa học:
+ Các nguyên tử cacbon liên kết thành mạch thẳng gọi là dạng normal (n-
Ankal).
Ví dụ: C
4
H
10
(n-butan): CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
3
+ Đồng phân tử của cacbuahiđrô tiêu chuẩn loại này các nguyên tử cacbon
trong phân tử được sắp xếp theo mạch nhánh khi gọi ta thêm đầu nối iso.
Ví dụ:
Đặc điểm của họ Ankan:
Ở điều kiện bình thường họ Ankan ổn định nghĩa là chúng không bị ôxi hoá khi
bảo quản ở nhiệt độ và áp suất bình thường.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 3

Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Dưới tác dụng của t
o
cao lớn hơn 500
o
C thì những cacbuahiđro tiêu chuẩn dễ bị
oxi hoá khả năng phản ứng của chúng tăng nhanh có tạo ra perôxit (R-O-O-R) và
hiđrôperôxit (R-O-O-H), đây là những mầm mống gây ra hiện tượng kích nổ đối với
động cơ xăng nhưng những tính chất này lại rất cần cho động cơ dùng nhiên liệu
diesel.
Những cacbuahiđrô parafen thường có t
o
đông đặc cao nên trong nhiên liệu và
dầu nhờn dùng ở mùa đông cần hạn chế loại cacbua này.
1.2.2. Nhóm Xycloankan:
Công thức tổng quát: C
n
H
2n
Ở phân tử Hydrocacbon naphten, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau tạo thành
một vòng cacbon kín bằng liên kết đơn bền vững, nên có tên là Hydrocacbon vòng no.
Loại này chủ yếu là vòng 5 cacbon hoặc 6 cacbon nên có tên là cyclopentan (C
5
H
10
) và
cyclohexan (C
6
H
12

).
Loại cacbua này làm cho sản phẩm của dầu mỡ có tính ổn định về nhiệt và ổn
định về hoá học cao. Loại cacbuahiđro xiclan nằm ở khoảng giữa 2 loại cacbuahiđro
farafin và cacbuahiđro thơm nên chúng đạt yêu cầu cho cả nhiên liệu xăng và nhiên
liệu diesel.
1.2.3. Cacbuahiđro thơm (Nhóm Hydrocacbon aromat):
Công thức tổng quát: C
n
H
2n-6
Phân tử của loại này có chứa benzen (C
6
H
6
), trong phân tử benzen, 6 nguyên tử cacbon
liên kết thành một vòng có ba liên kết đơn và ba liên kết đôi sắp xếp liên hợp với nhau.
Trên cơ sở vòng benzen hình thành các hydrocacbon thơm khác nhau chủ yếu bằng
các thế các nguyên tử H bằng các gốc Ankyl với độ dài và cấu trúc mạch khác nhau.
Loại này có trong tất cả các loại dầu mỡ nhưng hàm lượng ít có trị số nhớt,
nhiệt độ sôi và tỉ trọng cao hơn so với 2 loại parafin và xiclo ankan khi cùng khối
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 4
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
lượng phân tử. Vì vậy chúng không nên có trong nhiên liệu diesel bởi vì chúng rất khó
oxi hoá làm cho động cơ bị làm việc cứng.
Ở t
o
thấp thì độ nhớt của cacbuahiđro thơm tăng nhanh nên hạn chế nó trong
dầu nhờn sử dụng vào mùa đông.
1.2.4. Cacbuahiđro không no (Olefin):

Công thức tổng quát: C
n
H
2n
Cacbuahiđro kkông no các nguyên tử cacbon liên kết với nhau tạo nên một mạch
cacbon hở, bằng liên kết đôi và liên kết đơn kém bền vững.
Ví dụ: Etylen C
2
H
4
(CH
2
=CH
2
)
Đặc điểm
Những cacbuahiđro không no rất không bền chúng dễ bị oxi hoá tạo ra kẹo axit
hữu cơ và hợp chất khác, những cacbuahidro không no có xu hướng liên kết một vài
phân tử vào một phân tử có khối lượng phân tử lớn (gọi là nhựa hoá) hoặc liên kết
những phân tử riêng lẻ trở về vật liệu ban đầu gọi là ngưng tụ. Những cacbuahiđro
không no làm giảm tính ổn định đi rất nhiều lên các sản phẩm dầu mỏ thường loại bỏ
bằng cách lọc.
1.3. Chưng cất Dầu mỏ.
Chưng cất dầu mỏ là chế biến trực tiếp dầu mỏ trong các tháp chưng cất với các
điều kiện về áp suất và nhiệt độ khác nhau để tách dầu mỏ thành các phân đoạn riêng
biệt có phạm vi độ sôi thích hợp. Trong quá trình chưng cất không xảy ra sự biến đổi
hóa học thành phần dầu mỏ.
1.3.1 Chưng cất khí quyển:
Dầu mỏ được đưa vào trong lò ống, tại đó dầu được nấu nóng tới 330 - 350
0

C,
chuyển thành hơi di chuyển lên tháp tinh cất. Tháp có cấu tạo đĩa để tăng cường quá
trình trao đổi nhiệt và chất giữa hai luồng vật chất ở thể lỏng và thể hơi vận chuyển
ngược chiều nhau, nhờ đó có thể phân chia hỗn hợp hơi dầu mỏ thành các phân đoạn
có phạm vi sôi khác nhau. Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng, phạm vi độ sôi của các phân
đoạn chỉ là tương đối, có thể thay đổi, phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm,
vào đặc tính dầu thô chưng cất và những tính toán cụ thể của nhà sản xuất nhằm thu
được hiệu quả kinh tế cao nhất. Những phân đoạn chủ yếu của chưng cất khí quyển là:
+ Xăng thô (naphtha) từ 40 đến 200
0
C
+ Dầu hỏa (kerosine) từ 140 đến 300
0
C
+ Phân đoạn diesel (gas oil) từ 230 đến 350
0
C
+ Cặn chưng cất (residue) độ sôi > 350
0
C
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 5
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Phân đoạn xăng thô:
Còn gọi là xăng chưng cất, có thể dùng pha chế với các loại xăng khác làm
xăng thương phẩm. Ngoài ra có thể chưng cất xăng thô thành các phân đoạn có phạm
vi sôi hẹp hơn gọi là naphtha nhẹ, naphtha trung bình, naphtha nặng dùng làm nguyên
liệu cho các quá trình chế biến sâu.
Phân đoạn dầu hỏa
Có thể tinh chế làm nhiên liệu phản lực. Ngoài ra cũng có thể dùng làm khí đốt

hay nguyên liệu cho các dây chuyền công nghệ khác.
Phân đoạn diesel
Có thể dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel (DO), đồng thời có thể dùng làm
nguyên liệu cho các quá trình chế biến sâu.
Phân đoạn cặn chưng cất khí quyển
Còn được gọi là cặn mazut (residue) có thể dùng làm nhiên liệu đốt lò (FO),
hoặc chuyển vào tháp chưng cất khí quyển - chân không để tách làm các phân đoạn
nặng có phạm vi độ sôi khác nhau.
1.3.2 Chưng cất khí quyển-chân không:
Cặn chưng cất khí quyển được đưa vào tháp chưng cất khí quyển - chân không.
Tại đây mazut được phân chia thành 3 phân đoạn và phần cặn.
- Phân đoạn nhẹ
- Phân đoạn trung bình
- Phân đoạn nặng
- Phần cặn.
Ba phân đoạn này sử dụng làm nguyên liệu chế biến 3 loại dầu nhờn gốc. Phần
cặn chưng cất chân không có thề dùng làm nguyên liệu tách lọc dầu nhờn cặn hay
nguyên liệu sản xuất Bitum, hoặc làm nguyên liệu cho công nghệ chế biến sâu.
Sơ đồ tinh cất khí quyển và chân không được trình bày trong hình 1.2
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 6
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Hình 1.2 Sơ đồ chưng cất dầu mỏ
1. Lò ống
2,5.Tháp tính cất
3. Bộ phận làm lạnh
4. Bộ phận tách lỏng và khí
6. Bộ phận trao đổi nhiệt
7. Bơm 8. Cột hóa hơi
1.3.3 Các quá trình chế biến sâu dầu mỏ:

Quá trình chưng cất dầu mỏ trình bày ở trên chủ yếu dựa vào tính chất vật lý là
bay hơi và ngưng tụ. Trong quá trình chưng cất không xảy ra các chuyển hóa thành
phần hydrocacbon có trong dầu, do đó hiệu suất và chất lượng các sản phẩm chưng cất
không đáp ứng được yêu cầu sử dụng. Để nâng cao chất lượng cũng như hiệu suất các
loại sản phẩm có giá trị kinh tế, cần có những quá trình chế biến sâu. Công nghệ chế
biến sâu (chế biến thứ cấp) dầu mỏ bao gồm một số dây chuyền công nghệ chủ yếu là
các quá trình chế hóa nhiệt và các quá trình chế biến nhiệt - xúc tác.
1.3.3.1 Các quá trình chế hóa nhiệt:
a. Cracking nhiệt, visbreaking:
Dây chuyền cracking nhiệt nhằm phân hủy các phần cặn của quá trình chưng
cất dầu, dưới tác dụng của nhiệt độ cao thích hợp để thu được những sản phẩm sáng
màu. Dây chuyền visbreaking nhằm phân hủy các thành phần của nhiên liệu đốt lò
bằng nhiệt độ cao để giảm độ nhớt tới mức phù hợp.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 7
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Nguyên liệu của các công nghệ này là phần cặn chưng cất: mazut và gudron
cũng như các phần cặn của quá trình chế biến sâu khác.
Sản phẩm bao gồm:
+ Hỗn hợp khí: bao gồm các khí hydrocacbon no và không no, được sử dụng
làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho hóa dầu.
+ Cracking nhiệt: có chứa tới 25% hydrocacbon không no do đó tính ổn định
hóa học kém.
+ Phân đoạn Dầu hỏa – diesel có thể dùng làm nhiên liệu diesel sau khi làm
sạch bằng hydro, hoặc dùng làm nhiên liệu đốt lò.
+ Cặn cracking dùng làm nhiên liệu đốt lò có nhiệt độ cháy cao hơn, nhiệt độ
đông đặc và độ nhớt thấp hơn so với mazut chưng cất trực tiếp.
b. Cốc hóa:
Dây truyền cốc hóa nhằm chế hóa nhiệt các phần dầu nặng, cặn dầu để thu được
các loại than cốc và các sản phẩm dầu sáng mầu.

Nguyên liệu cho cốc hóa là gudron, các loại gas oil nặng, các loại cặn dầu, các
loại nhựa – asphalten của các quy trình chế biến khác.
Sản phẩm thu được gồm:
+ Các loại than cốc có nguồn gốc dầu mỏ dùng làm điện cực cho công nghệ
điện luyện kim.
+ Hỗn hợp khí tương tự khí cracking nhiệt, có hàm lượng hydrocacbon không
no ít hơn.
+ Xăng cốc hóa có hàm lượng hydrocacbon không no tới 60% rất kém ổn định,
cần qua công đoạn làm sạch bằng hydro để giảm lượng hydrocacbon không no đó,
dùng pha chế xăng loại thường.
+ Phân đoạn dầu hỏa - diesel dùng làm thành phần nhiên liệu diesel, tuốc bin
khí, đốt lò hoặc dùng làm nguyên liệu cracking xúc tác.
c. Nhiệt phân:
Dây truyền nhiệt phân là chế hóa nhiệt trong môi trường hơi nước với nguyên
liệu dầu lỏng (phân đoạn xăng thô) hoặc nguyên liệu khí như etan, propan, butan, hoặc
hỗn hợp.
Sản phẩm thu được chủ yếu là hỗn hợp khí có nhiều etylen, propylen làm
nguyên liệu cho hóa dầu. Sản phẩm lỏng là xăng nhiệt phân có tính ổn định hóa học
kém và các sản phẩm có những tính năng sử dụng khác.
Nhìn chung các sản phẩm thu được từ các quy trình chế hóa nhiệt cho ra các
sản phẩm lỏng sáng màu có chất lượng không cao, ngày nay được sử dụng trong phạm
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 8
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
vi hẹp và được thay dần bằng công nghệ nhiệt - xúc tác. Tuy nhiên một số dây chuyền
vẫn có ý nghĩa quan trọng như nhiệt phân để thu được các anken nhẹ làm nguyên liệu
cho tổng hợp hóa dầu.
1.3.3.2 Các quy trình chế hóa nhiệt xúc tác:
Các quy trình chế hóa dưới tác dụng của nhiệt đơn thuần cho ra các sản phẩm
kém giá trị, do đó người ta sáng tạo ra các công nghệ kết hợp sử dụng nhiệt với xúc tác

để nâng cao chất lượng các sản phẩm thu được. Các chất xúc tác được sử dụng có tính
chọn lọc cao, thúc đẩy các phản ứng chuyển hóa đi theo hướng tạo thành các sản phảm
mong muốn.
a. Cracking xúc tác:
Dây truyền cracking xúc tác nhằm thu được các sản phẩm sáng mầu như xăng
và nhiên liệu diesel nhờ phản ứng phân hủy các phân đoạn nặng có tác dụng của xúc
tác là alumino silicat dạng vô định hình hoặc tinh thể zeolit.
Nguyên liệu được sử dụng là cặn mazut và các phân đoạn diesel của chưng cất trực
tiếp và chế biến sâu.
Sản phẩm thu được gồm:
+ Hỗn hợp khí có chứa tới 80 – 90% hydrocacbon no và không no C
3
và C
4
, được đem
tách lọc thành riêng từng phân đoạn thích hợp làm nguyên liệu hóa dầu.
+ Xăng cracking xúc tác có phạm vi độ sôi từ nhiệt độ sôi đầu tới 195
0
C, dùng làm
hợp phần cho xăng thương phẩm. Thành phần các nhóm hydrocacbon của xăng
cracking xúc tác: hydrocacbon thơm 20-30%, hydrocacbon không no 8-15%,
hydrocacbon naphten 7-15% và hydrocacbon ankan 45-50%. Xăng cracking xúc tác có
chất lượng cao hơn hẳn xăng cracking nhiệt.
+ Phân đoạn gas oil nhẹ (195-280
0
C) dùng làm hợp phần nhiên liệu diesel hoặc tuốc
bin khí.
+ Phân đoạn 280-420
0
C dùng làm nguyên liệu sản xuất cacbon kỹ thuật.

+ Phân đoạn gas oil nặng sôi trên 420
0
C dùng làm nhiên liệu đốt lò.
b. Reforming xúc tác:
Dây truyền Reforming xúc tác nhằm thu được xăng có chất lượng cao, hỗn hợp
hydrocacbon thơm và khí hydro kỹ thuật nhờ quá trình chuyển hóa xúc tác các phân
đoạn xăng thô hoặc chế biến sâu. xúc tác sử dụng có thể là hệ đơn kim loại, nhị kim
loại hoặc đa kim loại, chủ yếu là bạch kim (Pt) nên có tên platforming với chất kích
hoạt xúc tác ở dạng axit là flo (F) hoặc Clo (Cl).
Nguyên liệu dùng cho Reforming xúc tác tùy thuộc vào nhu cầu sản phẩm nên
rất khác nhau:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 9
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
+ Để sản xuất xăng dùng phân đoạn xăng thô rộng (60
0
C - 180
0
C).
+ Để sản xuất các hydrocacbon thơm benzen, tuluen, và xylen dùng các phân
đoạn xăng thô nhẹ có phạm vi sôi tương ứng là 62-85
0
C, 85-105
0
C, 105-140
0
C.
+ Yêu cầu trong nguyên liệu hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,0001 -
0,0005% thể tích và hàm lượng Nito không quá 0,0001%.
Sản phẩm thu được bao gồm:

+ Hỗn hợp khí chứa trong thành phần nhiều metan, etan, propan và butan dùng
làm nhiên liệu hoặc được tách lọc thành những hợp phần thích hợp dùng cho tổng hợp
hóa dầu.
+ Reformat là hỗn hợp lỏng có thành phần các nhóm hydrocacbon thơm 40-
65%, hydrocacbon ankan 34-60%, còn nhóm hydrocacbon không no rất ít 0,5-1,1%.
Sản phẩm này có thể dùng làm hợp phần pha chế xăng thương phẩm, gọi là xăng
reforming có tính ổn định hóa học tốt. Cũng do hàm lượng hydrocacbon thơm rất cao
nên dùng làm nguyên liệu tách lọc các loại hydrocacbon thơm.
+ Khí hydro kỹ thuật có chứa tới 75-85% thể tích khí hydro nguyên chất, được
dùng làm nguồn cung cấp hydro cho các quy trình công nghệ khác như làm sạch bằng
hydro, hydrocracking, đồng phân hóa…
c. Hydro cracking:
Quy trình hydrocracking nhằm phân hủy các nguyên liệu nặng thành các sản
phẩm dầu sáng mầu, dưới tác dụng của xúc tác trong môi trường khí hydro. Dưới ảnh
hưởng của khí hydro các hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy có trong nguyên liệu
được hoàn toàn loại bỏ, các hợp chất không no được no hóa. Do đó sản phẩm
hydrocracking hầu như chỉ là sản phẩm sáng mầu có độ sạch và tính ổn định hóa học
cao, không có phần cặn dầu.
Nguyên liệu cho quy trình hydrocracking khá phong phú, có thể sử dụng từ
phần nhẹ xăng thô đến các phân đoạn nặng trong chưng cất chân không, phân đoạn gas
oil của các quy trình chế biến sâu, các loại cặn dầu mazut, gudron.
Hỗn hợp khí chủ yếu là khí hydrocacbon no như propan và butan dùng làm
nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu sau khi xử lý tách lọc.
Naphta hydrocracking có tính ổn định chống oxy hóa tốt, dùng pha chế xăng
máy bay. Người ta thường chưng cất naphta này thành hai phân đoạn: Xăng nhẹ (sôi
đầu tới 85
0
C) có thể dùng làm nguyên liệu cho quy trình reforming.
Kerosin có tính ổn định tốt dùng làm hợp phần cho nhiên liệu phản lực.
Gas oil dùng làm hợp phần cho nhiên liệu diesel.

d. Đồng phân hóa:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 10
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Quy trình đồng phân hóa nhằm thu nhiều loại sản phẩm, trong đó có loại xăng
đồng phân có chất lượng cao. Để sản xuất xăng chất lượng cao, người ta dùng nguyên
liệu là xăng chưng cất nhẹ (từ độ sôi đầu tới 62
0
C hoặc 70
0
C) có nhiều hợp chất
hydrocacbon mạch thẳng. Nhờ tác dụng chuyển hóa xúc tác sẽ hình thành nhiều
hydrocacbon mạch nhánh nên tăng thêm chất lượng cho quá trình cháy. Xúc tác sử
dụng trong quy trình đồng phân hóa là alumino silicat tổng hợp ở dạng zeolit.
1.3.4 Chế biến dầu mỡ nhờn:
Dầu mỡ nhờn còn được gọi là dầu mỡ bôi trơn cũng là một loại sản phẩm của
công nghệ chế biến dầu mỏ. Dưới dây sẽ giới thiệu sơ đồ nguyên tắc chế biến dầu
nhờn theo phương pháp truyền thống.
a. Khử asphalten đối với cặn dầu (gudron):
Là quy trình tách các chất asphalten - nhựa, các hợp chất đa vòng kém ổn định
dễ biến chất, dễ tạo cốc, có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, nhằm thu được các
phân đoạn sản xuất dầu nhờn cặn, đồng thời có thể dùng làm nguyên liệu cho các quá
trình chế biến sâu khác như cracking xúc tác và hydrocracking.
Dung môi sử dụng trong quy trình này để thu được nguyên liệu chế biến dầu
nhờn là propan lỏng. Trong trường hợp cần thu nguyên liệu cho cracking xúc tác và
hydrocracking, không cần khử asphalten triệt để, có thể dùng butan lỏng, pentan hoặc
xăng nhẹ. Khi cặn dầu được xử lý bằng các loại dung môi này trong điều kiện kỹ thuật
phù hợp về áp suất, nhiệt độ, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu… thì các hợp chất cần loại bỏ
sẽ lóng đọng xuống thành cặn asphalten (dùng để chế biến nhựa đường). Còn hỗn hợp
đã khử asphlten sẽ được chế biến tiếp tục thành dầu nhờn cặn hoặc làm nguyên liệu

cho cracking xúc tác và hydrocracking.
b. Làm sạch các phân đoạn nguyên liệu cho dầu nhờn:
Nhằm mục đích tách loại khỏi các phân đoạn nguyên liệu các thành phần xấu
có hại cho chất lượng của dầu nhờn, đó là các chất keo nhựa, các hợp chất
hydrocacbon thơm có cấu trúc phức tạp đa vòng để nâng cao chất lượng sản phẩm:
Giảm khả năng tạo cốc, tăng tính ổn định của độ nhớt đối với nhiệt độ, làm màu sắc
của dầu sáng hơn.
Phương pháp làm sạch là quá trình chiết tách (trích ly) lỏng - lỏng. Nguyên lý
của phương pháp là dùng một dung môi chọn lọc không hòa tan các hydrocacbon có
trong nguyên liệu, đồng thời có khẳ năng chiết tách các hợp phần cần loại bỏ ra khỏi
nguyên liệu ở dạng cặn phân lớp với phần sản phẩm. Từ đó có thể tách phần cặn ra
khỏi sản phẩm.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 11
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Nguyên liệu cho quá trình làm sạch bằng dung môi chọn lọc là các phân đoạn
dầu nhờn thu được từ chưng cất dưới áp suất thấp và phần cặn dầu đã khử asphalten.
Dung môi chọn lọc thường dùng hiện nay là sunfuro, phenol… sản phẩm chính rafinat
là nguyên liệu cho công đoạn tách lọc parafin tiếp theo để sản xuất các loại dầu nhờn
gốc. Phần cặn dùng chế biến nhựa đường hoặc cacbon kỹ thuật dùng trong công nghệ
sản xuất cao su.
c. Tách lọc parafin rắn:
Nhằm loại bỏ khỏi nguyên liệu hợp phần hydrocacbon rắn có nhiệt độ nóng
chảy cao để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của các loại sản phẩm dầu nhờn gốc, nâng cao
tính năng sử dụng chúng trong môi trường giá lạnh.
Để tách lọc người ta dùng công nghệ kết tinh parafin trong dung môi chọn lọc ở
các điều kiện kỹ thuật thích hợp như tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ kết tinh, tốc
độ hạ nhiệt độ… Dung môi thường dùng là hỗn hợp có thành phần thích hợp giữa
metyletyl xeton và toluen (60%V và 40%V), axeton và toluen (35%V và 65%V)…
Sản phẩm thu được của quy trình tách lọc parafin:

+ Bốn loại dầu khoáng sẽ được làm sạch bổ xung nhờ một số công nghệ khác
nhau cho ra bốn loại dầu nhờn gốc phân biệt chủ yếu về tỷ trọng và độ nhớt, được
dùng để pha chế với nhau và với các loại phụ gia thích hợp, theo tỷ lệ các định, nhằm
sản xuất ra các những nhãn hiệu dầu thương phẩm khác nhau.
+ Ba loại parafin rắn (tách từ các phân đoạn chưng cất chân không) phân biệt
nhau bởi nhiệt độ nóng chảy và xêrezin (tách từ cặn gudron) là các hydro rắn khác
nhau về thành phần và cấu trúc phân tử, cũng được làm sạch theo các yêu cầu cụ thể
để thành các thương phẩm, được dùng nhiều trong đời sống và một số ngành sản xuất.
1.3.5 Chế biến mỡ nhờn:
Mỡ nhờn là một thành phẩm chế biến từ dầu nhờn và chất làm đặc thích hợp
theo các tỷ lệ xác định. Tùy theo yêu cầu về tính năng sử dụng của các loại mỡ, chất
làm đặc thường dùng là các loại xà phòng có gốc kim loại khác nhau hoặc bentonit
(khoáng sét). Quy trình chế biến mỡ nhờn đơn thuần là các công đoạn mang tính cơ
học hoặc vật lý như: khuấy trộn, nghiền, lọc, hạ nhiệt độ hợp lý… tạo điều kiện thuận
lợi cho việc hình thành một khối mỡ trạng thái phân tán vi dị thể đồng nhất, tránh hiện
tượng không đồng nhất trong thành phần mỡ.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 12
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Chương 2 : NHIÊN LIỆU XĂNG VÀ DIESEL
2.1 Khái niệm.
Các chất cháy được dùng để sản nhiệt năng khi đốt cháy chúng được gọi là
nhiên liệu đốt.
Với các loại động cơ người ta dùng hai loại nhiên liệu sau:
Nhiên liệu dùng cho động cơ bộ chế biến hoà khí: nhiên liệu xăng.
Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel: nhiên liệu diesel.
Đối với nhiên liệu lỏng người ta có thể xác định nhiệt độ sôi ban đầu, nhiệt độ
sôi 10%; 50%; 90% và nhiệt độ sôi kết thúc (hay còn được gọi nhiệt độ sôi đầu nhiệt
độ chưng cất 10%, chưng cất 50%, 90% và nhiệt độ sôi kết thúc).
Vậy thành phần chưng cất của nhiên liệu là tỉ lệ phần trăm các chất chưng cất

có nhiệt độ sôi khác nhau để xác định thành phần chưng cất của nhiên liệu người ta
dùng thiết bị chuyên dùng.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 13
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
2.2 Nhiên liệu thể khí.
Nhiên liệu khí dùng cho động cơ đốt trong gồm có: khí thiên nhiên (sản phẩm
của các mỏ khí), khí công nghiệp (sản phẩm xuất hiện trong quá trình luyện cốc, luyện
gang (khí lò cao) và tinh luyện dầu mỏ) và khí lò ga (khí hóa nhiên liệu thể rắn trong
các lò ga). Một nhiên liệu thể khí bất kỳ đều là hỗn hợp cơ học của các loại khí cháy
và khí trơ khác nhau. Thành phần chính của nhiên liệu thể khí gồm có: CO, CH
4
, các
loại hydrocacbon C
n
H
m
, CO
2
, O
2
,… với các tỷ lệ khác nhau.
Nhìn chung, công thức hóa học của các chất trong nhiện liệu thể khí có chứa C,
O, H đều có thể viết dưới dạng C
n
H
m
O
r
(với n = 0~5, m = 0~12, r = 0~2).

Ưu điểm
- Nhiên liệu và không khí hòa trộn với nhau đồng đều hơn so với nhiên liệu lỏng.
- Phạm vi cháy rộng hơn nên động cơ dễ khởi động.
Nhược điểm
- Cất giữ nhiên liệu khí đòi hỏi có chỗ chứa lớn rất mất diện tích và không an toàn.
a. Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas):
Thành phần chủ yếu của khí hóa lỏng là hỗn hợp propan và butan thu được từ
khí đồng hành khi khai thác dầu mỏ hoặc các nhà máy lọc dầu, nó được chế biến từ
dầu mỏ có thành phần hỗn hợp như sau:
- Hơi butan C
4
H
10
: 89%
- Hơi butylen C
4
H
8
: 6%
- Hơi iso-pentan C
5
H
12
: 2%
Các loại khí này thoát ra trong quá trình khai thác dầu mỏ và chưng cất dầu thô, tại đây
người ta biến nó thành thể lỏng để lưu trữ chủ yếu là propan và butan với theo những
tỷ lệ khác nhau. Tùy theo nhu cầu sử dụng và tính năng làm việc mà thành phần tỷ lệ
theo thể tích của Propan: Butan sẽ khác nhau, chúng có thể là 50:50 hoặc 60:40 hay
70:30…
b. Khí thiên nhiên NGV (Natural Gas Vehicle):

Nhiên liệu khí dùng trong động cơ đốt trong được lấy từ các mỏ khí. Bất kỳ một
loại khí thiên nhiên nào bao giờ cũng là hỗn hợp của khí cháy và khí trơ khác nhau.
Thành phần của khí thiên nhiên bao gồm: CO, CH
4
, C
n
H
m
, CO
2
, H
2
S… Căn cứ vào
phương pháp lưu trữ khí thiên nhiên bao gồm 3 loại:
- Khí nén CNG (Compress Natural Gas).
- Khí hóa lỏng LNG (Liquefied Petroleum Gas).
- Khí hấp thụ ANG (Air Natural Gas).
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 14
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
2.3. Nhiên liệu lỏng.
2.3.1. Các tính chất lý hóa học của nhiên liệu lỏng:
Nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ đốt trong chủ yếu là sản phẩm được tạo ra từ
dầu mỏ vì loại này có nhiệt trị lớn, ít tro dễ vận chuyển và bảo quản. Mỗi loại nhiên
liệu lỏng kể trên đều là một hỗn hợp của nhiều loại hydrocacbon có cấu tạo hóa học
khác nhau, chính cấu tạo đó gây ảnh hưởng lớn tính chất lý – hóa cơ bản, đặc biệt là
tới quá trình bay hơi, tạo hòa khí và bốc cháy của nhiên liệu trong động cơ.
Ankal chính, do các nguyên tử C được liên kết đơn theo mạch thẳng nên các
mạch cacbon dễ bị gãy, (dễ gây phản ứng hóa học) làm cho nó dễ tự cháy (mạch liên
kết càng dài càng dễ tự cháy), vì vậy không phải là thành phần lý tưởng của nhiên liệu

dùng cho động cơ xăng đốt cháy cưỡng bức, nhưng nó lại rất thích hợp với động cơ
diesel. Với izoAnkal (chất đồng phân của ankal) thì hoàn toàn trái ngược, rất khó bị
gãy mạch, tức là khó tự cháy. Trong ankan do tỷ số C/H nhỏ nên khối lượng riêng thấp
và nhiệt trị lớn hơn loại khác, ngoài ra do cấu tạo bão hòa nên tính chất của nó rất ổn
định khó biến chất. Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng đốt cháy cưỡng bức, cần có
nhiều iso ankan để tránh kích nổ.
Tính chất lý - hóa học của nhiên liệu phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần của các
nhóm hydrocacon kể trên. Tùy theo phương pháp hình thành và đốt cháy hòa khí trong
chu trình công tác mà có các yêu cầu khác nhau đối với nhiên liệu vì vậy người ta chí
nhiên liệu lỏng thành hai nhóm.
+ Nhiên liệu dùng cho động cơ tạo hòa khí bên ngoài, đốt cháy cững bức.
+ Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel.
2.3.2. Phương trình cháy của nhiên liệu:
Khái niệm: Cháy là một phản ứng xảy ra nhanh kèm theo tỏa nhiệt và phát
sáng thường đó là quá trình oxi hoá hỗn hợp nhiên liệu với oxi trong không khí.
Để bắt đầu phản ứng thì nhiên liệu và oxi cần được nung nóng tới nhiệt độ bốc
cháy của nhiên liệu, nhiệt độ bốc cháy này rất khác nhau đối với những loại nhiên liệu
khác nhau.
Số lượng không khí đưa vào để tạo hỗn hợp cháy đóng một vai trò quan trọng
trong quá trình cháy nếu lượng không khí đưa vào không đủ thì sinh ra cháy chậm và
nhiệt độ không cao. Trong đó tạo ra các sản phẩm cháy như CO, NO, HC
(hiđrocacbon) muội than… Nếu lượng không khí đưa vào lớn hơn thì quà trình cháy sẽ
mất mát một phần nhiệt để đốt nóng nitơ và số lượng oxi thừa do đó ảnh hưởng đến
chất lượng làm việc của động cơ và chi phí nhiên liệu. Vì vậy lượng không khí đưa
vào phải phù hợp để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp nhiên liệu.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 15
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu phụ thuộc
vào thành phần nhiên liệu cụ thể là:

Nếu trong nhiên liệu càng chứa nhiều các nguyên tố cháy (C,H) thì lượng
không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một khối lượng đơn vị nhiên liệu càng lớn,
ta thiết lập phương trình cháy dựa vào mối tương quan khối lượng nguyên tử để xác
định lượng oxi cần thiết.
C +O
2
= CO
2
(a)
2H
2
+O
2
= 2H
2
O (b)
Căn cứ vào phương trình a, b ta có thể xác định các phương trình cân bằng khối
lượng của các phản ứng:
12 kg C + 32 kg O
2
= 44 kg CO
2
(c)
4 kg H
2
+ 32 kg O
2
= 36 kg H
2
O (d)

Phương trình c, d viết cho C kg cacbon và H kg Hidro có dạng:
C kg cacbon + 8/3 C kg Oxi = 11/3 C kg cacbonnic (e)
H kg hidro + 8H kg Oxi = 9H kg Nước (f)
Khối lượng ôxi (kg) cần thiết cho hai phản ứng (e) và (f) là:
8/3 C + 8 H (g)
Trong 1kg nhiên liệu có sẵn O kg ôxi. Vì vậy lượng Ôxi cần thiết trong không khí O
ct
để đốt cháy hoàn toàn một kg nhiên liệu:
O
ct
= 8/3 C + 8 H - O
Thành phần khối lượng của Ôxi trong không khí là 0,23 còn thành phần thể tích là
0,21. Vậy lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một kg nhiên liệu là:
L

0
= ( 8/3 C + 8 H - O )/ 0.23 (kg/kg nhiên liệu)
Thực tế bằng thực nghiệm có thể xác định được lượng không khí thực sự nạp vào động
cơ tính cho 1 kg nhiên liệu là L:
λ = L/L
0
Trong đó λ: Hệ số dư lượng không khí
λ < 1 hỗn hợp nhiên liệu giàu
λ = 1 hồn hợp nhiên liệu tiêu chuẩn
λ > 1 hồn hợp nhiên liệu nghèo (loãng).
2.3.3. Nhiệt trị:
2.3.3.1 Nhiệt trị của nhiên liệu:
Nhiệt trị là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy kiệt 1kg (hoặc 1m
3
tiêu chuẩn)

nhiên liệu (điều kiện tiêu chuẩn p =760 mmHg và t = 0
0
C).
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 16
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Để xác định nhiệt trị của nhiên liệu có hai phương pháp:
+ Thực nghiệm: Đốt nhiên liệu trong nhiệt lượng kế
+ Phân tích: Cần biết thành phần hóa học của nhiên liệu rồi áp dụng
công thức sau:
Hu = 8100gC + 24600gH kcal/kg
Hoặc áp dụng công thức của Menđêlêép:
Hu = 8100gC + 30000gH – 2600(gO - gS) – 600(9gH + gW) kcal/kg
Trong đó:
gC: Lượng các bon
gH: Lượng hidro
gO: Lượng ôxy
gS: Lượng lưu huỳnh
gW: Lượng hơi nước có trong nhiên liệu.
Người ta phân nhiệt trị của nhiên liệu tra làm hai loại là: Nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp.
Nhiệt trị cao
Nhiệt trị cao Qc là toàn bộ nhiệt lượng thu được sau khi đốt cháy kiệt 1kg (hoặc
1m
3
tiêu chuẩn) nhiên liệu, trong đó có cả số nhiệt lượng do hơi nước được tạo ra
trong sản vật cháy ngưng tụ thành nước nhả ra, khi sản vật cháy được làm lạnh tới
bằng nhiệt độ trước khi cháy được gọi là nhiệt ẩn trong hơi nước.
Nhiệt trị thấp
Nhiệt trị thấp bằng nhiệt trị cao trừ đi nhiệt lượng do ngưng đọng hơi nước tạo
ra:

Trong thực tế, khí xả từ động cơ thải ra ngoài trời ở nhiệt độ rất cao, do đó hơi
nước trong khí xả chưa kịp ngưng tụ đã bị thải mất, vì vậy chu trình công tác của động
cơ không thể sử dụng số nhiệt ẩn này để sinh công. Do đó khi tính chu trình công tác
của động cơ, người ta dùng nhiệt trị thấp Qt, nhỏ hơn Qc một số nhiệt lượng vừa bằng
nhiệt ẩn của hơi nước được tạo ra khi cháy. Mối quan hệ giữa Qc và Qt được xác định
theo biểu thức sau:
Nhiên liệu lỏng: (nhiệt trị của 1kg - Q
tk
và Q
ck
)
Q
tk
= Q
ck
- 2,512.(9h + w), MJ/kg
Trong đó: 2,512 MJ/kg - nhiệt ẩn của 1kg hơi nước;
h - thành phần khối lượng của H trong nhiên liệu;
w - thành phần khối lượng của nước trong nhiên liệu.
2.3.3.2 Nhiệt trị của hỗn hợp:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 17
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Mỗi loại nhiên liệu cần một số lượng không khí xác định để cháy, ví dụ cần
khoảng 15kg không khí để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu xăng, trong khi đó chỉ
cần 8,6kg không khí để đốt cháy hoàn toàn 1kg cồn êtylic 95
0
. Bởi vậy nhiệt trị của
nhiên liệu thực tế không phải là một thông số quan trọng, mà là nhiệt trị của hỗn hợp.
Nhiệt trị của hỗn hợp bằng nhiệt trị của 1kg nhiên liệu chia cho lượng hỗn hợp

tạo thành với 1kg nhiên liệu khi α = 1.
Ví dụ: nhiệt trị của 1kg hỗn hợp: xăng- không khí bằng 645 kcal/kghh
nhiệt trị của 1kg hỗn hợp: diesel- không khí bằng 645 kcal/kghh
nhiệt trị của 1kg hỗn hợp: cồn êtylic - không khí bằng 670 kcal/kghh.
2.3.4. Nhiệt độ bén lửa và nhiệt độ tự bốc cháy:
a. Nhiệt độ bén lửa:
Nhiệt độ bén lửa là nhiệt độ thấp nhất để hòa khí bén lửa. Nhiệt độ bén lửa phản
ánh số lượng thành phần chưng cất nhẹ của nhiên liệu, nó được dùng làm chỉ tiêu
phòng hỏa đối với nhiên liệu dùng trên tàu thủy. Để tránh cho nhiên liệu có thể bén lửa
ở điều kiện sử dụng, nhiệt độ bén lửa của nhiên liệu dùng trên tàu thủy không được
thấp hơn 65
0
C.
b. Nhiệt độ tự bốc cháy:
Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất để hòa khí tự bốc cháy mà không cần
nguồn nhiệt để châm cháy. Nhiệt độ tự cháy của hòa khí phụ thuộc vào loại nhiên liệu.
Thông thường phân tử lượng càng lớn thì nhiệt độ tự cháy càng nhỏ và ngược lại.
Ngoài ra nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu còn phụ thuộc vào khối lượng riêng
của hòa khí. Khối lượng riêng của hòa khí càng lớn thì nhiệt độ tự cháy càng thấp và
ngược lại, bởi vì số lần va đập giữa các phần tử tham gia phản ứng trong một đơn vị
thời gian tỷ lệ thuận với mật độ.
c. Tính chống kích nổ của nhiên liệu dùng cho động cơ đốt cháy cưỡng bức:
Quá trình cháy của động cơ đốt trong hình thành hòa khí bên ngoài, đốt cháy
cưỡng bức bằng tia lửa điện được bắt đầu từ khi tia lửa điện phóng qua khe hở điện
cực của bugi, từ đó màng lửa hình thành và lan truyền khắp buồng cháy.
Nếu cháy bình thường, tốc độ lan truyền màng lửa khoảng 20-40m/s. Khi xảy ra
cháy kích nổ tốc độ lan truyền của màng lửa có thể đạt 1500-2000m/s do số hòa khí ở
xa điện cực bugi bị tự bốc cháy khi màng lửa chưa kịp lan tới. Hiện tượng kích nổ phát
sinh ra sóng kích nổ với cường độ lớn gây ra tiếng gõ kim loại và nhiệt độ cao gây tác
hại nghiêm trọng đối với động cơ. Chính vì vậy nhiên liệu phải có tính chống kích nổ

nó liên quan mật thiết đến tính tự cháy của nhiên liệu. Nếu nhiên liệu càng khó tự cháy
thì hiện tượng kích nổ càng khó xảy ra.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 18
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
d. Tính tự cháy của nhiên liệu dùng cho động cơ diesel:
Là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu này. Trong động cơ diesel nhiên liệu
được phun vào buồng cháy ở cuối quá trình nén, nhiên liệu không cháy ngay mà nó
phải có thời gian chuẩn bị để thay đổi tính chất hóa lý rồi mới bốc cháy. Thời gian tính
từ lúc bắt đầu phụn nhiên liệu đến khi hòa khí bốc cháy gọi là thời kỳ cháy trễ và được
đo bằng góc quay trục khuỷu hay thời gian. Giá trị này lớn hay nhỏ sẽ thể hiện được
tính tự cháy là khó hay dễ.
2.4 Nhiên liệu xăng.
2.4.1 Khái niệm:
Xăng là hợp chất hydrocacbon tồn tại ở thể lỏng dễ bay hơi, không màu hoặc có
màu vàng, xanh, đỏ… khi người ta pha thêm vào nó những chất phụ gia đặc biệt.
Xăng không hòa tan trong nước, nhẹ hơn nước, khối lượng riêng 0,67 ~ 0,75 (kg/l).
2.4.2 Yêu cầu và các thông số đánh giá chất lượng xăng ô tô:
2.4.2.1. Yêu cầu:
Đối với nhiên liệu dùng xăng hỗn hợp cháy được tạo thành nhờ bộ chế hoà khí
để động cơ đảm bảo độ tin cậy phát huy công suất và tính tiết kiệm thì nhiên liệu xăng
phải có những yêu cầu sau:
+ Có tính chế hoà khí cao nghĩa là tạo được hỗn hợp cháy đảm bảo động cơ dễ
khởi động và làm việc ở mọi chế độ đều ổn định.
+ Có độ bền chống kích nổ cao nghĩa là đảm bảo cho hỗn hợp cháy và làm việc
bình thường không gây ra kích nổ ở bất cứ chế độ làm việc nào của động cơ.
+ Ít đọng muội than trên các chi tiết của động cơ.
+ Nhiên liệu cũng như sản phẩm cháy của nó không gây ăn mòn kim loại,
không lẫn nước và các tạp chất cơ học.
+ Nhiệt trị hỗn hợp phải đủ lớn (nhiệt lượng toả ra).

2.4.2.2. Các thông số đánh giá chất lượng xăng ô tô:
1. Thành phần chưng cất:
Thành phần chưng cất là tỷ lệ phần trăm các chất trưng cất có nhiệt độ sôi khác
nhau.
Thành phần trưng cất là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất, đánh giá
phẩm chất của nhiên liệu (tính năng khởi động, tính tăng tốc, công suất, tính kinh
tế…).
Thiết bị dùng để trưng cất như ở hình sau:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 19
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Hình 2.1 Thiết bị chưng cất nhiên liệu
1. 1. Bếp điện
2. 2. Nhiên liệu thử nghiệm (100ml)
3. 3. Nhiệt kế
4. 4. Bình ngưng
5. 5. Bình đo
Hình 2.2 Đường cong chưng cất
Cách xác định thành phần chưng cất:
Trong quá trình đun nhiệt độ của nhiên liệu tăng dần. Các thành phần nhẹ của
nhiên liệu bay hơi trước và sau đó tiếp tục các thành phần nặng hơn. Hơi nhiên liệu từ
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 20
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
bình chứa qua ống dẫn tới bộ phận làm lạnh, ngưng tụ lại và được hứng vào cốc đo.
Người ta thường ghi lại nhiệt độ khi ngưng đọng từng 10% nhiên liệu để vẽ thành các
đường cong chưng cất. Các nhiệt độ có liên quan đến tính chất khai thác nhiên liệu là
nhiệt độ khi chưng cất dưới 10%, 50%, 90% và 100% (còn gọi là nhiệt độ sôi cuối
cùng của nhiên liệu).
Loại nhiên liệu tốt thường có phạm vi nhiệt độ chưng cất hẹp, ví dụ: đối với

xăng phạm vi nhiệt độ chưng cất 40~200
0
C; đối với nhiên liệu diesel phạm vi nhiệt độ
chưng cất 200~300
0
C.
Sau đây ta xét một số ảnh hưởng cua thành phần chưng cất đến sự làm việc của
động cơ.
a. Khởi động động cơ lạnh:
Khi bật tia lửa điện, hòa khí dễ bén lửa nhất ở tỉ lệ hòa trộn m = 12:1 ÷ 13:1.
Khi khởi động tốc độ động cơ rất chậm, không khí và xăng hòa trộn không tốt, nhiệt
độ bề mặt thành ống nạp, xilanh, piston thấp, do đó chỉ có khoảng 1/5 ÷ 1/10 xăng
được bay hơi. Nếu bộ chế hòa khí đã được điều chỉnh ở thành phần hòa khí tốt nhất,
thì hòa khí thực tế vào động cơ lúc khởi động sẽ rất nhạt (đặc biệt khi trời lạnh), rất
khó bén lửa và khởi động. Vì vậy phải đóng bướm gió để cung cấp hòa khí có thành
phần m ≈ 1:1, làm cho hòa khí thực tế vào xilanh có giá trị sát với hòa khí tốt nhất.
Lúc ấy chỉ cần 8% xăng phun vào được bay hơi là đủ.
Trên đường cong chưng cất, tương ứng với 10% nhiên liệu bay hơi, nếu nhiệt
độ càng thấp thì động cơ càng dễ khởi động lạnh do đó điểm 10% (nhiệt độ bay hơi
10%) được coi là chỉ tiêu khởi động của động cơ xăng.
b. Sự tạo thành nút hơi:
Nếu không khí xung quanh đường ống dẫn xăng, từ thùng chứa tới bơm xăng,
hoặc từ bơm xăng đến chế hòa khí có nhiệt độ cao thì xăng trong đường ống dẫn bị
hâm nóng làm cho xăng chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi.
Khi xăng ở trạng thái hơi trên đường ống dẫn sẽ dẫn đến:
- Làm mất hiệu quả của bơm xăng, xăng không được cấp đến chế hòa khí
hoặc không đủ.
- Tạo áp lực bơm xăng tại các lỗ giclơ làm cho hỗn hợp quá đậm.
Hiện tượng hình thành nút hơi thường xảy ra trong mùa hè và đặc biệt ở vùng
cao, áp suất khí quyển thấp, xăng sẽ sôi ở nhiệt độ thấp hơn.

Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 21
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Nhiên liệu có điểm 10% càng thấp, càng dễ hình thành bọt hơi tạo ra nút hơi
trên đường từ thùng chứa đến bộ chế hòa khí khi trời nắng, khiến lưu động của đường
xăng thiếu linh hoạt, có thể còn gây tắc bơm xăng là cho động cơ chạy không ổn định,
thậm chí làm chết máy. Tình trạng ấy dễ làm cho xe đang chạy nhanh với tải trọng lớn
đột nhiên chậm lại rồi dừng hẳn, không thể khởi động lại được. Do đó điểm 10%
không thể quá thấp, trong quy phạm về xăng thường quy định áp suất bão hòa của
xăng không quá 500mmHg. Tất nhiên nếu thiết kế đường xăng một cách hợp lý, tăng
cường năng lực hoạt động của bơm xăng và có biện pháp cách nhiệt hợp lý cũng có
thể làm tăng khả năng tránh nút hơi kể trên.
c. Sự mài mòn động cơ:
Nếu xăng trong thành phần hỗn hợp nạp vào xylanh, không ở dạng hơi mà ở
dạng hạt thì các hạt xăng này sẽ hòa tan dầu bôi trơn trên thành xylanh, và chỗ đó sẽ
xuất hiện ma sát nửa khô làm tăng sự mài mòn, mặt khác dầu sẽ bị loãng và giảm độ
nhớt.
Người ta đã tìm thấy trong dầu ở cácte những thành phần xăng có nhiệt độ sôi
lớn hơn 180
0
C.
Do đó, nếu tính bay hơi chung của xăng không tốt, xăng có thể ngưng đọng trên
thành xylanh và lọt xuống cácte làm loãng và phá hỏng dầu nhờn. Tình trạng này càng
trầm trọng khi khởi động lạnh và chạy ấm máy. Vì vậy điểm 90% của đường chưng
cất không được quá cao.
d. Sự đóng băng ở bộ chế hòa khí:
Để xăng từ thể lỏng chuyển thành thể hơi cần phải thu một nhiệt lượng nhất
định, nhiệt lượng thu vào khi xăng bay hơi lấy ở các chi tiết của động cơ và không khí
xung quanh.
Qua thí nghiệm người ta thấy, khi nhiệt độ của không khí xung quanh là 7,5

0
C
thì nhiệt độ ở bướm ga sau 2 phút làm việc giảm xuống -14
0
C.
Do giảm nhiệt độ nên hơi nước trong không khí sẽ đọng lại trên các chi tiết của
hệ thống và tạo thành băng.
Sự đóng băng này sẽ dẫn đến giảm tiết diện lưu thông ảnh hưởng đến việc định
lượng nhiên liệu – không khí trong bộ chế hòa khí.
Dùng xăng dễ bay hơi, dễ gây hiện tượng đóng băng trong bộ chế hòa khí. Để
tránh hiện tượng này, người ta thường tăng nhiệt độ chưng cất 10%, 50% và 90% của
xăng và nhất là nhiệt độ chưng cất 10%, song cần chú ý tới tính năng khởi động của
động cơ.
e. Sự hâm nóng và tăng tốc động cơ:
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 22
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Thời gian hâm nóng động cơ phụ thuộc rất nhiều vào thành phần chưng cất của
xăng. Nói chung thành phần nhẹ, trung bình cũng như nhiệt độ chưng cất 90% đều ảnh
hưởng tới thời gian hâm nóng động cơ. Song ảnh hưởng lớn nhất đến thời gian hâm
nóng đông cơ là nhiệt độ chưng cất 50% của xăng. Nhiệt độ này càng tăng thì thời
gian hâm nóng càng lâu.
Tăng tốc động cơ là khi người lái xe đạp bàn đạp ga một cách đột ngột.
Khả năng tăng tốc động cơ phụ thuộc vào thành phần chưng cất 50% là chủ yếu
ngoài ra nó còn phụ thuộc vào kết cấu của hệ thống nhiên liệu, đánh lửa, phân phối
khí…
f. Chất lượng cháy:
Muốn có chất lượng cháy tốt trong động cơ xăng cần đảm bảo cho xăng kịp bay
hơi hết trước khi bật tia lửa điện. Do đó điểm hóa sương mù của hòa khí phải rất thấp.
Điểm sương mù lại phụ thuộc vào điểm 90%. Nếu điểm 90% cao quá sẽ làm cho nhiên

liệu cháy không kiệt, tạo khói đen, trong buồng cháy có nhiều muội than. Nếu điểm
90% thấp quá sẽ làm cho hòa khí vào xylanh động cơ quá "khô", gây giảm hệ số nạp,
giảm công suất và tăng xu hướng kích nổ.
Bảng 2.1 Ảnh hưởng tính bay hơi của xăng tới tính năng của động cơ dùng chế hòa khí
% bay hơi theo đường
cong chưng cất
Các tính năng của động cơ chịu ảnh
hưởng
Phạm vi nhiệt độ cần
đạt,
0
C
Mùa đông Mùa hè
10 Khởi động, sự tạo thành nút hơi 52 - 58 61 - 66
50 Chạy ấm máy, tăng tốc 107 - 118 113 - 120
90 Cháy, làm loãng dầu nhờn 166 - 177 170 - 175
2. Tính chống kích nổ của xăng.
a. Trị số Ôctan:
Trị số Ôctan của xăng là đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng
chống kích nổ của nhiên liệu và nó được đo bằng % thể tích của iso octance (C
8
H
18
)
trong hỗn hợp của nó với n-Heptan (C
7
H
16
) tương đương với khả năng chống kích nổ
của nhiên liệu thử nghiệm ở điều kiện tiêu chuẩn.

Hỗn hợp iso Ôctan và Heptan theo tỷ lệ khác nhau sẽ có độ bền chống kích nổ
khác nhau và chúng được đặc trưng bằng trị số Ôctan từ 0÷100.
Đặc điểm của hai loại này như sau:
Isô Ôctan: (C
8
H
18
)
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 23
Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
Loại này có độ bền vững kích nổ cao có khả năng làm việc trong động cơ có tỷ
số nén e = 8,15÷8,3 (tỷ số nén là tỷ lệ giữa thể tích toàn phần/thể tích buồng cháy) mà
không gây kích nổ ta quy ước độ bền kích nổ của nó bằng 100% đơn vị Ôctan.
Heptan: (C
7
H
16
)
Công thức : CH
3
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH

2
- CH
3
Loại này có độ bền kích nổ kém chỉ làm việc được trong động cơ với tỷ số nén
e<3,5 và ta quy ước bằng 0 đơn vị Ôctan.
Ví dụ: A92 (Mogas 92) : Đó là xăng có trị số Ôctan là 92 nghĩa là xăng này có
độ bền chống kích nổ tương đương với nhiên liệu mẫu có 92% là Izô Ôctan và Heptan
8%.
Về nguyên tắc trị số Ôctan càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù hợp với từng
loại động cơ. Xăng có trị số Ôctan từ 80~83 (tính theo phương pháp nghiên cứu RON)
hoặc từ 72 đến 76 (tính theo phương pháp MON) thường được sử dụng cho các loại xe
có tỷ số nén nhỏ hơn 7,5.
Xăng có trị số Ôctan từ 90 đến 95 (RON) thường được sử dụng cho các loại xe
có tỷ số nén 7,5 ~ 9,5.
Xăng có trị số ôc tan từ 95 trở lên (RON) là các loại xăng cao cấp dùng cho các
xe có tỷ số nén lớn hơn 9,5 trở lên.
Hiện phổ biến 3 loại trị số Ôctan khác nhau đang được sử dụng để đánh giá khả
năng chống kích nổ là:
+ Trị số Ôctan xác định theo phương pháp nghiên cứu (Research Octan Number
- RON) thể hiện đặc tính của xăng dùng cho động cơ hoạt động trong thành phố, tốc
độ thấp lại hay thay đổi tốc độ đột ngột.
+ Trị số Ôctan theo phương pháp mô tơ (Motor Octan Number - MON) trị số
MON thể hiện đặc tính của xăng dùng cho động cơ trong điều kiện hoạt động trên xa
lộ, tốc độ cao nhưng ổn định ở một dải tốc độ hoặc khi động cơ làm việc ở điều kiện
tải nặng.
+ Trị số Ôctan thông dụng (Popular Octan Number - PON) ở một số nước, sử
dụng PON là trung bình cộng của RON và MON để đặc trưng cho tính trống kích nổ
thay vì dùng RON và MON riêng rẽ.
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 24

Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Cơ khí Động lực
+ Cùng một mẫu xăng, trị số RON bao giờ cũng cao hơn MON vì vậy khi nói
tới trị số Ôctan nào đó cần phân biệt rõ theo RON hay MON để tránh nhầm lẫn. sự
cách biệt giữa RON và MON được gọi là độ nhạy của nhiên liệu. Độ nhạy của nhiên
liệu FS = RON - MON, giá trị của FS dao động trong khoảng từ 8 ~ 10 đơn vị Ôctan.
Đối với xăng tốt độ nhạy này không vượt quá 10 đơn vị.
b. Các phụ gia chống kích nổ:
Đối với xăng dùng trên ô tô để tăng khả năng trống kích nổ giải pháp cơ bản
nhất vẫn là pha thêm vào xăng một lượng phụ gia nhất định, người ta chia ra làm hai
nhóm cơ bản.
- Phụ gia cho xăng chì,
- Phụ gia cho xăng không chì.
Phụ gia cho xăng chì
Hai loại phụ gia chống kích nổ thông dụng nhất là Tetraethyl (TEL - Pb(C
2
H
5
)
4
)
và Tetra Methyl Lead (TML). Thông thường người ta dùng một trong hai chất đó cho
một loại xăng nhất định, ít khi dùng hỗn hợp của cả hai cùng một lúc.
Cơ chế của các phản ứng như sau:
+ Cacbuahidro khi bị ô xy hóa sẽ tạo thành hợp chất không bền
R-CH
3
+ O
2
→ RCH
2

OOH
+ Chất phụ gia bị phân hủy dưới nhiệt độ và áp suất cao trong động cơ
Pb(C
2
H
5
)
4
→ Pb + 4C
2
H
5
Pb + 0
2
→ PbO
2
+ Tác động của phụ gia bị phân hủy với các hợp chất không bền tạo ra các hợp chất
bền không hoạt động
RCH
2
OOH + PbO
2
→ PbO↓ + R-CHO + H
2
O + 1/2O
2
Chất R-C-H không hoạt động, còn PbO kết tủa sẽ bám vào xylanh, ống dẫn làm
tắc nhiên liệu vì vậy, người ta còn cho thêm một số chất khác để làm bay hơi PbO
được gọi là nước chì và rất độc làm ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người
khi được thải ra ngoài môi trường vì vậy ngày nay phụ gia chì dần bị loại bỏ và thay

bằng phụ gia khác không ảnh hưởng tới sức khỏe của con người mà vẫn có chức năng
tương đương.
Phu gia cho xăng không chì
Các phụ gia thường dùng là:
+ Methanol + Ethanol
+ Tertiary Butyl Alcohol (TBA)
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật Ôtô.
Trang 25