slideshare vn de tai nghien cu u a nh huo ng cu a phu gia tang ron ho amin thom de n ti nh cha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

---  ---

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài : “Nghiên cưu ảnh hương của phụ gia tăng RON họ amin
thơm đên tính chất của nhiên liệu trong quá
h bảo quản và sư
trin
dụng”

Sinh viên thưc hiên: Lê Thanh Công
Lớp: Lọc hóa dầu A – K53 – Hà Nội

HÀ NỘI, 06/2013



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

---  ---

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài : “Nghiên
cưu
tinh
chât

c

u
a

anh hưởng
cua

phụ gia tăng RON họ amin thơm đêń

nhiên liệu trong quá trình bao quan và sư dung”

Giáo viên hướng dân 1

Thạc sĩ. Nguyễn Văn

Giáo viên phản biện

dân 2 Thạc sĩ. Đoàn Văn Huấn

Chúc Giáo viên hướng
HÀ NỘI, 06/2013


Thạc sĩ. Phạm Trung
Kiên

HÀ NỘI, 06/2013


Trường Đại
hoc

̣̣ Mỏ-Địa
chất

Đồ ̣́ ̣́
an tôt nghiêp̣
LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thưc hiện đồ án tốt nghiệp này, dưới sư hướng dẫn tận tình
của can bộ hướng dẫn và được phía nhà trường, cơ quan thưc tập tạo điều kiện
thuận lợi, tôi đã có một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học tập nghiêm túc để hoàn
thành đồ án. Kết quả thu được không chỉ do nỗ lưc của cá nhân mà còn có sư giúp đỡ
của quý thầy cô, gia đình và các bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
 Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Dầu khí, Bộ môn Lọc
hóa dầu - Trường Đại học Mỏ-Địa Chất, giảng viên Th.S Đoàn Văn Huấn
đã tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

PGS.TS Vũ Thị Thu Hà - Giám đốc Phòng thí nghiệm trọng điểm Công
nghệ lọc hóa dầu-Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam, Th.S Nguyễn
Văn Chúc cùng các anh chị trong viên đã hướng dẫn, hỗ trợ tôi về măṭ
phương pháp, lý luận và nội dung… trong suốt thời gian thưc hiện đồ án

Gia đình đã tạo điều kiện về tinh thần và vật chất để học tập tốt nhất.
 Các bạn đã giúp đỡ, trao đổi thông tin trong quá trình thưc hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Trong quá trình thưc hiện và trình bày đồ án không thể tránh khỏi những sai sót
và hạn chế, do vậy tôi rất mong được sư góp ý, nhận xét, phê bình của quý thầy cô
và các bạn.
Sinh viên

Lê Thành Công

SV:Lê Thành Công

Lợ́ : ̣̣ ̣́ ̣̀ Ap Loc hoa dâu K53


MỤC LỤC

MỤC LỤC................................................................................................................. 5
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
TT Số hình vẽ
Tên hình vẽ
1 Hình 1.1
Công thức cấu tạo của MMT
2 Hình 1.2
Công thức cấu tạo của anhydrit
polyisobutensuccinic polypropyl-phenol
3 Hình 1.3
Đồ thị đánh giá hiệu quả tương hỗ cuả
hôñ
hơp̣
phụ gia NMA và MMT
4 Hình 2.1
Bảng màu đánh giá độ ăn mòn tấm đồng
5 Hình 2.2
Nguyên lý chung của phương phaṕ
kiń h hiên̉

vi
điện tư
6 Hình 2.3
Sơ đồ băng thư động cơ
7 Hình 2.4
Phanh điện APA 100
8 Hình 2.5
Thiết bị điều chỉnh tay ga THA 100 và hôp̣ tiń
hiêụ
của nó
9 Hình 2.6
Sơ đồ nguyên lý đo của AVL Fuel balance 733S

Trang
12
27
31

37
42

43
44
44

45


10 Hình 2.7
11 Hình 2.8

Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát nước AVL533
Tủ phân tích khí thải CEBII

45
45


12
13
14
15

Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 3.1

16 Hình 3.2
17 Hình 3.3
18 Hình 3.4

19 Hình 3.5

20 Hình 3.6

21 Hình 3.7
22 Hình 3.8
23 Hình 3.9
24 Hình 3.10

25 Hình 3.11

Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO
Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx
Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo HC
Đồ thị biểu diễn khả năng tăng trị số octan của
phụ gia loại 1a (NMA+MMT)
Đồ thị biểu diễn khả năng RON của hệ phụ gia 2
(NMA+NNDMA+MMT)
Đồ thị biểu diễn khả năng tăng RON của hệ phụ
gia 3 (NMA+NNDMA+Aniline)
Kết quả ngoại quan của mẫu A92-DQ-DC và
cać
mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 ngay sau khi pha phụ
gia
Đồ thị so sań h khả năng tăng trị số octan của
3
loại phụ gia hệ 1 (NMA+MMT)
Hình ảnh ngoại quan của cać mẫu xăng trong
quá trình bảo quản

46
47
48
50

Hình ảnh ngoại quan của các mẫu nhiên liêụ trong
quá trình ngâm vật liệu
Kết quả SEM của cać ống cao su chup̣ vơí độ
phóng đại 30 lần

Kết quả SEM của cać ống cao su chup̣ vơí độ
phóng đại 100 nghìn lần
Kết quả SEM của cać đệm cao su chụp với độ
phóng đại 30 lần
Kết quả SEM của cać đệm cao su chụp với độ
phóng đại 1000 lần

63

51
52
53

55

61

63
64
64
64


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
TT
1
2

3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13

Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Các họ phụ gia tăng trị số octan
10
Bảng 1.2
Khả năng tương thić h cuả cać hơp̣ chât́
10
tăng trị
số octan
Bảng 1.3
Thành phần và tính chất của MMT
12
Bảng 1.4
Khả năng tăng RON của MMT khi pha vào xăng
12
Bảng 1.5
Khả năng tăng RON của hỗn hơp MMT và các
13

hợp chất oxygenat khi pha vào xăng
Bảng 1.6
Những ảnh hưởng của MMT đến tích chất
13
của xăng
Bảng 1.7
Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT
14
đối với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88
Bảng 1.8
Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT
14
đối với xăng gốc có trị số octan 92 đến 94
Bảng 1.9
Đặc tính kĩ thuật của phụ gia thương mại
15
Sunazocene
Bảng 1.10
Kết quả pha chế phụ gia plutocen vào các loại
16
xăng khác nhau
Bảng 1.11
Khả năng tăng chỉ số octan khi sư dụng
16
Sunazocene và MTBE
Bảng 1.12
Tính chất hóa lý của Etanol
17
Bảng 1.13
18

Khả năng tăng RON của xăng với thể tích cồn
0
95 khác nhau


14
15

Bảng 1.14
Bảng 1.15

18
20

Bảng 1.20

Tính chất hóa lý của butanol
Khả năng tăng RON của xăng với các thể tích
metanol khác nhau
Tính chất hóa lý của MTBE
Khả năng tăng RON của xăng với các thể tích
MTBE khác nhau
Tính chất vật lý và trị số octan của một số phụ
gia amin thơm
Khả năng RON của N-methylaniline khi pha vào
xăng
Một số thư nghiệm với phụ gia PT-10515G

16
17

Bảng 1.16
Bảng 1.17

18

Bảng 1.18

19

Bảng 1.19

20
21

Bảng 1.21

Thư nghiệm khả năng tăng chỉ số octan của

24

22
23

Bảng 1.22
Bảng 1.23

24

Bảng 1.24

25

Bảng 1.25

26

Bảng 1.26

27

Bảng 1.27

28

Bảng 1.28

29

Bảng 1.29

30

Bảng 1.30

31

Bảng 2.1

32

Bảng 3.1

33

Bảng 3.2

phụ gia PT-10515G đối với xăng từ dầu mỏ
Bạch Hổ
Khả năng tăng trị số octan của phụ gia A-819
Khả năng tăng RON của các loại phụ gia khác
nhau của KRATA
Khả năng tăng trị số octan của phụ gia ADAKRATA so với MTBE
Khả năng tăng RON của hôñ hơp̣ NMA, mToludine, p-Toludine khi pha vaò môṭ loaị
xăng có RON=91,8
Khả năng tăng RON cuả hôñ hơp̣
NNDMA, aniline
khi pha vào một loại xăng có RON=91,8
Khả
năng tăng RON của hỗn hợp
NMA,NNDMA, aniline khi pha vào một loại
xăng có RON=91,8
Khả năng tăng RON của hỗn hợp 97% kl
NMA và 3% kl NNDMA khi pha vaò môṭ
loaị xăng có RON=91,6
Khả năng tăng RON của hỗn hợp MMT và
NMA khi pha vào một loại xăng có RON=91,6
Khả năng tăng RON của hỗn hợp 97%NMA3%NNDMA và 0,65 mg Mn(MMT)/g amine khi
pha vào một loại xăng có RON=91,6
Một số thông số cơ bản của động cơ Toyota

Vios 1NZ-FE
Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của
các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1a
Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của

20
21
22
23
24

24
25
26
29
29
29

30

30
31

48
50
51


34

Bảng 3.3

các mẫu nhiên liệu pha hệ phụ gia 2
Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của
các mẫu nhiên liệu pha hệ phụ gia 3

35

Bảng 3.4

Kết quả đo hàm lươṇ g nhựa của cać mâũ

52
53

ngay sau khi pha phụ gia
36

Bảng 3.5

37

Bảng 3.6

38

Bảng 3.7

39

Bảng 3.8

40

Bảng 3.9

41

Bảng 3.10

42

Bảng 3.11

43

Bảng 3.12

44

Bảng 3.13

45
46

Bảng 3.14
Bảng 3.15

Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của
các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1b

Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của
các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1c
Kết quả đánh giá chất lươṇ g cuả mâũ
xăng PG12a
Kết quả đo công suất cuả đôṇ g cơ khi
thử
nghiệm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a
Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liêụ cuả đôṇ g
cơ khi thư nghiệm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC
và
PG-12a
Kết quả đo phát thải CO của đôṇ g cơ khi
sử
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải HC của đôṇ g cơ khi
sử
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải CO2 của động cơ khi sư
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải NOx cuả đôṇ g cơ khi
sử
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Hàm lượng nhưa của các mẫu nhiên liệu
Kết quả đánh giá chất lươṇ g cuả
mâũ
PG-12a
sau 1 tháng bảo quản

54
54

56

57

57

58

59

59
60

61
62


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
RON

MON
ON
%V
TML
TEL
MMT
MTBE
ETBE
NMA
NNDMA

HC
SEM

Reseach Octane Number (Trị số octan theo phương phaṕ
nghiên
cứu)
Motor Octane Number (Trị số octan theo phương pháp môtơ)
Octane Number (Trị số octan )
Phần trăm thể tích
Tetra-metyl Lead (Tetrametyl chì)
Tetra-etyl Lead (Tetraetyl chì)
Methyl Cyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl
Methyl-tert-butyl-ether
Etyl-tert-butyl-ether
N-Methylaniline
N,N-Dimethylaniline
Hidrocarbon
Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tư quét )


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sư phát triển về công nghệ cũng như chủng loại của
động cơ đốt trong, chất lượng nhiên liệu cun g
yêu
ngày càng cao. Đặc
đươc câu
biệt đối với xăng, một trong những nhiên liệu có tầm quan trọng và đươc sư dụng
phổ biến nhất hiện nay. Yêu cầu chất lượng hàng đầu đặt ra đối với xăng thương
phẩm là trị số octan (RON) phải cao và phù hợp với động cơ.
Về cơ bản các loại xăng được chế biến từ dầu mỏ ít được sư dụng trưc tiếp

do không đáp ứng được các chỉ tiêu hóa lý của xăng thương phẩm. Vì vậy để
đáp ứng được các yêu câu kĩ thuật đặc biệt là trị số octan, bên canh việc phối trộn
nhiều loại xăng gốc với nhau như xăng chưng cât́ , xăng crackat, xăng reformat,…
các nhà sản xuất còn sư dụng phụ gia để pha vào xăng. Hàm lượng các loại phụ
gia pha trong xăng tuy rất nhỏ chỉ từ ppm đến vai
phâ trăm nhưng lại có thể bổ
n
sung và nâng cao chất lượng của xăng. Một trong những phụ gia không thể thiếu
trong bất kì các loại xăng thương phẩm nào đó là phụ gia tăng trị số octan. Phụ gia
tăng RON được nghiên cứu ngay từ khi nhiên liệu xăng xuất hiện và cho đến hiện
nay đã có rất nhiều loại phụ gia được sư dụng, có thể
đến như phụ gia
kể
oxygenat, phụ gia cơ kim, phụ gia amin thơm,…Mỗi loại đều có
ưu và
những
nhược điểm nhất định.
Trong các phụ gia tăng trị số octan, phụ gia họ amin thơm là
trong
môt
những họ phụ gia có RON cao, hơn nưa la có hiêụ g
trơ tăng RON vơí
i
“hiêp ”
ưn
cac họ phụ gia khac.́ Tuy nhiên ngoài các nghiên cứu về khả năng tăng RON của
phụ gia họ amin thơm khi pha vào xăng, những nghiên cứu về ảnh hưởng của nó
đến quá trình bảo quản và sư dụng nhiên liệu còn chưa nhiều.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ
amin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng”

được chọn để làm đồ án tốt nghiệp với mục đích nghiên cứu, đánh giá các ảnh
hưởng của phụ gia họ amin thơm đến việc bảo quản cũng như trong quá trình sư
dụng nhiên liệu. Qua đó đan h giá h
g
nhiên
pha phụ gia họ amin
an
hươn cua liêu
thơm đên an toaǹ chaý nổ cuả phương tiêṇ giao thông sử dung̣
xăng.
Đồ án gồm các nội dụng chính sau:
SV:Lê Thành Công

1

Lợ́ : ̣̣ ̣́ ̣̀ Ap Loc hoa dâu K53


 Tổng quan về nhiên liệu xăng và
cac

loại phụ gia pha xăng.

 Thực nghiệm chế tạo và pha phụ gia tăng RON họ amin thơm
xăng,
vao
thưc nghiệm bảo quản va sư
g nhiên
xăng pha phụ gia amin
dun liêu

thơm

SV:Lê Thành Công

2

Lợ́ : ̣̣ ̣́ ̣̀ Ap Loc hoa dâu K53


 Nghiên cứu đánh giá sự ảnh
hươn bảo quản và sư dụng nhiên
liệu.

g phụ gia họ amin thơm đến việc

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Tổng quan về nhiên liệu xăng
1.1.1 Thành phần và phân loại xăng
1.1.1.1 Thành phần của xăng
Trong suốt lịch sư công nghiệp dầu mỏ và cho đến tận bây giờ xăng là sản
phẩm chủ yếu nhất của dầu mỏ. Ngày nay tuy nó đã và đang mất dần vị trí độc tôn
do sư phát triển của động cơ diesel và động cơ phản lưc, xăng vẫn chiếm vị trí
hàng đầu. Nó chiếm khoảng 20-50% trong
toàn bộ sản phẩm dầu mỏ, tùy
số
thuộc vào nhu cầu cụ thể của mỗi vùng, mỗi nước.
Xăng là loại nhiên liệu lỏng nhẹ nhất ở điều kiện thường thu được từ việc
chế biến dầu mỏ và khí. Nó chủ yếu là các hydrocacbon từ C5 đến C11 và phụ gia,
được sư dụng rộng rãi trong các động cơ đốt trong như: ôtô, xe máy, máy bay…
Tương tư như dầu mỏ, thành phần hóa học của xăng cũng bao gồm các họ

hydrocacbon: parafin, naphtha và aromatic. Bên cạnh đó, trong xăng cũng luôn có mặt
của nước, kim loại và các hợp chất dị nguyên tố. Mặc dù thành phần hóa học của
xăng không phức tạp như dầu mỏ nhưng việc xác định chính xác các cấu tư
hidrocacbon là không thưc sư cần thiết. Người ta chủ yếu dưa vào các tính chất hóa
lý cơ bản của xăng để đánh giá chất lượng của nó.
Hợp phần pha xăng (xăng gốc) chủ yếu thu được từ các quá trình sau:
 Quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ (xăng chưng cất)
 Quá trình cracking (xăng crackat)
 Quá trình reforming (xăng reformat)
 Quá trình ankyl hóa (xăng ankylat)
 Quá trình isome hóa (xăng isomerisat)
 Quá trình polime hóa (xăng polymerisat)
 Quá trình cốc hóa (xăng cốc hóa)
 Quá trình nhiệt phân (xăng nhiệt phân) và rafinat dầu mỏ
Về cơ bản các loại xăng của những quá trình trên ít hoặc gần như không được
sư dụng trưc tiếp vì không đáp ứng được các chỉ tiêu hóa lý của xăng thương phẩm.
Vì vậy, trong thưc tế để sản xuất xăng thương phẩm các nhà sản xuất


thường phối trộn hai hay nhiều các loại xăng trên với nhau để được xăng gốc có
tính chất ưu việt nhất.
Một thành phần không thể thiếu trong xăng thương phẩm phải kể đến là
ph gia. Hàm lượng các phụ gia pha trong xăng chỉ từ ppm đến
phâ trăm
ụ
vai
n
nhưng lại bổ sung hoặc nâng cao chất lượng của xăng [1][2][9][11].
1.1.1.2 Phân loại xăng [3]
Hiện nay không có một quy định chung nào về việc phân loại xăng động cơ.

Mỗi nước lại có một cách hiểu, cách gọi khác nhau về xăng. Tuy nhiên có một số
cách phân loại chính sau:

 Phân loại dưa vào trị số octan:
Dưa vào trị số octan người ta phân loại xăng động cơ theo giá trị RON xác định
như sau:
-Xăng RON 90 hay MOGAS 90
-Xăng RON 92 hay MOGAS 92
-Xăng RON 95 hay MOGAS 95
-Xăng RON 98 hay MOGAS 98
 Phân loại dưa vào hàm lượng phụ gia chì:
Phụ gia chì pha trộn vào xăng nhằm mục đích tăng trị số octan. Xăng đươc̣
phân loại dưa vào hàm lượng phụ gia chì gồm:
-Xăng chì
-Xăng không chì
Tuy nhiên phụ gia này có tính độc và hầu hết đã bị cấm sư dụng trên thế
giới.
 Phân loại dưa vào thành phần pha trộn bổ sung:
Các phụ gia hoặc các hợp phần oxygenat pha trộn vào xăng, đặc biệt là
Etanol được điều chế từ các nguồn không phải là dầu mỏ, được pha trộn vào xăng
với tỷ lệ nhất định, khi đó xăng được phân loại thành:
-Xăng thường
-Xăng sinh học, hay Gasohol hay xăng E5, E10, E15, E20…
 Phân loại theo các tiêu chuẩn thế giới và địa phương:
Hiện nay, có rất nhiều hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn nhằm quy định chất
lượng xăng động cơ như: tiêu chuẩn châu Âu, tiêu chuẩn Hoa Kì, tiêu chuẩn Nga,
tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)... Các tiêu chuẩn này được xây dưng trên cơ sở phù
hợp với điều kiện của mỗi nước, mỗi vùng. Ở Viêt
Nam
loa xăng đạt tiêu

cac
i
chuẩn phải đáp ứng được cac


chỉ tiêu kĩ thuât

theo TCVN 6776:2005. Chính vì vậy


cách phân loại này còn được sư dụng để đánh giá chất lượng xăng cũng như quyết
định đến giá thành trong sản xuất và kinh doanh xăng.
1.1.2 Các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của xăng [3][4][5]
1.1.2.1Trị số octan
Trị số octan (ON) là một đơn vị đo quy ước và đặc trưng cho khả năng
chống cháy kích nổ của nhiên liệu trong động cơ và nó được đo bằng thể tích của
iso-octan (2,2,4 trimetyl pentan) trong hỗn hợp của nó với n-heptan, tương đương với
khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thư nghiệm ở điều kiện chuẩn. Quy
ước n-heptan có trị số octan bằng 0, iso-octan có trị số octan băng 100.
Trong quá trình cháy, khi tốc độ lan truyền quá lớn (hơn 40m/s) thì quá trình
cháy xảy ra gần như đồng thời ngay sau khi tia lưa điện của bugi phát cháy, đó là
hiện tượng cháy kích nổ. Hiện tượng cháy kích nổ sẽ gây ra các sóng xung kích va
đập mạnh vào xi lanh làm xuất hiện tiếng gõ kim loại khác thường, làm hao tổn công
suất của động cơ, gây hỏng thiết bị.
Về nguyên tắc trị số octan cua xăng càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù
hợp với tỷ số nén của động cơ. Xu hướng cháy kích nổ của xăng sẽ gia tăng khi loại
động cơ đang sư dụng có tỷ số nén, tải trọng, nhiệt độ hỗn hợp, áp suất và nhiệt độ
môi trường cao hơn và thời gian điểm hoả sớm hơn. Ngược lại xu hướng cháy kích
nổ sẽ được giảm bớt khi tăng tốc độ động cơ, chế độ chảy rối của hỗn hợp và độ
ẩm. Khi dùng xăng có trị số octan thấp hơn so với yêu cầu của động cơ sẽ gây ra

hiện tượng kích nổ làm giảm công suất của động cơ, nóng máy, gây mài mòn chi tiết,
tạo khói đen gây ô nhiễm môi trường. Còn khi dùng xăng có trị số octan cao hơn sẽ
gây lãng phí.
Trị số octan của xăng phụ thuộc chủ yếu vào bản chất hoá học của chúng.
Xăng chứa càng nhiều aromatic, các hydrocacbon mạch nhánh, các hidrocacbon không
no sẽ có ON càng cao. Trong số các họ hydrocacbon thì trị số octan tăng theo dãy sau:
Parafin Naphten Iso Parafin Olefin
Iso Olefin Aromatic
Trị số octan
1.1.2.2Áp suất hơi bão hòa Reid (RVP)
Áp suất hơi bão hòa là một trong những tính chất để đo mức độ bay hơi của
xăng và được đo tại 1000F (37,80C). Yêu cầu xăng phải có độ bay hơi thích hợp.
Trong giai đoạn khởi động của động cơ, nếu xăng bay hơi quá lớn, sẽ bốc hơi ngay
trên đường ống dẫn, gây hiện tượng nút hơi (nghẽn khí), làm cho xăng phun vào
buồng cháy lẫn bọt, không đảm bảo cung cấp đủ hơi xăng cho động cơ, do đó động
cơ hoạt động không ổn định, dễ chết máy. Trong vận chuyển, bảo quản sẽ


hao hụt nhiều do bốc hơi tư nhiên. Xăng bốc hơi kém thì khó khởi động máy (nhất là
khi trời lạnh), cũng như khó điều khiển máy, xăng cháy không hết, tạo muội, làm
loãng dầu nhớt, gây bào mòn máy. Theo tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN
6776:2005 thì áp suất hơi bão Reid của xăng nằm trong khoảng 43-75 kPa.

1.1.2.3Thành phần cất phân đoạn ASTM
Thành phần cất ở áp suất khí quyển được hiểu là nhiệt độ tại đó thu được x
% thể tích mẫu trong một thiết bị thư nghiệm tiêu chuẩn.
Nhiệt độ sôi là một trong những phương pháp để đánh giá mức độ bay hơi
của xăng. Người ta chia ra các nhiệt độ sôi như sau: điểm sôi đầu (IBP), điểm sôi
5%V, 10%V (T5,T10), điểm sôi 50%V (T50), điểm sôi 90%V (T90) và điểm sôi cuối
(EBP). Ý nghĩa của các giá trị này như sau:

 Điểm sôi đầu và 10%: Đặc trưng cho tính khởi động máy, khả năng gây
nghẽn hơi và hao hụt tư nhiên. Điểm sôi đầu càng thấp hơn quy định nhiều thì
xăng càng dễ hao hụt và gây nghẽn khí. Điểm sôi đầu và 10%V càng cao, càng khó
khởi động máy. Thông thường điêm sôi đầu của xăng là 35-400C, điểm sôi 10%V
là 50-600C, quy định điểm sôi 10%V không quá 700C.
 Điểm sôi 50%V: Đặc trưng cho khả năng thay đổi vận tốc máy. Điểm sôi
50%V của xăng càng thấp càng tốt, thông thường từ 115-1200C, quy định không
được quá 1200C.
 Điểm sôi 90%V và điểm sôi cuối: Đặc trưng cho khả năng bay hơi hoàn
toàn của xăng. Những điểm sôi này càng cao xăng càng khó bốc hơi, gây cháy
không hết, tạo muội, làm loãng dầu nhờn của máy, tăng sư mài mòn. Theo quy
định độ sôi 90%V không được quá 1900C và độ sôi cuối không quá 2150C. Thưc tế
độ cất cuối thấp, xăng có chất lượng cao, nhưng không thể giảm được nhiệt độ
sôi này xuống quá thấp, do nhà sản xuất nào cũng muốn tận thu được lượng xăng
nhiều hơn.
Xu hướng chung là giảm dần đều điểm sôi T10, T50, T90 và EBP giúp cải
thiện khả năng tăng tốc và đốt cháy nhiên liệu của động cơ. Riêng điểm sôi đầu
không quy định vì đã khống chế qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hòa.
1.1.2.4Hàm lượng chì
Chì là một thành phần làm tăng trị số octan cho xăng rất tốt nhưng khi phát thải
ra ngoài trong quá trình sư dụng nhiên liệu lại rất độc hại với môi trường, con


người và sinh vật nên lượng chì có trong xăng phải bị hạn chế. Ngày nay nhiều
quốc gia đã cấm không sư dụng phụ gia chì pha vào xăng.
Theo tiêu chuẩn
lươ g xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng
chât
n
chì trong xăng cho phép tối đa là 0,013g/l xăng.

1.1.2.5Hàm lượng nhựa thực tế
Nhưa trong xăng thường có màu vàng sẫm, được sinh ra do sư polime hoá của
các olefin có trong xăng trong quá trình bảo quản. Nhưa hòa tan hoàn toàn trong xăng,
tuy nhiên khi tách ra khỏi xăng nó thường ở dạng bán lỏng hoặc rắn. Nên khi xăng
bốc hơi nhưa sẽ đọng lại trên các thành ống hút, đẩy. Tại đây nhiệt độ cao làm nhưa
khô cứng lại, giảm tiết diện của ống dẫn, làm xăng bốc hơi vào buồng đốt khó khăn,
công suất cưc đại của động cơ giảm, hơi hỗn hợp phân phối trong các ống không
đều, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng. Hơn nữa nhưa sinh ra bám trên các van hút, làm
kênh van, áp suất buồng đốt không đảm bảo, máy vận hành không tốt, thậm chí có khi
không làm việc được.
Nhưạ còn làm giảm trị số octan của xăng. Vì vậy hàm lượng nhưa trong
xăng phải được khống chế. Theo tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN
6776:2005 thì hàm lượng nhưa cho phép tối đa là 5mg/100ml.
1.1.2.6Độ ổn định oxy hóa
Tính ổn định oxy hóa của xăng là một chỉ tiêu kĩ thuật quan trọng đặc trưng
cho khả năng chống lại sư biến đổi hóa học của xăng. Xăng sản xuất ra bao giờ cũng
qua một thời kỳ vận chuyển, bảo quản với thời gian ngắn dài khác nhau. Trong quá
trình vận chuyển, bảo quản và sư dụng, xăng có tính ổn định oxy hóa càng cao thì khả
năng biến chất càng khó nên các tính chất khác của xăng ít bị biến đổi. Ngược lại tính
ổn định oxy hóa của xăng thấp thì xăng sẽ dễ bị oxy hóa bởi oxy trong không khí và
tạo thành các sản phẩm chứa oxy rất đa dạng, làm tính chất
của xăng thay đổi nhanh chóng, ảnh hưởng xấu đến việc
dụng. Theo tiêu
sư
chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005 thì độ ổn định oxy hóa tối
thiểu của xăng là 480 phút.
Mức độ ổn định oxy hóa phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng xăng, cụ thể là
thành phần hóa học của xăng. Các hợp chất olefin có hai nối đôi đối xứng và các
loại hydrocacbon dạng mono hoặc di-olefin nối với nhân thơm là kém
ổn định

nhất…
1.1.2.7Hàm lượng lưu huỳnh
Lưu huỳnh là một trong những thành phần quan trọng đáng lưu ý trong dầu
mỏ nói chung và trong xăng nói riêng. Lưu huỳnh là tạp chất chủ yếu có trong dầu
thô. Chúng tồn tại ở nhiều dạng: mecaptan, disunfua, H2S, S…


Trong xăng động cơ, S là chất gây nhiều tác hại: khi đốt cháy tạo SO2, SO3 gây
độc hại và ăn mòn đường ống, thiết bị. Đặc biệt với sư có mặt của H2S khi không
cháy hết sẽ thải ra không khí gây ô nhiễm môi trường.
Chỉ tiêu này cho phép theo dõi được hàm lượng lưu huỳnh của các sản
phẩm dầu mỏ khác nhau và các phụ gia có chứa lưu huỳnh, từ đó có thể dư đoán
được các tính chất sư dụng và bảo quản. Trong một thời gian chỉ tiêu này được
thống nhất trên toàn cầu với mức quy định nằm trong khoảng 0,05-1% khối lượng.
Theo tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005 thì hàm lượng lưu
huỳnh tối đa là 500 mg/kg.
1.1.2.8Ăn mòn tấm đồng
Độ ăn mòn tấm đồng thể hiện sư có mặt của lưu huỳnh hoạt động có trong
mẫu thư nghiệm Hàm lượng lưu huỳnh có trong sản phẩm dầu mỏ là không
.
nhiều nhưng sư có mặt của nó cùng với sư tồn tại của các hợp chất hữu cơ chứa
oxy cũng có thể gây ra sư ăn mòn mạnh đối với các bộ phận của động cơ. Vì vậy,
hàm lượng của các hợp chất lưu huỳnh này trong nhiên liệu cũng cần phải nằm trong
một giới hạn nhất định. Giới hạn này được biểu diễn qua phép thư tính chất ăn mòn
tấm đồng.
Theo tiêu chuẩn chất lương xăng không chì TCVN 6776:2005, độ ăn mòn
tấm đồng của xăng ở 500C trong 3 giờ cho phép tối đa là Loại 1.
1.1.2.9Hàm lượng benzen
Benzen là hợp chất hydrocacbon (C-H) vòng thơm đơn giản nhất, nhưng lại có
tính chất đặc biệt của liên kết C-H no, bền vững với các chất oxy hóa nên là một tác

nhân tích cưc kìm hãm quá trình cháy kích nổ trong động cơ, tăng được ON cho xăng.
Vì vậy, trong nhiên liệu xăng đặc biệt là xăng không chì, benzen được sư dụng như là
một thành phần chống kích nổ. Tuy nhiên hàm lượng benzen trong xăng nếu cao quá
sẽ có những tác động tiêu cưc như dễ làm trương nở các zoăng phớt cao su, thậm
chí khí thải của nó còn ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Theo tiêu
chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005 thì hàm lượng benzen cho phép
tối đa là 2,5% thể tích.
1.1.2.10 Hàm lượng hydrocacbon thơm
Sư có mặt của các hydrocacbon thơm trong xăng như: benzene, toluen,
etylbenzen, p/m-xylen, o-xylen…làm tăng trị số octan rất hiệu quả nhưng chúng khá
độc. Các hydrocacbon thơm cũng có ảnh hưởng đến xăng như benzen. Do vậy, yêu
cầu hàm lượng hydrocacbon thơm trong xăng càng ít càng tốt. Theo tiêu chuẩn chất
lượng xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng hidrocacbon thơm trong xăng
cho phép tối đa là 40% thể tích.


1.1.2.11Hàm lượng olefin
Olefin có mặt trong xăng chủ yếu do quá trình chế biến dầu mỏ tạo ra. Các
olefin có khả năng chống kích nổ nằm trung gian giữa n-parafin và iso-parafin. Khi các
olefin có chiều dài mạch cacbon càng lớn thì khả năng chống kích nổ càng giảm.
Mặt khác, do trong phân tư có liên kết đôi nên các olefin rất dễ bị oxy hoá, do
vậy khi có mặt trong xăng chúng là một yếu tố làm tăng sư oxy hoá cho xăng,
tăng khả năng tạo nhưa, làm giảm chất lượng xăng. Theo tiêu chuẩn chât lương
xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng olefin trong xăng tối đa cho phép là
38% thể tích.
1.1.2.12 Hàm lượng oxy
Oxy tồn tại trong xăng dưới dạng nước, phụ gia (Etanol, Metanol, MTBE,
ETBE…) và các loại tạp chất khác. Sư có mặt của oxy hay nói cách khác là sư có
mặt của các hợp chất có chứa oxy có thể gây ra nhiều tác hại. Trong quá trình tiếp
xúc với kim loại, nó là tác nhân gây oxy hoá kim loại, làm giảm độ ổn định oxy hoá

của xăng, làm ăn mòn thiết bị…
Mặt khác trong quá trình cháy của nhiên liệu, hàm lượng của oxy có trong
xăng tăng sẽ làm tăng việc phát thải các chất độc hại như CO, NOx…Theo tiêu
chuẩn chất lươn g xăng không chì TCVN 6776:2005,
lươ g oxy trong xăng tôí
ham
n
đa cho phep là 2,7% khôí lượng.
1.1.2.13 Khối lượng riêng ở 150C
Khối lượng riêng của xăng là khối lượng của một đơn vị thể tích xăng ở
điều kiện tiêu chuẩn 150C (600F) và 1atm.
Việc xác định khối lượng riêng rất cần thiết cho việc chuyển đổi thể tích
nhiên liệu đã đo ở nhiệt độ thưc tế về thể tích hoặc khối lượng hoặc cả hai ở nhiệt
độ đối chứng tiêu chuẩn trong quá trình bảo quản, vận chuyển. Khối lượng riêng là
yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của xăng và là yếu tố góp phần đánh giá thành
phần xăng.
1.1.2.14 Hàm lượng kim loại (Mn, Fe)
Đối với xăng hàm lượng kim loại đáng kể sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của
xăng, chủ yếu được cố ý đưa vào dưới dạng phụ gia tăng trị số octan như sắt,
mangan… Khi hàm lượng kim loại quá lớn sẽ tạo các hạt mài mòn, các hạt gỉ, dễ gây
ăn mòn thiết bị, ảnh hưởng lên bộ chuyển đổi xúc tác. Khi bị oxy hoá sẽ làm ảnh
hưởng đến chất lượng của xăng. Mặt khác khi cháy sẽ tạo cặn lắng xuống, bám vào
bugi là nguyên nhân gây ra mất lưa và hoạt động kém của động cơ.


Theo tiêu chuẩn chất lương xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng
kim loại (Fe, Mn) trong xăng tối đa cho phép là 5mg/l.
1.1.2.15 Ngoại quan
Về ngoại quan nhiên liệu phải trong, không có tạp chất lơ lưng thì mới đạt
tiêu chuẩn. Nếu xăng biến màu có thể do đã bị oxy hoá, hoăc do quá trình bảo

quản, chứa đưng không đúng yêu cầu, hoặc do xăng đã biến tính…
1.2 Tổng quan về phụ gia pha xăng
Như đã trình bày ở trên thì hầu như các xăng thu được trong quá trình chế biến
dầu mỏ không được sư dụng trưc tiếp. Chúng cần phải được phối trộn với
nhau, nhằm bổ sung các tính chất ưu việt cho nhau, cũng như khắc phục các
nhược điểm của chúng. Bên cạnh đó để đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật của xăng
thương phẩm thì một thành phần không thể thiếu trong xăng là phụ gia. Mặc dù hàm
lượng của phụ gia trong xăng rất nhỏ nhưng hiệu quả kĩ thuật mà nó mang lại là vô
cùng lớn. Về cơ bản, các loại phụ gia trong xăng bao gồm các loại sau:


Phụ gia tăng trị số octan.



Phụ gia chống oxy hóa.



Phụ gia chống tạo cặn trong buồng đốt.



Phụ gia tẩy rưa, chống gỉ, tăng cường khả năng khuếch tán.



Phụ gia làm sạch bộ chế hòa khí.



Phụ gia chống ăn mòn.



Phụ gia tạo màu…

Cơ chế hoạt động của các phụ gia pha xăng chủ yếu theo cơ chế phá hủy, ức
chế các hợp chất peoxit, hydropeoxit, gốc tư do sinh ra trong quá trình tiền cháy của
nhiên liệu. Một cơ chế khác cũng cần phải kể đến đó là tính “tương hỗ”, “lôi kéo”
của phụ gia đối với xăng gốc, đây cũng có thể được coi là cơ chế tăng trị số octan
của các cấu tư pha vào xăng.
Giống như các phụ gia pha chế vào các sản phẩm dầu mỏ khác, phụ gia pha
chế vào xăng cũng phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt như:
- Phụ gia phải bổ sung hoặc làm tăng cường các tính chất vốn có của xăng
và không được làm giảm hoặc thay đổi không đáng kể, có thể chấp nhận được
các tính chất của xăng. Ví dụ, khi pha phụ gia tăng trị số octan thì phải đảm bảo
không làm giảm áp suất hơi bão hòa hoặc thành phần cất phân đoạn của xăng.
- Không độc hại đối với môi trường và con người, không ảnh hưởng đến
các chi tiết của động cơ.


- Có thể đảm nhiệm nhiều chức năng cùng lúc hay đáp ứng nhiều mục
đích sư dụng khác nhau. Ví dụ pha etanol vào xăng vừa làm tăng trị số Octan vừa
làm giảm một phần sư phụ thuộc quá lớn vào dầu mỏ hay làm cho quá trình cháy
của nhiên liệu triệt để hơn.
1.2.1 Phụ gia tăng trị số octan
Trên thưc tế có rất nhiều loại phụ gia tăng trị số octan nhưng về cơ bản
chúng được chia thành 3 họ chính sau:
 Các hợp chất chứa oxy (oxygenat).

 Các hợp chất cơ kim: chủ yếu là hợp chất chứa sắt
(ferocene), mangan.
 Các hợp chất amin thơm.
Giới hạn của các loại phụ gia và khả năng tăng trị số octan được trình bày
ở bảng 1.1
Bang 1.1 Các họ phụ gia tăng trị số octan [3]
Phụ gia

Giới hạn trong
xăng

Hợp chất
oxygenat

Khả năng tăng trị
số octan

<20% V

3-5

1-1,3% V

6

6% V nếu có xúc
tác

18

Hợp chất chứa
sắt

38 mg Fe/lít

3-4

Hợp chất chứa
mangan

50 mg Mn/lít

5-6

Hợp chất amin
thơm

Nguyên nhân của
việc giới hạn
Tạo phân lớp khi
pha trộn, làm tăng
RPV, gây ô nhiễm
Tạo nhưa trong
động cơ và bộ
phận đốt nhiên
liệu
Làm tăng sư mài
mòn và hư hỏng ở
bộ phận đánh lưa

và trong buồng đốt
chính

Các loại phụ gia tăng trị số octan khi pha chế vào xăng có một số hiệu ứng
tương hỗ khác nhau đối với các thành phần của xăng cũng như với các loại phụ gia
khác. Khả năng tương thích đó được trình bày trong bảng 1.2.
Bang 1.2 Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan [3]
Hợp chất tăng trị
số octan
Chì
Sắt

SV:Lê Thành Công

Chì

Sắt

Mangan

Amin

Oxygenat

_

-

+
+

+
-

10

Lợ́ : ̣̣ ̣́ ̣̀ Ap Loc hoa dâu K53


Mangan
Amin
Oxygenat
Ghi chú

+
+
+
+: Tương hỗ;

+
+
0
-: Đối kháng;

0
+

+
0: Cộng hợp;

1.2.1.1 Phụ gia họ cơ kim
Một trong những phụ gia sư dụng nhiều và từ rất sớm được pha chế vào xăng
là các phụ gia cơ kim như hợp chất chứa sắt, mangan và đặc biệt điển hình là ankyl
chì. Hiện nay, phụ gia chì đã bị cấm sư dụng ở hầu hết các nước trên thế giới do tính
độc hại của chúng, nhưng ưu điểm của phụ gia chì là không thể phủ nhận. Các nhà
khoa học trên thế giới luôn mong tìm ra được một loại phụ gia có thể thay thế tốt
nhất cho phụ gia chì.

 Phụ gia chì
Phụ gia chì bao gồm các chất như tetrametyl chì (TML), tetraetyl chì (TEL).
Cơ chế hoạt động điển hình của phụ gia này là phá hủy các hợp chất trung gian hoạt
động (peoxit, hydropeoxit, gốc tư do) do đó làm giảm khả năng bị cháy kích nổ. Kết
quả là trị số octan của xăng tăng lên. Cơ chế này có thể được mô tả như sau:
- Phân hủy TML trong động
cơ: Pb(CH3)4  Pb + 4
(*CH3 ) Pb + O2  PbO2
-Tạo chất không hoạt động:
R-CH3 + O2  RCH2OOH (chất hoạt động)
R-CH2OOH + PbO2  RCHO + PbO + H2O + 1/2O2
Phụ gia chì biến các peoxit hoạt động thành các andehit (RCHO) bền vững, từ
đó làm giảm khả năng cháy nổ. Nhưng bên cạnh đó cũng tạo ra PbO kết tủa sẽ bám
lên thành xylanh, ống dẫn, làm tắc đường nhiên liệu và tăng sư mài mòn. Do vậy
người ta dùng các chất mang để đưa PbO ra ngoài. Các chất mang hay dùng là C2H5Br
hoặc C2H5Cl, cơ chế tác dụng như sau:
C2H5Br  C2H4 + HBr
2HBr + PbO  PbBr2 + H2O
Hỗn hợp PbBr2, H2O là chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp nên sẽ bốc hơi và được
khí thải đưa ra ngoài. Hỗn hợp phụ gia chì và chất mang gọi là nước chì và rất độc
hại đối với sức khỏe con người (gây ra các bệnh như ung thư, bệnh về hô hấp…).
Khi dùng phụ gia chì sẽ không dùng được hộp xúc tác.

Cho đến nay, chưa có phụ gia nào làm tăng mạnh trị số octan như phụ gia chì
(với hàm lượng chì từ 0,1-0,15 g/l xăng có thể làm tăng từ 6-12 đơn vị octan).