Phương pháp nâng cao chỉ số octan của xăng

Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại hoà nhập và phát triển nền kinh tế của đất nước, hoà chung
với nhịp cầu phát triển của thế giới. Đất nước Việt Nam đang không ngừng đổi
mới và vươn lên trên con đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Đảng và nhà
nước ta đang coi trọng rất nhiều về xăng dầu cũng như là dầu mỏ, nó góp phần
thúc đẩy sự phát triển kinh tế nước nhà. Hiện nay xăng dầu là một loại hàng hoá
hết sức quan trọng và không thể thiếu được trong tất cả các quốc gia, đã và đang
trên con đường phát triển sự phồn vinh của đất nước. Như vậy có thể khẳng định
rằng trong những thập kỷ gần đây, xăng dầu đã là nguồn nhiên liệu vô giá và đặc
biệt quan trọng mà ta cần phải chú trọng và đầu tư. Vì chính xăng dầu là nghành
kinh tế mũi nhọn, khẳng định sự phồn vinh và đi lên của mỗi quốc gia.
Đối với mỗi quốc gia, tuy khác nhau về điều kiện khí hậu, trang thiết bị,
nhưng nhu cầu sử dụng nhiên liệu lỏng ngày càng tăng. Song nhìn chung xu
hướng sử dụng xăng không chì, xăng sạch trên mỗi quốc gia ngày càng tăng.
Đặc biệt là các quốc gia điển hình như. Ở MỸ hiện sử dụng xăng không chì đã
lớn hơn 40%á50% khối lượng nhiên liệu, ở Đức, Ý, Pháp,Nhật khối lượng dầu
Diezen dự báo tới năm 2005 là 48%, nhiên liệu phản lực hàng năm trên thế giớ
sản xuất 90á100 triệu tấn nhiên liệu cho nghành hàng không. Trước những năm
1990 xăng động cơ chiếm ưu thế. Nhưng gần đây xu hướng sử dụng dầu do có
chiều hướng gia tăng. Tuy nhiên xăng vẫn giữ vị trí quan trọng vì là nhiên liệu
cho những loại động cơ hiện đại có tỷ số nén cao và tốc độ lớn. Xu thế chuyển
xăng thông dụng sang xăng sạch không chì, Việt Nam đã sử dụng hết xăng
không chì vì trong xăng hàm lượng khí CO2 trong khí thải giảm, hàm lượng
begen trong xăng không chì xuống còn < 1% thể tích, xăng không chì có hàm
lượng chì nhất định nhưng không được vượt quá 0,013g/lit, ngoài ra việc cho
thêm một số phụ gia không chì như Metanol, MTBE (Metyl tert-butyl ete) ta
còn phải sử dụng một số công nghệ sản xuất có trị số Octan cao như quá trình
Ankyl hoá, đồng phân hoá.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 1
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng

Vì vậy việc nâng cao trị số Octan của xăng là vô cùng quan trọng bởi nó
ảnh hưởng trực tiếp tới thiết bị, máy móc sử dụng, năng suất lao động xã hội và
tuổi thọ của thiết bị kỹ thuật cũng như vấn đề ô nhiễm môi trường và quan trọng
hơn là sức khoẻ con người.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Giới thiệu tổng quát về nhiên liệu xăng
Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng được gọi là xăng, đây là một hỗn hợp
chứa nhiều các hợp chất khác nhau. Khi nghiên cứu về thành phần hoá học của
dầu mỏ, phân đoạn dầu mỏ nói chung hay của xăng thương phẩm nói riêng
người ta thường chia thành phần của nó thành hai nhóm chất chủ yếu đó là các
hợp chất hydrocacbon và các hợp chất phi hydrocacbon.
Nhiên liệu cho động cơ xăng là một sản phẩm quan trọng của nhà máy lọc
dầu,
nó đã trở thành một mặt hàng quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng
ngày của con
nguời củng như hoạt động sản xuất trong công nghiệp.
Ðộng cơ xăng ra đời sớm hơn động cơ Diesel (được phát minh ra đồng
thời ở Pháp và Ðức vào khoảng 1860), nó đã phát triển mạnh mẻ từ sau những
năm 50 của thế kỷ trơớc. Với nền công nghiệp chế tạo ô tô hiện đại như ngày
nay đã cho ra đời nhiều chủng loại với công suất khác nhau và được áp dụng
trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản xuất và sinh hoạt của con nguời.
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
những cơ 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 củng thải ra môi
trường một lượng lớn các chất dộc 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 truờng.
Thông thường xăng thương phẩm cần đạt được các yêu cầu cơ bản như
sau:
SVTH: Lớp NCHD3CTH 3
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
• Khởi động tốt khi dang ở nhiệt độ thấp.
• Ðộng co hoạt động không bị kích nổ.
• Không kết tủa, tạo băng trong bình chứa và cả trong bộ chế hoà 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 dổi khi thay đổi tốc độ động cơ.
• Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt.
Xăng nhiên liệu thu nhận được trong các nhà máy lọc dầu, ban đầu chỉ từ
phân xưởng chưng cất khí quyển, tuy nhiên hiệu suất thu xăng từ quá trình này
rất thấp chỉ vào khoảng 15% khối lượng dầu thô ban đầu.
Khi nhu cầu về xăng tăng lên thì phân đoạn này không đủ để cung cấp
cho các nhu cầu thực tế, vì vậy bắt buộc con người phải chế biến các phần thu
khác nhằm thu hồi xăng với hiệu suất cao hơn, điều này đã làm xuất hiện các
phân xưởng khác như phân xưởng cracking, alkyl hoá . . .
Ngoài lý do vừa nêu ở trên thì do yêu cầu về hiệu suất của động cơ ngày
càng tăng và chất lượng xăng ngày càng cao nên các nhà sản xuất nhiên liệu
phải đưa ra nhiều quá trình sản xuất khác nhằm đảm bảo các yêu cầu của xăng
thương phẩm.
Thực tế trong các nhà máy lọc dầu hiện nay xăng thương phẩm được phối
trộn từ
những nguồn sau:
• Xăng của quá trình FCC
• Reformat
• Xăng chung cất trực tiếp

• Xăng của quá trình isomer hoá
• Alkylat
• Xăng của quá trình giảm nhớt, cốc hoá, các quá trình xử lý bằng
hydro.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 4
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
• Xăng thu được từ các quá trình tổng hợp như Methanol, Ethanol,
MBTE.
Nói chung hai loại đầu tiên là các nguồn chính để phôi trộn, phần còn lại
phụ thuộc vào yêu cầu về chất lượng của xăng và yêu cầu của từng Quốc gia mà
nguồn nguyên liệu và hàm lượng của nó duợc chọn khác nhau.
1.2. Thành phần hóa học của xăng
Thành phần hóa học của xăng rất phức tạp. Và khi nghiên cứu về thành
phần hoá học của dầu mỏ cũng như các phân đoạn hay sản phẩm của nó thì
người ta thường chia thành phần chúng ra làm hai phần chính là hydrocacbon và
phi hydrocacbon.
1.2.1. Thành phần hydrocacbon của xăng
a.Họ parafin
Công thức hóa học chung là CnH2n+2, bao gồm các chất có số nguyên tử
như đã nêu trên, chúng tồn tại dưới 2 dạng: mạch thẳng (n-parafin) và mạch
phân nhánh (i-parafin), với các isoparaffin thì mạch chính dài, mạch nhánh
ngắn, chủ yếu là gốc metyl.
b.Olefin
Các hydrocacbon olefine có công thức chung là CnH2n, được tạo thành từ các
quá trình chuyển hóa, đặc biệt là quá trình cracking, giảm nhớt, cốc hoá . . . Các
olefine này cũng bao gồmhai loại n-parafin và iso-parafin.
c.Họ naphtenic
Hydrocacbon naphtenic là các hydrocacbon mạch vòng no với công
thức chung là: CnH2n và các vòng này thường 5 hoặc 6 cạnh, các vòng có thể có
nhánh hoặc không có nhánh, hàm lượng của họ này chiếm một số lượng tương

đối lớn, trong đó các hợp chất đứng đầu dãy thường ít hơn các đồng đẳng của
nó, những đồng phân này thường có nhiều nhánh và nhánh lại rất ngắn chủ yếu
là gốc metyl ( CH3)
d.Họ aromatic
SVTH: Lớp NCHD3CTH 5
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Các hợp chất này trong xăng thường chiếm một hàm lượng nhỏ nhất trong
ba họ và các hợp chất đầu dãy cũng ít hơn các hợp chất đồng đẳng của nó.
1.2.2. Thành phần phi hydrocacbon của xăng
Trong xăng, ngoài các hợp chất hydrocacbon kể trên còn có các hợp chất
phi hydrocacbon như các hợp chất của oxy, nitơ, lưu huỳnh. Trong các hợp chất
này thì người ta quan tâm nhiều đến các hợp chất của lưu huỳnh vì tính ăn mòn
và ô nhiễm môi trường.
Trong xăng, lưu huỳnh chủ yếu tồn tại chủ yếu ở dạng mercaptan (RSH),
hàm lượng của nó phụ thuộc vào nguồn gốc của dầu thô có chứa ít hay nhiều lưu
huỳnh và hiệu quả quá trình xử lý HDS.
Các hợp chất của các nguyên tử khác có hàm lượng chủ yếu ở dạng vết,
trong đó nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng pyridin còn các hợp chất của oxy thì rất ít
và chúng thường ở dạng phenol và đồng đẳng
1.3. Chỉ tiêu chất lượng của xăng:
Ngày nay động cơ đã trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống
sản xuất và sinh hoạt của con nguời. Bên cạnh những lợi ích to lớn mà chúng
mang lại thì động cơ củng đồng thời thải một lượng rất lớn chất độc hại ra môi
truờng gây ảnh huởng đến sức khoẻ con nguời và ảnh hưởng xấu đến môi truờng
sinh thái. Vì vậy, cần hiếtphải đặt ra những quy dịnh nhằm hạn chế việc thải các
độc hại và thực hiện các quyđịnh này một cách nghiêm túc.
Ở gốc độ của nhiên liệu thì cần phải đặt ra cho xăng thương phẩm những
chỉ tiêu nhằm bảo đảm đuợc chất luợng đối với nguời sử dụng và hạn chế được
lượng chất độc hại trong khói thải.
1.4. Chỉ số octan xăng.

Chỉ số octan là một đại lượng quy ước để đặc trưng cho khả năng chống
lại sự kích nổ của xăng, giá trị của nó được tính bằng phần trăm thể tích của iso-
octan (2,2,4-trimetylpentan) trong hỗn hợp của nó với n-heptan khi mà hỗn hợp
này có khả năng chống kích nổ tương đương với khả năng chống kích nổ của
xăng đang khảo sát.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 6
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Trong hỗn hợp này thì iso-octan có khả năng chống kích nổ tốt, được quy
ước bằng 100, ngược lại n-heptan có khả năng chống kích nổ kém và được quy
ước bằng 0.
Trong truờng hợp trị số octan lớn hơn 100 thì để xác định trị số octan
người ta cho thêm vào xăng một hàm lượng Tetraetyl chì rồi tiến hành đo. Trị số
octan được tính theo công thức sau:
IQ =100 + 28,28T/(1+0,736T+(1+1,472T-0,435216T
2
))
½
Trong đó T là hàm lượng Tetraetyl chì ml
Các yếu tố liên quan đến động cư ảnh hưởng đến chỉ số octan bao gồm:
• Tỷ số nén
• Hệ số đầy
• Góc đánh lửa sớm
• Nhiệt dộ và áp suất vào
• Ðộ giàu
1.5. Ý nghĩa của chỉ số octan của xăng.
Trị số octan là một chỉ tiêu rất quan trọng của xăng khi dùng xăng có trị
số octan thấp hơn so với quy định của nhà chế tạo thì sẻ gây ra hiện tượng kích
nổ làm giảm công suất của động cơ, nóng máy, gây mài mòn các chi tiết máy,
tạo khói đen gây ô nhiễm môi trường. Ngược lại nếu dùng xăng có trị số octan
cao quá sẻ gây lãng phí. Ðiều quan trọng là phải dùng xăng đúng theo yêu cầu

của nhà chế tạo, cụ thể là theo đúng tỷ số nén của động cơ, khi tỷ số nén lớn thì
yêu cầu trị số octan lớn và ngược lại.
1.6. Xác định chỉ số octan của xăng
Thông thường thì chỉ số octan được đo theo hai phương pháp như sau:
*Phương pháp nghiên cứu (RON) đo theo tiêu chuẩn ASTM D 2700
*Phương pháp mô tơ (MON) đo theo tiêu chuẩn ASTM D 2699 Để xác
định dùng động cơ chuẩn CFR (Cooperative Fuel Research), có các thông số
sau:
+Đường kính xylanh: 82.55 mm
SVTH: Lớp NCHD3CTH 7
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
+Khoảng chạy piston: 114.30 mm
+Thể tích xylanh: 661 cm3
+ Tỷ số nén: 4 ÷ 18
+Vận tốc quay khi thử nghiệm là cố định
+Độ giàu điều chỉnh được
*Để phát hiện ra hiện tượng kích nổ có thể dùng các thiết bị sau:
+ Capteur từ
+ Theo tính hiệu
+ Theo cường độ âm thanh.
Một trong những tính chất quan trọng nhất của nhiên liệu xăng là phải có
khả năng chống lại sự cháy kích nổ. Đặc trưng đó gọi là trị số octan.
+ Phương pháp để xác định trị số octan , phương pháp nghiên cứu ( gọi là
trị số octan theo RON ) và phương pháp môt ( gọi là trị số octan theo MON).
Điểm khác nhau cuả hai phương pháp chủ yếu là do số vòng quay cua môtơ thử
nghiệm.
Theo RON : Số vòng quay của môtơ thử nghiệm là 600v/p
Theo MON: Số vòng quay của môtơ thử nghiệm là 900v/p
Thông thường , trị số octan theo RON thường cao hơn MON. Mức chênh
lệch đó phản ánh : ở mức độ nào đó tính chất của nhiên liệu thay đổi khi chế độ

làm việc của động cơ thay đổi , cho nên mức chênh lệch đố gọi là độ nhạy của
nhiên liệu đối vợ chế độ làm việc thay đổi của động cơ . Mức chênh lệch giưa
RON và MON càng thấp càng tốt.
Mổi loại xăng khác nhau có khả năng chống kích nổ củng khác nhau
Người ta thấy rằng :
Các n-parafin dể dàng cháy ngay sau cả khi mặt lửa chưa lan truyền tới,
gây ra sự cháy kích nổ.
Có thể sắp xếp khả năng chống kích nổ của hydrocacbob như sau:
SVTH: Lớp NCHD3CTH 8
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Hydrocacbon thơm > olefin mạch nhánh > parafin nhánh > naphten có
nhánh > olefin mạch thẳng > naphten > parafin mạch thẳng > parafin mạch
thẳng lớn.
Như vậy trong xăng chứa càng nhiều hydrocacbon thơm hoặc izo-parafin
thì trị số octan càng cao.
- Trị số octan trên đường
Khả năng chống cháy kích nổ của một nhiên liệu nào đó , ngoài sự phụ
thuộc thành phền chủ yếu của một hydrocacbon ,còn phụ thuộc vào chế độ làm
việc thực tế của động cơ, tức là xe đang chạy ở tốc độ nhanh chuyển sang tốc
độ chậm ở những nơi đường xấu phải phanh gấp , thời tiết thay đổi đột ngột
v.v… thì hiện tượng cháy kích nổ có thể xảy ra . Do vậy , ngoài việc đánh giá
khả năng chống cháy kích nổ của hydrocacbon trong nhiên liệu bằng phương
pháp MON hoặc RON, còn đánh giá khả năng chống kích nổ của nhiên liệu
bằng phương pháp sự thay đổi trị số octan theo chế độ làm việc , tức là theo sự
khác nhau của số vòng quay của động cơ, gọi là trị số octan trên đường .Trị số
octan trên đường( kí hiệu O
đ
) được xác định theo công thức :
O
đ

= RON - S
2
/a
Trong đó : S là độ nhạy, tính bằng hiệ ố giữa RON và MON .
A là hệ số (từ 4.6 đến 6,2 ) phụ thuộc vào tỉ số nén của động cơ.
Rỏ ràng , loại nhiên liệu có độ có độ nhạy càng thấp sẻ có khả năng chống
kích nổ càng cao khi làm việc trong cáo chế độ thay đổi khác nhau; vì vậy izo-
parafin có nhiều ưu điểm hơn so với olefin va hydrocacbon thơm.
-Trị số octan theo phân đoạn R-100
o
C
Xăng bao gồm nhiều thành phần có sự khác biệt lớn về khả năng chống
kích nổ . Thường thì các thành phần có nhiệt độ sôi thấp (ngoại trừ izo-
pentan,benzen) có trị số octan thấp hơn so với xăng nói chung.
Trong một số chế độ làm việc của động cơ , có xảy ra sự chia tách xăng bị
hóa hơi trongg động cơ, dẫn đến xylanh được nạp những thành phần có nhiệt độ
sôi thấp, bốc hơi nhanh nhưng lại thiếu hydrocacbon co nhiệt độ sôi cao ( có khả
SVTH: Lớp NCHD3CTH 9
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
năng chống kích nổ cao hơn). Hiện tượng này dẫn tới sự kích nổ khi gia tốc và
tốc độ khởi điểm thấp , lý do là khi động cơ làm việc ở chế độ này, lượng xăng
đi vào xylanh ít dẫn tới phần lớn cấu tử có nhiệt độ sôi thấp, vốn có trị số octan
thấp trong xăng. Sự cháy kích nổ này không gây ra bất kì mối nguy hiểm nào, và
người tiêu dùng có thể nhận ra ngay
Phương pháp xác định R-100
o
C : chưng cất mẩu và xác định RON của
phần cất có khoảng nhiệt độ sôi từ đầu đến 100
o
C. Đối với xăng thương phẩm ,

R-100
o
C luôn nhỏ hơn RON. Sự khác biệt giữa RON và R-100
o
C gọi là ∆RON;
giá trị này thường dao động từ khoảng 4 đến 12. Đối với xăng refoming xúc tác
trị số octan phân bố không đồng đều do các hydrocacbon thơm , là các cấu tử có
trị số octan cao hầu như nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao nên ∆RON thường cao.
Còn xăng cracking xuc tác , do chứa nhiều izo-parafin nên chênh lệch ∆RON
thấp, có nghĩa là trị số octan phân bố rất đồng đều trong các khoảng nhiệt độ sôi
của xăng.
1.7. Lựa chọn trị số octan phù hơp cho động cơ
Chỉ số Octan là một trong những yếu tố quan trọng quyết định quá trình
vận hành của động cơ. Lựa chọn giá trị Octan để động cơ "chạy" một cách êm ả,
khoẻ khoắn và trường kỳ là yêu cầu hàng đầu đối với những người sở hữu xe.
Chỉ số Octan nằm ngoài danh mục bảo hành của nhà sản xuất và việc đáp
ứng những yêu cầu kỹ thuật của nhiên liệu hoàn toàn phụ thuộc vào người sử
dụng. Đầu tiên, để lựa chọn được loại xăng phù hợp, bạn cần phải biết kiểu động
cơ mà bạn đang sử dụng. Thị trường Việt Nam hiện có rất nhiều hãng xe hơi và
xe gắn máy, mỗi hãng xe đều có những cải tiến, thiết kế riêng cho động cơ của
mình. Có thể phân thành hai nhóm chính: được và không được trang bị hệ thống
điều hành tự động.
Các loại xe không được trang bị hệ thống điều hành tự động thường là xe
gắn máy và ôtô đời cũ, chúng có đặc điểm chung là vẫn dùng bộ chế hoà khí để
tạo ra hỗn hợp xăng gió.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 10
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Trong khi đó, hầu hết các hãng xe hơi có mặt ở Việt Nam hiện nay đều
trang bị hệ thống điều hành tự động cho các sản phẩm của mình. Trên các dòng
xe này không gắn bộ chế hoà khí mà nhiên liệu được bơm thẳng vào xi-lanh

thông qua thiết bị bơm nhiên liệu tự động (EFI - Electronic Fuel Injection).
Đối với các loại xe không trang bị hệ thống điều hành tự động, việc lựa
chọn chỉ số Octan sẽ khó khăn hơn vì động cơ không thể tự điều chỉnh về điều
kiện vận hành tối ưu. Hơn nữa, hiện tượng kích nổ phá huỷ động cơ rất nhanh
nên người sử dụng các loại xe này phải dùng loại nhiên liệu chắc chắn không
gây ra hiện tượng kích nổ, dưới những điều kiện vận hành mà họ thường xuyên
gặp phải.
Sau khi thử nghiệm với nhiều dạng động cơ và nhiều loại xăng có chỉ số
Octan khác nhau, các nhà nghiên cứu đã đưa ra kết luận lựa chọn chỉ số Octan
dựa trên tỷ số nén của mỗi loại động cơ. Sự tương quan giữa tỷ số nén với chỉ số
Octan tối ưu và tuân theo quy luật nhiệt động học, tăng tỷ số nén đồng thời cũng
kéo theo sự tăng chỉ số Octan và hiệu suất nhiệt động.
Hiệu suất nhiệt động học tăng lên và đạt cực đại khi động cơ ở trạng thái
chớm xuất hiện hiện tượng kích nổ. Động cơ có tỷ số nén thấp làm cho hiệu suất
làm việc cũng giảm đi ương ứng. Quan hệ giữa tỷ số nén và chỉ số Octan như
sau.

Với hai loại xăng bán trên thị trường hiện nay là Mogas 90 và Mogas 92,
các xe gắn máy có tỷ số nén từ 7:1 đến 8:1 đều có thể hoạt động một các trơn tru
nếu đảm bảo được các thông số kỹ thuật khác như: tình trạng sạch sẽ của động
cơ, vị trí chốt lửa và thông số quán tính vận hành Run-on( Run-on là thuật ngữ
SVTH: Lớp NCHD3CTH 11
Tỷ số nén Chỉ số Octan Tỷ số nén Chỉ số Octan
5.1 72 9.1 96
6.1 81 10.1 100
7.1 87 11.1 104
8.1 92 12.1 108
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
dùng để chỉ xu hướng tiếp tục hoạt động của động cơ khi ngắt nguồn điện bugi,
nếu quán tính này càng lớn, động cơ càng dễ bị kích nổ).

Dòng xe cao cấp của các hãng xe hơi danh tiếng như Mercedes-Benz, GM
Daewoo, Lexus, BMW đang hoạt động ở Việt Nam, động cơ được trang bị hệ
thống điều hành tự động gồm hai hệ thống thứ cấp: Hệ thống kiểm soát lưu
lượng dòng không khí, lưu lượng dòng nhiên liệu, thời gian đánh lửa bugi; và hệ
thống cảm biến các thông số nồng độ oxy trong khí thải, mức độ kích nổ, nhiệt
độ khí thải, nhiệt độ chất làm mát và nhiệt độ van nạp.
Trong trường hợp bạn sử dụng loại xăng có chỉ số Octan khác loại đang
dùng, hệ thống sẽ lập tức đưa động cơ về trạng thái hoạt động tối ưu nhất đối với
loại xăng đó bằng cách thay đổi thông số dòng nhiên liệu, dòng không khí để
điều chỉnh hỗn hợp xăng-gió, ra lệnh cho bugi đánh lửa sớm hay muộn (độ đánh
lửa sớm tỷ lệ thuận với chỉ số Octan, 60 đối với xăng 93, 80 với xăng 96 và
muộn 40 với xăng 91). Tuy nhiên, trên thực tế, vẫn có một giá trị về chỉ số
Octan tối ưu dành cho từng loại động cơ ở từng điều kiện vận hành nhất định,
giá trị này thường được các nhà sản xuất đưa ra, vì vậy bạn cần phải tôn trọng
các khuyến cáo và cẩn trọng với những quyết định của mình.
Nếu loại nhiên liệu sử dụng có chỉ số Octan đúng như yêu cầu, bạn cũng
không nhận được nhiều năng lượng hơn so với sử dụng loại nhiên liệu có chỉ số
Octan cao hơn. Động cơ đang vận hành trơn tru ở điều kiện tối ưu, vì thế, một
nhiên liệu có chỉ số Octan cao hơn sẽ chẳng có ảnh hưởng đáng kể nào đến hoạt
động của chúng. Hơn nữa, khi sở hữu một chiếc xe được trang bị những hệ
thống hiện đại như vậy, bạn cần phải lưu rằng hai yếu tố công suất động cơ và
sử dụng nhiên liệu một cách kinh tế có vai trò ngang nhau. Nhiên liệu có chỉ số
Octan cao hơn đương nhiên sẽ đắt hơn, và như vậy bạn sẽ phải chi nhiều tiền
hơn.
Còn nếu nhiên liệu có chỉ số Octan thấp hơn chỉ số Octan tối ưu không
đáng kể thì việc bạn sử dụng nhiên liệu có chỉ số Octan cao hơn sẽ làm cho hệ
thống điều hành tự động chuyển về điều kiện vận hành tối ưu, lúc đó động cơ
SVTH: Lớp NCHD3CTH 12
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
của bạn khoẻ hơn, đồng thời vấn đề kinh tế cũng được cải thiện. Lời khuyên

cuối cùng là bạn nên thay đổi chỉ số Octan ở các mùa khác nhau (chọn loại xăng
có chỉ số Octan thấp hơn về mùa đông) để tiết kiệm tiền mà không làm giảm sức
mạnh của động cơ.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 13
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO
TRỊ SỐ OCTAN CỦA XĂNG
2.1. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CẤT CỦA XĂNG.
Thành phần chưng cất của xăng được phân tích trên máy chưng cất tự
động AD6, sản xuất: TANAKA-Nhật với nhiệt độ buồng ngưng được cài đặt từ
0 ÷ 70
o
C; nhiệt độ chưng cất đến 400
o
C; tốc độ chưng cất: 2 ÷ 9ml/phút, có cài
đặt phần mềm AD Manager Software.
2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG Fe
Mẫu xăng được xử lý với dung dịch brom và pha loãng với metyl isobutyl
keton.
Xác định hàm lượng sắt trong mẫu bằng thiết bị quang phổ hấp thụ
nguyên tử, sử dụng ngọn lửa không khí – axetylen tại bước sóng 279nm và các
chất chuẩn được chuẩn bị từ chất chuẩn sắt-hữu cơ.
2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐỊNH TÍNH ỔN ĐỊNH OXI HÓA.
Mẫu được oxy hoá trong bơm đã nạp đầy oxy ngay từ đầu ở nhiệt độ từ
15 đến 25
o
C, áp suất 690kPa (100psi) và được gia nhiệt từ 98 đến 100
o
C. Đọc và
ghi lại áp suất sau từng khoảng thời gian định trước cho tới khi đạt tới điểm gãy.

Thời gian cần để mẫu đạt tới điểm gãy chính là chu kỳ cảm ứng đã quan sát tại
nhiệt độ thử, từ thời gian đó tính chu kỳ cảm ứng tại 100
o
C.
2.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG OXI, BENZEN.
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.
* Hàm lượng benzen w
b
(%) trong xăng được tính theo tỉ lệ đáp ứng rsp
i
:
W
b
= (W
ib
× 100)/W
g
Trong đó W
g
– khối lượng của mẩu xăng; khối lượng aromatic W
bi
:
W
ib
= [((A
ib
/A

sb
))-b
tb
)/m
tb
]×W
sb
;
Với : A
ib
– diện tích mủi khoan của aromatic.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 14
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
A
sb
– diện tích mủi khoan chuẩn nội .
w
sb
– khối lượng chuẩn nội thêm vào .
m
ib
–độ dốc của phương trình tuyến tính cho chất thơm thứ i.
* Hàm lượng oxi w
o
(%) trong xăng được tính theo tỷ lệ đáp ứng rsp
i
:
W
o
= (W

io
× 100)/W
g
Sau khi đã xác định được các hợp chất chứa oxy có trong mẫu tính diện
tích của từng peak và peak của chất chuẩn nội. Từ phương trình tối thiểu đơn
giản phù hợp hiệu chỉnh, tính toán khối lượng của từng hợp chất chứa oxy có
trong xăng (W
io
), sử dụng tỷ lệ đáp ứng (rsp
i
) của diện tích của các hợp chất
chứa oxy so với diện tích của chất chuẩn nội theo công thức :
rsp
i
= (m
i
)(atm
i
) + b
i
;
Trong đó :
- rsp
i
: tỉ lệ đáp ứng đối với các hợp chất chứa oix hóa thứ I (trục y);
- (m
i
): độ dốc của đồ thị đối với hợp chất thứ I;
- (b
i

) ; giao điểm của đồ thị với trục tung;
- (atm
i
) : tỷ lệ về lượng của hợp chất chứa oxygenate, trục x;
- (atm
i
) =(W
io
/W
so
), với W
io
: lượng hợp chất chứa oxi và W
so
: lượng chất
chuẩn trong mẩu xăng.
2.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐỊNH TRỊ SỐ OCTAN.
Trị số octane A được xác định trên máy: WAUKESHA - Mỹ, No: C-
14458/1
với công thức tính :
A = A1 + (A2 – A1)×( a
1
- a)/( a
1
- a
2
)
Trong đó: A1 - trị số octane của nhiên liệu chuẩn chặn dưới; A2 - trị số
octane của nhiên liệu chuẩn chặn trên; a - cường độ kích nổ (chỉ số kích nổ) của
nhiên liệu mẫu; a1 -cường độ kích nổ của nhiên liệu chuẩn chặn dưới; a2 -

cường độ kích nổ của nhiên liệu
chuẩn chặn trên.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 15
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
2.6. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO TRỊ SỐ OCTAN CỦA XĂNG.
Bằng quá trình chưng cất trực tiếp dầu thô sẽ thu được xăng thô, còn được
gọi là naphta mà thành phần chủ yếu của nó là các pháp n-parafin, rất ít iso-
parafin va naphten. Phân đoạn xăng thô này có độ bốc hơi tốt, độ ổn định hóa
học cao , nhưng lại có trị số octan thấp , trị số RON thường từ 65-70 phụ thuộc
vào loại dầu thô, trong khi đó yêu cầu về trị số octan cho xăng động cơ phải lớn
hơn 70. Để nâng cao chất lượng của xăng , ngươi ta sử dụng một số phương
pháp sau đây đẻ tăng trị số octan:
2.6.1. NHIỆT ĐỘ.
Nhiệt độ trong lò phản ứng khi vận hành trong khỏang 470-540
o
C. Khi
nhiệt độ tăng lên thì tốc độ phản ứng phân hủy nhanh hơn nhưng cùng thúc đẩy
các phản bậc 2 như khử hydro tăng lên dẫn đến tăng hiệu suất hydrocacbon
thơm và olefin. Khi đó C
1
– C
3
trong khí tăng, C
4
giảm, tỷ trọng và trị số octan
của xăng tăng lên. Khi nhiệt độ cao hiệu suất xăng giảm, hiệu suất khí tăng và
cốc khôngtăng.
2.6.2. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO TRỊ SỐ OCTAN BẰNG PHƯƠNG
PHÁP HÓA HỌC.
Giải pháp pha trộn với các chất phụ gia có chứa oxi để tăng trị số octan

của xăng chỉ là giải pháp tam thời . Về lâu dài , giải pháp kinh tế nhất để tăng trị
số octan là áp dụng các quá trình chế biến hóa học bằng công nghệ lọc dầu tiên
tiến nhất để chuyển các hidrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh , hoặc thành
hidrocacbon vòng no , vòng thơm có trị số octan cao . Các công nghệ lọc dầu
bao gồm các quá trình như ; cracking xúc tác , refoming xúc tác , alkyl hóa ,
isomer hóa , …
2.6.2.1. Cracking xúc tác:
Cracking xúc tác:Là quá trình bẻ gãy mạch C-C của các hidrocacbon
trong phân đoạn nặng thành các sản phẩm nhẹ , tương ứng với khoảng sôi của
các sản phẩm như xăng , kerosen , diesel . Qúa trình này đươc thực hiện dưới tác
SVTH: Lớp NCHD3CTH 16
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
dụng của xúc tác nên có tính chon lọc cao , tạo ra nhiều cấu tử có trị số octan
cao trong xăng:
n-C
6
H
14

→
txt,
C
4
H
8
+ C
2
H
6
Cracking xúc tác là quá trình chuyển hóa cá phân đoạn dầu nhiệt độ sôi

cao thành những thành phần cơ bản có chất lương cao cho xăng động cơ, xăng
máy bay và distilat trung gian va gasoil. Các quá trình công nghiệp dựa trên cơ
sở tiếp xúc nghuyên liệu với xúc tác trong điều kiện tương ứng , khi đó có
khoảng 40 đến 50% k.l.nguyên liệu chuyển hóa thành xăng và các sản phẩm nhẹ
khác. Cracking xúc tác xảy ra ở nhiệt độ 420 đến 550
o
C, áp suất trong vùng ổn
định của lò phản ứng la 0,72 MPa và tốc độ nạp nguyên liệu phù thuộc vào công
suất của hệ thống sơ đồ dao động từ 1 đến 120 m
3
nguyên liệu/m
3
.
Xúc tác cho cracking thường sử dụng là hợp chất alumino-silicat . Thời
gian trước đây sử dúng alumino-silicat vô định hình, trong thời gian sau này sử
dụng xúc tác trên cơ sở zeolit tinh thể và có chứa kim loại đất hiếm.
Trong cracking xúc tác xetan(C
6
H
14
) từ mổi 100 phân tử ma nó tạo thành
399 phân tử của hợp chất khác nhau, trong đó có 264 phân tử hydrocacbon chứa
3 đến 5 nguyên tử cacbon phụ thuộc nhiều vào quá trình. Đặc biệt nhiệt độ và
chất xúc tác có ảnh hưởng lớn nhất. phụ huộc vào nghuyên liệu và điều kiện quá
trình hiệu suất xăng có thể đạt tới 28 đến 58% so với nguyên liệu. Bên cạnh
xăng còn tạo thành các sản phẩm lỏng khác (gasoil nhẹ và nặng), đồng thời củng
tạo thành các sản phẩm khí và rắn ( cốc lắng đọng trên xúc tác). Gasoil nhẹ
( nhiệt độ sôi cuối đến 350
o
C) không chỉ được dùng để tuần hoàn , mà còn làm

thành phần cho nhiên liệu diesel, còn gasoil nặng ( ở nhiệt độ sôi cuối trên
350
o
C)-làm nguyên liệu cho sản xuất muội. Gsoil nặng cũng thường được sử
dụng làm chất hòa loãng ( để giảm độ nhớt và nhiệt độ đông đặc) trong sản xuất
mazuts và nhiên liệu đốt lò .
Hiệu quả của quá trình cracking xúc tác được đặc trưng bằng cá tham số
như độ chuyển hóa tổng của nghuyên liệu, hiệu suât sản phẩm cracking va chất
lượng sản phẩm. Tham số quan trọng trong hoạt động của cụm cracking xúc tác
SVTH: Lớp NCHD3CTH 17
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
là độ sâu cracking, hay độ chuyển hóa nghuyên liệu thành xăng, khí và cốc. Như
vây, độ chuyển hóa bằng 100 trừ đi lượng gasoil tạo thành. Trong cracking một
lần độ sâu chuyển hóa bằng 50 đến 55% (k.l) , còn trong craking sâu, với
nguyên liệu chất lượng cao (gasoil tái tuần hoàn ) độ chuyển hóa có thể đạt 90%
(k.l). Đối với cracking nguyên liệu nặng (nhiệt độ sôi đầu trên 300
o
C), trong độ
chuyển hóa tổng cũng cần tính đến độ chuyển hóa thành các sản phẩm trên và
phân đoạn diesel. So với crackig nhiệt, cracking xúc tác có hiệu suất metan, etan
và olefin thấp hơn, còn hiệu suất hydrocacbon C
3
,C
4
( đặc biệt là cấu trúc nhánh)
cao, hiệu suất xăng với trị số octan cao ( 82 theo phương pháp động cơ và 93
theo phương pháp nghiên cứu không có etyl lỏng ) cao hơn. Đây chính là ưu
điêm của cracking xúc tác so với cracking nhiệt.
Các tham số ảnh hưởng tới cracking xúc tác là tính chất xúc tác, chất
lượng nghuyên liêu,nhiệt độ quá trình, thời gian tiếp xúc của nghuyên liệu với

xúc tác và thời gian tuần hoàn xúc tác. Trong quá trình cracking cặn cacbon sẻ
lắng động trên xúc tác, làm giảm hoạt độ và khả năng cracking của nó. Để phục
hồi hoạt động cần tiến hành hoàn nguyên xúc tác. Công nghệ phổ biến nhất của
cracking xúc tác là sơ đồ có tuần hoàn xúc tác trong dòng động và tầng sôi.
Dung lượng và và vai trò của cracking xúc tác ngày càng tăng do nhu cầu
ché biến sâu dầu tăng, nghĩa là yêu cầu tăng sản phẩm từ chế biến dầu.
- mục đích của cracking xúc tác :
Mục đích của cracking xúc tác là điều chế xăng có trị số octan cao không
thấp hơn 76 đến 78 và nhiên liệu diesel tuy có chất lượng kém hơn gasoil cất
trực tiếp nhưng có thể sử dụng làm thành phần của sản phẩm thương mại. Trong
cracking xúc tác củng sinh ra lượng đáng kể khí có hàm lượng phân đoạn butan-
butylel cao, từ đó có thể sản xuất alkilat là thành phần octan cao cho xăng.
Cracking xúc tác đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nhiên liệu cho may bay
và ôtô. Cracking được tiến hành trong vùng nhiệt độ 420 đến 550
o
C và quá trình
làm thay đổi chất lượng nguyên liệu , nghĩa là các quá trình tạo thành các hợp
chất có tính chất lý – hóa khác với nhiên liệu đầu. Tuy nhiệt độ của quá trình
SVTH: Lớp NCHD3CTH 18
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
gần với nhiệt độ của cracking nhiệt, nhưng chất lượng xăng sản phẩm cao hơn
nhiều.
Trong cracking xúc tác phân đoạn dầu nặng, ở 500
o
C phần lớn nghuyên
liệu chuyển hóa thành các cấu tử sôi trong khoảng sôi của xăng và sản phẩm khí
tạo thành có thể được ứng dụng để sản xuất thành phần octan cao cho xăng hoặc
làm nguyên liệu hóa dầu.
Cùng với sự phát triển của công nghiệp tổng hợp hóa dầu cracking xúc tác
còn cung cấp nguyên liệu hóa học như hydrocacbon thơm, olefin khí , nguyên

liệu điều chế cốc.
Khác với cracking nhiệt, cracking xúc tác thực hiện trong thiết bị đặc
dụng và có xúc tác. Ưu điểm chính của cracking xúc tác so với craccking nhiệt
là hiệu suất của sản phẩm có giá trị cao lớn: hiệu suất cao đối với hydrocacbon
C
3
,C
4
( đặc biệt là iso-butan), hydrocacbon thơm, iso-olefin và iso-parafin, còn
metan, etan , diesel thấp. Tính chống nổ của cracking xúc tác cao hơn so với
cracking nhiệt.
Để sản xuất xăng ô tô ta dùng distilat chân không của lọc dầu làm nguyên
liệu, còn sản xuất xăng may bay thì sử dụng phân đoạn kerosen của chưng cất
dầu làm nghuyên liệu. Vai trò của cracking xúc tác tăng khi nhu cầu về tiêu thụ
xăng ô tô tăng, nghỉa là nhu cầu sản phẩm sáng từ chế biến dầu tăng.
+ Xúc tác cho quá trình cracking
Xúc tác cho quá trình cracking tầng sôi trong công nghiệp thuộc loại axit
rắn, có thành phần khá phức tạp như sau:
SVTH: Lớp NCHD3CTH 19
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Nguyên liệu ban đầu Sản phẩm trung gian Sản phẩm cuối
Oxit silic
Oxit nhôm
Hydroxit natri
Clorua của đất hiếm (RE)
Sunfat amoni
Đất sét
Oxit silic
Oxit nhôm
Oxit nhôm

Palatin
Đất hiếm (RE)
Sb, Sn, Bi….
10-50% Zeolite
 Tính chất xúc tác
50-90% pha nền (Matrix)
 Tính chất vật lý có
thể có tính chất xúc tác.
0-10% phụ gia đốt CO,
khử Sox Bẩy kim loại
Tăng chỉ số octan
Xúc tác FCC

+ Điều chế xúc tác FCC
Quá trình sản xuất xúc tác FCC hiện đại được mô tả theo sơ đồ
sau( Grace- Davison):
Sơ đồ khối của quá trính FCC
SVTH: Lớp NCHD3CTH 20
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Hợp phần zeolit Y: Là Alumosilicat tinh thể ngậm nuớc với cấu trúc kiểu
Faujazit vi lỗ xốp 3 chiều đồng nhất và có kích thuớc cửa sổ ~ 8A0.
Về thành phần hóa học của zeolít được biểu diễn bằng công thức:
M
2/n
O.Al
2
O
3
.xSiO
2.y

H
2
O
Ở đây: x > 2 và n là hóa trị của cation kim lọai M
Zeolit được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc
Khi các đơn vị cấu trúc cơ bản nối với nhau theo các mặt 4 cạnh ta có lọai
zeolit A, nếu nối với nhau theo các mặt 6 cạnh ta có lọai zeolit X hoặc Y cócấu
trúc tương tự
Zeolit Y có thể ở dạng khóang tự nhiên, nhưng hiện nay chủ yếu được
tổng hợp từ oxyt silic và oxyt nhôm, đôi khi từ quá trình tinh thể hóa đất sét
nung (Qui trình Engelhard).
Dạng Na-Zeolit được điều chế bằng phương pháp kết tinh gel alumosilicat
natri. Silicat Natri (Thu được khi xử lý oxyt silic với dung dịch xút nóng) cho
tác dụng với aluminat natri (thu được khi hòa tan oxyt nhôm ngậm nuớc trong
dung dịch hydroxyt natri)sẽ tạo thành hydrogel vô định hình. Gel này sau đó sẽ
được tinh thể hóa trong ñiều kiện kiểm sóat nghiêm ngặt để tạo Zeolit
(Alumosilicat tinh thể) với các ion aluminat và silicat được xắp xếp theo
cấutrúc đã định.
Cấu trúc co bản của Aluminosilicat và ñon vị cấu trúc co bản của zeolit.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 21
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Zeolit dạng Faujazit có khung tinh thể 3 chiều tạo thành từ các tứ diện
SiO
4
hoặc AlO
4
.
Liên kết -Si-O-Al- tạo thành các lỗ xốp bề mặt có đường kính cố định từ
các hốc, kênh có kích thuớc 4-8Å. Các cation dễ dàng được trao đổi và được đua
ra khỏi Zeolit. Cấu tạo Faujazit ñuợc mô tả nhu hình:

Các Zeolit Y được đưa vào xúc tác FCC dưới các dạng khác nhau:
+ Trao đổi một phần hoặc hòan tòan với đất hiếm, phần còn lại có thể
decation tạo các dạng REHY hoặc REY.
+ Biến tính bằng phương pháp xử lý nhiệt và (hoặc) xử lý hóa học tạo các
dạng zeolit decation siêu bền: H-USY, RE-H-USY hoặc dạng dealumin:
HDY,RE-H-DY.
Vai trò của đất hiếm chủ yếu làm tăng độ bền nhiệt cho tinh thể (với zeolit
dạng decation NH
4
Y, ở nhiệt ñộ > 500
o
C tinh thể có thể bị phá hủy nhưng với
dạng REY, ở nhiệt ñộ > 900
o
C vẫn bảo toàn được tính chất tinh thể.
Một lọai zeolit mới hiện nay thường được đưa thêm vào xúc tác FCC, đó
là ZSM-5 nhằm tăng chỉ số octan của xăng và tăng olefin. ZSM-5 có tỷ lệ Si/Al
= 50, kích thuớc lỗ xốp tương đối nhỏ (5.5Å), hạn chế các phân tử có kích thuớc
lớn đi qua, do đó không làm xảy ra các phản ứng cracking đối với chúng (Các
parafin mạch nhánh, các Alkyl benzen ) nhờ thế không làm giảm các hợp phần
cho chỉ số octan cao. Hơn nữa nó còn tăng olefin, không làm ăng hàm lượng
cốc. Hiện tại, 40% các cụm FCC ở Tây âu đưa ZSM-5 nhu ột phụ gia tăng chỉ số
octan.
SVTH: Lớp NCHD3CTH 22
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Hợp phần pha nền (Matrix):
Trong quá trình sản xuất chất xúc tác, hợp phần này đóng vai trò là chất
ha loãng và chất kết dính. Chất pha loãng phải là chất trơ nhu cao lanh, đóng vai
trò tải nhiệt, hạn chế sự quá nhiệt của các tinh thể zeolit trong quá trình tái sinh,
tăng độ bền cơ học của chất xúc tác, làm giảm lượng Na đầu độc xúc tác chất

kết dính có thể là các gel của oxyt xilic, các polymer chứa nhôm, hợp chất chứa
đất sét, củng có thể là alumosilicat vô định hình. Chất kết dính đóng vai trò gắn
kết các hợp phần trong xúc tác FCC, tạo tính đồng bộ vật lý cho xúc tác.
Các nhà sản xuất xúc tác chia pha nền thành 2 phần: Phần họat động là
các alumosilicat vô định hình, oxit nhôm; phần không họat động là các chất troơ
nhờ oxit silic, cao lanh. Pha họat động có tính axit thấp hơn do đó có họat tính
xúc tác và độ chọn lựa thấp hơn so với các Zeolit. Oxit nhôm có họat tính xúc
tác thấp hơn Al-Si vô định hình, nhưng người ta thường đưa vào trong trường
hợp cracking các phân đọan nặng. Việc đưa pha nền vào hệ đã điều chỉnh tính
axit của xúc tác và tổng thể, so với các zeolit hoặc Al-Si vô định hình riêng lẻ.
đặc tính của xúc tác FCC phụ thuộc chủ yếu vào 2 thành phần Zeolit và pha nền
họat động. Tỷ lệ các hợp phần này được xem xét thận trọng trong quá rình sản
xuất nhằm đảm bảo các nhu cầu riêng biệt của nhà máy lọc dầu về hiệu suất và
chất lượng sản phẩm.
2.6.2.2 Cơ chế hình thành trung tâm hoạt động trên bề mặt xúc tác.
Xúc tác cho quá trình Cracking là xúc tác axít. Các trung tâm hoạt ñộng
trên bề mặt chất xúc tác là các tâm axit Bronsted và Lewis. Các trung tâm này
hình thành do trong mạng tinh thể của xúc tác này, bốn nguyên tử Oxi liên kết
với Nhôm nên không cân bằng và hình thành một điện tích âm. Các ion như Na
+
,
Mg
2+
hay proton sẽ trung hòa ñiện tích này và hình thành tâm axít Bronsted
SVTH: Lớp NCHD3CTH 23
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Khi tiến hành xử lý nhiệt ở khoảng nhiệt độ 400 – 500
o
C thì xuất hiện các
tâm axít Lewis theo so đồ sau:

2.6.2.3 Các giai đoạn phản ứng cracking khi có mặt chất xúc tác
Sự khác nhau cơ bản giữa cracking nhiệt và cracking xúc tác là phản ứng
cracking khi có mặt chất xúc tác xảy ra theo những cơ chế nhất định và dễ
khống chế. Do đó sản phẩm của cracking xúc tác sẽ có tính chọn lọc cao hơn so
với cracking nhiệt.
Các giai đoạn phản ứng cracking khi có mặt chất xúc bao gồm:
Bước 1. Hấp phụ các ion Hydride trên các tâm Lewis:
SVTH: Lớp NCHD3CTH 24
Đồ án chuyên ngành GVHD: Chu Đình Hùng
Buớc 2. Phản ứng giữa các proton từ Bronsted với các olefin:
Bước 3. Phản ứng giữa các ion cacboni sinh ra từ bước 1 và 2 với các
hydrocacbon bằng cách tạo ra các ion hydride
Các ion hydride này không bền sẽ bị phân hủy thành các mạch ngắn hon,
ví dụ nhu:
Quá trình bẻ gảy mạch các ion cacbonni tuân theo một số qui luật sau:
Các parafin mạch dài và các olefin luôn đồng phân hoá trước khi bị cracking. Sự
cracking thường xảy ra ở giữa mạch và thực tế không bao giờ ít hơn 3 nguyên tử
C tính từ đầu mạch. Các nhánh ankyl gắn trên vòng thơm sẽ bị cắt sát vòng và
các nhánh ankyl gắn ở vòng no sẽ bị cắt ở vị trí từ 3 nguyên tử C trở lên tính từ
đầu mạch.
2.6.2.4 Cơ chế phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình cracking xúc tác
Cơ chế phản ứng cracking xúc tác là cơ chế ion cacboni. Các tâm họat
tính là ion cácboni được tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu
tác dụng với tâm axít của xúc tác.
Tâm axít xúc tác có 2 lọai: Lọai Bronsted (H
+
) và Lewis (L).
Tâm Bronsted là khi tham gia phản ứng có khả năng cho proton hoạt
động ( H
+

) còn tâm Lewis thì thiếu electron nên có xu hướng nhận thêm điện tử.
Phản ứng cracking xúc tác sản ra theo các giai đọan sau:
- Giai đọan 1: tạo ion cacboni:
Ví dụ: trong truờng hợp đối với các hydrocacbon mạch thẳng (Alcan):
SVTH: Lớp NCHD3CTH 25