Đối chiếu các phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng của diesel N0.2D tiêu chuẩn ASTM D975 với biodiesel tiêu chuẩn ASTM D6751

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
Đối chiếu các phương pháp xác định một số chỉ tiêu
kỹ thuật quan trọng của diesel N0.2D tiêu chuẩn ASTM
D975 với biodiesel tiêu chuẩn ASTM D6751
GVHD: TS. LÊ THỊ THANH HƯƠNG
SVTH: Thiều Quang Minh 09108781
Nguyễn Văn Kiểu 09198081
Tạ Vũ Linh 09211421
Khoá: 2009 - 2013
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
Đối chiếu các phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ
thuật quan trọng của diesel N0.2D tiêu chuẩn ASTM D975
với biodiesel tiêu chuẩn ASTM D6751
GVHD: TS. LÊ THỊ THANH HƯƠNG
SVTH: Thiều Quang Minh 09108781
Nguyễn Văn Kiểu 09198081
Tạ Vũ Linh 09211421
Khoá: 2009 - 2013
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2013
3
Mục lục
Lời mở đầu
Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, áp lực về năng lượng và môitrường
càng lớn. Trữ lượng dầu mỏ ngày càng giảm dần, do đó vấn đề đặt ra làcần tìm
những nguồn năng lượng thay thế. Đó có thểlà năng lượng hạt nhân, năng lượng
mặt trời, năng lượng gió, sóng biển, năng lượng nhiệt trong lòng đất. Tất cả nguồn

năng lượng đó hiện đang được nghiên cứu ứng dụng nhưng vấnđề an tồn khi sản
xuất và giá thành của nó còn cao nên việc áp dụng đại trà cònnhiều trở ngại.
Một nguồn năng lượng mới từ nhiên liệu sinh học đang được chú ý và có
nhiềutriển vọng vì tính hiện thực cũng như khả năng tái sinh và phù hợp với sinhthái
của nó. Đó là biodiesel, là nguồn nguyên liệu thay thế cho diesel khi sử dụng cho
động cơ diesel mà không ảnh hưởng đến động cơ.
Vậy, những thông số kỹ thuật giữa biodiesel và diesel có gì khác nhau . Và đặc
biệt giữa B100 và diesel NO. 2D cũng như các phương pháp xác định một số chỉ tiêu
kỹ thuật quan trọng của diesel N0.2D trong tiêu chuẩn ASTM D975 với biodiesel
trong tiêu chuẩn ASTM D6751.
4
Chương 1. Tổng quan về diesel và biodiesel
1.1. Tổng quan về diesel
1.1.1. Giới thiệu về diesel
Hiện nay trên thế giới có xu hướng diesel hóa động cơ. Chính vì vậy
nhiên liệu diesel sẽ được sử dụng nhiều hơn nhiên liệu xăng. Sử dụng diesel
có nhiều ưu điểm hơn động cơ xăng. Vì động cơ xăng có tỷ số nén thấp hơn
động cơ diesel nên công suất nhỏ hơn khi sử dụng cùng một lượng nhiên liệu.
Mặt khác nhiên liệu diesel có giá thành thấp hơn xăng do quy trình chế biến
đơn giản. Thêm vào đó, nguồn cung cấp, lượng nhiên liệu diesel nhiều và đa
dạng hơn.
Quá trình chưng cất dầu mỏ các phân đoạn, ta thu được phân đoạn dầu
diesel có nhiệt độ sôi 250 – 350
0
C có chứa hydrocacbon với số nguyên tử
cacbon từ C
16
– C
22
.

Chủ yếu trong phân đoạn này là n-parafin còn hydrocacbon thơm chiếm
không nhiều.Nhưng n-paraffin mạch dài có nhiệt độ kết tinh cao, chúng làm
mất ổn định của phân đoạn ở nhiệt độ thấp. Ở phân đoạn diesel thì ngoài
naphten và thơm hai vòng là chủ yếu, các hợp chất ba vòng bắt đầu tăng lên.
Đã bắt đầu xuất hiện các hợp chất có cấu trúc hỗn hợp giữa naphten và thơm.
Hàm lượng các hợp chất chứa S,N và O bắt đầu tăng nhanh. Các hợp
chất của lưu huỳnh chủ yếu ở dạng dị vòng disulfur. Những hợp chất chứa oxy
dạng axit naphtenic có nhiều và đạt cực đại ở phân đoạn này. Ngoài ra còn có
những chất dạng phenol như dimetylphenol. Cũng xuất hiện nhựa nhưng còn
ít và trọng lượng phân tử cũng thấp, chỉ vào khoảng 300 – 400 đ.v.C.
1.1.2. Yêu cầu chất lượng của diesel
Muốn động cơ diesel làm việc ổn định thì nhiên liệu diesel phải đảm bảo
các chỉ tiêu chất lượng sau:
Có khả năng tạo hỗn hợp cháy tốt: Khả năng bay hơi tốt và phun trộn
tốt đánh giá qua thành phần phân đoạn, tỷ trọng, độ nhớt và sức căng bề mặt.
Thành phần chưng cất phân đoạn : Có ảnh hưởng lớn đến tính năng
của động cơ diesel,đặc biệt là các động cơ tốc độ trung bình và tốc độ cao,
đồng thời ảnh hưởng đến độ an toàn. Thành phần cất được xác định theo tiêu
chuẩn ASTM D86. Nhiệt độ sôi 10% đặc trưng cho phần nhẹ dễ bay hơi của
nhiên liệu. Nhiệt độ này cao qua sẽ làm cho động cơ khó khởi động. Nhiệt độ
sôi 50% thì chỉ tiêu hay dùng nhất để đánh giá nhiên liệu diesel, nó đặc trưng
5
cho khả năng thay đổi tốc độ của động cơ. Nhiệt độ sôi 90%và nhiệt độ sôi
cuối đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu.
Tỷ trọng: Là đại lượng đặc trưng cho độ nặng hay nhẹ của nhiên liệu, là
tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và trọng
lượng riêng của vật khác được chọn làm chuẩn xác định ở cùng vị trí. Đối với
các sản phẩm lỏng ta lấy nước cất ở 4
0
C với áp suất 760 mmHg làm chất

chuẩn.
Độ nhớt động học: Là thông số rất quan trọng vì nó cho biết khả năng
phun trộn nhiên liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng đến
kích thướt và hình dạng của kim phun. Độ nhớt động học được xác định ở
40
0
C theo phương pháp ASTM D445.
Phải có khả năng tự bốc cháy phù hợp: Khả năng này được đánh giá
qua trị số xetan. Trị số xetan là một đơn vị quy ước đặc trưng cho khả năng tự
bốc cháy của nhiên liệu diesel, nó được đo bằng phần trăm thể tích n- xetan
có trong hỗn hợp của nó với các metyl naphen và có khả năng tự bốc cháy
tương đương khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện tiêu
chuẩn. Hỗn hợp chuẩn bao gồm hai hydrocacbon là n-xetan (C
16
H
34
) có khả
năng tực bốc cháy tốt với trị số xetan quy định là 100 và các metyl naphtalen
( C
11
H
10
) có khả năng tự bốc cháy kém với trị số xetan quy định là 0. Trị số
xetan được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D613. Trị số xetan cao quá hoặc
thấp quá đều gây nên những vấn đề không tốt cho động cơ.
Ít tạo cặn: Yêu cầu này phụ thuộc vào thành phần phân đoạn, độ axit,
hàm lượng lưu huỳnh, độ ăn mòn lá động và hàm lượng mercaptan xác định
theo ASTM D2500.
Hàm lượng lưu huỳnh: Trong nhiên liệu diesel, lưu huỳnh tồn tại ở
nhiều dạng khác nhau như mercapta, sulphat, thiophen…Các hợp chất của

lưu huỳnh trong diesel đều là những chất độc hại. Khống chế hàm lượng lưu
huỳnh càng thấp thì càng tốt. Hàm lượng lưu huỳnh được xác định theo tiêu
chuẩn ASTM D129.
Độ ăn mòn lá đồng: Xác định định tính độ ăn mòn của nhiên liệu diesel
đối với các chi tiết chế tạo tự động và được xác định theo phương pháp ASTM
D130.
Hàm lượng tro: Là lượng tro còn sót lại sau khi đốt diesel đến cháy hết,
được tính bằng phần trăm khối lượng so với lượng mẫu ban đầu. Nói chung
hàm lượng tro càng thấp càng tốt và được quy định ở dưới mức giới hạn cho
phép. Hàm lượng tro được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D482 ( hoặc TCVN
2690 – 1995 ).
6
An toàn về cháy nổ và không gây ô nhiễm môi trường: Được đánh
giá qua nhiệt độ chớp cháy. Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất ở điều
kiện thường mẫu nhiên liệu thí nghiệm bắt cháy ngay khi ngọn lửa xuất hiện và
tự lan truyền một cách nhanh chóng trên toàn bộ bề mặt mẫu. Nhiệt độ chớp
cháy cốc kín được xác định theo ASTM D93.
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM
Chỉ tiêu
Phương pháp
xác định
N
0
1D N
0
2D N
0
4D
Điểm chớp cháy,
0

C, min D 93 38 52 55
Nước và tạp chất, % vol, max D 1796 0.05 0.05 0.5
Nhiệt độ sôi 90%,
0
C D 86 Max: 288 282 – 338 -
Độ nhớt động học ở 40
0
C, cSt D 445 1.3 – 2.4 1.9 – 4.1 5.5 – 24.0
Cặn cacbon trong 10 % còn lại,
% mas
D 524 Max 0.15 0.35 0.1
Hàm lượng tro, % mas, max D 482 0.01 0.01 2.00
Hàm lượng lưu huỳnh, % mas,
max
D 129 0.50 0.50 -
Trị số cetan, min D 613 40 40 -
Tính lưu biến tốt : Để đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục. Yêu cầu này
được đánh giá bằng nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ vẩn đục, tạp chất cơ học, hàm
lượng nước và hàm lượng nhựa.
Nhiệt độ đông dặc: Là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu vẫn giữ
được tính chất của chất lỏng. Nhiệt độ đông dặc được xác định theo ASTM
D97.
Nước và tạp chất cơ học: Là một trong những chỉ tiêu quan trọng của
nhiên liệu diesel, có ảnh hưởng đến chất lượng, sức chứa và khả năng sử
dụng. Nước và tạp chất trong diesel được xác định theo ASTM D1796.
Hàm lượng nhựa thực tế: Sau khi ra khỏi nhà máy lọc dầu, nhiên liệu
không thể tránh khỏi việc tiếp xúc với không khí và nước nên dễ dàng tạo
nhựa và cặn bẩn gây tắc bầu lọc, làm bẩn buồng đốt và tắc hệ thống phun
nhiên liệu. Hàm lượng nhựa phải được quy định dưới giới hạn cho phép và
được xác định theo phương pháp ASTM D381.

7
Điểm sương: Đây là một chỉ tiêu quan trọng, nó cho biết nhiệt độ tại đó
các tinh thể sắp xuất hiện trong nhiên liệu ở điều kiện thí nghiệm xác định.
Điểm sương được xác định theo ASTM.
Ít ăn mòn và có khả năng bảo vệ: Được đánh giá qua trị số axit, hàm
lượng lưu huỳnh, độ ăn mòn lá đồng và hàm lượng mercaoten. Trị số axit
được xác định theo phương pháp ASTM D 974 ( hoặc TCVN 2695 – 1997). Trị
số axit là thước đo đánh giá hàm lượng các chất vô cơ và axit tổng cộng của
nhiên liệu. Nó giúp đánh giá mức độ ăn mòn của các chi tiết kim loại khi tiếp
xúc với nhiên liệu. Để đảm bảo cho động cơ hoạt động hiệu quả thì nhiên liệu
diesel phải có những tính chất phù hợp với yêu cầu của động cơ.
1.1.3. Các phương pháp nâng cao chất lượng của nhiên liệu diesel
Có nhiều cách để làm sạch diesel nhưng tập trung lại là 4 phương pháp
sau:
Phương pháp pha trộn : Thực chất là pha trộn nhiên liệu diesel sạch
và diesel bẩn để thu được nhiên liệu diesel có chất lượng chấp nhận được .
Phương pháp này có hiệu quả kinh tế không cao và chỉ có thể pha trộn trong
giới hạn nhất định . Thế nhưng trên thực tế rất ít có dầu mỏ sạch ít lưu huỳnh
và hydrocacbon mà chủ yếu là dầu mỏ có hàm lượng lưu huỳnh cao và khí
hydrocacbon nhiều nên phương pháp này không phổ biến rộng rãi được.
Phương pháp hydro hóa : Cho hiệu quả rất cao , các hợp chất khí
hydrocacbon giảm xuống rất thấp nên nhiên liệu diesel rất sạch . Tùy vậy
phương pháp nào có đầu tư cao đến 60 – 80 triệu USD cho một dây chuyền
hydro hóa nên hiệu quả kinh tế không cao .
Phương pháp nhũ hóa diesel : Đưa nước vào diesel để tạo nhũ
tương. Loại nhũ tương này có hàm lượng oxy cao nên quá trình cháy sạch
hơn và nếu khả thi thì chẳng những giảm được ô nhiễm mà còn có giá trị kinh
tế cao. Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn đang nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm.
Phương pháp thứ tư: Đưa hợp chất chứa oxy vào nhiên liệu diesel và

sản phẩm thu được gọi là nhiên liệu diesel sinh học. Dạng nhiên liệu này có
nồng độ oxy cao, ít tạp chất nên quá trình cháy hoàn toàn ít tạo cặn.
Trong 4 phương pháp trên thì phương pháp thì phương pháp thứ tư
được quan tâm và tập trung và quan tâm nghiên cứu nhiều nhất vì đây là
phương pháp xuất phát từ nguyên liệu sinh học là nguồn nhiên liệu vô tận.
Hơn thế, khi cháy lại tạo ít khí độc hại như CO, SO
x
, H
2
S, Hydrocacbon
thơm…chính là những chất gây ô nhiễm môi trường.
8
Biodiesel là nhiên liệu sinh học điển hình, được điều chế từ dầu thực vật
như dầu dừa,dầu bông, dầu hạt hướng dương,dầu cọ, dầu đậu nành…hoặc
dầu mỡ động vật. Đây là những nguyên liệu không độc hại, có khả năng tự
phân huỷ trong thiên nhiên, có thể sản xuất qua ngành trồng trọt và chăn nuôi.
Ngoài ra, quá trình sản xuất biodiesel còn tạo ra sản phẩm phị glycerin có giá
trị kinh tế cao, được sử dụng trong ngành dược phẩm và mỹ phẩm.
1.2. Tổng quan về biodiesel
1.2.1. Giới thiệu về biodiesel
Việc sử dụng dầu thực vật như một nhiên liệu thay thế để cạnh tranh với
dầu mỏ đã được bắt đầu từ thập kỷ 80 của thế kỷ trước. Những ưu thế của
dầu thực vật như có khả năng tái sinh, hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn, hàm
lượng chất thơm ít hơn, dễ phân huỷ trong tự nhiên, độ nhớt cao hơn và khả
năng bay hơi thấp hơn…là không thể phủ nhận. Vấn đề chính liên quan đến
việc hạn chế sử dụng trực tiếp dầu thực vật là độ nhớt. Dầu thực vật nhìn
chung có độ nhớt cao gấp 10 – 20 lần nhiên liệu diesel N
0
2D, ngoài ra còn tạo
cặn trong động cơ. Thậm chí có loại như dầu thầu dầu còn có độ nhớt cao

hơn, gấp 100 lần nhiên liệu diesel N
0
2D. Do đó, người ta phải áp dụng một số
biện pháp đặc biệt để giải quyết vấn đề độ nhớt cao của dầu thực vật như pha
loãng, nhũ hoá, nhiệt phân, cracking xúc tác và metyl este hoá.
Biodiesel là nguồn năng lượng sinh học có thể tái tạo, nó được sản xuất
từ dầu thực vật, mỡ động vật và dầu vi tảo. Tính chất của biodiesel gần như
tương tự như dầu diesel, do đó nó trở thành một nguồn nhiên liệu hứa hẹn
thay thế cho nhiên liệu diesel. Biodiesel có nhiều lợi ích chẳng hạn như nó có
thể tự phân hủy, không độc hại, phát khí thải thấp (bao gồm các chất có khả
năng gây ung thư) và là một nguồn nhiên liệu có thể tái tạo. Ngoài ra, nó
không góp phần vào sự gia tăng trong mức độ CO
2
trong không khí , do đó
giảm thiểu cường độ của hiệu ứng nhà kính.
Biodiesel là nhiên liệu rất sạch, thay thế cho động cơ đốt trong khi
nguồn nhiên liệu hoá thạch can kiệt, lại không làm suy yếu các nguồn lợi tự
nhiên khác và có lợi sức về khoẻ và môi trường. Việc sản xuất biodiesel từ
dầu thực vật và mỡ động vật không những giúp cân bằng sinh thái mà còn làm
đa dạng hoá các dạng năng lượng cung cấp cho con người, góp phần đảm
bảo an ninh năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch đồng
thời đem lại lợi nhuận và việc làm cho người dân.
1.2.2. Tính chất của biodiesel
Biodiesel là các mon-alkyl este mạch thẳng được điều chế nhờ phản
ứng trao đổi este giữa dầu thực vật với các loại rượu mạch thẳng như metanol
9
và etanol. Biodiesel có tính chất vật lý giống như nhiên liệu diesel. Tuy nhiên
các tính chất của khí thải thì biodiesel tốt hơn dầu diesel.
Chỉ số cetan: chỉ số cetan của biodiesel nói chung là khoảng 45 đến 70
so với 40 đến 52 của diesel. Chỉ số cetan phụ thuộc vào cấu trúc của các acid

béo trong dầu hoặc chất béo. Mạch acid béo càng dài và càng bão hòa thì chỉ
số cetan cao.
Cấu trúc hóa học: biodiesel là sự kết hợp của một nhóm nhỏ các phân
tử, thường là este của axit béo của C12, C14, C16, C18 và C22, trong khi
diesel là một hỗn hợp phức tạp của một loạt hydrocacbon từ C12 đến C25,
bao gồm parafin, napthenes và chất thơm, cũng như một loạt các nitơ và lưu
huỳnh có chứa các hợp chất hữu cơ. Biodiesel chủ yếu là este của
hydrocarbon mạch thẳng , trong khi diesel có vòng cấu trúc, chẳng hạn như
các phân tử thơm
Hàm lượng oxy: biodiesel thường có chứa 11 % oxy, dẫn đến quá trình
cháy tốt hơn nhưng làm giảm năng lượng và làm cho biodiesel phân cực, do
có các nhóm hydroxyl(-OH). Diesel thì không chứa oxy.
Tính chất nhiệt độ thấp: Đối với nhiên liệu diesel, mỗi thành phần có
của nó nhiệt độ kết tinh của riêng, do dó quá trình kết tinh là một quá trình dần
dần. trong khi B 100 biodiesel là một hỗn hợp đơn giản hơn nhiều chỉ chứa
một vài thành phần, cho nên một hoặc hai thành phần chiếm ưu thế, và quá
trình kết tinh diễn ra nhanh hơn và khó kiểm soát hơn.
Độ dẫn: Biodiesel tinh khiết, do có độ phân cực nên dẫn điện tốt, hơn
500 pico S/m do đó làm giảm nguy cơ gây ra tia lữa và cháy.
Ăn mòn: Sự hấp thu nước cùng với sự hiện diện của oxy có xu hướng
làm tăng sự ăn mòn. Khả năng ăn mòn tấm đồng tập trung vào sự hiện diện
của các hợp chất lưu huỳnh. Lưu huỳnh và đặc biệt là hình thức ăn mòn của
chúng trong biodiesel phải tuân thủ các giới hạn đặc điểm kĩ thuật của động cơ
diesel.
1.2.3. Ưu, nhược điểm của biodiesel
 Ưu điểm
Biodiesel có những ưu điểm lớn vượt trội so với diesel khoáng như sau:
An toàn cháy nổ: Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy trên 110
0
C cao hơn

so với diesel khoáng nên nó an toàn hơn trong quá trình tồn chứa và bảo
quản.
10
Hàm lượng lưu huỳnh: Biodiesel có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, chỉ
khoảng 0,001 %, nên khi cháy nó thải ra rất ít SO
2
. Với đặc tính quý giá
như vậy biodiesel đựoc coi là nhiên liệu sạch và thân thiện với môi trường.
Giảm lượng khí thải độc hại: Theo các nghiên cứu của Bộ Năng lượng
Mỹ thực hiện ở một trường đại học của bang Califonia thì việc sử dụng
biodiesel tinh khiết thay cho biodiesel khoáng có thể làm giảm 93,6% nguy cơ
mắc bệnh ung thư từ khí thải của diesel do biodiesel chứa rất ít các hợp chất
thơm và lưu huỳnh nên quá trình cháy của nó triệt để hơn và giảm rất nhiều
hydrocacbon trong khí thải.
Có khả năng bôi trơn giảm mài mòn: Biodiesel có khả năng bôi trơn
tốt hơn diesel khoáng. Ta biết là khả năng bôi trơn của nhiên liệu được đặc
trưng bằng một giá trị gọi là HFRR (high frequency receiprocating rig). Giá trị
này càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng tốt. Diesel khoáng đã
xử lý lưu huỳnh có HFRR ≥ 500 khi không có phụ gia trong khi giới hạn đặc
trưng của diesel là 450. Vì vậy diesel khoáng cần phải được bổ sung phụ gia
để tăng bôi trơn. Trong khi đó HFRR của biodiesel khoảng 200 và như vậy
chính biodiesel sẽ là phụ gia tốt nhất cho diesel khoáng. Khi thêm biodiesel
vào với tỉ lệ nhất định thì sẽ mài mòn động cơ giảm đáng kể.
Khả năng thích hợp cho mùa đông: Nhiên liệu cho động cơ diesel nói
chung phải giữ được tính lưu biến tốt vào mùa đông khi nhiệt độ hạ đến –
20
0
C. Cả những nhiên liệu đã pha thêm phụ gia cũng vậy. Sự kết tinh tạo
parafin xảy ra trong khối nhiên liệu diesel sẽ gây trở ngại cho các đường ống
dẫn và quá trình phun nhiên liệu. Khi đó cần thiết phải làm sạch hệ thống. Còn

đối với biodiesel, chỉ bị đông đặc khi nhiệt độ tăng nên không cần thiết phải
làm sạch hệ thống nhiên liệu.
Khả năng phân huỷ sinh học: Biodiesel có khả năng phân huỷ trong
thiên nhiên nhanh gấp bốn lần so với diesel khoáng. Do tính chất an toàn như
vậy mà biodiesel rất thích hợp làm nhiên liệu cho máy móc ở những khu vực
nhạy cảm như các khu đông dân cư hoặc gần nguồn nước.
Quá trình cháy sạch: Do biodiesel chứa 11% oxy nên quá trình cháy
diễn ra hoàn toàn và tạo ra rất ít muội trong động cơ.
Dễ dàng sản xuất: Do nguyên liệu cho sản xuất biodiesel là dầu thực
vật, mỡ động vật đều là những nguyên liệu có khả năng tái sinh và không làm
ảnh hưởng đến nguồn năng lượng tự nhiên.Nguồn nguyên liệu đó lại có thể
được cung cấp chủ động và dễ dàng.
Trị số xetan cao: Thông thường, diesel khoáng có trị số xetan 50 – 52
đối với động cơ thường và 35 – 54 đối với động cơ cao tốc. Trong khi đó
biodiesel có trị số xetan 56 – 58. Với giá trị như vậy biodiesel hoàn toàn đáp
11
ứng được những yêu cầu khắt khe nhất của động cơ diesel cao tốc là cần
nhiên liệu chất lượng cao với khả năng tự bắt cháy nhanh mà không cần bất
cứ phụ gia nào.
 Nhược điểm
Tuy có những ưu điểm lớn kể trên,biodiesel vẫn còn có những nhược
điểm khá lớn như sau đây.
Giá thành cao: Biodiesel tổng hợp vẫn còn đắt hơn diesel thông
thường. Ở Mỹ, giá một gallon dầu đậu gấp 2 – 3 lần một gallon diesel khoáng.
Tuy vậy, trong quá trình sản xuất biodiesel còn tạo ra glyxerin là một chất có
giá trị cao nên sẽ bù đắp chi phí sản xuất biodiesel.
Quá trình sản xuất biodiesel không đảm bảo:Nếu rửa biodiesel không
sạch thì khi sử dụng vẫn gây ra các vấn đề ô nhiễm do vẫn còn xà phòng,
kiềm dư, glyxerin tự do và metanol. Đây đều là những chất độc hại cho sức
khoẻ con người đồng thời cũng là những chất gây ô nhiễm mạnh, tác động

xấu tới môi trường sinh thái.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo tiêu chuẩn ASTM D
6751
Chỉ tiêu đánh giá Giá trị
Tỷ trọng 0.8 – 0.9
Độ nhớt ở 40 0C, mm2/s 1.9 – 6.0
Nhiệt độ chớp cháy, 0C, min 130
Hàm lượng nước, % thể tích, max 0.05
Glycerin tự do, % khối lượng, max 0.02
Hàm lượng lưu huỳnh sulfat, % khối
lượng
0.02
Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng, max 0.05
Hàm lượng photpho, % khối lượng, max 0.001
Chỉ số acid, mg KOH/g nhiên liệu, max 0.8
Độ ăn mòn tấm đồng, 3 giờ, 50 0C < N 03
Trị số cetan >47
Cặn cacbon, % khối lượng < 0.05
Tính chất thời vụ của dầu thực vật: Cần phải có những chính sách và
chiến lược hợp lý nếu muốn sử dụng biodiesel như một nhiên liệu.
12
Tính kém ổn định: Do biodiesel dễ bị vi khuẩn phân huỷ.
Thải ra nhiều NO
x
: Nếu tỷ lệ pha trộn biodiesel vào diesel khoáng tăng
thì hàm lượng NO
x
cũng tăng theo. Tuy nhiên có thể sử dụng bộ tuần hoàn khí
thải để giảm lượng khí này hoặc gắn thêm hộp xúc tác ở ống xả động cơ.
Làm hỏng các bộ phận bằng cao su: Do có chứa một tỷ lệ nhất định

rượu nên biodiesel có thể làm hỏng các bộ phận bằng cao su bên trong động
cơ. Nếu động cơ sử dụng 100% biodiesel thì trong vòng 160 000 km các bộ
phận bằng cao su bên trong động cơ phải được thay thế. Để hạn chế nhược
điểm này, các nhà chế tạo đã thay thế những bộ phân cao su bằng vật liệu
tổng hợp, chẳng hạn floroelastom. Nói chung, những vật liệu bền với tác nhân
oxy hoá, metanol và etanol đều phù hợp khi sử dụng với biodiesel.
1.2.4. Phương pháp tổng hợp biodiesel: phương pháp chuyển vị este
Quá trình chuyển hoá este tạo thành biodiesel còn được được gọi là quá
trình rượu hoá, có nghĩa là từ một phân tử triglyxerit qua phản ứng mà tách ra
glyxerinvà tạo các alkyleste. Rượu sử dụng ở đây thường là rượu đơn chức
chứa một đến tám nguyên tử cacbon trong phân tử như metanol, etanol,
butanol và amyl alcol. Hay sử dụng nhất là metanol và etanol. Etanol có ưu
điểm là sản phẩm của nông nghiệp, có thể tái sinh được, dễ bị phân huỷ sinh
học, ít bị ô nhiễm môi trường. Nhưng metanol lại được sử dụng nhiều do giá
thành thấp hơn và cho phép tách đồng thời glyxerin do nó là rượu có mạch
ngắn nhất lại phân cực. Quá trình sử dụng etanol có phức tạp hơn vì nó yêu
cầu lượng nước trong rượu và dầu rất thấp. Ngoài ra, metyl este có năng
lượng lớn hơn etyl este nên khả năng tạo cốc ở vòi phun thấp hơn. Có ba
phương pháp cơ bản đẻ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật và mỡ động vật:
 Phương pháp trao đổi este có sử dụng xúc tác: Trong phương pháp
này có ba loại xúc tác hay được sử dụng là:
Xúc tác bazơ : Được sử dụng trong quá trình chuyển hoá este dầu
thực vật là xúc tác đồng thể pha lỏng như KOH, NaOH, K
2
CO
3
, CH
3
ONa hoặc
xúc tác dị thể như MgO, nhựa trao đổi cation Amberlyst 15, titanium silicat

TIS… Xúc tác đồng thể CH
3
ONa cho độ chuyển hoá cao nhất, thời gian phản
ứng ngắn nhất nhưng với yêu cầu không được có mặt của nước nên không
thích hợp với điều kịên công nghiệp.Xúc tác dị thể NaOH/MgO có hoạt tính rất
cao nhưng còn đang trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện.
Kết quả thí nghiệm đối với các loại xúc tác khác nhau trong cùng điều
kiện nhiệt độ 60
0
C, thời gian phản ứng 8h, trên cùng một loại dầu, cùng một
tác nhân rượu hoá và cùng tỷ lệ mol dầu/rượu như nhau sẽ cho độ chuyển
hoá khác nhau. Từ bảng số liệu này ta thấy độ chuyển hoá đạt cao nhất khi sử
dụng xúc tác kiềm, còn các xúc tác dị thể cho độ chuyển hoá thấp, trong đó
13
cao nhất là NaOH/MgO đạt 90%. Hiện nay đang có xu hướng sử dụng xúc tác
dị thể.
Xúc tác axit: Chủ yếu là các axit Bronsted như H
2
SO
4
, HCL… được sử
dụng đồng thể trong pha lỏng. Phương pháp xúc tác đồng thể đòi hỏi nhiều
năng lượng cho tinh chế sản phẩm. Các xúc tác này cho độ chuyển hoá thành
este cao nhưng nhiệt độ phải đạt trên 100
0
C và thời gian dài đến 6 giờ mới đạt
độ chuyển hoá hoàn toàn. Chẳng hạn nếu sử dụng xúc tác H
2
SO
4

nồng độ 1%
với tỷ lệ metanol/dầu là 30/l thì sau 50 giờ và ở nhiệt độ 65
0
C mới đạt độ
chuyển hoá 99%.
Xúc tác enzym: Gần đây có nhiều nhà khoa học quan tâm đến khả
năng ứng dụng của xúc tác vi sinh vao quá trình sản xuất biodiesel. Enzymlà
xúc tác sinh học có đặc tính pha nền, đặc tính nhóm chức và đặc tính tập thể
trong môi trường nước. Cả hai dạng lipaza nội bào và ngoại bào đều xúc tác
một cách có hiệu quả cho quá trình trao đổi ester của triglyxerit trong môi
trường nước hoặc không nước. Phản ứng trao đổi ester sử dụng xúc tác
enzym có thể vượt qua tất cả các trở ngại có thể gặp phải đối với quá trình
chuyển hoá hoá học trình bày ở trên. Những sản phẩm phụ như glyxerin và
metanol có thể tách ra khỏi sản phẩm một cách dễ dàng, đồng thời các axit
béo tự do có chứa trong dầu mỡ sẽ được chuyển hoá thành metyl este.
Xúc tác enzyme cho độ chuyển hoá cao nhất, thời gian phản ứng ngắn
nhất, quá trình tinh chế sản phẩm đơn giản nhất nhưng xúc tác này chưa được
sử dụng rộng rãi do giá thành cao. Để có thể sử dụng enzym được nhiều lần,
người ta mamg enzym lipaza trên chất mang xốp là vật liệu vô cơ hoặc nhựa
amoniac. Xúc tác dễ dàng thu hồi để sử dụng lại cũng giúp giảm chi phí cho
quá trình, tạo tiền đề cho việc sử dụng enzym vào việc sản xuất biodiesel.
 Phương pháp siêu tới hạn: Đây là phương pháp không sử dụng xúc
tác nhưng cần nhiệt độ và áp xuất tiến hành phản ứng rất cao khoảng
850
0
K và P > 100 Mpa.Phương pháp này có độ chuyển hoá cao, thời
gian phản ứng ngắn nhất và quá trình tinh chế sản phẩm đơn giản nhất
vì không sử dụng xúc tác. Tuy nhiên do chế độ công nghệ đòi hỏi cao và
phức tạp nên đầu tư cũng cao.
 Phương pháp hai giai đoạn: Chuyển hoá dầu thành axit sau đó este

hoá thành biodiesel. Phương pháp này trải qua hai giai đoạn, hiệu quả
không cao nên ít được sử dụng.
Chương 2. Giới thiệu về tiêu chuẩn ASTM D 975 và tiêu
chuẩn ASTM D6751
2.1. Tiêu chuẩn ASTM D 975
14
Tiêu chuẩn ASTM D 975 - Standard Specification for Diesel Fuel Oils là tiêu
chuẩn qui định cho diesel khoáng . Đặc điểm kỹ thuật này bao gồm bảy loại của các
dầu nhiên liệu diesel phù hợp với nhiều loại động cơ diesel. Các loại đó là 1 – D S15,
1 – D S500, 1 – D S5000, 2 – D S15, 2 – D S500, 2 – D S5000 và 4 – D. Các yêu cầu
quy định cho các loại dầu nhiên liệu diesel được xác định phù hợp với các phương
pháp thử nghiệm sau đây: độ chớp cháy; điểm đám mây, nước và trầm tích; cặn
cacbon, tro, chưng cất, độ nhớt, lưu huỳnh, đồng ăn mòn; số cetan, chỉ số cetan; bôi
trơn và dẫn điện.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng diesel theo ASTM D 975
Chỉ tiêu
Phương
pháp thử
S15, S500,
S5000 1 – D
S15, S500,
S5000 2 – D
4 - D
Điểm chớp cháy cốc
kín
0
C, min
D93 38 ( 100) 52 (125) 55 (130)
Nước và tạp chất %
V, max

D2709
D1796
0.05 0.05
-
0.5
Nhiệt độ chưng cất
90 %, min – max
D86 288 – 550
282 – 540
338 – 640 -
Độ nhớt 40
0
C,
mm
2
/min
D445 1.3 – 1.4 1.9 – 4.1 5.5 – 24.0
Hàm lượng tro, %
mas, max
D482 0.01 0.01 0.1
Hàm lượng lưu
huỳnh, ppm, max
D5453
D2622
D129
15
0.05
0.5
15
0.05

0.5
-
-
2.0
Ăn mòn tấm đồng ở
50
0
C, 3 giờ, max
D130 Loại 3 Loại 3 -
Trị số cetan, min D613 40 40 30
Cặn cacbon của 10
% cặn chưng cất,
max
D524 0.15 0.35
Độ bôi trơn, 60
0
C,
max
D6079 520 520
15
2.2. Tiêu chuẩn ASTM D 6751
Tại Mỹ, ASTM (Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ) có một tiêu chuẩn qui
định cho B100 là ASTM D 6751 – Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100)
for Middle Distillate Fuels. Điều cần lưu ý đây không phải là tiêu chuẩn cho nhiên liệu
mà là tiêu chuẩn cho biodiesel dùng để pha trộn lên đến 20 % thể tích với phân đoạn
cất trung bình thu được từ dầu mỏ.
ASTM D 6751 giới hạn hàm lượng methanol trong B100 phải đáp ứng một trong
hai yêu cầu sau. Yêu cầu thứ nhất, điểm chớp cháy cốc kín xác định bởi phương
pháp ASTM D 93, phải lớn hơn 130
0

C. Yêu cầu thứ hai, điểm chớp cháy cốc kín trên
93
0
C và hàm lượng methanol phải thấp hơn 0,2% được xác định theo tiêu chuẩn
châu Âu EN 14110 (Fat and oil derivatives – Fatty acid methyl esters (FAME) –
Determination of methanol content). Điểm chớp cháy cốc kín tối thiểu 93
0
C đảm bảo
rằng biodiesel không gây nguy hiểm trong quá trình vận chuyển.
Glycerin là đồng sản phẩm tạo thành cùng biodiesel, là một chất lỏng nhớt có
thể tách ra khỏi B100, nó tạo thành cặn ở đáy bồn chứa nhiên liệu và lắn lại làm tắt
nghẽn các bộ lọc. Hàm lượng glycerin cao gây tắt đầu phun nhiên liệu, để hạn chế
vấn đề này ASTM D 6751 yêu cầu hàm lượng glycerin tự do tối đa là 0,02 % khối
lượng.
Độ không chuyển hóa hay chuyển hóa một phần các glyceride, nguyên liệu sản
xuất biodiesel (dầu thực vật, dầu ăn thải, hoặc mỡ động vật) được biết là nguyên
nhân làm tắt nghẽn đầu phun nhiên liệu và tạo cặn bẩn đọng trên xy lanh của động
cơ diesel. Chính những thành phần này là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ cho cả
động cơ và lò đốt. Về cấu trúc hóa học, đây là các hợp chất mono-, di-, và
triglycerides. Cấu trúc này gồm phần “cột sống” là thành phần glycerin nối với một,
hai hay ba gốc axit béo bởi liên kết ester. Để bảo vệ động cơ, lò đốt gây ra bởi các
thành phần này, ASTM D6751 giới hạn tổng hàm lượng glycerin tối đa là 0,24 % khối
lượng. Tổng hàm lượng glycerin này chính là tổng hàm lượng glycerin tự do và hàm
lượng glycerin liên kết trong các phân tử mono-, di- và triglycerides.
Hầu hết các qui trình sản xuất biodiesel sử dụng chất xúc tác NaOH hay KOH
cho phản ứng chuyển vị ester. Phần cặn của các xúc tác này cần được loại bỏ để
tránh gây mài mòn, tạo cặn, nhiễm bẩn dầu bôi trơn. ASTM D 6751 qui định tổng
hàm lượng Na/K phải nhỏ hơn 5 mg/kg (ppm) được xác định bằng tiêu chuẩn
EN14538 (Fat and Oil derivatives – Fatty acid methyl esters (FAME) – Determination
of Ca, K, Mg and Na content by optical emission spectral analysis with inductively

coupled plasma (ICP OES)). Bên cạnh đó, biodiesel tạo thành có thể nhiễm bẩn với
Ca, Mg do sử dụng chất hấp thụ hay nuớc để trích ly hơặc rửa các tạp chất trong
biodiesel. ASTM D 6751 cũng qui định tổng hàm lượng Ca/Mg tối đa là 5 mg/kg được
xác định theo tiêu chuẩn EN 14538.
Một yêu cầu gần đây được thêm vào ASTM D 6751 là độ ổn định oxy hóa. Quá
trình oxy hóa có thể dẫn đến tạo ra các axit gây ăn mòn, cũng như tạo nhựa và cặn
nguyên nhân cho các vấn đề vận hành và tuổi thọ động cơ, lò đốt. Biodiesel chứa
sản phẩm polyme hóa các mạch axit béo không no, các hợp chất này rất dễ bị oxy
hóa trong quá trình tồn trữ, bảo quản hơn so với dầu diesel thông thường từ dầu mỏ
(petroleum diesel). Tính axit đã được giới hạn trong ASTM D 6751 thông qua trị số
16
axit. Năm 2006, giới hạn trị số axit đã được giảm từ 0,8 mgKOH/g xuống 0,5
mgKOH/g xác định bởi ASTM D 664 (Test method for acid number of petroleum
products by potentiometric titration). Độ ổn định oxy hóa cũng được giới hạn tối thiểu
3 giờ bằng phương pháp EN 14112 (Fat and Oils Derivatives – Fatty acid methyl
esters (FAME) – Determination of oxidation stability (accelerated oxidation test)),
được gọi là chỉ số ổn định dầu. Các mẫu biodiesel thương mại có một khoảng rộng
độ ổn định oxy hóa bởi vì khác nhau tổng hàm lượng polyme hóa các mạch axit béo
không no, và khác nhau các phụ gia chống oxy hóa được pha vào. Tại Mỹ, khoảng
25% B100 yêu cầu thêm vào các phụ gia chống oxy hóa để đáp ứng yêu cầu 3 giờ
chu kỳ ổn định oxy hóa.
Một số thay đổi gần đây cũng được thêm vào ASTM D 6751. Bao gồm cho phép
xác định trị số cetane bằng phương pháp ASTM D 6890 (Test method for
determination of Ignition delay and derived cetane number (DCN) of diesel fuels oils
by combustion in a constant volume chamber) như là một lựa chọn cho trị số cetane,
cùng với phương pháp trọng tài sử dụng động cơ cetane ASTM D 613 (Test method
for cetane number of diesel fuel oil). Một số yêu cầu mới cho ASTM D 6751 cũng
đang được tiểu ban D02.E0 xem xét và bổ sung, hiện tại hàm lương nước và cặn xác
định bởi ASTM D 2709 (Test method for water and sediment in middle distillates fuels
by centrifuge) qui định tối đa 0,05 % thể tích, và qui định này đang xem xét thay thế

với giới hạn hàm lượng nước 500 mg/kg xác định bằng phương pháp Karl Fischer D
6304 (Test method for determination of water in petroleum products, lubricating oils,
and additives by coulometric Karl Fischer titration) và giới hạn tạp chất dạng hạt hiện
đang phát triển phương pháp. Tiểu ban cũng đang xem xét thay thế phương pháp
xác định thành phần cất D 1160 (Test method for distillation of petroleum products at
reduced pressure) bằng phương pháp chưng cất mô phỏng sử dụng sắc ký khí.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751
Tính chất Phương pháp thử Giới hạn Đơn vị
Nhiệt độ chớp cháy
(phương pháp cốc kín)
ASTM D 93 130 min 0C
Nước và cặn ASTM D 2709 0,05 max % thể tích
Độ nhớt động học ở 400C ASTM D 445 1,9 – 6,0 mm2/s
Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max % khối lượng
Sulfur tổng ASTM D 5453 0,05 max % khối lượng
Độ ăn mòn tấm đồng ASTM D 130 No. 3 max
17
Tính chất Phương pháp thử Giới hạn Đơn vị
Chỉ số cetane ASTM D 613 47 min
Điểm đục ASTM D 2500 0C
Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối lượng
Chỉ số acid ASTM D 664 0,8 max mg KOH/g
Hàm lượng Glycerin tự ASTM D 6854 0,02 max % khối lượng
Hàm lượng Glycerin tổng ASTM D 6854 0,24 max % khối lượng
Hàm lượng photpho ASTM D 4951 0.001 max % khối lượng
Chương 3. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu kỹ thuật
trong tiêu chuẩn ASTM D975 và ASTM D6751
3.1. Nhóm chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất nhiên liệu
3.1.1. Phương pháp xác định trong tiêu chuẩn ASTM D6751
3.1.1.1. Cặn sunat (D874)

Phạm vi áp dụng:
Phương pháp này áp dụng cho hàm lượng cặn sulfate dưới 0,02% khối lượng
cho các loại dầu có chứa chất phụ gia không tro. Giới hạn dưới của phương pháp
này là 0,005% khối lượng cặn sunfat.
Nguyên trắc:
Mẫu được đốt cháy cho đến khi chỉ có tro và carbon còn lại. Sau khi làm mát,
phần còn lại được xử lý bằng axit sulfuric và nung ở 775 ° C cho đến khi quá trình
oxy hóa của cacbon hoàn tất. Tro sau đó được làm lạnh, lại xử lý bằng axit sulfuric,
và nung ở 775 ° C đến khối lượng không đổi.
Phương pháp xác định:
Chọn chén nung theo số lượng mẫu cần thiết rồi đem sấy ở nhiệt độ 775 ± 25
°C trong 10 phút. Làm nguội đến nhiệt độ phòng và cân nặng chính xác tới 0,1 mg
( m
0
).
Làm nóng chén nung và mẫu cẩn thận cho đến khi mẫu có thể được đốt cháy
với ngọn lửa. Duy trì ở nhiệt độ sao cho mẫu tiếp tục cháy với tốc độ đồng nhất và
trung bình. Khi đốt hết, tiếp tục đun nhẹ cho đến khi không có khói nữa. Nếu mẫu có
chứa nước gây ra bọt làm mất mẫu thì cần phải thêm vào 1-2 ml 99% propan-2-ol.
18
Làm nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó thêm từng giọt axit sunfuric. Cẩn thận
làm nóng chén nung ở nhiệt độ thấp trên một bếp gas, tránh bắn tung tóe, và tiếp tục
đun cho đến khi khói không còn bay ra.
Đem sấy chén nung trong lò ở 775 ±25 ° C và tiếp tục sấy cho đến khi quá trình
oxy hóa của carbon là hoàn toàn hoặc gần như hoàn toàn.
Làm nguội đến nhiệt độ phòng. Thêm 3 giọt nước và 10 giọt axit sunfuric (1:1).
Lắc đều chén nung để làm ẩm toàn bộ dư lượng.
Một lần nữa đem sấy chén nung ở 775 6 25 ° C và duy trì ở nhiệt độ đó trong
30 phút. Làm nguội với nhiệt độ phòng hoặc trong bình hút ẩm.
Cân chén nung và mẫu cặn sunfat tới 0,1 mg (w

1
).
3.1.1.2. Cặn Cacbon (D4530)
Phạm vi áp dụng:
Phương pháp trình bày cách định lượng cặn Cacbon sau quá trình chưng chất
và nhiệt phân nguyên liệu dầu mỏ với điều kiện đã biết trước và cung cấp một số
thông tin liên quan đến khuynh hướng hình thành dạng cốc trong nguyên liệu.
Phương pháp được áp dụng cho sản phẩm dầu mỏ chưng cất phân đoạn dưới
áp suất khí quyển và giới hạn thử nghiệm là 0.1 – 30% (m/m). Mẫu có giá kỳ vọng
thấp hơn 0.1% khối lượng sẽ được chưng cất nhanh để loại bỏ 90% (V/V) chất tải và
10% còn lại được dùng cho phương pháp thử.
Cấu tạo tro được định nghĩa ở phương pháp thử D482, chất không bay hơi
được thêm vào mẫu và được tính toán ở kết quả.
Nguyên tắc:
Cân một lượng chính xác mẫu được đặt trong vial thủy tinh và gia nhiệt đến
500
o
C dướikhông khí trơ (nitrogen) trong hệ thống điều khiển thời gian đặc trưng.
Mẫu sẽ trải qua quá trình cốc hóa, thể hơi sẽ được tầm soát bằng hệ thống nitrogen.
Cặn Cacbon là thành phần phầm trăm trong mẫu ban đầu.
Phương pháp xác định:
Chuẩn bị mẫu:
Cân khối lượng vial sạch đến khi ghi nhận 2 lần giá trị gần nhau 0.1mg.
Mẫu trước khi thử nghiệm được làm ấm để giảm độ nhớt (nếu cần thiết), nếu
mẫu đồng nhất thì chuyển trực tiếp sang vial bằng phễu. Mẫu rắn được gia nhiệt,
hoặc làm nhanh bằng dung dịch nitrogen, sau đó nghiền vụn thành mảnh nhỏ.
Chuyển khối lượng chính xác mẫu vào vial không tải. Cân lại với độ chính xác
0.1mg ghi nhận khối lượng cân. Đặt khối lượng này vào vial holder.
19
Phân tích mẫu:

Sấy ở nhiệt độ nhỏ hơn 100
o
C, đặt vial holder vào ngăn lò sấy, đậy nắp lò sấy.
Xả khí nitrogen vào lò sấy trong 10 phút với tốc độ 600mL/phút. Sau đó hạ tốc độ
xuống còn 150mL/phút và tăng nhiệt độ từ từ lên 500
o
C với tốc độ 10 – 15
o
C/phút.
Nếu mẫu bắn ra ngoài hoặc có bọt gây mất mẫu, làm lại các bước trên.
Giữ nhiệt độ lò ở 500
0
C trong 15 phút, để nguội trong khi vẫn còn xả khí
nitrogen với tốc độ 600mL/phút. Khi nhiệt độ lò dưới 250
0
C, lấy giá đỡ vial ra đặt
trong bình hút ẩm (chú ý: không được mở nắp lò trong thời gian tăng nhiệt độ).
Để nguội vial đặt trong bình hút ẩm về nhiệt độ phòng. Cân khối lượng vial sau
đun, ghi nhận khối lượng thu được.
Ngẫu nhiên kiểm tra bẫy lỏng ở đáy lò đun, thay mới nếu cần thiết.
Phương pháp xác định cho cặn Cacbon ở 10% (V/V) phương pháp chưng cất:
Phân tích chưng cất dùng 100mL hoặc 200mL dung dịch để chọn ra mẫu có
10% (V/V) cặn cần cho việc phân tích.
Phụ thuộc vào thể tích bình chưng cất, người ta cho 100mL hoặc 200mL mẫu
vào bình chưng cất, giữ nhiệt độ ổn định giữa 13
0
C và môi trường xung quanh, ghi
nhận khối lượng trên. Giữ nhiệt độ bể ngưng giữa 0
0
C – 60

0
C đủ để mẫu có thể
ngưng tụ với mục đích phá vỡ sự đóng rắn tương tự như sáp ở bình ngưng tụ.
Tăng nhiệt độ một cách đồng đều kể từ giọt đầu tiên vào bể ngưng đến giọt cuối
cùng, thông thường 10 – 15 phút cho 200mL mẫu và 5 – 10 phút cho 100mL mẫu.
Ngay khi giọt đầu tiên rơi, gắn ống thu nhận vào bể ngưng tiếp tục chưng cất với tốc
độ 8 – 10mL/ phút với thế tích 200mL mẫu, 4 – 5mL/ phút với 100mL mẫu. tiếp tục
chưng cất cho đến khi thể tích dung dịch chưng cất thu được là 90% thể tích mẫu thì
dừng lại.
Hứng nước thoát ra cuối cùng, nếu còn nhiều, thay ống thu bằng bình đựng
khác. Sử dụng 10% thể tích dung dịch chưng cất còn lại làm dung dịch phân tích.
Chứa 10% thể tích này vào bình chứa đã biết khối lượng, để nguội đến nhiệt độ
phòng.
Chuyển lượng thể tích này vào vial như phương pháp xác định 1, nếu dung dịch
quá nhớt có thể làm ấm để chuyển hết dung dịch vào vial
3.1.1.3. Hảm lượng sulfua (D5453)
Phạm vi áp dụng:
20
ASTM D 5453 mô tả các phương pháp để xác định hàm lượng tổng số lưu
huỳnh trong một phạm vi từ 1 đến 8.000 ppm trong nguồn nguyên liệu, các bán sản
phẩm và sản phẩm đun trong một phạm vi từ khoảng 25 đến 400 ° C.
Nguyên trắc:
Mẫu được đốt ở nhiệt độ cao và trong một môi trường giàu oxy bằng cách tiêm
trực tiếp. Các lưu huỳnh được oxy hóa thành điôxít lưu huỳnh. Khí đốt được sấy khô
và vận chuyển đến các máy dò UV-huỳnh quang.
Phương pháp xác định:
Dung dịch mẫu được đun sôi và làm bay hơi ở nhiệt độ 450 °C. Khí mang dẫn
mẫu khí vào lò đốt hai vùng nhiệt độ cao. Ống đốt trong lò đảm bảo quá trình oxy
hóa hoàn toàn mẫu thành CO2 và nước trong một môi trường giàu oxy. Các lưu
huỳnh bị oxy hóa thành SO2. Nước và sự nhiễu loạn, nếu có, sẽ được loại bỏ bởi các

bước biến đổi. Khí khô và SO2 sạch được dẫn đến các đơn vị phát hiện. Các đơn vị
phát hiện bao gồm một bóng đèn tia cực tím cho sự kích thích của SO
2
(SO
2
*) và
một ống nhân ảnh (PMT), trong đó phát hiện bức xạ phát ra của SO
2
* trở về trạng
thái cơ bản của nó. Các điều khiển khuếch đại tự động đảm bảo một mức năng
lượng liên tục của các đèn tia cực tím cho sự ổn định lâu dài, giảm nhu cầu hiệu
chuẩn.
3.1.2. Phương pháp xác định trong tiêu chuẩn ASTM D975
3.1.2.1. Cặn sulful (D2622)
Phạm vi áp dụng:
Phương pháp thử trình bày các xác định tổng sulfur trong dầu mỏ và các sản
phẩm dầu mỏ trong pha đơn hay trong điều kiện môi trường, dung dịch với nhiệt vừa
phải hoặc dung dịch hydrocacbon. Mẫu có thể là nhiên liệu diesel, nhiên liệu máy bay
phản lực, kerosine, dầu chưng cất khác, naptha, dầu cặn, dầu nhớt cơ bản, dầu
hydraulic, dầu thô, xăng không chì M85 và M100.
Phương pháp thử với nhiều dạng mẫu với nồng độ sulfur giới hạn trong khoảng
3mg/Kg – 5% khối lượng. Nếu nồng độ sulfur dưới 60mg/Kg, độ lệch lặp lại (S
r
)
khoảng 1.5mg/Kg. Giới hạn phát hiện ước tính là 3 x S
r
, giới hạn định lượng là 10 x
S
r
.

Nguyên tắc:
Mẫu được đặt trong chùm tia X-ray, cường độ peak của sulfur được đo ở 5.373
Å. Cường độ nền được đo ở 5.190 Å được trừ từ cường độ peak. Kết quả được đếm
và so sánh với dung dịch chuẩn đã chuẩn bị, nồng độ Sulfur được tính toán theo %
khối lượng.
Phương pháp xác định:
Đặt một mẫu vào trong tế bào đo mẫu thích hợp. Mặc dù bức xạ sulfur phát ra
chỉ đi được một khoảng ngắn nhưng đủ để đo được.
Đặt mẫu vào chùm tia X – ray và cho chùm tia X – ray đi qua mẫu.
21
Đếm số phát xạ của sulfur ở 5.373 Å, cùng lúc đo số phát xạ của nền mẫu ở
5.190Å.
3.1.2.2. Hàm lượng sulfur (D129)
Phạm vi:
Phương pháp kiểm tra này bao gồm việc xác định lưu huỳnh trong sản
phẩm dầu khí, bao gồm các loại dầu bôi trơn có chứa chất phụ gia, phụ gia tập
trung, và mỡ bôi trơn mà không thể được đốt cháy hoàn toàn trong một ngọn
đèn bấc. Phương pháp thử nghiệm là áp dụng đối với bất kỳ sản phẩm dầu khí
có sự biến động đủ thấp để có thể được cân chính xác trong một thiết bị mẫu
mở và có chứa ít nhất là 0,1% lưu huỳnh.
Nguyên trắc:
Mẫu được oxy hóa bằng cách đốt cháy trong một quả bom dưới áp lực
chứa oxy. Lưu huỳnh, như sulfat trong rửa bom, được xác định trọng lượng
riêng như bari sulfat.
Quy trình:
Chuẩn bị (Đối với bom và mẫu-Cắt một miếng dây dẫn dài 100 mm bằng
việc nung đốt hoặc làm gãy. Cuộn phần dây ở giữa lại (khoảng 20 mm) và đính
kèm hai đầu dây dẫn các thiết bị đầu và cuối. Xếp các cuộn dây bên trên và để
một bên của cốc mẫu. Kẹp giữa hai vòng của cuộn dây một miếng bông cotton
hoặc sợi nylon dài để một đầu dây có thể kéo dài đến cốc mẫu. Cho vào khoảng 5

ml dung dịch Na
2
CO
3
vào quả bom (Lưu ý 2) và xoay quả bom theo 1 cách thức sao
cho các bề mặt bên trong của quả bom được làm ẩm bằng dung dịch. Cho vào cốc
mẫu một lượng dầu mẫu và dầu trắng (Lưu ý 3 và Lưu ý 4) theo quy định tại
bảng dưới đây, trọng lượng mẫu đạt giá trị gần nhất khoảng 0,2 mg (khi sử
dụng dầu trắng, khuấy thật đều hỗn hợp
Giải pháp xử lý lưu huỳnh - Rửa phần bên trong của quả bom và cốc dầu; bề
mặt bên trong của quả bom cần được phủ mịn vòi xịt nước, và cho nước vào một cốc
thủy tinh 600 - mL đến mức chỉ thị 75 mL. Loại bỏ bất cứ kết tủa nào. Rửa các thiết bị
đầu và cuối cho đến khi đạt điểm trung hòa (trung tính) tức dụng cụ chỉ báo metyl
màu đỏ. Cho thêm 10 mL nước brom bão hoà vào cốc thủy tinh. (Thể tích nước rửa
thường vượt quá 300 mL). Đặt cốc mẫu thử vào một cốc thủy tinh 50 mL. Thêm 5 mL
nước brom bão hoà, 2 mL dung dịch HCI, và lượng nước đủ để bao phủ cốc mẫu.
Đun nóng cốc thủy tinh chứa sao cho đạt giá trị dưới giá trị của điềm sôi khoảng 3-4
phút và thêm vào cốc thủy tinh quả bom đã rửa sạch. Rửa cốc mẫu và cốc thủy tinh
50 mL thật kỹ với nước. Tiếp tục loại bỏ bất cứ kết tủa nào. Rửa thêm một lần nữa
cốc mẫu và cốc thủy tinh 50 mL, và tiếp tục loại bỏ bất kỳ chất kết tủa nào (nếu có)
đối với quả bom được rửa trong cốc thủy tinh 600 mL. Và không lọc bất cứ thứ gì
khác nữa trong việc rửa, vì với việc lọc như vậy sẽ lọc hết lượng lưu huỳnh hiện có
làm nguyên liệu không hòa tan.
22
Xác định Sulfua - Cho bay hơi các hỗn hợp được làm sạch với 200 ml trên
một cái đĩa nóng hoặc nguồn nhiệt khác. Điều chỉnh nhiệt để duy trì độ sôi của
dung dịch ở mức thấp và thêm 10 ml dung dịch BaCl
2
, cho vào một lần hoặc
nhỏ giọt từ từ. Khuấy đều dung dịch trong 2 phút sau đó khi thêm dung dịch từ từ.

Bao phủ cốc thủy tinh với một rãnh đồng hồ thủy tinh và tiếp tục đun sôi từ từ
cho đến khi dung dịch đã bốc hơi đến một lượng khoảng 75 ml được chỉ ra bởi
một dấu trên cốc thủy tinh. Lấy cốc thủy tinh ra khỏi đĩa nóng (hoặc nguồn nhiệt
khác) và làm mát nó khoảng một giờ trước khi lọc. Lọc dung dịch nổi bằng một
ashless, định lượng giấy lọc (Lưu ý 5). Rửa kết tủa bằng nước, đầu tiên lắng và
sau đó cho qua bộ lọc, cho đến khi không còn clorua. Chuyển giấy lọc qua kết
tủa với một nồi nấu kim loại nặng và khô (Lưu ý 6) ở nhiệt độ thấp cho đến khi
độ ẩm đã bốc hơi. Tính trạng giấy hoàn toàn không thể đánh lửa nó, và cuối
cùng bắt lửa ở nhiệt màu đỏ tươi cho đến khi xuất hiện cặn màu trắng. Sau khi
bắt lửa xong, làm mát nồi nấu kim loại ở nhiệt độ phòng, và cân nặng.
3.1.2.3. Nhiệt độ chưng cất, 90% thu hồi (D86)
Phạm vi áp dụng:
Phương pháp kiểm tra này bao gồm các phương pháp chưng cất khí
quyển
sản phẩm dầu có sử dụng một bộ phận chưng cất loạt phòng thí nghiệm để
xác định số lượng các đặc điểm khoảng sôi của các sản phẩm như loại xăng
tự nhiên, sản phẩm chưng cất nhẹ và trung bình, ô tô tia lửa điện nhiên liệu
động cơ, loại xăng hàng không, nhiên liệu động cơ tuốc bin hàng không, ID và
2-D lưu huỳnh thường xuyên và thấp nhiên liệu diesel, dầu khí tinh thần đặc
biệt, naphthas, rượu trắng, kerosines, và lớp 1 và 2 nhiên liệu đốt.
Nguyên tắc:
Dựa trên thành phần của nó, áp suất hơi, hay chất kết hợp, mẫu được xếp
vào một trong năm nhóm. Bố trí bộ máy, nhiệt độ ngưng tụ, và biến hoạt động
khác được xác định bởi các nhóm trong đó.
Một mẫu 100 ml mẫu được chưng cất trong các điều kiện quy định cho
các nhóm trong đó mẫu rơi. Chưng cất được thực hiện trong một bộ phận
chưng cất loạt phòng thí nghiệm ở áp suất môi trường dưới điều kiện được
thiết kế để cung cấp khoảng một lý thuyết đĩa phân đoạn. Quan sát hệ thống
đo nhiệt độ và khối lượng nước ngưng được thực hiện, tùy thuộc vào nhu cầu
của người sử dụng của dữ liệu. Khối lượng chất cặn này và mất đi cũng được

ghi lai.
Vào lúc kết thúc chưng cất, nhiệt độ hơi quan sát có thể được điều chỉnh
cho áp suất không khí và các dữ liệu được kiểm tra về sự phù hợp với yêu cầu
thủ tục, chẳng hạn như tỷ lệ chưng cất. Xét nghiệm này được lặp đi lặp lại nếu
có điều kiện quy định đã không được đáp ứng.
23
Phương pháp xác định:
Ghi lại áp suất khí quyển hiện tại
Nhóm 0, 1 và 2 được gắn một nhiệt kế, nhiệt kế này gắn chặt vào nút đậy bình
chứa mẫu. Nhiệt độ trình bày như bảng 3 giới thiệu ở trên.
Nhóm 1, 2, 3 và 4 - Kiểm tra nhiệt độ của mẫu được thể hiện trong Bảng
3. Đổ mẫu chính xác đến vạch 100 ml ống trụ tiếp nhận, chuyển toàn bộ vào
bình cất, đảm bảo rằng không có chất lỏng chảy vào ống hơi.
Nhóm 3 và 4 - Nếu mẫu không phải là chất lỏng ở nhiệt độ môi trường, nó
được đun nóng từ 9 đến 21 ° C so với điểm nóng chảy của nó (Phương pháp
thử D 97, D 5949, D 5950, D 5985) trước đó để phân tích. Nếu mẫu đã một
phần hoặc hoàn toàn kiên cố, nó sẽ được lắc mạnh sau khi tan chảy, và trước
khi lấy mẫu, để đảm bảo tính đồng nhất.
Nếu mẫu sôi không đều, có thể bổ sung chip sôi vào mẫu.
Bảng điều kiện duy trì trong suốt quá trình chưng cất:
Tiếp tục điều chỉnh nhiệt để tỷ lệ trung bình ngưng tụ từ 5 hoặc 10% thu hồi cho
5 ml cặn trong bình là 4-5 ml mỗi phút.
Trong khoảng thời gian giữa các lần thay đổi nhiệt độ sôi ban đầu và kết thúc
chưng cất, quan sát và ghi lại dữ liệu cần thiết cho việc tính toán và báo cáo kết quả.
Những dữ liệu quan sát có thể bao gồm đo nhiệt độ theo tỷ lệ quy định thu hồi hoặc
tỷ lệ phần trăm thu hồi tại bài đọc nhiệt độ quy định, hoặc cả hai.
3.2. Nhóm chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất nguyên liệu
3.2.1.1. Chỉ số acid (D664 trong tiêu chuẩn ASTM D6751)
Phạm vi áp dụng:
Phương pháp thử dùng để xác định chỉ số axit trong sản phẩm dầu mỏ, chất bôi

trơn hòa tan hoặc tan ít trong hỗn hợp toluen và propan-2-ol. Phương pháp dùng cho
việc xác định axit với hằng số hòa tan trong nước lớn hơn 10
-9
. Nếu hằng số hòa tan
nhỏ hơn 10
9
không xác định được. Phản ứng tạo muối nếu xảy ra hiện tượng hidrat
hóa với hằng số lớn hơn 10
-9
. Chỉ số axit với độ chính xác trong khoảng 0.1mg/gKOH
– 150mg/gKOH.
Phương pháp thử này còn thường được sử dụng để chỉ ra mối liên hệ thay đổi
trong dầu dưới tác dụng oxi hóa không khí đến màu hoặc tính chất của dầu. mặc dù
phương pháp được thực hiện ở điều kiện cân bằng nhưng phương pháp không chỉ ra
rằng đây là một phương pháp hoàn hảo để đo tính chất axit, nó có thể sử dụng để dự
báo hiệu năng của dầu dưới điều kiện cho phép.
Nguyên tắc:
Mẫu được hòa tan trong hỗn hợp toluen và propan-2-ol có lẫn 1 lượng nhỏ
nước và chuẩn độ điện thế với KOH pha trong cồn, sử dụng điện cực thủy tinh.
Kết thúc quá trình chuẩn độ sẽ cho 1 điểm uốn thuộc đường cong chuẩn độ.Khi
không có điểm uốn, máy sẽ ghi nhận các giá trị gần bằng nhau.
Phương pháp xác định:
Chuẩn bị dầu đã qua sử dụng:
24
Khi áp dụng, tham chiếu quy trình D 4057 (lấy mẫu bằng tay) hoặc D4177 (lấy
mẫu tự động) để lấy mẫu. Khi mẫu lấy sử dụng nhớt, mẫu cần đại diện cho hệ thống
mẫu và tránh nhiễm bẩn hoặc làm nghèo mẫu.
Gia nhiệt mẫu 60 ± 5
0
C trong cốc đựng và duy trì cho đến khi ván dầu hay dầu

vón cục tan hết, dung dịch mẫu đồng nhất.
Sau đó, cho mẫu đã xử lý lọc qua lưới lọc để loại bỏ các tạp chất.
Phương pháp xác định cho chỉ số axit và chỉ số axit mạnh:
Cho mẫu đã lọc vào beaker 250mL, lượng mẫu được lấy như bảng sau:
Sau đó cho thêm khoảng 125mL dung môi cloroform vào beaker. Nạp dung dịch
chuẩn cồn KOH 0.1mol/L vào burret.
Chuẩn độ bằng tay:
Thêm 1 lượng nhỏ cồn KOH 0.1mol/L và để dung dịch ổn định và đo điện thế
dung dịch. Ghi nhận giá trị burret và điện thế tương ứng.
Khi bắt đầu chuẩn độ, dùng burret cho vào mỗi lần khoảng 0.05mL cồn KOH
0.1mol/L, giá trị điện thế thay đổi khoảng 30mV, nếu thay đổi ít hơn 30mV thì tăng
lượng cồn KOH thêm vào mỗi lần nhưng không được vượt quá 30mV.
Chuẩn độ cho đến khi điện thế thay đổi ít hơn 5mV/0.1mL KOH. Dừng chuẩn độ
lại, ghi nhận thể tích burret và điện thế tương ứng. Rửa điện cực bằng dung dịch pha
loãng có chứa cloroform, sau đó bằng propan-2-ol, cuối cùng bằng nước cất.
Chuẩn độ bằng máy tự động:
Tiến hành chỉnh các thông số cần thiết trong máy trước khi tiến hành chuẩn độ.
Ghi nhận thể tích KOH cho vào để đạt được pH dung dịch = 4, thể tích này sẽ được
dùng để tính toán chỉ số axit mạnh.
Kết luận
Sau thời gian thu thập tài liệu và làm đề tài “ Đối chiếu các phương pháp xác
định một số chỉ tiêu kĩ thuật quan trọng của diesel N0.2D tiêu chuẩn ASTM D975 với
biodiesel tiêu chuẩn ASTM D6751” thì chúng tôi đã đạt được các kết quả như sau:
−
Tìm hiểu được những thông tin cơ bản của diesel N0.2D và biodiesel
−
Tìm hiểu sơ lược về 2 tiêu chuẩn ASTM D975 và ASTM D6751
25
−
Tiến hành đối chiếu một số chỉ tiêu kĩ thuật quan trọng của diesel N0.2D trong tiêu

chuẩn ASTM D975 với biodiesel trong tiêu chuẩn ASTM D6751.
Tài liệu tham khảo
1. Lê Thị Thanh Hương, Nghiên cứu tổng hợp biodiesel bằng phản ứng ancol
phân mỡ cá tra và basa nuôi ở các tỉnh ĐBSCL trên xúc tác acid, base, Luận án tiến
sĩ Kỹ thuật, ĐH Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh (2011).
2. ASTM Method D6751-12, Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend
Stock (B100) for Middle Distillate Fuels
3. ASTM Method D975, Standard Specification for Diesel Fuel Oils