Nhiên liệu và dầu mỏ - Chương 2

Chương 2.
NHIÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỪ DẦU KHÍ
2.1. QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIÊN LIỆU TỪ DẦU KHÍ
2.1.1. Nguồn gốc và thành phần của dầu khí
1) Nguồn gốc:
Dầu khí là tên viết tắt của dầu mỏ và khi tự nhiên là các hyđrocacbon có
nguồn gốc từ xác động thực vật sau một quá trình phân huỷ và chuyển biến cùng
với biến đổi của địa chất tạo thành.
Dầu mỏ tồ
n tại trong tự nhiên dưới dạng những vỉa dầu, thường ở dạng lỏng,
đôi khi ở dạng rắn ngay ở nhiệt độ thường.
Trong các mỏ dầu do có áp suất cao nên có một lượng khí bị hoà tan trong dầu
mỏ. Khi khai thác áp suất giảm khí này sẽ tách ra khỏi dầu mỏ và được gọi là khí
đồng hành. Khí mà thu được trực tiếp từ các mỏ chứa toàn khí gọi là khí tự nhiên
Nguồn năng lượng thu được từ
dầu khí chiếm hơn 80% nguồn năng lượng
toàn cầu. Dự tính nguồn năng lượng từ dầu khí chỉ còn cung cấp cho chúng ta trong
vòng vai chục năm nửa. Vì vậy nguồn năng lượng dầu mỏ ngày càng trở nên vô
cùng quí giá.
Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại
dùng để sản xuất
điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông
vận tải. Hơn nữa, dầu mỏ cũng được sử dụng trong
công nghiệp hóa dầu để sản xuất
các
chất dẻo (plastic) và nhiều sản phẩm khác. Vì thế dầu thường được ví như là
"vàng đen".
Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ
1.148 tỉ thùng (barrel) (theo
BP Statistical Review 2004) đến 1.260 tỉ thùng (theo

Oeldorado 2004 của ExxonMobil). Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai
thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần
đây và đạt mức cao nhất vào năm
2003. Người ta dự đoán rằng trữ lượng dầu mỏ
chỉ đủ dùng cho 50 năm nữa. Năm 2003 trữ lượng dầu mỏ nhiều nhất là ở
Ả Rập
Saudi
(262,7 tỉ thùng), Iran (130,7 tỉ thùng) và ở Iraq (115,0 tỉ thùng) kế đến là ở
Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Venezuela. Nước khai thác
dầu nhiều nhất thế giới trong năm 2003 là Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn),
Nga (420
triệu tấn),
Mỹ (349,4 triệu tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) và Iran (181,7 triệu tấn).
Việt Nam được xếp vào các nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất
được vài ba triệu tấn. Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm
của Việt Nam đạt vào khoảng 20 triệu tấn/năm.
Vì tầm quan trọng kinh tế, dầu mỏ cũng là lý do cho những mâu thuẫn chính
trị.
Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) đã sử dụng dầu mỏ như vũ khí
trong cuộc xung đột
Trung Đông và tạo ra cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973
và
1979.
2) Thành phần:
a. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ và khí tự nhiên
Những nhân tố chủ yếu tạo nên các hợp phần của dầu mỏ là cacbon(C) và
hyđrô (H). Hàm lượng cacbon chiếm 83,5-87% và H chiếm 11,5-14% khối lượng
dầu mỏ. Hàm lượng H trong dầu mỏ cao hơn hẳn so với các khoáng vật có nguồn
BS: Nguyễn Quang Trung 7
gốc động, thực vật phân huỷ khác, như trong than bùn chỉ là 5%, trong than bùn thối

là 8%. Chính hàm lượng H cao so với C giải thích nguyên nhân dầu mỏ tồn tại ở
trạng thái lỏng.
Cùng với C và H, trong tất cả các loại dầu mỏ đều có S, O và N. Tổng hàm
lượng S,O,N rất hiếm khi vượt quá 2 - 3% khối lượng. Trong số các nguyên tố này,
N chiếm phần nhỏ, khoảng 0,001-0,3%. Hàm lượng O khoảng 0,1-1%, tuy nhiên có
loại dầu nhiều nhựa O chiếm tới 2-3%. Hàm lượ
ng S chiếm phần chủ yếu. Ở loại
dầu ít S hàm lượng S chiếm 0,1-1% kl (dầu mỏ Việt Nam có rất ít S, hàm lượng S
nhỏ hơn 0,1%). Loại dầu nhiều S có hàm lượng S từ 1-3% kl và vượt hơn nửa như
trong một số dầu mỏ Mêhicô hàm lượng S lên tới 3,65 đến 5,3%, dầu Uzơbekistan
3,2-6,3%. Dầu mỏ ít S là dầu ngọt, có giá trị kinh tế cao, ngược lại dầu mỏ nhiều S
là dầu chua, giá trị thấ
p.
Tồn tại trong dầu mỏ với hàm lượng thấp còn có một số nguyên tố khác, chủ
yếu là các kim loại như Vanadi (V), Niken(Ni), Sắt (Fe), Magiê (Mg), Crôm(Cr),
Titan(Ti), Côban(Co), kali(K), Canxi(Ca), Na cũng như P và Si. Hàm lượng những
nguyên tố này rất nhỏ, tuy vậy sự tồn tại của một số nguyên tố cũng gây khó khăn
cho các dây chuyền công nghệ chế biến dầu, do các hợp chất V và Ni đầu độc đa số
chủng loại xúc tác hoá dầu. Các nguyên t
ố kim loại này thường tồn tại dưới dạng
các hợp chất cơ kim, cấu tạo phức tạp có trong phần cặn dầu.
b. Thành phần hoá học của dầu mỏ và khí tự nhiên.
Thành phần chủ yếu tạo nên dầu khí là hiđrôcacbon. Hiđrôcacbon là những
hợp chất hữu cơ cấu tạo bởi hai nguyên tố hoá học là H và C. Những phân tử các
chất hydrocacbon này khác nhau bởi số lượng nguyên tử C và cách sắ
p xếp các
nguyên tử C, từ đó hình thành nên những nhóm hydrocacbon với cấu trúc hoá học
khác nhau và có tính chất dị biệt.
+ Nhóm hyđrocacbon parafin (hydrocacbon no hay ankan – C
n

H
2n+2
):
Trong đó n là số C trong mạch phân tử. ở phân tử hydrocacbon parafin, các
nguyên tử C liên kết với nhau tạo nên mạch cacbon hở, bằng liên kết đơn bền vững,
nên có tên là hydrocacbon no. ở nhiệt độ và áp suất thường hydrocacbon parafin có
thể ở các trạng thái khác nhau:
- Thể khí (khi n=1,2,3,4) như khí mêtan (CH
4
), êtan (C
2
H
6
), Prôpan(C
3
H
8
),
butan(C
4
H
10
).
- Thể lỏng (khi n=5-17) như hexan(C
6
H
14
), heptan(C
7
H

16
), octan (C
8
H
18
),
nonan(C
9
H
20
), đêcan (C
10
H
22
), xetan(C
16
H
34
)…
- Thể rắn (khi n=18 trở lên) như octadecan(C
18
H
38
), nonadecan(C
19
H
40
),…
Cả ba trạng thái của nhóm hydrocacbon parafin đều có trong dầu mỏ. Khi
nằm trong vỉa dầu các hydrocacbon khí ở thể hoà tan trong dầu thô. Khi ra khỏi vỉa

trong qúa trình khai thác, do áp suất giảm chúng chuyển thành thể khí, đó là khí
đồng hành có thành phần là khí mêtan, êtan, propan, butan và một phần chất
BS: Nguyễn Quang Trung 8
pentan(C
5
H
12
). Trong các mỏ khí tự nhiên thành phần khí cũng bao gồm các
hydrocacbon từ C
1
tới C
5
, nhưng nhiều thành phần nhẹ là mêtan hơn.
Các hydrocacbon parafin rắn cũng hoà tan trong các hydrocacbon thể lỏng.
Như vậy có thể hiểu dầu mỏ là một thể hỗn hợp các hydrocacbon, trong đó các
hydrocacbon khí và rắn hoà tan trong các hydrocacbon lỏng.
Hydrocacbon parafin có hai dạng cấu tạo hoá học:
- Các nguyên tử C liên kết thành mạch thẳng gọi là dạng normal (n-parafin
hay n-alkan) như n-octan(n-C
8
H
18
).
- Các nguyên tử cacbon liên kết thành mạch nhánh gọi là dạng iso (iso-
parafin hay iso-alkan) như iso-octan(2.2.4-trimetylpentan).
Các hydrocacbon parafin có tính ổn định hoá học, ít có khả năng tham giá
các phản ứng.
+ Nhóm hyđrocacbon naphten (hyđrocacbon vòng no – C
n
H

2n
):
Trong đó n là số C trong mạch phân tử. Ở phân tử hydrocacbon naphten, các
nguyên tử C liên kết với nhau tạo nên một vòng C kín bằng liên kết đơn bền
vững, nên có tên là hydrocacbon vòng no. Loại hydrocacbon naphten chủ yếu là
vòng 5 C và vòng 6C có tên là cyclo-pentan và cyclo-hexan.
H
2
CC
2
H
2
C
2
CH
2
CH
H

H
2
CC
2
H
2
C
CH
2
CH
2

CH
2
H

Cyclo-pentan Cyclo-hexan
Ngoài ra còn tồn tại rất nhiều dẫn xuất kết hợp một gốc alkyl (ký hiệu R) với
một vòng no gọi là alkyl cyclopentan và alkyl cyclohexan.
H
2
CC
H
2
C
2
CH
2
CH
R
H

CH
2
CH
2
CH
2
H
2
C
CHH

2
C
R

Ankyl cyclo-pentan Ankyl cyclo-hexan
Các hydrocacbon naphten có tính ổn định hoá học tốt. Loại hydrocacbon
naphten có mạch nhánh alkyl dài thì có độ nhớt cao.
+ Nhóm hyđrocacbon Aromat (hyđrocacbon thơm C
n
H
2n-6
)
Trong đó n chính là số C trong mạch phân tử. Ở nhóm hydrocacbon aromat, có một
chất cơ bản là benzen với công thức nguyên là C
6
H
6
. Trong phân tử benzen 6
nguyên tử C liên kết với nhau thành một vòng kín có 3 liên kết đơn và 3 liên kết đôi
BS: Nguyễn Quang Trung 9
sắp xếp liên hợp với nhau. Trên cơ sở vòng benzen hình thành các hydrocacbon
thơm khác nhau chủ yếu bằng cách thế các nguyên tử H bằng các gốc alkyl với độ
dài và cấu trúc mạch khác nhau.
HC CH
HC
CH
CH
CH

CH

CH
CH
HC
CHC
CH
3


(C
6
H
6
, benzen) (C
6
H
5
- CH
3
, metyl benzen)
Các phân tử hydrocacbon thơm ngưng tụ cấu tạo bởi nhiều vòng benzen có
mặt trong dầu mỏ với hàm lượng một vài %. Các hydrocacbon thơm có khả năng
tham gia phản ứng hoá học mạnh, do đó dễ bị ôxy hoá và biến chất.
Ngoài ra trong dâu mỏ còn tồn tại các hydrocacbon lai tạp. Trong thành phần
của chúng có cả vòng no, vòng thơm và nhóm alkyl.
+ Nhóm hyđrocacbon Olefin (hyđrocacbon không no C
n
H
2n
):
Trong đó n là số C trong mạch phân tử. Ở phân tử hydrocacbon olefin, các

nguyên tử C liên kết với nhau tạo nên một mạch C hỡ bằng liên kết đơn và liên kết
đôi kém bền vững. Do đó các olefin có hoạt tính cao, kém ổn định, kém bền. Các
olefin cũng có các cấu trúc thẳng (normal) và nhánh (iso). Các hydrocacbon olefin
không có mặt trong dầu thô và khí thiên nhiên, nhưng lại tồn tại với hàm lượng
đáng kể trong các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, nhất là các loại khí, các loạ
i xăng
và nhiên liệu khác thu được từ một số dây chuyền công nghệ chế biến sâu của nhà
máy lọc dầu.


CH
2
- CH
2
CH
3
- CH = CH
2

(etylen, CH
4
) (C
3
H
6
, Propylen) (C
8
H
16,
izo octen)

CH
3
–C–CH = C–CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
+ Những thành phần khác:
Trong khí dầu mỏ ngoài các hợp phần hydrocacbon còn có các khí khác như
khí cacbonic (CO
2
), Nitơ (N
2
), khí sunfua hiđrô (H
2
S) và các khi trơ argon (Ar), hêli
(He)…
Trong dầu có những thành phần phức tạp như các chất nhựa asphalten là các
hợp chất thơm ngưng tụ, có khối lượng phân tử lên tới 1000 đến 2500 hoặc cao hơn
nữa. Nhựa asphanten có tính ổn định hoá học kém, dễ bị ôxy hoá, dễ làm sản phẩm
dầu mỏ biến chất, đổi màu, dễ tạo cốc và làm ngộ độc các quá trình chế biến xúc tác
trong quá trình chế biến dầu.
BS: Nguyễn Quang Trung 10
Ngoài nhựa asphanten trong dầu thô còn có các hợp chất chứa S,N và các
kim loại nặng. Đây đều là những tạp chất làm giảm chất lượng dầu, gây độc hại cho
các quá trình chế biến dùng làm xúc tác, đồng thời gây ăn mòn kim loại và ô nhiễm
môi trường.

2.1.2. Chưng cất dầu mỏ
Ngành công nghiệp chế biến dầu khí phát triển rất nhanh, nhất là sau chiến tranh
chế biến lần thứ 2 cho đến nay. Theo đánh giá chung thì trong tương lai, dầu khí
vẫ
n chiếm vị trí rất quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và nguyên liệu hoá học.
Dầu mỏ sau khi khai thác qua khâu xử lý tách nước, tách muối được đưa vào
nhà máy lọc dầu để chế biến thành các sản phẩm đa dạng và phong phú. Những
công đoạn chủ yếu của quá trình lọc dầu là: chưng cất, chuyển hoá xúc tác, chuyển
hoá nhiệt, tách lọc,… đối với những nguồn nguyên liệu thích hợp nhằm thu được
các loại sản phẩm cần thiết.
Chưng cất dầu mỏ là chế biến trực tiếp dầu mỏ trong các tháp chưng cất với
các điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau để tách dầu mỏ thành các phân đoạn
riêng biệt có phạm vi độ sôi thích hợp. Trong quá trình chưng cất không xảy ra sự
biến đổi hoá học thành phần dầu mỏ.
1) Chưng cất khí quyển.
Dầ
u mỏ được đưa vào trong lò ống, tai đó dầu được nấu nóng lên 330-350
0
C,
dầu chuyển thành hơi di chuyển lên tháp tinh cất. Tháp có cấu tạo đĩa hoặc vật liệu
nhồi để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và chất giữa hai luồng vật chất ở thể
lỏng và thể hơi vận chuyển ngược chiều nhau, nhờ đó có thể phân chia hỗn hợp hơi
dầu mỏ thành các phân đoạn có phạm vi độ sôi khác nhau. Tuy nhiên cũng cần lưu
ý rằng pham vi độ
sôi các phân đoạn chỉ là tương đối có thể tahy đổi và phụ thuộc
vào yêu càu chất lượng sản phẩm, vào đặc tính dầu thô chưng cất và những tính
toán cụ thể của nhà sản xuất nhằm thu được hiệu quả kinh tế cao nhất. Những phân
đoạn chủ yếu của chưng cất khí quyển là:
- Xăng thô (naphta) từ 40 – 200
0

C.
- Dầu hoả (kerosine) từ 140 – 300
0
C.
- Phân đoạn diesel (gas oil) từ 230 – 50
0
C.
- Cặn chưng cất (residue) lớn hơn 350
0
C.
Phân đoạn naphtan còn gọi là xăng chưng cất, có thể dùng pha chế với các
loại xăng khác dùng làm xăng thương phẩm. Ngoài ra có thể chưng cất xăng thô
thành các phân đoạn có độ sôi hẹp hơn là naphta nhẹ, naphta trung bình, naphta
nặng dùng làm nguyên liệu cho các quá trình chế biến sấu.
Phân đoạn kerosine (KO) có thể tinh chế dùng làm nhiên liệu phản lực.
Ngoài ra cũng có thể dùng kerosin làm khí đốt hay làm nguyên liệu cho các quá
trình chế biến sâu khác.
BS: Nguyễn Quang Trung 11
Phân đoạn gas oil có thể dùng làm nhiên liệu cho động cơ điêzen (DO), đồng
thời có thể dùng làm ngun liệu cho q trình chế biến sâu.
Phân đoạn cặn chưng cất khí quyển còn gọi là căn mazut (residue) có thể
dùng làm nhiên liệu đốt lò (FO) hoặc chuyển vào tháp chưng cất khí quyển – chân
khơng để tách thành các phân đoạn nặng có phạm vi độ sơi khác nhau.
2) Chưng cất khí quyển - chân khơng.
Cặn chưng cất khí quyển được đưa vào tháp chưng cất kkhí quyển - chân
khơng. Tại đây mazut được phân chia thành 3 phân đoạn và phần cặn:
- Phân đoạn nhẹ (light fraction)
- Phân đoạn trung bình (midle fraction)
- Phân đoạn năng (heavy fraction)
- Phân đoạn cặn (vacuum residue hay gudron) có độ sơi lớn hơn 500

0
C.
Ba phân đoạn này sử dụng làm ngun liệu chế biến ba loại dầu nhờn gốc.
Phân đoạn chưng cất chân khơng có thể dùng làm ngun liệu tách lọc dầu nhờn
cặn (bright stock) hay ngun liệu sản xuất bitum, hoặc làm ngun liệu cho cơng
nghệ chế biến sâu.
Sơ đồ tinh chất khí quyển và chân khơng được trình bày trong hình 1.
Khí
Gasoil
Dầu hoả
Xăng
Pđ nhẹ
Pđ trung bình
Pđ nặng
Gudron
Dầu thô
Mazútï
Dầu thô
2
1
8
5
7
6
6
6
3
3
3
1

4
3
3
3
Sơ đồ chưng cất dầu mỏ
1- Lò ống; 2 và 5-Tháp tinh cất; 3-Bộ phận làm lạnh;
4-Bộ phận tách lỏng; 6-Bộ phận trao đổi nhiệt;
7-Bơm; 8-Cột hoá hơi
Hình 2.1

2.1.3. Chế biến sâu dầu mỏ
Q trình chưng cất dầu mỏ trình bày ở trên chủ yếu dựa vào tính chất vật lý là
bay hơi và ngưng tụ. Trong q trình chưng cất khơng xảy ra các thành phần
hydrocacbon có trong dầu, do đó hiệu suất và chất lượng các sản phẩm chưng cất
khơng đáp ứng được u cầu sử dụng. Để nâng cao chất lượng cũng như hiệu suất
các loại sản phẩm có giá tr
ị kinh tế, cần có những q trình chế biến sâu. Cơng nghệ
BS: Nguyễn Quang Trung 12
chế biến sâu (chế biến thứ cấp) dầu mỏ bao gồm một số dây chuyền công nghệ chủ
yếu là các quá trình chế hoá nhiệt và các quá trình chế biến nhiệt - xúc tác.
1) Các quá trình chế hoá nhiệt
a. Cracking nhiệt
Dây chuyền cracking nhiệt nhằm phân huỷ các phần cặn của qú trình chưng
cất dầu, dưới tác dụng của nhiệt độ cao thích hợp để thu được những sản phẩm sáng
màu. Dây chuyền visbreaking nhằm phân huỷ các thành ph
ần của nhiên liệu đốt lò
bằng nhiệt độ cao để giảm độ nhớt tới mức phù hợp.
Nguyên liệu cúa các phân đoạn này là phần cặn chưng cất: mazut và gudron
cũng như các phần cặn của quá trình chế biến sâu khác.
Sản phẩm bao gồm:

- Hỗn hợp khí bao gồm các hydrocacbon no và không no, được sử dụng làm
nguyên liệu hoặc nhiên liệu cho hoá dầu.
- Xăng cracking nhiệt có chứa tới 25% hydrocacbon không no, do
đó tính ổn
định hoá học kém.
- Phân đoạn kerosin – gas oil có thể dùng làm nhiên liệu điêzen sau khi làm
sạch bằng hyđrô, hoặc dùng làm nhiên liệu đốt lò.
- Cặn cracking dùng làm nhiên liệu đốt lò có nhiệt độ cháy cao hơn, nhiệt độ
đông đặc và độ nhớt thấp hơn so với mazut chưng cất trực tiếp.
b. Cốc hoá
Dây chuyền cốc hoá nhằm chế hoá nhiệt các phần dầu nặng, cặn dầu để
thu
được các loại than cốc và các sản phẩm dầu sáng màu.
Nguyên liệu cho quá trình cốc hoá là gudron, các loại gas oil nặng, các loại
cặn dầu, các loại nhựa – asphanten của các quy trình chế biến khác.
Sản phẩm thu được gồm:
- Các loại than cốc có nguồn gốc dầu mỏ dùng làm điện cực cho công nghệ
điện luyện kim…
- Hỗn hợp khí tương tự khí cracking nhiệt có hàm lượng hydrocacbon không
no ít hơn.
- Xăng cốc hoá
có hàm lượng hydrocacbon không no tới 60%, rất kém ổn định
cần qua công đoạn làm sạch bằng hydrocacbon để giảm lượng hydrocacbon không
no đó, dùng để pha chế loại xăng thường.
- Phân đoạn kerosin – gas oil dùng làm thành phần nhiên liệu điêzen, tuốc bin
khí, đốt lò hoặc dùng làm nguyên liệu cracking xúc tác.
c. Nhiệt phân (steam cracking)
Dây chuyền steam cracking là chế hoá nhiệt trong môi trường hơi nước và
nguyên liệu dầu lỏng (phân đoạn naphta hay condensat) hoặc nguyên liệu khí như
khí etan, propan, butan hoặc hốn h

ợp.
BS: Nguyễn Quang Trung 13
Sản phảm thu được chủ yếu là hỗn hợp khí có nhiều etylen, propylen làm
nguyên liệu cho hoá dầu. Sản phẩm lỏng là xăng nhiệt phân có tính ổn định hoá học
kém và những sản phẩm có tính năng sử dụng khác.
Nhìn chung các sản phẩm thu được từ các quy trình chế hoá nhiệt cho ra các
sản phẩm lỏng sáng màu có chất lượng không cao, ngày nay được sử dụng trong
phạm vi hẹp và được thay dần bằng công nghệ nhiệt - xúc tác. Tuy nhiên một số
dây chuy
ền vẩn có ý nghĩa quan trọng như steam cracking để thu olefin nhẹ làm
nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu.
2) Các quá trình chế hoá nhiệt - xúc tác.
Các quy trình chế hoá dưới tác dụng của nhiệt đơn thuần cho ra các sản
phẩm kém giá trị, do đó người ta sáng tạo ra các công nghệ kết hợp nhiệt với xúc
tác để nâng cao chất lượng các sản phẩm thu được. Các chất xúc tác được sử dụng
có tính chọn lọc cao, thúc đẩy các phản ứng dây chuyền hoá
đi theo hướng tạo
thành các sản phẩm mong muốn.
a. Cracking nhiệt xúc tác.
Dây chuyền cracking xúc tác nhằm thu được các sản phẩm dầu sáng màu như
xăng và nhiên liệu diezen nhờ phản ứng phân huỷ các phân đoạn nặng của tác dụng
của xúc tác là alumino silicat dạng vô định hình hoặc tinh thể zeolit.
Nguyên liệu sử dụng là cặn mazut và các phân đoạn gas oil của chưng cất trực
tiếp và chế biến sâu.
Sản phẩm thu được gồ
m:
- Hỗn hợp khí có chứa tới 80 – 90% hydrocacbon no và không no C
3
và C
4

,
được tách lọc thành thành riêng từng phân đoạn thích hợp làm nguyên liệu hoá dầu.
- Xăng cracking xúc tác có phạm vi độ sôi từ độ sôi đầu tới 195
0
C, dùng làm
hợp phần cho xăng thương phẩm. Thành phần các nhóm hydrocacbon của xăng
cracking xúc tác: hydrocacbon thơm 20 – 30%, hydrocacbon không no 8 - 15%,
hydrocacbon naphten7 – 15% và hydrocacbon parafin 45 – 50%. Xăng cracking xúc
tác có chất lượng cao hơn hẳn xăng cracking nhiệt.
- Phân đoạn gas oil nhẹ (150 – 280
0
C) dùng làm nhiên liệu hợp phần diesel
hoặc tuốc bin khí.
- Phân đoạn 280 – 420
0
C dùng làm nguyên liệu sản xuất cacbon kỹ thuật.
- Phân đoạn gas oil nặng sôi trên 420
0
C dùng làm nhiên liệu đốt lò.
b. Reforming xúc tác (platforming).
Dây chuyền reforming xúc tác nhằm thu được xăng có chất lượng cao, hỗn
hợp hydrocacbon thơm và hydro kỹ thuật nhờ quá trình chuyển hoá xúc tác các
phân đoạn naphta của chưng cất hoặc chế biến sâu. Xúc tác sử dụng có thể là hệ đơn
kim loại, nhị kim loại hoặc đa kim loại, chủ yếu là bạch kim (Pt) nên có tên là
platforming, với chất kích hoạt xúc tác dạng axit là flo hoặc clo.
BS: Nguyễn Quang Trung 14
Nguyên liệu dùng cho reforming xúc tác tuỳ thuộc vào nhu cầu sản phẩm nên
rất khác nhau:
- Để sản xuất xăng dùng phân đoạn naphta rộng (60,90
0

C tới 180
0
C).
- Để sản xuất các hydrocacbon thơm bezen, toluen và xylen dùng các phân
đoạn naphta hẹp có phạm vi độ sôi tương ứng là 62 – 85, 85 – 105, 105 – 140
0
C.
- Yêu cầu trong nguyên liệu hàm lượng S không quá 0,0001 – 0,0005% thể
tích và hàm lượn N không quá 0,0001%.
Sản phẩm thu được bao gồm:
- Hỗn hợp khí chứa trong nhiên liệu metan, etan, propan và butan, dùng làm
nhiên liệu hoặc được tách lọc thành những hợp phần thích hợp dùng cho tổng hợp
hoá dầu.
- Reformat là hỗn hợp lỏng có thành phần hydrocacbon thơm 40 – 65%,
hydrocacbon parafin và naphten 34 – 60%, còn nhóm hydrocacbon không no rất ít
0,5 – 1,1%. Sản phẩm này có thể dùng làm hợp phần pha chế xăng thương phẩm,
gọi là xăng reforming và có tính ổn
định hoá học tốt. Cũng do hàm lượng
hydrocacbon thơm rất cao nên dùng làm nguyên liệu tách lọc các loại hydrocacbon
thơm: bezen, toluen và xylen làm nguyên liệu cho hoá dầu.
- Khí hydro kỹ thuật có chứa tới 75 – 85% thể tíc khí hydro nguyên chất, được
dùng làm nguồn cung cấp hydro cho các quy trình công nghệ khác như làm sạch
bằng hydro, hydrocracking, đồng phân hoá…
c. Hyđrocracking.
Quy trình hydrocracking nhằm phân huỷ các nguyên liệu nặng thành các sản
phẩm dầu sáng màu, dướib tác dụng của xúc tác trong môi trường khí hydro. Dưới
ảnh hưởng của hydro các hợp chấ
t chứa S, N, O có trong nguyên liệu được hoàn
toàn loại bỏ, các hợp chất không no được no hoá. Do đó sản phẩm hydrocracking
hầu như chỉ là các sản phẩm sáng màu có độ sạch và bổn định hoá cao, không có

phần cặn dầu.
Nguyên liệu cho quy trình hydrocracking khá phong phú, có thể sử dụng từ
phần nhẹ naphta đến các phân đoạn nặng trong chưng cất chân không, phân đoạn
gas oil của quy trình chế biến sâu, các loại cặn dầu mazut, gudron.
Sản phẩm thu
được bao gồm:
- Hỗn hợp khí chủ yếu là khí hydrocacbon no như propan và butan, dùng làm
nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu sau khi xử lý tách lọc.
- Naphta hydrocracking có tính ổn định chống oxy hoá tốt, dùng pha chế xăng
máy bay. Người ta thường chưng cất naphta này thành hai phân đoạn: xăng nhẹ (sôi
đầu tới 85
0
C) dùng pha chế xăng thương phẩm; phần nặng (85 – 180
0
C) có thể dùng
làm nguyên liệu cho quy trình reforming.
- Kerosin có tính ổn định tốt dùng làm hợp phần cho nhiên liệu phản lực.
- Gas oil dùng làm hợp phần cho nhiên liệu diezen.
BS: Nguyễn Quang Trung 15
d. Đồng phân hoá
Quy trình đồng phân hoá nhằm thu nhiều loại sản phẩm, trong đó có loại xăng
đồng phân có chất lượng cao. Để sản xuất xăng có chất lượng cao, người ta dùng
nguyên liệu là xăng chưng cất nhẹ (từ độ sôi 62 – 70
0
C) có nhiều hợp chất
hydrocacbon mạch thẳng. Nhờ tác dụng chuyển hoá xúc tác sẽ hình thành nhiều
hydrocacbon mạch nhánh nên tăng thêm chất lượng cho quá trình cháy. Xúc tác sử
dụng trong quá trình cháy là alumino silicat tổng hợp ở dạng zeloit.
2.1.3. Chế biến khí
Công nghệ chế biến khí dầu mỏ (khí thiên nhiên, khí đồng hành, khí thu được

khi chưng cất dầu và các quá trình chế biến khác) phát triển rất nhanh do có nhiều
thuận lợi, đỡ phức tạp về kỹ thuật lạ
i rẻ tiền hơn so với chế biến các phần dầu nặng
nhiều tạp chất. Ngành công nghiệp này rất đa dạng và phong phú. Sau đây chỉ xem
xét một số dây chuyền công nghệ có liên quan tới việc chế biến dầu mỏ thành nhiên
liệu, chủ yếu là các loại xăng.
1) Làm sạch khí
Các hỗn hợp khí hydrocacbon trước khi đi vào chế biến phải được làm sạch rất
cẩn thận nhằm lo
ại bỏ các chất độc như hydro sunfua (H
2
S), hợp chất mercaptan
nhẹ (RHS), khí cacbonic (CO
2
).
Quy trình làm sạch có nhiều kỹ thuật khác nhau:
a. Làm sạch bằng hoá chất, nghĩa là thực hiện một phản ứng hoá học giữa chất
cần loại bỏ ở thể khí và một hoá chất thích hợp ở thể lỏng hoặc thể rắn
b. Làm sạch bằng phương pháp hấp phụ các chất khí cần loại bỏ bằng chất
hấp phụ thể rắn như than ho
ạt tính, zeoit…
Sau quá trình làm sạch tuỳ thuộc kỹ thuật làm sạch có thể loại bỏ 85 – 99%
các tạp chất khí lẫn vào hỗn hợp khí hydrocacbon.
2) Làm khô khí
Ngoài việc loại bỏ các khí tạp chất như trên, yêu cầu hỗn hợp khí phải thật
khô. Kỹ thuật làm khô khí phân thành các nhóm:
a. Hấp phụ nước bằng các chất hút ẩm thể rắn như silicagen, nhôm oxit hoạt
tính, zeolit NaA.
b. Hấp phụ nước bằng hút ẩm thể lỏng nh
ư dietylenglycol, trietylenglycol…

c. Ngưng tụ hơi nước hoặc đóng băng tạo tinh thể nước đá bằng kỹ thuật nén
hoặc làm lạnh.
3) Chưng cất khí
Quy trình chưng cất khí nhằm thu được các khí hydrocacbon nguyên chất
riêng biệt hoặc các phân đoạn khí có độ sạch cao.
Nguyên liệu đưa vào các thiết bị chưng cất khí chia thành hai nhóm:
BS: Nguyễn Quang Trung 16
a. Nhóm hydrocacbon no bao gồm khí thiên nhiên, khí đồng hành, khí chưng
cất dầu thô ở áp suất khí quyển, khí reforming xúc tác và khí Hyđrôcracking.
b.Nhóm hydrocacbon không no bao gồm khí cracking nhiệt, cracking xúc tác,
khí lò cốc hoá, khi steam cracking.
Sản phẩm thu được từ các thiết bị chưng cất khí này rất đa dạng và là nguồn
nguyên liệu không thể thiếu được cho các quy trình sản xuất xăng tổng hợp và chế
biến hoá dầu.
Sản phẩm từ thiết bị chưng cất hydrocacbon no:
Khí etan dùng làm nguyên liệu steam cracking thu các olefin nhẹ
như etylen,
propylen cho tổng hợp hoá dầu.
Khí propan dùng làm nguyên liệu steam cracking, làm LPG, tác nhân làm
lạnh.
Khí butan dùng làm LPG, nguyên liệu sản xuất cao su tổng hợp. Tại các nước
có khí hậu lạnh có pha một phần butan vào xăng nhằm tăng áp suất hơi.
Khí isobutan dùng làm nguyên liệu sản xuất xăng alkylat và cao su tổng hợp.
Khí isopentan dùng làm nguyên liệu chế biến cao su isopren, đồng thời có thể
pha vào xăng nhằm tăng khả năng cháy trong động cơ.
Sản phẩm từ
thiết bị chưng cất hydrocacbon không no:
Khí etylen có độ sạch cao làm nguyên liệu cho chế biến hoá dầu.
Phân đoạn propan – Propylen là hỗn hợp khí propan và propylen (PPF) dùng
làm nguyên liệu chế biến xăng polyme, xăng alkylat và các chế phẩm hoá dầu khác.

Phân đoạn butan – butylen là hỗn hợp khí butan và butylen (BBF) dùng làm
nguyên liệu sản xuất xăng polyme xăng alkylat và các chế phẩm hoá dầu khác.
4) Chế biến khí thành các loại xăng
Để thu các loại xăng có chất lượng cao, ngoài quy trình reforming xúc tác, ta
còn có thể sử d
ụng các công nghệ chế biến khác như alkyl hoá, đồng phân hoá,
polyme hoá.
a. alkyl hoá là quy trình thực hiện phản ứng tổng hợp giữa isobutan với các
phân đoạn PPF hoặc BBF dưới tác dụng của xúc tác nhằm thu được xăng alkylat có
chất lượng cao.
Chất xúc tác sử dụng trong công nghệ này là axit sunfuric (H
2
SO
4
) 96÷98%,
với kỹ thuật tiến bộ hơn dùng xúc tác là axit flohydric (HF).
Sản phẩm thu được gồm:
- Alkylat nhẹ dùng làm hợp phần pha chế xăng có chất lượng cao.
- Alkylat nặng (sôi 170 – 300
0
C) dùng làm nhiên liệu diezen.
- Hỗn hợp khí chủ yếu là khí hydrocacbon no dùng làm nhiên liệu.
BS: Nguyễn Quang Trung 17
b. Polyme hoá là quy trình thực hiện phản ứng tổng hợp giữa PPF và BBF
dưới tác dụng của xúc tác nhằm thu được xăng polyme hoặc nguyên liệu dùng trong
chế biến hoá dầu.
Xúc tác sử dụng là axit ortho phosphoric (H
3
PO
4

) trên chất mang hoặc axit
sunfuric 60 – 70%.
Khi tiến hành polyme hoá theo hướng thu nhiên liệu, có các sản phẩm:
- Xăng polyme tuy có khả năng cháy tốt, nhưng chứa nhiều hợp chất không
no nên tính ổn định thấp.
- Phân đoạn sôi trên 205
0
C làm nhiên liệu diezen.
- Phân đoạn propan - propylen (PPF) hình thành trong quá trình chế biến, lại được
hồi lưu dùng tiếp làm nguyên liệu.

2.2. NHIÊN LIỆU LỎNG
2.2.1. Nhiên liệu xăng
2.2.1.1. Yêu cầu đối với nhiên liệu sử dụng trong động cơ xăng.
- Nhiên liệu có tính bay hơi tốt tạo điều kiện cho hòa khí hình thành
được hòa trộn tốt trong thời gian ngắn và cháy kiệt không tạo muội than.
- Có tính chống kích nổ cao để tránh các hậu quả do hiện tượ
ng này gây
ra.
- Có tính ổn định hoá học tốt
- Không bị đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp.

2.2.1.2. Thành phần hoá học của xăng
1) Hydrocacbon
Với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180
o
C, phân đoạn xăng thu được từ quá trình
chưng cất bao gồm các hydrocacbon từ C
5
÷ C

10
, C
11
. Cả ba loại hydrocacbon
prarafinic, naphtenic, aromic đều có mặt trong phân đoạn này. Tuy nhiên thành
phần và số lượng của các hydrocacbon rất khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu
thô ban đầu. Các hydrocacbon thơm thường có rất ít trong xăng.
a) Ankan: Cần có nhiều iso-ankan để chống kích nổ vì loại hydrocacbon này
có tác dụng chống kích nổ rất cao. Iso-ankan là chất đồng phân của ankan, có cấu
tạo mạch nhánh, rất khó bị gãy mạch, tức rất khó tự cháy. Người ta dùng 2,2,4 iso-
octan làm một trong hai thành phần củ
a nhiên liệu chuẩn để đo tính chống kích nổ
của các loại xăng. Akan tuy tính chất ổn định, khó biến chất nhưng không phải là
thành phần lý tưởng của nhiên liệu xăng, do các nguyên tử C được liên kết theo
mạch thẳng nên các mạch C dễ bị gãy, làm cho nó dễ bị cháy, dễ gây hiện tượng
kích nổ trong động cơ.
CH
3
– CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
2

– CH
3
(n-octan)
BS: Nguyễn Quang Trung 18



b) Xyclo-ankan: là loại Hydrocacbon no, thường có 5,6 nguyên tử C trong
phân tử, chúng được liên kết với nhau bằng các mạch thẳng đơn tạo nên một vòng
kín.
c) Hydrocacbon thơm (aren): là loại hydrocacbon không no, các nguyên tử
nối với nhau thành một vòng kín bằng những liên kết đôi và những liên kết đơn xen
kẻ nhau, cấu tạo điển hình là chất benzen và metylbenzen. Kết cấu trên giúp cho
hydrocacbon thơm có tính ổn định cao, khó tự cháy và là thành phần lý tưởng của
xăng dùng trong động cơ đốt cháy c
ưỡng bức.
Ngoài ra các olefin, diolefin và axetylen là những hydrocacbon không no,
các nguyên tử C nối với nhau theo mạch thẳng, trong đó có một mạch kép, hai mạch
kép hoặc một mạch ba. Do đó khiến các chất này khó tự cháy, nên cũng thích hợp
với động cơ xăng đốt cháy cưỡng bức.
2) Phụ gia
Để nâng cao chất lượng và tạo thêm một số tính năng mới cho xăng thì sau
quá trình chưng cất và chế biến từ dầu mỏ, xăng
được pha vào các loại phụ gia. Hai
loại phụ gia điển hình là nước chì và hợp chất chứa oxi.
a.
Hàm lượng chì: Trong quá trình cháy của hơi xăng trong buồng đốt có sự
tạo thành và tích tụ các hợp chất peoxit. Những chất peoxit này là nguyên nhân dẫn
tới kích nổ khi nồng độ của chúng đạt tới một giới hạn nào đó. Để tránh hiện tượng
kích nổ người ta phải ngăn chặn sự tích tụ của các hợp chất peoxit đó. Một trong

các biện pháp có hiệu quả rõ rệt là pha vào xăng một hỗn hợp có tên là “nước chì”.
Nước chì là tên gọi đơn giản hỗn hợp lỏng có thành phần là hợp chất tetraetyl
chì [Pb(C
2
H
5
)
4
] và bromua etan (BrC
2
H
5
) hoặc Dibromua etan (BrC
2
H
4
Br). Tác
dụng của tetraetyl chì (TEC) là phá huỷ các hợp chất peoxit và ngăn cản sự tích lũy
của chúng trong xilanh, do đó tránh được hiện tượng kích nổ. Như vậy tetraetyl chì
có tác dụng tăng TSOT của xăng,. Bromua etan hoặc dibromua etan được gọi là
chất lôi kéo vì chúng giúp cho muội chì sau quá trình cháy không đọng lại trong
xilanh, piston, bugi, xupáp… mà theo khí xả ra ngoài.
3443
4)( CHPbHCPb
o
C
t
+⎯→⎯

22

PbOOPb
o
C
t
⎯→⎯+

Tạo chất không hoạt động
OOHCHROCHR
223
−→+−
(Chất hoạt động)
2222
2
1
OOHPbOCHORPbOOOHCHR +++−→+−

BS: Nguyễn Quang Trung 19
Kết quả là biến các Peroxyt hoạt động thành các aldehit (RCHO) bền vững,
làm giảm khả năng cháy kích nổ. Nhưng đồng thời PbO kết tủa sẽ bám trên thành
xilanh, ống dẫn, làm tắc đường nhiên liệu và tăng độ mài mòn. Vì vậy người ta phải
dùng các chất mang để đưa PbO ra ngoài, các chất mang này là BrC
2
H
5
, cơ chế tác
dụng như sau:
OHPbBrPbOHBr
HBrHCBrHC
o
C

t
22
4252
2 +⎯→⎯+
+⎯→⎯

Các sản phẩm PbBr
2
, H
2
O là chất lỏng, có nhiệt độ sôi thấp sẽ bốc hơi và được
khí thải thải ra ngoài.
Nước chì có tác dụng tăng tính chống kích nổ rõ rệt, song nó là một chất độc
gây tổn thương cho hệ thần kinh đối với người bị nhiễm. Vì thế nồng độ giới hạn
của bụi chì trong không khí không cho phép vượt quá 0,005mg/cm
3
. Cũng do tác
hại gây ô nhiễm cho môi trường không khí nên trong vòng 20 – 30 năm trở lại đây
nhiều nước trên thế giới và trong khu vực trong đó có Việt Nam đã dần dần hạn chế
và đi đến cấm sử dụng xăng pha chì.
b.
Các hợp chất chứa ôxy: Từ đầu thập kỷ 70, tại các nước công nghiệp phát
triển do yêu cầu loại bỏ xăng pha chì, người ta đã phát kiến pha vào xăng một số
hợp chất chứa oxy có tác dụng tăng TSOT cho xăng, đó là các loại alcol, ete như
metanol (CH
3
OH), etanol (C
2
H
5

OH), metyl ter. butyl ete (CH
3
– O – C
4
H
9
) viết tắt
là MTBE, metyl ter. amyl ete (CH
3
– O – C
5
H
11
) viết tắt MTAE…
Những hợp chất này cũng tham gia vào cơ chế ngăn cản sự tích tụ peroxit, nên
hạn chế hiện tượng cháy kích nổ trong động cơ xăng, chúng không quá độc như
tetraetyl chì. Tuy vậy việc sử dụng các hợp chất trên cũng có hạn chế vì nhiệt lượng
cháy của chúng thấp, áp suất hơi bảo hoà quá cao, một số chất dễ gây tách lớp trong
xăng khi bị lẫn nước. Do đ
ó chỉ được pha một lượng có giới hạn vào trong xăng.
Có thể thấy TSOT của một số chất chứa oxy điển hình trong bảng 2.1
Bảng 2.1. TSOT của các hợp chất chứa oxy
Phụ gia chứa oxy RON MON
Metanol 127 ÷ 136 99 ÷ 104
Etanol 120 ÷ 135 100 ÷ 106
Tert – butanol (TBA) 104 ÷ 110 90 ÷ 98
Metanol/TBA (50/50) 115 ÷ 123 96 ÷ 104
Metyl ter. butyl ete (MTBE) 115 ÷ 123 98 ÷ 105
Tert-amylmetyl ete (TAME) 111 ÷ 116 98 ÷ 103
Ety tert-butyl ete (ETBE) 110 ÷ 119 95 ÷ 104

Ngoài ra trong nhiên liệu xăng luôn tồn tại các tạp chất như các hợp chất của
lưu huỳnh, nitơ và hợp chất của các kim loại là những chất có có mặt trong dầu mỏ
mà không thể loại bỏ hoàn toàn trong quá trình chế biến xăng.
BS: Nguyễn Quang Trung 20
2.2.2.3. Phân loại nhiên liệu xăng
X ăng có nhiều công dụng như làm nhiên liệu, làm dung môi hòa tan, …Với
công dụng làm nhiên liệu thì căn cứ vào loại động cơ sử dụng phân thành hai loại:
xăng ô tô và xăng máy bay.
Xăng máy bay là loại xăng cao cấp, không thể lấy từ một loại xăng thuần nhất
mà thường là hỗn hợp của một số thành phần đặc biệt nhằm thu được xăng có phẩm
chất t
ốt.
Xăng ô tô là loại nhiên liệu sử dụng cho các phương tiện giao thông như các
loại ô tô, mô tô, … hoặc động cơ máy tĩnh tại cở nhỏ. Căn cư vào trị số ốc tan xăng
ô tô được phân loại như sau:
1) Thị trường thế giới
Xăng ô tô xe gắn máy được phân làm 3 loại: Xăng thường, xăng cao cấp và
xăng đặc biệt.
a) Xăng thường là loại xăng là loại x
ăng có RON từ 92 trở xuống và được sử dụng
cho các động cơ xe ô tô tải, xe gắn máy có tỷ số nén từ 7 ÷ 8,5. Loại xăng thường
này cũng có thể phân thành hai nhóm xăng được sản xuất theo tiêu chuẫn khác nhau
của từng nước, từng khu vực.
- Xăng thường có RON = 90 ÷ 92 được sản xuất chủ yếu từ đầu thập niên 70
trở lại đây tại các nước công nghiệp phát triể
n như Mỹ, Canada, Tây âu (Pháp, Đức,
Anh, Hà Lan, Bỉ, …) và Nhật Bản nhằm thay thế cho loại xăng thường có TSOT
thấp hơn (RON = 80÷ 86).
- Xăng thường có RON = 80 ÷ 86 hiện được sản xuất và sử dụng tại cộng đồng
các quốc gia độc lập SNG (Liên xô cũ), các nước Đông âu (Ba lan, Hungary,

Rumani, Bungari, …), ở các nước Châu Á (như Trung Quốc, Singaopre, Thái Lan,
Ấn Độ, Đài Loan, Malaisia, Inđônesia, Philippine), các nước Mỹ Latin và Úc. Ở
nước ta cũng sử d
ụng loại xăng thường có RON = 80 ÷ 86 .
Trước những năm 70, Mỹ và Tây âu cũng đồng loạt sản xuất các loại xăng
này, nhưng đã đình chỉ và chuyển sang sản xuất loại xăng tiêu chuẩn hơn RON = 90
÷ 92 và vẩn được gọi là xăng thường.
b) Xăng cao cấp (super) là loại xăng có RON = 93 ÷ 100 được sử dụng thích hợp
cho các loại xe máy và ô tô du lịch đời mới có tỷ số nén t
ừ 8,8 ÷ 10, tuỳ thuộc khu
vực và được chia thành hai nhóm:
- Xăng cao cấp có RON = 98
÷
100 được sản xuất ở các nước công nghiệp
phát triển chủ yếu những năm 70 trở lại đây.
- Xăng cao cấp Ron = 93
÷
98 hiện đang sản xuất SNG (Liên xô cũ), các nước
Đông âu (Ba lan, Hungary, Rumani, Bungari, …), ở các nước Châu Á (như Trung
Quốc, Singaopre, Thái Lan, Ấn Độ, Đài Loan, Malaisia, Inđônesia, Philippine), các
nước Mỹ Latin và Úc. Các nước công nghiệp trước đây cũng sản xuất loại xăng
này, sau thập niên 70 chuyển sang sản xuất loại xăng RON = 98 ÷ 100. Tuy vậy
xăng RON = 93 ÷ 98 vẩn được gọi là xăng cao cấp.
c) Xăng thượng hạng là loại xăng mà phẩ
m chất cao hơn xăng cao cấp, như xăng
thượng hạng của Mỹ, Xăng 5 sao của Anh. Xăng này có RON = 101 ÷ 103 dùng
cho các loại xe có tỷ số nén trên 10.
BS: Nguyễn Quang Trung 21
Từ đó ta thấy xăng của các nước công nghiệp phát triển có chất lượng cao hơn
thị trường SNG, Châu Á, Châu Phi và Mỹ latin một cấp. Ở nước ta có tiêu chuẩn

xăng dặc biệt nhưng RON chỉ đạt tới 95.

2) Thị trường Việt Nam
a ) Xăng thường: có TSOT xác định theo phương pháp nghiên cứu
không nhỏ hơn 83 gọi là xăng chì 83.
b) Xăng chất lượng cao: có TSOT theo phương pháp nghiên cứu
không nhỏ hơn 92, g
ọi là xăng 92.
c) Xăng đặc biệt: có TSOT theo phương pháp nghiên cứu không nhỏ
hơn 97, gọi là xăng 97.
2.2.1.4. Những tính chất cơ bản của nhiên liệu xăng
a) Nhiệt trị.
Như các loại nhiên liệu khác thì nhiệt trị là tính chất quan trọng nhất của
nhiên liệu xăng, nó ảnh hưởng trực tiếp công suất của động cơ. Nhiệt trị có thể xác
định trực tiếp bằng ph
ương pháp đo nhiệt trị, hoặc có thể tính gián tiếp bằng công
thức Men-đê-lê-ép:
Q
tk
= 33,915.c + 126,0.h -10,89(o
nl
– s) - 2,512(9h+w), MJ/kg
Trong đó:
2,512MJ/kg – nhiệt ẩn của 1kg hơi nước;
c – thành phần khối lượng của C trong nhiên liệu;
o
nl
– thành phần khối lượng của O trong nhiên liệu;
h – thành phần khối lượng của H trong nhiên liệu;
w – thành phần khối lượng của nước trong nhiên liệu;

s – thành phần khối lượng của lưu huỳnh trong nhiên liệu.
So với các loại nhiên liệu khác thì xăng là loại nhiên liệu có nhiệt trị lớn nhất:
Q
tk
=
4
4
4
4
,
,
0
0


(
(
M
M
J
J
/
/
K
K
g
g
)
)
b) Tính bay hơi

Yêu cầu xăng phải có tính bay hơi thích hợp, nếu xăng bay hơi quá dễ sẽ hoá
hơi ngay trên đường ống dẫn, gây hiện tượng nút hơi (nghẽn khí), làm xăng phun ra
lẫn bọt, không đảm bảo hơi xăng cung cấp cho động cơ nên động cơ hoạt động
không ổn định. Trong bả
o quản, bơm hút, vận chuyển sẽ xảy ra hao hụt quá mức.
Xăng bay hơi kém, làm khó khởi động máy, khó điều chỉnh máy, gây lãng phí nhiên
liệu do cháy không hết, tạo muội than, làm loãng dầu nhờn gây hiện tượng mài mòn
động cơ nhiều hơn mức bình thường.
BS: Nguyễn Quang Trung 22
1
2
3
4
5

Hình 2.2. Thiết bị chưng cất nhiên liệu
1. Bếp điện; 2. Nhiên liệu thử nghiệm;
3. Nhiệt kế; 4. Bình ngưng; 5. Bình đo.
Người ta dùng thiết bị chưng cất nhiên liệu như hình vẽ để đo tính bay hơi của
xăng (cũng như các nhiên liệu khác).
Nhiệt độ C
o
Sản phẩm
20 40
60
80 100%
195
T
sôi cuối
o

100
50
T
sôi đầu
o

Hình 2.3. Đường cong chưng cất Engler của phân đoạn xăng cracking xúc
tác
Tính bay hơi của xăng được đánh giá thơng qua các chỉ tiêu sau:
Thành phần điểm sơi: Chỉ tiêu này được xác định trong dụng cụ chưng cất đã
được tiêu chuẩn hố. Đối với xăng cần xác định các thành phần điểm sơi như sau:
+ Điểm sơi đầu (t
sđ
hay IBP): đặc trưng cho tính khởi động của động cơ,
khả năng gây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sơi đầu thấp hơn qui định
càng nhiều thì xăng càng dễ hao hụt, sẽ sinh nghẽn khí.
+ Điểm sơi 10% V đặc trưng cho tính khởi động của động cơ, khả năng
gây nghẽn hơi và hao hụt tự nhiên. Điểm sơi 10% cao hơn qui định càng
nhiều, càng khó khởi động máy.
Đối với ơtơ, việc khởi động máy có liên quan
tới nhiệt độ khơng khí và t
10%V
theo cơng thức kinh nghiệm sau:
t
min
= ½.t
10%V
–50,5
Trong đó:
- t

min
: Nhiệt độ tối thiểu của khơng khí, ở đó máy có thể khởi động được.
BS: Nguyễn Quang Trung 23
- t
10%V
: Điểm sôi 10%V
+ Điểm sôi 50% V: biểu thị khả năng thay đổi tốc độ của máy. Nếu điểm
sôi 50%V cao quá qui định, khi tăng tốc lượng hơi xăng vào máy nhiều nhưng
đốt cháy không kịp do khó bốc hơi, do đó máy yếu, điều khiển máy khó khăn.
+ Điểm sôi 90% V: biểu thị độ bay hơi hoàn toàn của xăng. Nếu điểm sôi
này lớn quá qui định, xăng khó bay h
ơi hoàn toàn, làm pha loãng dầu nhờn,
làm máy dễ bị mài mòn cũng như lãng phí nhiên liệu.
+ Điểm sôi cuối: biểu thị độ bay hơi hoàn toàn của xăng. Nếu điểm sôi
này lớn quá qui định, xăng khó bay hơi hoàn toàn, làm pha loãng dầu nhờn,
làm máy dễ bị mài mòn cũng như lãng phí nhiên liệu.
Trên cơ sở ý nghĩa thành phần điểm sôi cho thấy các loại xăng phải có độ bay
hơi thích hợp. Theo quy định điể
m sôi không dưới 35 ÷ 40
0
C. Để có thể dễ dàng
khởi động khi động cơ còn nguội yêu cầu 60 ÷ 70
o
C xăng phải bay hơi được 10%V.
Để dễ dàng tăng tốc, đưa động cơ vào chế độ làm việc ổn định yêu cầu ở
115÷120
0
C phải bay hơi được 50%V. Để xăng cháy hết hoàn toàn trong động cơ,
yêu cầu ở 180 ÷ 190
0

C xăng phải bay hơi được 90%V và ở 195 ÷ 200
0
C phải bay
hơi hoàn toàn.
Nếu đối với một loại xăng thương phẩm, kiểm tra chất lượng ban đầu cho thấy
thành phần cất đạt tiêu chuẩn quy định nhưng sau một thời gian vận chuyển, bơm
hút bảo quản, kiểm tra thấy thành phần điểm sôi cao vượt quy định, có thể suy đoạn
là do một thành nhẹ đã bay hơi hoặc do các hợp phần nhẹ như dầ
u hoả, nhiên liệu
diesel đã lẫn vào. Khi đó nếu tiếp tục dùng xăng này chạy máy sẽ gây nhiều tác hại
như đã trình bày ở trên.

Áp suất hơi bão hoà Reid: là áp suất hơi xăng ở trạng thái cân bằng với thể
lỏng trong bơm Reid (xem hình vẽ chương 3) được đo tại nhiệt độ xác định là
37,8
o
C (hay 100
o
F). Áp suất hơi bảo hoà Reid có thể biểu diễn bằng nhiều đơn vị
đo ấp suất khác nhau như: Psi, Bar, kPa, mmHg, Kg/cm
2
… Áp suất hơi bảo hoà
Reid là một trong các chỉ tiêu về tính bay hơi của các loại xăng. Dựa vào áp suất hơi
bảo hoà Reid có thể đánh giá nhiên liệu về tính khởi động, khả năng tạo nút hơi, hao
hụt do bay hơi trong bảo quản và mức độ nguy hiểm do cháy. Áp suất hơi bảo hoà
Reid càng cao thì khả năng bay hơi càng mạnh. Yêu cầu của các loại xăng là áp suất
hơi bảo hoà Reid phù hợp không quá cao và quá thấp.
Khối lượng riêng và tỷ trọng:
Khối lượng riêng (Density) là khối lượng của một đơn vị thể tích đo bằng
g/cm

3
hay kg/m
3
.
Tỷ trọng (Relative Density) là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất ở nhiệt
độ nào đó so với khối lượng riêng của nước ở 4
0
C, ký hiệu là d
t/4
(trong đó t (
0
C) là
nhiệt độ xác định tỷ trọng). Thông thường dùng tỷ trong tiêu chuẩn ở 20
0
C ký hiệu
BS: Nguyễn Quang Trung 24