NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA TĂNG RON HỌ AMIN THƠM ĐẾN TÍNH CHẤT CHỦA NHIÊN LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN VÀ SỬ DỤNG

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

---  ---

tuthienbao.com

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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 sư
dụng”

Sinh viên thực hiện: Lê Thành 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 cứu ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ amin thơm đến
tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sư dụng”

Giáo viên hướng dẫn 1

Giáo viên phản biện

Thạc sĩ. Nguyễn Văn Chúc

Thạc sĩ. Phạm Trung Kiên

Giáo viên hướng dẫn 2
Thạc sĩ. Đoàn Văn Huấn

HÀ NỘI, 06/2013


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này, dưới sự hướng dẫn tận tình
của cán bộ hướng dẫn và được phía nhà trường, cơ quan thực 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 lực của cá nhân mà còn có sự
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 viện đã hướng dẫn, hỗ trợ tôi về mặt phương
pháp, lý luận và nội dung… trong suốt thời gian thực 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 thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Trong quá trình thực hiện và trình bày đồ án không thể tránh khỏi những sai
sót và hạn chế, do vậy tôi rất mong được sự góp ý, nhận xét, phê bình của quý thầy
cô và các bạn.
Sinh viên
Lê Thành Công

SV:Lê Thành Công

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC

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

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
TT Số hình ve
Tên hình ve
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 của hỗn hợp
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 pháp kính hiển 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 hộp tín
hiệu của nó
9 Hình 2.6
Sơ đồ nguyên lý đo của AVL Fuel balance 733S
10 Hình 2.7
Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát nước AVL533
11 Hình 2.8
Tủ phân tích khí thải CEBII
12 Hình 2.9
Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO
13 Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx
14 Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo HC
SV:Lê Thành Công

Trang
12
27
31

37
42
43
44
44
45
45
45
46
47
48

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất
15

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

SV:Lê Thành Công

Đồ án tốt nghiệp

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 các
mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 ngay sau khi pha phụ
gia
Đồ thị so sánh khả năng tăng trị số octan của 3
loại phụ gia hệ 1 (NMA+MMT)
Hình ảnh ngoại quan của các mẫu xăng trong quá
trình bảo quản

50

Hình ảnh ngoại quan của các mẫu nhiên liệu trong
quá trình ngâm vật liệu
Kết quả SEM của các ống cao su chụp với độ
phóng đại 30 lần
Kết quả SEM của các ống cao su chụp với độ
phóng đại 100 nghìn lần
Kết quả SEM của các đệm cao su chụp với độ
phóng đại 30 lần
Kết quả SEM của các đệm cao su chụp với độ
phóng đại 1000 lần

63

51
52
53

55
61

63
64
64
64

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
TT
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14

Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Các họ phụ gia tăng trị số octan
10
Bảng 1.2
Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị
10
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
12
xăng
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 của
13
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
Khả năng tăng RON của xăng với thể tích cồn
18

0
95 khác nhau
Bảng 1.14
Tính chất hóa lý của butanol
18

SV:Lê Thành Công

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất
15

Bảng 1.15

16
17

Bảng 1.16
Bảng 1.17

18

Bảng 1.18

19

Bảng 1.19

20

Bảng 1.20

21

Bảng 1.21

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

SV:Lê Thành Công

Đồ án tốt nghiệp

Khả năng tăng RON của xăng với các thể
metanol khác nhau

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

tích

20

tích

20
21

phụ

22

pha

23

Thư nghiệm khả năng tăng chỉ số octan của 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 hỗn hợp NMA, mToludine, p-Toludine khi pha vào một loại xăng
có RON=91,8
Khả năng tăng RON của hỗn hợp 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 vào một loại 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

24
24

24
25
26

29
29
29

30

30
31

48
50
51

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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

34

Bảng 3.3

35

Bảng 3.4

Kết quả đo hàm lượng nhựa của các mẫu ngay
sau khi pha phụ gia

53

36

Bảng 3.5

54

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 lượng của mẫu xăng PG12a
Kết quả đo công suất của động cơ khi thư
nghiệm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a
Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ
khi thư nghiệm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và

PG-12a
Kết quả đo phát thải CO của động cơ khi sư
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải HC của động cơ khi sư
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải CO 2 của động cơ khi sư
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Kết quả đo phát thải NOx của động cơ khi sư
dụng 2 mẫu nhiên liệu thư nghiệm
Hàm lượng nhựa của các mẫu nhiên liệu
Kết quả đánh giá chất lượng của mẫu PG-12a
sau 1 tháng bảo quản

SV:Lê Thành Công

52

54
56
57
57

58
59
59
60
61
62

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53

Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 pháp 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 )

SV:Lê Thành Công

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển về công nghệ cũng như chủng loại của động
cơ đốt trong, chất lượng nhiên liệu cũng được yêu cầu ngày càng cao. Đặc biệt đối
với xăng, một trong những nhiên liệu có tầm quan trọng và được 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 trực 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 cạnh việc phối trộn nhiều
loại xăng gốc với nhau như xăng chưng cất, 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 vài phần trăm nhưng lại có thể bổ 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 kể đến như phụ gia oxygenat, phụ gia cơ
kim, phụ gia amin thơm,…Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm nhất định.
Trong các phụ gia tăng trị số octan, phụ gia họ amin thơm là một trong
những họ phụ gia có RON cao, hơn nữa lại có hiệu ứng “hiệp trợ” tăng RON với
các họ phụ gia khác. 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 đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu pha phụ gia họ amin
thơm đến an toàn cháy nổ của phương tiện giao thông sư dụng xăng.
Đồ án gồm các nội dụng chính sau:
• Tổng quan về nhiên liệu xăng và các loại phụ gia pha xăng.
• Thực nghiệm chế tạo và pha phụ gia tăng RON họ amin thơm vào xăng,
thực nghiệm bảo quản và sư dụng nhiên liệu xăng pha phụ gia amin
thơm
• Nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng phụ gia họ amin thơm đến việc bảo
quản và sư dụng nhiên liệu.

SV:Lê Thành Công

1

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 sự phát triển của động cơ diesel và động cơ phản lực, xăng vẫn chiếm vị trí hàng
đầu. Nó chiếm khoảng 20-50% trong số toàn bộ sản phẩm dầu mỏ, tùy 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 tự 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 thực sự cần thiết. Người ta chủ yếu dựa 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 trực tiếp vì không đáp ứng được các chỉ tiêu hóa lý của xăng thương
phẩm. Vì vậy, trong thực 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 phụ
gia. Hàm lượng các phụ gia pha trong xăng chỉ từ ppm đến vài phần trăm nhưng lại
bổ sung hoặc nâng cao chất lượng của xăng [1][2][9][11].
1.1.1.2 Phân loại xăng [3]
SV:Lê Thành Công

2

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 dựa vào trị số octan:
Dựa 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 dựa vào hàm lượng phụ gia chì:

Phụ gia chì pha trộn vào xăng nhằm mục đích tăng trị số octan. Xăng được
phân loại dựa 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 dựa 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 dựng trên cơ sở phù
hợp với điều kiện của mỗi nước, mỗi vùng. Ở Việt Nam các loại xăng đạt tiêu chuẩn
phải đáp ứng được các chỉ tiêu kĩ thuật 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]
1.1.2.1 Trị 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 bằng 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

SV:Lê Thành Công

3

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 của 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
1.1.2.2 Áp 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 tự 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.

1.1.2.3 Thành 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
SV:Lê Thành Công

4

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 tự 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 điểm sôi đầu của xăng là 35-400C, điểm sôi 10%V là 50600C, 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 115-120 0C, 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 sự mài mòn. Theo quy định độ sôi
90%V không được quá 1900C và độ sôi cuối không quá 2150C. Thực 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.
1.1.2.4 Hàm 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 chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng
chì trong xăng cho phép tối đa là 0,013g/l xăng.
1.1.2.5 Hàm lượng nhựa thực tế
Nhựa trong xăng thường có màu vàng sẫm, được sinh ra do sự polime hoá
của các olefin có trong xăng trong quá trình bảo quản. Nhựa 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 nhựa sẽ đọng lại trên các thành ống hút, đẩy. Tại đây nhiệt độ cao làm
nhựa khô cứng lại, giảm tiết diện của ống dẫn, làm xăng bốc hơi vào buồng đốt khó
khăn, công suất cực đại của động cơ giảm, hơi hỗn hợp phân phối trong các ống
không đều, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng. Hơn nữa nhựa 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.

SV:Lê Thành Công

5

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Nhưạ còn làm giảm trị số octan của xăng. Vì vậy hàm lượng nhựa trong
xăng phải được khống chế. Theo tiêu chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN
6776:2005 thì hàm lượng nhựa cho phép tối đa là 5mg/100ml.
1.1.2.6 Độ 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 sự 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 sư dụng. Theo tiêu 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…
1.1.2.7 Hàm 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 SO 2, SO3
gây độc hại và ăn mòn đường ống, thiết bị. Đặc biệt với sự có mặt của H 2S 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 dự 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.
1.1.2.8 Ăn mòn tấm đồng
Độ ăn mòn tấm đồng thể hiện sự 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 sự có mặt của nó cùng với sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ chứa oxy cũng
có thể gây ra sự ăn mòn mạnh đối với các bộ phận của động cơ. Vì vậy, hàm lượng
SV:Lê Thành Công

6

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 lượng 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.
1.1.2.9 Hàm 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 cực 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 cực 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
Sự 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.
1.1.2.11 Hàm 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 sự oxy hoá cho xăng,

tăng khả năng tạo nhựa, làm giảm chất lượng xăng. Theo tiêu chuẩn chất lượng
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. Sự có mặt của oxy hay nói cách khác là sự có
mặt của các hợp chất có chứa oxy có thể gây ra nhiều tác hại. Trong quá trình tiếp
SV:Lê Thành Công

7

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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, NO x…Theo tiêu
chuẩn chất lượng xăng không chì TCVN 6776:2005, hàm lượng oxy trong xăng tối
đa cho phép là 2,7% khối 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 thực 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 lượng 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, hoặc do quá trình bảo quản,
chứa đựng 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 trực 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.
SV:Lê Thành Công

8

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53

Trường Đại học Mỏ-Địa chất







Đồ án tốt nghiệp

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 tự 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 sự 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 thực 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
Bảng 1.1 Các họ phụ gia tăng trị số octan [3]
Phụ gia

Giới hạn trong
xăng

Khả năng tăng trị
số octan

Nguyên nhân của
việc giới hạn

Hợp chất oxygenat

<20% V

3-5

Tạo phân lớp khi
pha trộn, làm tăng

SV:Lê Thành Công

9

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Hợp chất amin
thơm
Hợp chất chứa sắt
Hợp chất chứa
mangan

Đồ án tốt nghiệp

1-1,3% V
6% V nếu có xúc
tác
38 mg Fe/lít

3-4

50 mg Mn/lít

5-6

RPV, gây ô nhiễm
Tạo nhựa trong
động cơ và bộ
phận đốt nhiên liệu
Làm tăng sự mài
mòn và hư hỏng ở
bộ phận đánh lưa
và trong buồng đốt
chính

6
18

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.
Bảng 1.2 Khả năng tương thích của các hợp chất tăng trị số octan [3]
Hợp chất tăng trị
số octan
Chì
Sắt
Mangan
Amin
Oxygenat
Ghi chú

Chì

Sắt

Mangan

Amin

Oxygenat

_

-

+
+
+

+
0
+

+
+
+
+: Tương hỗ;

+
0
-: Đối kháng;

+
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 tự 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:

SV:Lê Thành Công

10

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

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 sự 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). Tuy
nhiên do tính độc hại của chì mà hầu hết các nước trên thế giới hiện nay không sư
dụng phụ gia này làm tăng trị số octan cho xăng. Tại Việt Nam ngày 23/11/2000,
Thủ tướng chính phủ cũng đã có chỉ thị số 24/2000/CT-VG về việc loại bỏ xăng chì
và đã không dùng xăng chì bắt đầu từ ngày 01/07/2001. Tuy nhiên để xăng không
có chì mà vẫn đảm bảo trị số octan cao, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho xăng khi
làm việc người ta sư dụng các loại phụ gia khác [3][4][10].
 Phụ gia cơ kim chứa mangan
Phụ gia cơ kim có chứa mangan được sư dụng phổ biến rộng rãi là hợp chất
Methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl (MMT) có công thức phân tư
C6H7Mn(CO)3 do công ty Afton Chemical độc quyền sản xuất. Đây có thể coi là phụ
gia cơ kim thay thế thành công nhất phụ gia chì. Các nhà khoa học trên thế giới cho
biết phụ gia này không có dấu hiệu ảnh hưởng đến môi trường cũng như sức khỏe
con người. Trong khí thải của động cơ, Mn tồn tại chủ yếu dưới dạng Mn 3O4 ít độc
hại. MMT là chất lỏng có màu vàng nhạt, không tan trong nước và ổn định tại nhiệt

độ cao có công thức cấu tạo như hình 1.1. Thành phần và tính chất của MMT được
trình bày ở bảng 1.3.

SV:Lê Thành Công

11

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của MMT
Bảng 1.3 Thành phần và tính chất của MMT
Các tính chất
-Khối lượng phân tư (g/mol)
-Nhiệt độ sôi tại 760 mmHg (0C)
-Nhiệt độ đông đặc (0C)
-Điểm chớp cháy cốc kín (tối thiểu) (0C)
-Hàm lượng mangan (%)
-Khối lượng riêng tại 200C (g/ml)

Giá trị
218,09
232
-1
82
24,4

1,38

Cơ chế hoạt động làm tăng trị số octan của MMT hoàn toàn tương tự cơ chế
hoạt động của phụ gia chì. Điều đó có nghĩa, chúng cũng có nhiệm vụ phá hủy,
ngăn chặn các tác nhân peoxit gây ra sự cháy kích nổ. Khả năng tăng RON của
MMT được chỉ ra ở bảng 1.4.
Bảng 1.4 Khả năng tăng RON của MMT khi pha vào xăng [13]
Mn (mg/kg)
RON (của xăng sau khi pha)
∆RON

0
91,6
0

3
91,9
0,3

6
92,1
0,5

9
92,4
0,8

12
92,5
0,9

15
92,6
1

21
93
1,4

Trong thực tế để tăng hiệu quả của phụ gia MMT người ta không pha một
mình nó vào xăng mà có sự phối trộn nó với các loại phụ gia khác nhằm mục đích
tăng RON cao nhất.

Bảng 1.5 Khả năng tăng RON của hỗn hơp MMT và
các hợp chất oxygenat khi pha vào xăng [3]
Xăng gốc

MMT,
mg/l Mn

SV:Lê Thành Công

MTBE,
%V

Etanol,
%V
12

RON

∆RON

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất
Xăng gốc
Xăng gốc
Xăng gốc
Xăng gốc
Xăng gốc
Xăng gốc

0
18
18
18
18
18

Đồ án tốt nghiệp
0
0
5,5
11,0
0
0

0

0
0
0
5,5
11,0

92,0
94,6
96,0
97,0
96,6
98,1

0
2,6
4,0
5,0
4,6
6,1

Những ảnh hưởng của MMT đến tính chất hóa lý của xăng được trình bày
trong bảng 1.6.
Bảng 1.6 Những ảnh hưởng của MMT đến tích chất của xăng [22]
Tiểu chuẩn
Độ ổn định oxy hóa
Hàm lượng lưu huỳnh
Hàm lượng chì
Hàm lượng oxygenate
Hàm lượng hydrocarbon
Hàm lượng benzen

Áp suất hơi
Thành phần cất
Tỷ trọng
Độ ăn mòn tấm đồng

Phương pháp thư
ASTM D-525
ASTM D-2622
ASTM D-3237
ASTM D-4815
ASTM D-1319
ASTM D-4420
ASTM D-5191
ASTM D-86
ASTM D-4052
ASTM D-130

Ảnh hưởng của MMT
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không

Có thể nhận thấy rằng phụ gia MMT ít ảnh hưởng đến các tính chất hóa lý
đặc trưng của xăng.

Một số kết quả thư nghiệm về khả năng làm tăng trị số octan của MMT đối
với xăng gốc có trị số octan từ 86 đến 88 và từ 92 đến 94 lần lượt được trình bày ở
bảng 1.7 và 1.8. Nhận thấy rằng, độ tăng RON cao nhất là 3,1 đối với xăng gốc có
RON 86 đến 88 và 1,6 đối với xăng gốc có RON 92 đến 94.

Bảng 1.7 Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT đối với xăng gốc
có trị số octan từ 86 đến 88 [22].
Vùng
Châu Á
Trung Đông
Nam Mỹ
SV:Lê Thành Công

MMT( mg Mn/l)
0
9
18
0
9
18
0

RON
86,4
88,6
89,5
86,4
88,4
89,3
88

13

∆RON
2,2
3,1
2,0
2,9

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp
9
18

89,8
90,7

1,8
2,7

Bảng 1.8 Khả năng tăng trị số octan của phụ gia MMT đối với xăng gốc
có trị số octan 92 đến 94 [22]
Vùng
Châu Á
Trung Đông
Nam Mỹ

MMT (mg Mn/l )
0
9
18
0
9
18
0
9
18

RON
93,5
94,5
95,1
94,1
95,2
95,8
92,4
93,2
93,6

∆RON
1
1,6
1,1
1,5
0,8
1,2

Như vậy, kết quả so sánh giữa hai nguồn xăng gốc có trị số octan khác nhau,
dễ thấy loại xăng gốc có trị số octan thấp thì khả năng tăng RON cao hơn so với
xăng gốc có trị số octan cao.
Hiệu ứng tăng trị số octan của MMT đối với:
- Paraphin > Olefin > Aromatic
- Xăng gốc có trị số octan thấp > Xăng gốc có trị số octan cao
- RON > MON
- Xăng không chì > Xăng chì
So sánh với phụ gia chì và một số loại phụ gia kim loại tăng trị số octan khác
thì MMT có những ưu điểm sau:
- Sư dụng hàm lượng thấp, chỉ từ 8-18 mg Mn/l
- Ngăn chặn được sự mất mát nhiên liệu do sự cháy sớm
- Phân tán tốt trong các loại xăng và không tăng độc tính của xăng
- Thích hợp cho động cơ đời cũ và đời mới.
- Giảm việc thải ra các chất độc hại như CO, NOx, HC
- Không ảnh hưởng lên bộ chuyển đổi xúc tác, không ăn mòn thiết bị.
Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của MMT là rất nhạy với ánh sáng. Khi có
mặt của ánh sáng MMT phân hủy và tạo thành cặn lắng xuống. Bên cạnh đó trong
quá trình làm việc một phần phụ gia đọng lại trong các bộ phận của động cơ và
trong bộ xúc tác, chúng bịt kín bề mặt của xúc tác làm giảm hiệu quả của bộ lọc xúc
tác. Khi cháy một lượng sản phẩm cháy MMT phủ lên bugi là nguyên nhân gây ra
mất lưa và hoạt động kém của động cơ.
 Phụ gia cơ kim chứa sắt
Hợp chất phụ gia chứa sắt (ferrocene) được biết đến với hai tên thương mại
là Plutocen và Sunazocen. Chúng được sản xuất theo 3 cấp độ tinh khiết là 98%,
99% và 99,9 % dưới dạng viên nén hoặc lỏng với giá cả cách biệt nhau nhiều lần.
SV:Lê Thành Công

14

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53


Trường Đại học Mỏ-Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Mức độ càng tinh khiết thì giá càng cao. Các hợp chất chứa sắt không độc hại đối
với môi trường, không gây dị ứng với da, có độ độc hại thấp đối với con người và
động vật, độ tan trong nước rất thấp nên loại bỏ được nguy cơ lẫn nước thâm nhập
vào xăng, tránh được các hiện tượng phân lớp, tồn đọng dưới đáy bồn bể trong quá
trình bảo quản và tồn chứa. Nhưng ở nồng độ cao có thể tạo oxit với bộ phận đánh
lưa gây ăn mòn động cơ. Do đó, nồng độ phụ gia trong xăng bị giới hạn ở mức
30mg ferrocene/ 1 lít xăng (khoảng 9 mg Fe/l xăng) ở Canada và các nước Châu Âu
và 37 mg Fe/l xăng ở Nga. Hiện tại chưa có giới hạn nồng độ sắt trong xăng ở Việt
Nam mà chỉ có giới hạn nồng độ chung của các kim loại có trong phụ gia. Các đặc
tính kỹ thuật của phụ gia cơ kim chứa sắt thương mại Sunazocene được trình bày ở
bảng 1.9.
Bảng 1.9 Đặc tính kĩ thuật của phụ gia thương mại Sunazocene [3]
Đặc tính kĩ thuật
Dạng bột
Dạng lỏng
Công thức hóa học
(C5H5)2Fe
(C5H5)2Fe
Hàm lượng Fe( % khối lượng)
30,02
2,1
0
Điểm sôi ( C)

249
170
0
Điểm cháy ( C)
174
-9
0
Điểm chớp cháy ( C)
Chất rắn dễ cháy
62
Nhiệt độ tự động bốc cháy
>149
Không cung cấp
3
Khối lương riêng (g/cm )
1,49
0,96
Cơ chế hoạt động của phụ gia này tương tự như phụ gia chì, chúng gián tiếp
làm tăng trị số octan của xăng do kìm hãm sự tạo thành các chất hoạt động mạnh
như peoxit trong buồng đốt của động cơ nên hạn chế được sự cháy kích nổ. Mặt
khác, một lớp mỏng oxit sắt được tạo ra trên đầu pittong và trong buồng đốt của
động cơ như nhân xúc tác, đốt cháy hết các cặn, cũng giúp loại bỏ được một trong
các nguyên nhân cháy kích nổ. Khi pha phụ gia Plutocen với hàm lượng thấp hơn
30 ppm thì trị số octan của xăng có thể tăng lên 3 đơn vị. Khả năng tăng RON khi
pha phụ gia plutocen vào các loại xăng khác nhau được trình bày ở bảng 1.10
Bảng 1.10 Kết quả pha chế phụ gia plutocen vào các loại xăng khác nhau [3]
Tỷ lệ pha Plutocen,ppm
0 ppm
RON
MON

20 ppm
RON
MON
30 ppm
RON
SV:Lê Thành Công

Trị số octan sau khi pha với các loại xăng khác nhau
RON 80
RON 85
RON 90
RON 95
80,0
75,6

86,1
79,4

90,7
82,7

95,8
85

81,2
76,9

87,3
80,2

92,0
83,3

96,6
85,5

82,9

87,7

93,3

97,8

15

Lớp: Lọc hóa dầu A-K53