sự hình thành quá trình chưng cất nhiên liệu xăng và diesel

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.61 MB, 17 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b><small>TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘTVIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ</small></b>

<b><small>BÁO CÁO BÀI TẬP VỀ NHÀ/CASE STUDY</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b><small>1. THƠNG TIN NHĨM</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b><small>2125102050135Thiều Sĩ Sơn</small></b> <small>Thành viên</small>

<b><small>2. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN BÁO CÁO</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<small>thành viên nhómnhân trong làm việc </small>

<b>2. Case study 1: Sự hình thành quá trình chưng cất nhiên liệuxăng và diesel</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>Case study 2: Tại sao hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu Diesel lại có các loại 10ppm. 500ppm, và 2500ppm?</b>

<b>Hãy nêu rõ đồi tưrơng xe dang dung loại nhiên liệu này và lý do xe này phải sử dụng loại nhiên liệu này?</b>

<b>Case study 3: Tai sao xăng lại có chi só Octane (RON- research octane number) khác nhau: 95, 92, và 95-IV và 95-IIl) Hãy nêu rõđồi tượng xe dang dùng loai nhiên liêu này và lý do xe này phåi sửdụng loại nhiên liêu này? Thảo luận và làm việc theo nhóm</b>

<b>Case study 4: How to measure Octane and Cetane number? Làm sao đé đo dược chi só Octane và Cetane?</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>Case study 5: Hydrocarbon type & Octane and Cetane number! Các loại Hydrocarrbon và chí số Octane yà Cetane!</b>

<b>Case study 6: Hãy cho biết định nghĩa vè T10, T50, T90 cùa nhiênliệu xăng và cho biết ý nghĩa của việc xác định các thông số này?</b>

<b>1.2.1 Sự hình thành quá trình chưng cát nhiên liệu xăng vàdiesel</b>

Quá trình chưng cất nhiên liệu xăng và diesel là quá trình tách các thành phần của dầu thô thành các sản phẩm khác nhau, bao gồm xăng, diesel, nhiên liệu sưởi, dầu nhờn, nhựa đường, v.v. Quá trình này dựa trên nguyên tắc bay hơi, trong đó các thành phần của dầu thơ có điểm sơi khác nhau sẽ bay hơi ở các nhiệt độ khác nhau.

Sự hình thành xăng

<b>Xăng là một loại nhiên liệu lỏng, dễ bay hơi, được sử dụng làm nhiên </b>

liệu cho động cơ xăng. Xăng được hình thành từ quá trình chưng cất dầu thô ở nhiệt độ khoảng 100-180 độ C. Các thành phần của dầu thơ có điểm sơi trong khoảng này sẽ bay hơi và được thu thập ở phần trên của tháp chưng cất.

Các thành phần của xăng bao gồm:

<b>Ankan: Là các hydrocacbon no, có cơng thức chung CnH2n+2. </b>

Ankan có điểm sơi tăng theo số lượng ngun tử cacbon.

<b>Anken: Là các hydrocacbon khơng no, có cơng thức chung </b>

CnH2n. Anken có điểm sơi thấp hơn ankan.

<b>Aromatic: Là các hydrocacbon thơm, có cơng thức chung </b>

CnHn. Aromatic có điểm sơi cao hơn ankan và anken.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Sự hình thành diesel

<b>Diesel là một loại nhiên liệu lỏng, có độ nhớt cao, được sử dụng làm </b>

nhiên liệu cho động cơ diesel. Diesel được hình thành từ q trình chưng cất dầu thơ ở nhiệt độ khoảng 180-350 độ C. Các thành phần của dầu thơ có điểm sơi trong khoảng này sẽ bay hơi và được thu thập ở phần giữa của tháp chưng cất.

Các thành phần của diesel bao gồm:

<b>Parafin: Là các hydrocacbon no, có cơng thức chung CnH2n+2.</b>

Parafin có điểm sơi tăng theo số lượng nguyên tử cacbon.

<b>Naphtha: Là các hydrocacbon thơm, có cơng thức chung CnHn.</b>

Naphtha có điểm sơi thấp hơn parafin.

<b>Asphaltene: Là các hydrocacbon có cấu trúc phức tạp, có điểm </b>

sơi cao hơn parafin và naphtha. Q trình chưng cất:

Quá trình chưng cất nhiên liệu xăng và diesel được thực hiện trong một tháp chưng cất. Tháp chưng cất là một thiết bị dạng hình trụ, được chia thành nhiều tầng. Dầu thô được đưa vào tháp chưng cất ở đáy và được đun nóng bằng hơi nước. Hơi nước sẽ làm cho các thành phần của dầu thô bay hơi và đi lên trên tháp chưng cất. Các thành phần có điểm sơi thấp hơn sẽ bay hơi trước và được thu thập ở các tầng thấp hơn của tháp chưng cất. Các thành phần có điểm sơi cao hơn sẽ bay hơi sau và được thu thập ở các tầng cao hơn của tháp chưng cất.

Sau quá trình chưng cất, các thành phần của dầu thô sẽ được thu thập và xử lý thêm để tạo thành các sản phẩm khác nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình chưng cất

Có một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất nhiên liệu xăng và diesel, bao gồm:

<b>Thành phần của dầu thô: Thành phần của dầu thô sẽ xác định </b>

các sản phẩm được tạo ra trong quá trình chưng cất.

<b>Nhiệt độ: Nhiệt độ sẽ xác định các thành phần của dầu thô bay </b>

hơi ở các thời điểm khác nhau.

<b>Áp suất: Áp suất sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt của các sản phẩm </b>

được tạo ra trong quá trình chưng cất.

<b>1.2.2 Tại sao hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu Diesel lạicó các loại 10ppm. 500ppm, và 2500ppm?</b>

<b> Hãy nêu rõ đồi tựơng xe dang dung loại nhiên liệu này và lý do xe này phải sử dụng loại nhiên liệu này?</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel được quy định dựa trên các yếu tố sau:

Tác động đến môi trường: Lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel là một trong những ngun nhân chính gây ra ơ nhiễm khơng khí, đặc biệt là ô nhiễm bụi mịn PM2.5. Bụi mịn PM2.5 có thể xâm nhập vào phổi và gây ra các bệnh hơ hấp, tim mạch và thậm chí là ung thư.

Tác động đến động cơ: Lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel có thể gây ăn mịn động cơ, làm giảm tuổi thọ của động cơ và tăng chi phí bảo dưỡng.

Chi phí sản xuất: Khử lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel là một quá trình tốn kém.

Dựa trên các yếu tố này, các loại nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh như sau:

10ppm: Đây là loại nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp nhất, đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt nhất như Euro 5. Nhiên liệu diesel loại này có tác động tích cực đến mơi trường và động cơ, nhưng chi phí sản xuất cao.

500ppm: Đây là loại nhiên liệu diesel phổ biến nhất ở Việt Nam. Nhiên liệu diesel loại này có chi phí sản xuất thấp hơn nhiên liệu diesel 10ppm, nhưng tác động đến môi trường và động cơ cũng cao hơn.

2500ppm: Đây là loại nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao nhất. Nhiên liệu diesel loại này có chi phí sản xuất thấp

<b>nhất, nhưng tác động đến môi trường và động cơ là lớn nhất.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Đối tượng xe đang dùng nhiên liệu diesel :

Nhiên liệu diesel 10ppm: Ơ tơ, xe tải, xe bt... Nhiên liệu diesel 500ppm: Ơ tơ, xe tải, xe buýt cũ

Nhiên liệu diesel 2500ppm: Các phương tiện giao thông đường thủy, máy phát điện...

Lý do xe phải sử dụng loại nhiên liệu này Hàm lượng lưu huỳnh càng thấp, nhiên liệu càng sạch và thân thiện với mơi trường. Nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao có thể gây ra các vấn đề sau:

Ăn mòn động cơ

Phá hỏng dầu nhớt bôi trơn Giảm tuổi thọ của động cơ

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>1.2.3 Tai sao xăng lại có chi só Octane (RON- research octanenumber) khác nhau: 95, 92, và 95-IV và 95-IIl) Hãy nêu rõ đồitượng xe dang dùng loai nhiên liêu này và lý do xe này phåi sửdụng loại nhiên liêu này?</b>

Octane là một chỉ số đánh giá khả năng chống kích nổ của xăng. Xăng có chỉ số Octane cao sẽ ít bị kích nổ hơn xăng có chỉ số Octane thấp. Tại sao xăng lại có các chỉ số Octane khác nhau?

Có hai nguyên nhân chính khiến xăng có các chỉ số Octane khác nhau:

Thành phần hóa học: Xăng được pha trộn từ các thành phần hóa học khác nhau, bao gồm các hydrocarbon có mạch ngắn, mạch dài và mạch vịng. Các hydrocarbon có mạch ngắn và mạch vịng có chỉ số Octane cao hơn các hydrocarbon có mạch dài.

Quá trình chế biến: Trong quá trình chế biến xăng, các hydrocarbon có chỉ số Octane thấp có thể được chuyển đổi thành các hydrocarbon có chỉ số Octane cao hơn.

Đối tượng xe đang dùng các loại xăng có chỉ số Octane khác nhau Xăng RON 95: Xăng RON 95 là loại xăng phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng cho hầu hết các loại ô tô và xe máy.

Xăng RON 92: Xăng RON 92 có chỉ số Octane thấp hơn xăng RON 95, được sử dụng cho các loại xe cũ hoặc xe có động cơ khơng u cầu xăng có chỉ số Octane cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Xăng RON 95-IV và RON 95-III: Đây là hai loại xăng mới được phát triển, có chỉ số Octane cao hơn xăng RON 95 thơng thường. Xăng RON 95-IV được sử dụng cho các loại xe mới, có động cơ tiên tiến. Xăng RON 95-III được sử dụng cho các loại xe cũ, không phù hợp với xăng RON 95-IV.

Lý do xe phải sử dụng loại nhiên liệu có chỉ số Octane phù hợp Để đảm bảo hiệu suất động cơ: Xăng có chỉ số Octane cao sẽ giúp động cơ hoạt động trơn tru và hiệu quả hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Để tránh hiện tượng kích nổ: Xăng có chỉ số Octane thấp có thể gây ra hiện tượng kích nổ, dẫn đến giảm tuổi thọ động cơ và tăng lượng khí thải.

<b>1.2.4 Làm sao để đo được chỉ số octane và cetane</b>

Có hai phương pháp chính để đo chỉ số octane và cetane, đó là phương pháp động học và phương pháp hóa học.

Phương pháp động học

Phương pháp này sử dụng động cơ thử nghiệm để đo thời điểm bắt đầu kích nổ của nhiên liệu. Động cơ thử nghiệm được thiết kế để hoạt động ở tốc độ và tải trọng nhất định. Nhiên liệu được đốt cháy trong động cơ và thời gian bắt đầu kích nổ được ghi lại. Thời gian này càng dài thì chỉ số octane càng cao.

Phương pháp hóa học

Phương pháp này sử dụng các phản ứng hóa học để đo chỉ số octane và cetane. Các phản ứng hóa học này được thiết kế để mơ phỏng q trình cháy nhiên liệu trong động cơ. Chỉ số octane và cetane được tính tốn dựa trên kết quả của các phản ứng hóa học này.

Thiết bị đo chỉ số octane và cetane

Để đo chỉ số octane và cetane, cần sử dụng các thiết bị chuyên dụng. Các thiết bị này thường được trang bị động cơ thử nghiệm hoặc các phản ứng hóa học để thực hiện phép đo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Các tiêu chuẩn đo chỉ số octane và cetane

Chỉ số octane và cetane được đo theo các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM D5845, D6277, EN 238, EN 14078, ISO 15212.

<b>1.2.4 Các loại Hydrocarrbon và chí số Octane yà Cetane!Các loại Hydrocarbon</b>

Hydrocarbon là một hợp chất hữu cơ chỉ chứa carbon và hydro. Chúng được phân loại theo số lượng nguyên tử carbon trong phân tử, loại liên kết giữa các nguyên tử carbon và cấu trúc của phân tử.

Theo số lượng nguyên tử carbon:

Alkanes: Hydrocarbon no, có cơng thức chung CnH2n+2. Alkenes: Hydrocarbon khơng no, có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử carbon.

Alkynes: Hydrocarbon không no, có một liên kết ba giữa hai nguyên tử carbon.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Cycloalkanes: Hydrocarbon thơm, có cấu trúc vòng. Theo loại liên kết giữa các nguyên tử carbon:

No: Khơng có liên kết đơi hoặc ba giữa các ngun tử carbon. Khơng no: Có một hoặc nhiều liên kết đôi hoặc ba giữa các nguyên tử carbon.

Theo cấu trúc của phân tử:

Mạch thẳng: Các nguyên tử carbon được nối với nhau theo một đường thẳng.

Mạch nhánh: Các nguyên tử carbon được nối với nhau theo một đường thẳng, nhưng có các nhánh xuất phát từ đường thẳng đó. Cyclic: Các nguyên tử carbon được nối với nhau theo một vịng kín.

<b>Chỉ số Octane và Cetane</b>

<b>Chỉ số Octane là một thước đo khả năng chống kích nổ của</b>

nhiên liệu xăng. Nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn thì khó bị kích nổ hơn.

<b>Chỉ số Cetane là một thước đo khả năng chống kích nổ của</b>

nhiên liệu diesel. Nhiên liệu có chỉ số cetane cao hơn thì dễ bắt cháy hơn.

Chỉ số octan và chỉ số cetane được đo bằng các phương pháp khác nhau. Chỉ số octan thường được đo bằng hai phương pháp:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>Phương pháp nghiên cứu (RON): Phương pháp này đo khả năng</b>

chống kích nổ của nhiên liệu ở tốc độ cao và nhiệt độ cao.

<b>Phương pháp động cơ (MON): Phương pháp này đo khả năng chống</b>

kích nổ của nhiên liệu ở tốc độ thấp và nhiệt độ thấp.

<b>Chỉ số octan và chỉ số cetane được biểu thị bằng số từ 0 đến 100.</b>

Nhiên liệu xăng thường có chỉ số octan từ 87 đến 95. Nhiên liệu diesel thường có chỉ số cetane từ 40 đến 55.

<b>Sự khác biệt giữa chỉ số Octane và Cetane</b>

Chỉ số Octane được sử dụng để đánh giá khả năng chống kích nổ của nhiên liệu xăng, trong khi chỉ số Cetane được sử dụng để đánh giá khả năng chống kích nổ của nhiên liệu diesel.

Chỉ số Octane được đo bằng hai phương pháp: RON và MON, trong khi chỉ số Cetane chỉ được đo bằng một phương pháp. Chỉ số Octane thường cao hơn chỉ số Cetane.

<b>1.2.6 Hãy cho biết định nghĩa vè T10, T50, T90 cùa nhiên liệuxăng và cho biết ý nghĩa của việc xác định các thông số này?</b>

T10, T50 và T90 là ba thơng số quan trọng để đánh giá tính chất nhiệt động lực học của nhiên liệu xăng.

T10: Nhiệt độ tại thời điểm 10% nhiên liệu bắt đầu bay hơi. T50: Nhiệt độ tại thời điểm 50% nhiên liệu bắt đầu bay hơi. T90: Nhiệt độ tại thời điểm 90% nhiên liệu bắt đầu bay hơi. Ý nghĩa của việc xác định các thông số này là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

T10: Cho biết nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu có thể được sử

Các thơng số T10, T50 và T90 có ý nghĩa quan trọng đối với việc sử dụng nhiên liệu xăng. Chúng được sử dụng để xác định loại nhiên liệu phù hợp cho các điều kiện vận hành khác nhau.

Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về việc sử dụng các thông số T10, T50 và T90:

Trong ngành hàng khơng, nhiên liệu có <b>T10</b> thấp được sử dụng để khởi động động cơ ở nhiệt độ thấp.

Trong ngành vận tải, nhiên liệu có <b>T90</b> cao được sử dụng để cải thiện hiệu suất động cơ trong điều kiện thời tiết nóng.

Trong ngành cơng nghiệp, nhiên liệu có <b>T50</b> trung bình được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu của các thiết bị khác nhau.

</div>