Chuyên đề Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế xăng sinh học E10, E15, E20

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI








BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ


thuộc Đề tài: “Nghiên cứu khả năng tương thích của động cơ nổ
thế hệ cũ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn
5%”, mã số ĐT.06.11/NLSH
thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,
tầm nhìn đến năm 2025


Sản phẩm 2.2: Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế xăng sinh học
E10, E15, E20
Chuyên đề số: 2
Chủ nhiệm đề tài Người thực hiện


PGS.TS. Lê Anh Tuấn PGS.TS. Vũ Thị Thu Hà
Cơ quan chủ trì

Hà Nội, tháng 08 năm 2011
ĐT.06.11/NLSH
-1 -

MỤC LỤC

Lời nói đầu
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
3
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT ĐƠN
PHA CHẾ XĂNG SINH HỌC E10, E15, E20
7
2.1 Thực nghiệm
7
2.2
Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng
E10
9
2.3
Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng
E15
12
2.4
Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng

E20
16
Kết luận
20
Tài liệu tham khảo
22







ĐT.06.11/NLSH
-2 -
Lời nói đầu

Hiện tượng trái đất đang nóng lên do hiệu ứng nhà kính đang là một mối quan
tâm lớn nhất của loài người. Vấn đề được đặt ra ở đây là làm thế nào để làm giảm
lượng khí phát thải do những hoạt động của con người gây ra. Một phần không nhỏ là
khí phát thải bởi các phương tiện giao thông vận tải với mức độ ngày càng tăng, đặc
biệt là ở các nước đang phát triển. Điển hình như Thụy Điển, ngành vận tải chiếm 20%
tổng năng lượng tiêu thụ và chiếm 50% tổng lượng khí thải cacbon dioxit [1].
Một trong những giải pháp cho vấn đề này là thay thế nguồn năng lượng hóa
thạch bằng năng lượng sinh học – bioenergy. Nhiên liệu sinh học trộn với nhiên liệu
hóa thạch có nhiều ưu điểm, tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu sinh học hoặc nhiên
liệu sinh học trộn với nhiên liệu hóa thạch thông thường đối với các phương tiện giao
thông còn khá hạn chế.
Ngày nay, etanol chiếm phần lớn trên thị trường nhiên liệu đặc biệt là ở Brazin,
Mỹ, Thụy Điển. Những ưu điểm của nhiên liệu pha etanol:

- Làm giảm khí gây hiệu ứng nhà kính
- Giảm phụ thuộc vào nhập khẩu dầu mỏ
- Dễ dàng trộn với xăng
- Được sử dụng như một chất chứa oxy trong xăng
Trên thế giới, ở mỗi nước khác nhau, phần trăm etanol phối trộn trong xăng, các
loại phụ gia và tỷ lệ phụ gia trong xăng cũng khác nhau nên cần nghiên cứu đơn pha
chế xăng sinh học phù hợp.



ĐT.06.11/NLSH
-3 -
Chuyên đề 2: Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế xăng sinh học E10, E15, E20

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Trên thế giới, ở mỗi nước khác nhau, phần trăm etanol phối trộn trong xăng
cũng khác nhau như ở Australia và Canada là 10% etanol, Brazin là 25% etanol, Thụy
Điển là 5% và Mỹ là 10%.
Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất đối với xăng sinh học trong thời gian lưu trữ, bảo
quản là khả năng hút nước mạnh từ môi trường xung quanh và giữ chúng ở dạng hấp
phụ hoặc hấp thụ. Sau khi hút nước, nhiên liệu dễ dàng bị phân tách thành 2 pha: pha
xăng ở trên, pha etanol-nước ở dưới.

Hình 1: Sự tách pha của xăng sinh học
Sự có mặt của nước trong nhiên liệu có thể dẫn tới ăn mòn, đồng thời, sự phân
tách pha có thể còn dẫn tới những vấn đề khác nghiêm trọng hơn đối với động cơ. Để
khắc phục điều này, ngoài việc làm khô bồn chứa trước khi đưa nhiên liệu chứa etanol
vào và bổ sung một bộ lọc làm khô trong hệ thống thông hơi, người ta còn tìm cách
đưa vào nhiên liệu các chất phụ gia trong thời gian lưu trữ, bảo quản. Các phụ gia
thông thường được sử dụng như phụ gia chống tách pha, phụ gia chống phân tán, phụ

gia chống ăn mòn …
Phụ gia chất phân tán được sử dụng trong nhiên liệu với mục đích ngăn ngừa,
làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện động cơ hoạt động ở nhiệt độ
thấp. Phụ gia chất phân tán được lựa chọn từ nhóm bao gồm nhóm succinimide, amit,
chất phân tán trên cơ sở Mannich và các chất phân tán polyetheramine. Ngoài ra, phụ
ĐT.06.11/NLSH
-4 -
gia chất phân tán cũng có thể được lựa chọn từ nhiều nhóm khác nhau bao gồm
phenol, các dẫn xuất của phenol, aryl amin và diphenyl amin hoặc từ nhóm bao gồm
các axit, axit monocarboxylic, dicarboxylic, axit polycarboxylic, p-phenylenediamine
và dicyclohexylamine [2].
Phụ gia chống oxy hóa nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu
(tăng độ bền oxy hóa), khắc phục hiện tượng cháy vòng, giảm bớt hiện tượng ăn mòn
chi tiết và tạo cặn.
Một số loại phụ gia có khả năng làm ngắt mạch quá trình oxi hóa là:
- Hợp chất chứa lưu huỳnh
- Hợp chất chứa photpho
- Hợp chất lưu huỳnh – photpho
- Hợp chất amin vòng thơm
- Hợp chất họ phenol
- Hợp chất cơ kim của các kim loại đất hiếm
- Hợp chất cơ kim của kẽm, đồng hoặc molypden
Phụ gia ức chế ăn mòn là phụ gia có chức năng làm giảm thiểu việc tạo thành
các peoxit hữu cơ, axit và các thành phần ôxy hóa khác trong nhiên liệu. Có thể nói
chất ức chế ăn mòn bổ sung trong thực tế có tác dụng như các chất chống ôxy hóa. Các
phụ gia này bao gồm các nhóm: di-thiophotphat kim loại (đặc biệt là kẽm); sunphonat
kim loại và kim loại kiềm, các tác nhân hoạt động bề mặt như các axit béo, amin, axit
ankylsucinic, clo hóa paraffin, imidazolin [3]…

ĐT.06.11/NLSH
-5 -
Bảng 1: Thành phần của một phụ gia chống ăn mòn thương mại [4]
Thành phần Tỷ lệ (% khối lượng)
Hỗn hợp các amin 15
Axit dime-trime 10
Aromatic 150 65
isopropanol 10
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của một số phụ gia chống ăn mòn thương mại
Sản phẩm Trị số amin

Nhiệt độ đông
đặc (
0
C)
Độ nhớt ở
20
0
C (cp)
Nhiệt độ chớp
cháy cốc kín (
0
C)
CI-41 223-258 0 3000 > 100
CI-101 190-205 5 1500 > 200
CI-312 370-410 0 1700 > 200
CI-471 390-420 0 1500 > 200
Phụ gia chất tẩy rửa sử dụng trong nhiên liệu lỏng cho động cơ đốt trong nhằm
mục đích ngăn ngừa và loại bỏ các cặn không tan trong nhiên liệu như cặn cacbon,
sạn… Phụ gia tẩy rửa cho nhiên liệu được lựa chọn từ nhóm bao gồm phenates,

salicylates, sulfonates, ethoxylatesnonylphenol, các chất tẩy rửa kiềm tan trong nhiên
liệu và các chất tẩy rửa có chứa kim loại kiềm thổ. Các chất tẩy rửa đặc biệt hiệu quả ở
đây bao gồm các hợp chất phenates, salicylates, sulfonates, và ethoxylatesnonylphenol
[2]. Phụ gia này có tác dụng ngăn cản, loại trừ các cặn không tan trong nhiên liệu, cặn
sạn, cacbon và các hợp chất chì trên các bộ phận của động cơ đốt trong.
Phụ gia chống tách pha được sử dụng trong nhiên liệu xăng sinh học nhằm mục
đích ngăn ngừa sự tách pha của nhiên liệu xăng nguyên liệu và etanol trong quá trình
lưu trữ, vận chuyển cũng như sử dụng. Trong etanol luôn chứa một lượng nhỏ nước
điều này làm cản trở sự hòa tan của etanol vào trong xăng nguyên liệu. Hơn nữa, trong
quá trình lưu trữ do etanol sử dụng để pha trộn là loại khan (99,5%) nên có tính hút
nước rất mạnh vì vậy sẽ làm tăng hàm lượng nước trong xăng sinh học làm tăng quá
ĐT.06.11/NLSH
-6 -
trình tách lớp. Vì vậy, cần phải sử dụng các phụ gia chống sự tách lớp để tăng sự ổn
định của nhiên liệu trong quá trình lưu trữ.
Phụ gia chống tách pha sử dụng trong xăng sinh học được sử dụng có nhiều chất
khác nhau như metyl tert-butyl ete (MTBE) [15], etyl tert-butyl ete (ETBE) [16], các
dialkyl carbonat [17], các alkyl acetat [18], các N,N-bis(hydroxyalkyl) alkyl amide [9].
MTBE và ETBE được sử dụng để pha vào hỗn hợp xăng và etanol có rất nhiều
mục đích khác nhau như tăng trị số octan, không ảnh hưởng xấu đến độ ổn định lưu
trữ, chống tách nước hay chống ăn mòn và tăng độ ổn định của etanol trong xăng. Một
ưu điểm nữa của MTBE và ETBE là có thể sử dụng etanol công nghiệp có nồng độ
95% [15-16]. Tuy nhiên, hàm lượng sử dụng MTBE và ETBE rất lớn, 4-12% đối với
MTBE và 5-20% đối với ETBE. Thêm vào đó là MTBE và ETBE khi pha hàm lượng
lớn như trên thì làm giảm nhiệt trị, khi bị thải ra môi trường thì khó bị phân hủy bởi vi
sinh vật và độc với cơ thể con người.
Các dialkyl carbonat và alkyl acetat được sử dụng làm chất ức chế quá trình
tách pha của etanol và xăng nhiên liệu. Các dialkyl carbonat phù hợp làm phụ gia
chống tách pha là dimetyl carbonat và dialkyl carbonat trong đó tốt nhất là dimetyl
carbonat [17]. Các dialkyl acetat phù hợp làm phụ gia chống tách pha là các nhóm C

1-6

dialkyl acetat, tốt nhất là các C
2-4
dialkyl acetat. Nồng độ phù hợp của hai nhóm chất
trên nằm trong khoảng từ 0,1% đến 1%. Cả hai nhóm chất trên đều có ưu điểm là có
thể sử dụng etanol có hàm lượng 95% pha vào xăng nguyên liệu. Tuy nhiên khi sử
dụng hai nhóm phụ gia trên thì làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu và phải sử dụng ở
hàm lượng lớn.
Một trong những chất chống tách pha có hiệu quả cao được sử dụng làm phụ
gia trong xăng sinh học là nhóm N,N-bis(hydroxyalkyl) alkyl amide. Nhóm này có
công thức chung là R-CO-N(R’OH)
2
, là chất có hiệu quả chống tách pha rất lớn, hàm
lượng sử dụng thấp và có khả năng thương mại được [9].
Việc nghiên cứu lựa chọn được thành phần và hàm lượng các loại phụ gia phù
hợp là bước nghiên cứu quan trọng để xây dựng được đơn pha chế và quy trình pha
chế thích hợp với xăng sinh học.

ĐT.06.11/NLSH
-7 -

Xăng A92
Phụ gia chống
tách pha

Sản phẩm E10, E15, E20
Phụ gia chất
phân tán

Phụ gia chống
oxy hóa

Phụ gia
ch
ố
ng ăn m
òn

Chất biến
tính

Etanol 99,5%

Hỗn hợp chất biến
tính đa ch
ứ
c năng

Etanol biến tính
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT ĐƠN PHA CHẾ XĂNG SINH
HỌC E10, E15, E20
2.1. Thực nghiệm
Thành phần nhiên liệu được chuẩn bị gồm có xăng A92 mua tại cây xăng của
Petrolimex, etanol khan 99,5% được cung cấp bới Công ty TNHH Bagico và các chất
phụ gia bao gồm:
- Phụ gia chất chống phân tách pha N,N-bis(2-hydroxyethyl)octadecane amide
- Phụ gia chất phân tán Manich
- Phụ gia chất chống oxi hóa Ethoxiquine

- Phụ gia chất chống ăn mòn
Quy trình phối trộn thực hiện như sau: (đã đề xuất từ chuyên đề 1)











Hình 2: Sơ đồ phối trộn nhiên liệu xăng pha etanol
ĐT.06.11/NLSH
-8 -
Etanol E100 được pha trộn với 5% hỗn hợp chất biến tính đa chức năng để đánh
dấu mục đích sử dụng làm nhiên liệu. Chất biến tính được sử dụng là phân đoạn xăng
trong phân đoạn chưng cất dầu thô.
Các chất phụ gia được pha trộn với chất biến tính sau đó pha trộn với E100 tạo
thành hỗn hợp chất biến tính đa chức năng để phối trộn với xăng thương phẩm. Các
phụ gia sử dụng để phối trộn bao gồm: phụ gia chất chống tách pha, phụ gia chất phân
tán, chất tẩy rửa, phụ gia chất chống oxy hóa, phụ gia chất ức chế ăn mòn.
Theo [9], phụ gia chất chống tách pha N,N-bis(2-hydroxyethyl)octadecane
amide được sử dụng với hàm lượng khoảng 0,1 – 0,2% khối lượng trong hỗn hợp.
Theo [2,12], phụ gia chất phân tán Manich được sử dụng trong hỗn hợp với
hàm lượng thích hợp 0,01% khối lượng.
Theo [13], phụ gia chống oxy hóa được sử dụng cho xăng sinh học là
ethoxyquin (ETX) hàm lượng thích hợp 0,01% khối lượng.
Theo [14], phụ gia ức chế ăn mòn được sử dụng là hỗn hợp 2 chất imidazoline

(IM) và đồng phụ gia alkenyl succinimide (AS) với hàm lượng 0,013% khối lượng
theo tỷ lệ AS+IM:80ppm+50ppm.
Các hỗn hợp chất biến tính này được pha với xăng thương mại theo tỷ lệ 10%,
15% và 20% thể tích etanol nhiên liệu biến tính (NLBT) và đánh giá các tính chất
nhiên liệu của các mẫu xăng sinh học.
Các chỉ tiêu nhiên liệu được xác định tại Viện HHCN Việt Nam. Cụ thể:
- Khối lượng riêng ở 15
o
C được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6594 /ASTM
1298
- Trị số ốctan được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2703/ASTM D 2699
- Xác định hàm lượng chì được xác định theo tiêu chuẩn TCNV 7143/ASTM D
3237
- Hàm lượng lưu huỳnh được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6701/ASTM D
2662
- Ăn mòn tấm đồng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2694/ASTM D 130
- Áp suất hơi Reid ở 37,8
0
C được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7023/ASTM D
4953
- Độ ổn định oxy hóa được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6778/ASTM D 525
ĐT.06.11/NLSH
-9 -
- Nhiệt độ thành phần cất được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2698/ASTM D
86
- Hàm lượng etanol được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7332/ASTM D 4815
- Hàm lượng kim loại (Fe, Mn) được xác định theo tiêu chuẩn TCVN
7331/ASTM D 3831
- Hàm lượng oxy được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7332/ASTM D 4815
- Hàm lượng hydrocacbon thơm, olefin được xác định theo tiêu chuẩn TCVN

7330/ASTM D 1319
- Hàm lượng Benzen được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6703/ASTM D 3606
2.2. Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng E10
Các mẫu xăng sinh học E10 pha trộn có thành phần như sau:
Bảng 3: Thành phần nhiên liệu của các mẫu xăng sinh học
Mẫu
Thành phần nhiên liệu (% thể tích)
Xăng Etanol
Hỗn hợp chất biến tính đa chức năng
Chất
biến
tính
Phụ gia chất
chống tách
pha
Phụ gia
chất phân
tán
Phụ gia chất
chống oxy
hóa
Phụ gia chất
chống ăn
mòn
E10 90 9,5 0,5 0 0 0 0
E10-1 89,867 9,5 0,5 0,1 0,01 0,01 0,013
E10-2 89,767 9,5 0,5 0,2 0,01 0,01 0,013
Mẫu nhiên liệu xăng sinh học E10 được phối trộn với các hỗn hợp chất biến
tínhrồi đánh giá các chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu và so sánh với mẫu nhiên liệu sinh
học E10 không pha phụ gia. Các kết quả đánh giá tính chất nhiên liệu của các mẫu

được trình bày trong bảng 4.

ĐT.06.11/NLSH
-10 -
Bảng 4: Tính chất nhiên liệu của xăng sinh học E10
STT

Chỉ tiêu E10 E10-1 E10-2
E10 - 1
(sau 3
tháng)
1 Trị số octan 94 94,6 94,7 94,5
2 Hàm lượng chì, g/l 0,0032 0,0031 0,0032 0,0031
3 Thành phần cất phân đoạn
- 10%,
0
C
- 50%,
0
C
- 90%,
0
C
- Điểm sôi cuối,
0
C
- Cặn cuối, %thể tích

47,5
67

159,5
183,0
2,0

47,0
67,3
160,5
183,0
1,7

47,7
68,1
160,0
184,5
1,6

47,0
67,0
162,7
185,8
1,7
4 Ăn mòn tấm đồng, 3h, 50
0
C Loại 1 Loại 1 Loại 1 Loại 1
5
Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi,
mg/100ml
4 3,6 3,3 3,4
6 Độ ổn định oxy hóa, phút 897 894 896 889
7 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg 232 222 218 221

8 Áp suất hơi Reid, kPa 67 60 62 61
9 Hàm lượng benzen, % thể tích 1,4 1,3 1,3 1,3
10 Hàm lượng hydocacbon thơm, % thể tích

31,7 28,5 27,7 28,3
11 Hàm lượng olefin, % thể tích 38 34,2 34 34,7
12 Hàm lượng oxy, % khối lượng 4,15 3,96 3,87 4,0
13 Hàm lượng etanol, % thể tích 10,12 9,95 9,92 9,9
14 Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
0,736 0,741 0,743 0,745
15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l 4,4 4,0 3,8 4,0
ĐT.06.11/NLSH
-11 -
Từ kết quả thu được trên bảng cho thấy các mẫu xăng sinh học E10 đều có các
tính chất nhiên liệu nằm trong giới hạn phù hợp làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
(ngoại trừ chỉ tiêu về hàm lượng oxi). Hàm lượng cặn trong mẫu có pha chất biến tính
đa chức năng thấp hơn so với mẫu không pha chất biến tính đa chức năng. Tuy nhiên,
tăng hàm lượng phụ gia trong hỗn hợp chất biến tính đa chức năng cũng không làm
thay đổi nhiều đến các tính chất nhiên liệu của hỗn hợp. Hơn nữa, so với mẫu ban đầu,
mẫu được bảo quản sau 3 tháng cũng có các tính chất nhiên liệu hầu như không thay
đổi. Như vậy, về mặt kinh tế, hàm lượng phụ gia trong hỗn hợp chất biến tính pha
trong mẫu E10-1 là thích hợp.
Từ kết quả nghiên cứu thu được ở trên có thể đưa ra đơn pha chế với hàm lượng
các chất phụ gia được sử dụng thích hợp cho nhiên liệu phối trộn xăng sinh học E10
được trình bày trong bảng 5.
Bảng 5: Đơn pha chế hỗn hợp chất biến tính cho xăng sinh học E10
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)

Chất biến tính 0,5
Phụ gia chống tách pha 0,1
Phụ gia chất phân tán 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013


ĐT.06.11/NLSH
-12 -
2.3. Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng E15
Để xác định hàm lượng các chất phụ gia thích hợp trong hỗn hợp chất biến tính
cho xăng sinh học E15, thực nghiệm được tiến hành pha trộn hỗn hợp chất biến tính
của nhiên liệu xăng sinh học E10. Sau đó, đánh giá các chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu
của mẫu E15 phối trộn so với mẫu xăng sinh học E15 không pha chất biến tính và mẫu
sau khi được bảo quản. Thành phần phụ gia trong hỗn hợp chất biến tính được sử dụng
được trình bày trong bảng 6.
Bảng 6: Thành phần nhiên liệu xăng sinh học E15
Mẫu
Thành phần nhiên liệu (% thể tích)
Xăng Etanol
Hỗn hợp chất biến tính đa chức năng
Chất
biến
tính
Phụ gia chất
chống tách
pha
Phụ gia
chất phân
tán

Phụ gia chất
chống oxy
hóa
Phụ gia chất
chống ăn
mòn
E15 85 14,25 0,75 0 0 0 0
E15-A 84,867 14,25 0,75 0,1 0,01 0,01 0,013
Bảng 7: Tính chất nhiên liệu của các mẫu xăng sinh học E15
STT

Chỉ tiêu E15 E15-A
E15-A
(sau 3
tháng)
1 Trị số octan
RON

95,2

95,1

95
2 Hàm lượng chì, g/l 0,0031 0,0028 0,0029
3 Thành phần cất phân đoạn
10%,
0
C 48,2
48,0
47,4

50%,
0
C 68,0
67,0
68,9
90%,
0
C 155,0
156,5
157,5
ĐT.06.11/NLSH
-13 -
Điểm sôi cuối,
0
C 178,0
178,5
183,5
Cặn cuối, % thể tích 1,4 1,3 1,3
4 Ăn mòn tấm đồng, 3h, 50
0
C Loại 1 Loại 1 Loại 1
5 Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi, mg/100ml

2,8 2,5 2,7
6 Độ ổn định oxy hóa, phút 1149 1157 1005
7 Hàm lượng lưu huỳnh, ppmw 212 210 210
8 Áp suất hơi Reid, kPa 65 62 63
9 Hàm lượng benzen, %thể tích 1,4 1,2 1,2
10 Hàm lượng hydocacbon thơm, %thể tích 27,7 26,5 27,0
11 Hàm lượng olefin, % thể tích 34 32,4 33

12 Hàm lượng oxy, % khối lượng 5,55 5,92 6,12
13 Hàm lượng etanol, % thể tích 14,7 14,94 14,67
14 Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
0,736 0,743 0,751
15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l 4,0 3,9 4,2
Từ kết quả thu được trên bảng 7 thấy rằng, các mẫu xăng sinh học E15 sau khi
phối trộn có các chỉ tiêu chất lượng nằm trong giới hạn cho phép của nhiên liệu động
cơ đốt trong (ngoại trừ chỉ tiêu về hàm lượng oxi).
Tuy nhiên sau thời gian lưu trữ (khoảng 3 tháng), mẫu xăng sinh học E15-A với
hàm lượng phụ gia tương tự cho xăng sinh học E10 thì thấy có hiện tượng tách pha. Để
đánh giá tác dụng của hàm lượng phụ gia chất chống tách pha trong hỗn hợp nhiên
liệu, hỗn hợp nhiên liệu được bổ sung thêm 0,5% (thể tích) nước để đánh giá khả năng
tách pha và xác định hàm lượng nước trong mẫu bằng phương pháp ly tâm.
Bảng 8: Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia tới hàm lượng nước tách pha
Hàm lượng phụ gia (% thể tích) Lượng nước tách pha (% thể tích)
0,1 0,15
ĐT.06.11/NLSH
-14 -
0,15 0,02
0,2 0,02
Kết quả xác định được hàm lượng nước tách pha trong nhiên liệu xăng sinh học
tăng cao với hàm lượng phụ gia chất phân tán 0,1% (thể tích). Khi tăng hàm lượng phụ
gia chất phân tán lên 0,15% (thể tích), hàm lượng nước tách pha giảm, tiếp tục tăng
hàm lượng phụ gia phân tán lên 0,2% (thể tích), hàm lượng nước tách pha không thay
đổi so với hàm lượng phụ gia phân tán 0,15%. Như vậy, để tăng khả năng chống tách
pha nước trong nhiên liệu đối với hỗn hợp xăng sinh học E15, chúng tôi sử dụng hàm
lượng phụ gia chất chống tách pha trong nhiên liệu là 0,15% (thể tích). Mẫu sau khi

pha trộn được đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu.
Bảng 9: Chỉ tiêu chất lượng xăng sinh học E15
STT

Chỉ tiêu
A92
(TCVN 6776:
2005)
E15
1 Trị số ốctan
RON

Min, 92

95,3
2 Hàm lượng chì, g/l Max, 0,013 0,0029
3 Thành phần cất phân đoạn
- 10%,
0
C Max, 70 48,0
- 50%,
0
C Max, 120 67,0
- 90%,
0
C Max, 190 156,5
- Điểm sôi cuối,
0
C Max, 215 178,5
- Cặn cuối, % thể tích Max, 2 1,3

4 Ăn mòn tấm đồng, 3h, 50
0
C Loại 1 Loại 1
5 Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi, mg/100ml Max, 5 2,5
6 Độ ổn định oxy hóa, phút Min, 480 1230
ĐT.06.11/NLSH
-15 -
7 Hàm lượng lưu huỳnh, ppmw Max, 500 213
8 Áp suất hơi Reid, kPa 43-75 63
9 Hàm lượng benzen, %thể tích Max, 2,5 1,2
10 Hàm lượng hydocacbon thơm, %thể tích Max, 40 26,9
11 Hàm lượng olefin, % thể tích Max, 38 34,4
12 Hàm lượng oxy, % khối lượng Max, 2,7 5,98
13 Hàm lượng etanol, % thể tích - 14,96
14 Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
Báo cáo 0,743
15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l Max, 5 3,7
Kết quả thu được trên bảng 9 cho thấy, nhiên liệu sinh học E15 có các tính chất
nhiên liệu nằm trong giới hạn so với giới hạn tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng không chì
A92 (ngoại trừ chỉ tiêu về hàm lượng oxi), có thể phù hợp làm nhiên liệu cho động cơ
đốt trong.
Từ những kết quả nghiên cứu thu được ở trên có thể đưa ra đơn pha chế với
hàm lượng phụ gia thích hợp cho nhiên liệu phối trộn xăng sinh học E15 như trong
bảng 10.
Bảng 10: Đơn pha chế hỗn hợp chất biến tính cho xăng sinh học E15
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)
Chất biến tính 0,75

Phụ gia chống tách pha 0,15
Phụ gia chất phân tán, chất tẩy rửa 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013


ĐT.06.11/NLSH
-16 -
2.4. Nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế cho hỗn hợp nhiên liệu xăng E20
Các thực nghiệm được tiến hành với hỗn hợp nhiên liệu xăng sinh học E20
tương tự như với E10 và E15. Thành phần chính của hỗn hợp nhiên liệu được trình bày
trong bảng dưới đây.
Bảng 11: Thành phần nhiên liệu mẫu xăng sinh học E20
Mẫu
Thành phần nhiên liệu (% thể tích)
Xăng Etanol
Hỗn hợp chất biến tính đa chức năng
Chất
biến
tính
Phụ gia chất
chống tách
pha
Phụ gia
chất phân
tán
Phụ gia chất
chống oxy
hóa
Phụ gia chất

chống ăn
mòn
E20 80 19 1 0 0 0 0
E20-A 79,867 19 1 0,1 0,01 0,01 0,013
Các mẫu xăng sinh học sau khi phối trộn được đánh giá chỉ tiêu chất lượng
nhiên liệu. So sánh với mẫu pha chất biến tính với mẫu không pha phụ gia và mẫu tồn
trữ theo thời gian để đánh giá chất lượng của nhiên liệu và tác dụng của các chất phụ
gia có mặt trong nhiên liệu.
Bảng 12: Tính chất nhiên liệu của các mẫu xăng sinh học E20
STT

Chỉ tiêu
A92 (TCVN
6776: 2005)
E20 E20-A
E20-A
(sau 3
tháng)
1 Trị số ốctan
- RON

Min, 92

96,3

96,5

96,3
2 Hàm lượng chì, g/l Max, 0,013 0,0028 0,0027 0,0028
3 Thành phần cất:

- 10%,
0
C Max, 70 49 49,5 51,7
- 50%,
0
C Max, 120
69,0 69,5
71,9
ĐT.06.11/NLSH
-17 -
- 90%,
0
C Max, 190
153,0 155,5
160,3
- Điểm sôi cuối,
0
C Max, 215
176,5 176,5
182,7
- Cặn, % thể tích Max, 2 1,0 1,0 1,2
4 Ăn mòn tấm đồng, 3h, 50
0
C Loại 1 Loại 1 Loại 1 Loại 1
5
Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi,
mg/100ml
Max, 5 1,7 1,5 1,6
6 Độ ổn định oxy hóa, phút Min, 480 1340 1425 1025
7 Hàm lượng lưu huỳnh, ppmw Max, 500 203 198 201

8 Áp suất hơi Reid, kPa 43-75 65 61 63
9 Hàm lượng benzen, %thể tích Max, 2,5 1,2 1,1 1,2
10
Hàm lượng hydocacbon thơm,
%thể tích
Max, 40 28 25,3 27
11 Hàm lượng olefin, %thể tích Max, 38 32,3 30,4 32,6
12 Hàm lượng oxy, %khối lượng Max, 2,7 7,94 8,06 7,76
13 Hàm lượng etanol, %thể tích - 19,78 19,76 19,27
14 Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
Báo cáo 0,75 0,75 0,752
15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l

Max, 5 3,4 3,6 3,4
Từ kết quả thu được trên bảng ta thấy rằng, so với tính chất nhiên liệu của xăng
A92, các mẫu xăng sinh học E20 sau khi phối trộn có các chỉ tiêu chất lượng nằm
trong giới hạn cho phép của nhiên liệu động cơ đốt trong (ngoại trừ chỉ tiêu về hàm
lượng oxi). Các mẫu xăng sinh học E20 có một số tính chất nhiên liệu tốt hơn so với
xăng A92 thông thường như thời gian ổn định oxy hóa cao hơn hẳn, hàm lượng cặn
thấp hơn.
Sau thời gian bảo quản (khoảng 3 tháng), mẫu xăng sinh học E20-A có xuất
hiện hiện tượng tách pha. Điều này có thể do hàm lượng etanol trong xăng cao làm
tăng khả năng hấp thụ hơi nước của nhiên liệu.
ĐT.06.11/NLSH
-18 -
Bảng 13: Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia tới hàm lượng nước tách pha
Hàm lượng phụ gia (% thể tích) Lượng nước tách pha (% thể tích)

0,15 0,18
0,20 0,02
0,25 0,02
Để xác định hàm lượng phụ gia chất chống tách pha thích hợp, hỗn hợp nhiên
liệu được pha thêm 0,5% (thể tích) nước và các hàm lượng phụ gia chống tách pha
khác nhau. Hàm lượng nước tách pha trong nhiên liệu được xác định bằng phương
pháp ly tâm. Kết quả trên bảng 13 cho thấy, với hàm lượng phụ gia chống tách pha
0,2% (thể tích) là phù hợp. Do đó, để làm giảm khả năng hấp thụ và tách pha nước
trong nhiên liệu đối với hỗn hợp xăng sinh học E20, chúng tôi sử dụng hàm lượng phụ
gia chất chống tách pha trong nhiên liệu là 0,2% (thể tích) và giữ nguyên hàm lượng
của các phụ gia còn lại trong hỗn hợp chất biến tính. Mẫu sau khi pha trộn được đánh
giá các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu.
Bảng 14: Tính chất nhiên liệu của xăng sinh học E20
STT

Chỉ tiêu Giá trị
1 Trị số octan
RON

97,1
2 Hàm lượng chì, g/l 0,0027
3 Thành phần cất:
- 10%,
0
C
- 50%,
0
C
- 90%,
0

C
- Điểm sôi cuối,
0
C
- Cặn, % thể tích

49,5
69,5
155,5
176,5
1,0
4 Ăn mòn tấm đồng, 3h, 50
0
C Loại 1
ĐT.06.11/NLSH
-19 -
5 Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi, mg/100ml 1,5
6 Độ ổn định oxy hóa, phút 1440
7 Hàm lượng lưu huỳnh, ppmw 198
8 Áp suất hơi Reid, kPa 61
9 Hàm lượng benzen, %thể tích 1,1
10 Hàm lượng hydocacbon thơm, %thể tích 25,3
11 Hàm lượng olefin, %thể tích 30,4
12 Hàm lượng oxy, %khối lượng 8,06
13 Hàm lượng etanol, %thể tích 19,91
14 Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
0,745

15 Hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/l 3,5
Kết quả thu được cho thấy hỗn hợp xăng sinh học E20 có các tính chất nhiên
liệu nằm trong giới hạn cho phép, phù hợp làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong.
Từ những kết quả nghiên cứu thu được ở trên có thể đưa ra đơn pha chế với
hàm lượng phụ gia thích hợp sử dụng cho nhiên liệu phối trộn xăng sinh học E20 như
trong bảng 15.
Bảng 15: Đơn pha chế hỗn hợp chất biến tính cho xăng sinh học E20
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)
Chất biến tính 1
Phụ gia chống tách pha 0,2
Phụ gia chất phân tán, chất tẩy rửa 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013


ĐT.06.11/NLSH
-20 -
KẾT LUẬN
- Đã nghiên cứu và tìm hiểu được các loại phụ gia và công thức của từng loại cụ
thể hiện đang được sử dụng trên thế giới. Tùy thuộc vào từng loại nhiên liệu
khác nhau mà sử dụng hàm lượng từng loại phụ gia cho nhiên liệu khác nhau.
- Đã nghiên cứu pha chế lần lượt đối với từng loại phụ gia trong xăng sinh học
E10, E15, E20 và đã xác định được hàm lượng thích hợp cho từng loại phụ gia
trong hỗn hợp chất biến tính đa năng.
- Đã đưa ra được 3 đơn pha chế hỗn hợp chất biến tính đa chức năng cho 3 loại
xăng sinh học E10, E15, E20.
Đối với xăng sinh học E10 có đơn pha chế như sau:
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)
Chất biến tính 0,5
Phụ gia chống tách pha 0,1

Phụ gia chất phân tán 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013
Đối với xăng sinh học E15 có đơn pha chế như sau:
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)
Chất biến tính 0,75
Phụ gia chống tách pha 0,15
Phụ gia chất phân tán, chất tẩy rửa 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013



ĐT.06.11/NLSH
-21 -
Đối với xăng sinh học E20 có đơn pha chế như sau:
Thành phần Hàm lượng (% thể tích)
Chất biến tính 1
Phụ gia chống tách pha 0,2
Phụ gia chất phân tán, chất tẩy rửa 0,01
Phụ gia chất chống oxy hóa 0,01
Phụ gia chất ăn mòn 0,013
ĐT.06.11/NLSH
-22 -
Tài liệu tham khảo
1. Karl-Erik Egeback, Magnus Henke, Bjorn Rehnlund, Mats Wallin, Roger
Westerholm, Blending of ethanol in gasoline for spark ignition engines, Study
performed by Stockholm University, ATRAX AB, Autoemission KEE
Consultant AB, AVL MTC AB. Financed by Swedish EMFO, 2004-2005.
2. Lawrence J. Cunningham, Richard F. DuMont, William J.Colucci, Alexander

M. Kulinowski, Joseph W. Roos, Ronald K. Fricke, US 2008/0086934 A1,
Protecting fuel delivery systems in engines combusting ethanol-containing
fuels.
3.
4. />_industry/our_products/
5. M. M. Antonijevic, M. B. Petrovic, Copper corrosion inhibitors, Int. J.
Electrochem. Sci., 3 (2008), 1 – 28
6. Hong Ju, Yan Li, Aminic nitrogen-bearing polydentate Schiff base compounds
as corrosion inhibitors for iron, Corrosion Science Vol 50, Issue 3, (2008), 865-
871
7. F. Bentiss, M. Traisnel, M. Lagrenee, The substituted 1,3,4-oxadiazoles: a new
class of corrosion inhibitors of mild steel in acidic media, Corrosion Science
Vol 43, Issue 1, (2000), 127-146
8. F.Bentiss, M. Traisnel, M. Lagrenee, H. Vezin, 2,5-Bis(4-
dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazole and 2,5-bis(4-dimethylaminophenyl)-
1,3,4-thiadiazole as corrosion inhibitors for mild steel in acidic media,
Corrosion Science Vol 46, Issue 11, (2004),2781-2792
9. Harry A.Smith, US Patent 4428754, N,N-Bis (Hydroxyalkyl) Alkyl Amides as
phase separation inhibitors in liquid hydrocarbon and ethanol mixtures.
10. Thummarat thummadetsak, Gasohol specification issue: Effect on vehicle
emissions and driveability.
11. Jonathan S. Vilardo, US 2009/0307965 A1, Fuel additives for use in high level
alcohol-gasoline blends.
12. Ellis B.Rifkin, Martin E. Gluckstein, Warren L. Perilstein, US Patent 4398921,
Gasohol compositions.
ĐT.06.11/NLSH
-23 -
13. Ibrahim Abou-Nemeh, US 2007/0204505 A1, Gasoline fuel compositions
having increased oxidative stability.
14. Sophia L. Wang, Georgr R. Meyer, Keery C. Brinkman, US Patent 5024677,

Corrosion inhibitor for alcohol and gasohol fuels.
15. Francis S. Bove, William M. Sweeney, Sheldon Herbstman, US Patent
4207077, Gasoline-ethanol fuel mixture solubilized with methyl-t-butyl-ether,
1980.
16. Francis S. Bove, Sheldon Herbstman, US Patent 4207076, Gasoline-ethanol
fuel mixture solubilized with ethyl-t-butyl-ether, 1980.
17. Harry A. Smith, US Patent 4380455, Dialkyl carbonates as phase separation
inhibitors in liquid hydrocarbon fuel and ethanol mixtures, 1983.
18. Harry A. Smith, US Patent 4394133, Dialkyl acetates as phase separation
inhibitors in liquid hydrocarbon fuel and ethanol mixtures, 1983.