BÀI GIẢNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH TỪ DẦU HỎA

2. CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG TỪ NGUỒN
HÓA THẠCH (DẦU MỎ)
2.1.

Giới thiệu khái quát

Các sản phẩm từ chế biến dầu mỏ gồm 3 loại:
Nhóm sản phẩm năng lượng: gồm nhiên liệu động cơ các loại, nhiên liệu các lò đốt
công nghiệp và chất đốt dân dụng sinh hoạt (chiếm 80 – 90% sản lượng)
Nhóm sản phẩm phi năng lượng: dầu mỡ bôi trơn có nguồn gốc dầu mỏ (chiếm
10%), nhựa đường (bitum)
Nhóm sản phẩm hóa học: gồm rất nhiều loại phục vụ sản xuất và đời sống con
người như hạt nhựa, phân bón…
2.2.

Các chỉ tiêu chất lượng xăng dầu

Khối lượng riêng và tỷ trọng: Khối lượng riêng của xăng dầu là khối lượng của một
đơn vị thể tích xăng dầu ở nhiệt độ tiêu chuẩn.Đơn vị là g/cm 3.Nhiệt độ tiêu chuẩn là
150C hoặc 200C .Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của xăng dầu so với khối
lượng riêng của nước.
Thành phần cất: của xăng dầu được đặc trưng bởi nhiệt độ sôi dầu, nhiệt độ sôi khi
trưng chất được 10%, 50%, 90% và nhiệt độ cuối. Từ đó ta có thể tính được lựợng cặn
còn lại tính theo thể tích ban đầu. Thành phần cất đặc trưng cho tính chất dễ bay hơi
của nhiên liệu lỏng và ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng sử dụng và bảo quản xăng
dầu.
Hàm lượng nhựa thực tế: là chất nhựa tính bằng mg có trong 100 ml xăng dầu. Đơn
vị là : mg/100ml
Hàm lượng lưu huỳnh: được tính bằng % lượng lưu huỳnh và hợp chất của lưu
huỳnh có trong xăng dầu so với khối lượng của xăng dầu.
Ăn mòn tấm đồng: nói lên khả năng ôxi hoá ăn mòn kim loại và tích tụ cặn bẩn của

sản phẩm xăng dầu
Điểm cháy cốc kín: đây là chỉ tiêu của dầu, là đặc trưng cơ bản về bản chất cháy
của các loại dầu.
Độ nhớt: là chỉ tiêu quan trọng của dầu đặc biệt là dầu bôi trơn.Thừơng xác định độ
nhớt động học. Độ nhớt động học là số do khả năng chống lại sự chảy của dầu dưới tác
động của trọng lực. Độ nhớt được xác định bằng nhớt kế, đơn vị đo là centistoc (CST)
và được xác định bằng công thức :
V=C.t
Trong đó:

t: thời gian dầu chảy trong nhớt kế, tính bằng giây.
C : hệ số của nhớt kế.
1


V : độ nhớt động học (tính bằng CST).
Trị số octan: Chỉ số octan là một đại lượng quy ước để đặc trưng cho khả năng
chống lại sự kích nổ của xăng, giá trị của nó được tính bằng phần trăm thể tích
của iso-octan trong hỗn hợp của nó với n-heptan khi mà hỗn hợp này có khả năng
chống kích nổ tương đương với khả năng chống kích nổ của xăng đang khảo sát.
Trong hỗn hợp này thì iso-octan có khả năng chống kích nổ tốt, được quy ước
bằng100, ngược lại n-heptan có khả năng chống kích nổ kém và được quy ước bằng 0.
Trong trường hợp trị số octan lớn hơn 100 thì để xác định trị số octan người ta
cho thêm vào xăng một hàm lượng Tetraetyl chì rồi tiến hành đo. Trị số octan được
tính theo công thức sau:
IO =
28.28T

100

+

1 + 0.736T + (1 + 1.472T − 0.435216T 2 )1 / 2
Trong đó T là hàm lượng Tetraetyl chì ml
Các yếu tố liên quan đến động cơ ảnh hưởng đến chỉ số octan bao gồm : Tỷ số nén,
Hệ số đầy, Góc đánh lửa sớm
Trị số xêtan: là con số biểu thị tính chống kích nổ của nhiên liệu diezen khi cháy
trong động cơ.
Ngoài các chỉ tiêu trên xăng dầu còn có các chỉ tiêu như: hàm lượng tro, hàm lượng
nước, hàm lượng axit và kiềm tổng, . .
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VỀ XĂNG Ô TÔ KHÔNG CHÌ (TCVN 6776: 2000)
2.3.

Nhiên liệu xăng

Xăng là một trong nhiều sản phẩm của dầu mỏ, là loại nhiên liệu nhẹ, tồn tại dưới
dạng lỏng, có nhiệt độ bốc hơi trong khoảng từ (30 ¸ 40) 0C đến (180 ¸ 220)0C, có khối
lượng riêng ở 150C là r = (0,65 ¸ 0,80) g/cm3. Xăng chứa khoảng 80¸90% Cacbuahydro
nhóm Alkan và Cycloalkan. Thành phần tốt nhất: Parafin đồng vị (Iso–Alkan) và
Cacbuahydro thơm vì có kết cấu phân tử bền vững. Xăng có nhiều các thành phần nêu
trên sẽ có đặc tính chống kích nổ cao cho phép tăng tỷ số nén của động cơ, kết quả
tăng công suất của động cơ.
2.3.1.

Đặc điểm của nhiên liệu xăng

Thành phần hoá học của nhiên liệu xăng
Thành phần hoá học chính của xăng là các hydrocacbon có số nguyên tử từ C4÷ C10
thậm chí có cả các hydrocacbon nặng hơn như C11, C12 và cả C13. Ngoài ra trong
thành phần hoá học của xăng còn chứa một hàm lượng nhỏ các hợp chất phi

hydrocacbon của lưu huỳnh, nitơ và oxy.

2


Khi nghiên cứu về thành phần hoá học của dầu mỏ cũng như các phân đoạn hay sản
phẩm của nó thì người ta thường chia thành phần chúng ra làm hai phần chính là
hydrocacbon và phi hydrocacbon.
Thành phần hydrocacbon của xăng
Họ parafinic
Công thức hóa học chung là CnH2n+2, bao gồm các chất có số nguyên tử như đã nêu
trên, chúng tồn tại dưới 2 dạng: mạch thẳng (n-parafin) và mạch phân nhánh (iparafin), với các isoparaffin thì mạch chính dài, mạch nhánh ngắn, chủ yếu là gốc
metyl.
Olefin
Các hydrocacbon olefine có công thức chung là C nH2n, được tạo thành từ các quá
trình chuyển hóa, đặc biệt là quá trình cracking, giảm nhớt,. . . Các olefine này cũng
bao gồmhai loại n-parafin và iso-parafin.
Họ naphtenic
Hydrocacbon naphtenic là các hydrocacbon mạch vòng no với công thức chung là:
CnH2n và các vòng này thường 5 hoặc 6 cạnh, các vòng có thể có nhánh hoặc không có
nhánh, hàm lượng của họ này chiếm một số lượng tương đối lớn, trong đó các hợp
chất đứng đầu dãy thường ít hơn các đồng đẳng của nó, những đồng phân này thường
có nhiều nhánh và nhánh lại rất ngắn chủ yếu là gốc metyl (-CH 3)
Họ aromatic
Các hợp chất này trong xăng thường chiếm một hàm lượng nhỏ nhất trong ba họ và
các hợp chất đầu dãy cũng ít hơn các hợp chất đồng đẳng của nó.
Thành phần phi hydrocacbon của xăng
Trong xăng, ngoài các hợp chất hydrocacbon kể trên còn có các hợp chất phi
hydrocacbon như các hợp chất của O2, N2, S. Trong các hợp chất này thì người ta quan
tâm nhiều đến các hợp chất của lưu huỳnh vì tính ăn mòn và ô nhiễm môi trường.

Trong xăng, S chủ yếu tồn tại chủ yếu ở dạng mercaptan (RSH), hàm lượng của nó
phụ thuộc vào nguồn gốc của dầu thô có chứa ít hay nhiều lưu huỳnh và hiệu quả quá
trình xử lý HDS.
Các hợp chất của các nguyên tử khác có hàm lượng chủ yếu ở dạng vết, trong đó
nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng pyridin còn các hợp chất của oxy thì rất ít và chúng thường
ở dạng phenol và đồng đẳng.
Đặc điểm của các nguồn dùng để phối trộn xăng
Xăng của quá trình reforminh xúc tác: Xăng thu được của quá trình reforming
xúc tác được gọi là reformat. Đây là nguồn nguyên liệu chính để phối trộn tạo xăng có

3


chất lượng cao, chúng có chứa một hàm lượng các hợp chất aromatic cao nên chỉ số
octan của no cao (RON = 95- 102).
Xăng cracking xúc tác: Đây là nguồn cho xăng lớn nhất trong nhà máy lọc dầu. Trị
số octane của xăng này khoảng 87- 92 tuỳ theo điều kiện công nghệ. Thành phần hóa
học chứa tới 9- 13% hydrocacbon olefine. Sự có mặt của của các olefine này chính là
nguyên nhân làm mất tính ổn định của xăng.
Xăng chưng cất trực tiếp: Phân xưởng chưng cất ở áp suất khí quyển là một phân
xưởng quan trọng nhất trong nhà máy lọc dầu có nhiệm vụ phân chia dầu thô thành
nhiều phân đoạn khác nhau. Phần hơi thu được ở đỉnh sau khi ổn định ta sẽ thu được
xăng. Loại xăng chưng cất trực tiếp này có chỉ số octan thấp khoảng 54- 65 nên chỉ
dùng một lượng ít để phối trộn còn phần chính được phân chia thành xăng nhẹ (chủ
yếu C5 và C6) và xăng nặng. Phần xăng nhẹ thường làm nguyên liệu cho quá trình
isomer hoá còn phần xăng nặng làm nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác.
Alkylat: Trong công nghệ lọc hóa dầu người ta sử dụng quá trình alkyl hóa để sản
suất xăng có trị số octane cao. Ngày nay quá trình alkyl hóa được sử dụng phổ biến ở
các nước trên thế giới. Với quá trình này, người ta đã tạo ra một nguồn phối liệu có trị
số octane cao hầu như không có tạp chất và các hợp chất aromatic đáp ứng yêu cầu sản

suất xăng sạch bảo đảm các yêu cầu về động cơ và môi trường.
Ngoài các nguồn chính trên thì xăng còn được phối liệu từ các nguồn khác như:
xăng giảm nhớt, xăng cốc hóa ... đây là các sản phẩm phụ của các quá trình. Đặc điểm
của xăng này là hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon lớn, xăng kém ổn định vì
chứa lượng lớn các hợp chất không no.
Cùng các loại xăng trên thì ngày nay khi yêu cầu về việc giảm các chất gây ô nhiễm
môi trường trong khói thải của động cơ càng khắt khe thì việc dùng các cấu tử được
tổng hợp từ các phản ứng hoá học có trị số octane cao như: MTBE, TAME, methanol,
ethanol.. để phối trộn xăng thương phẩm cũng đang được áp dụng rộng rãi.
2.3.2.

Đặc điểm của động cơ sử dụng nhiên liệu xăng

Tỷ số nén thấp, số vòng quay cao.
Hỗn hợp cháy hòa trộn trước, đồng nhất.
Cháy cưỡng bức, tâm cháy xuất hiện tại bugi, cháy lan đều ra toàn bộ thể tích
buồng cháy và kết thúc tại khu vực ngoài cùng của buồng cháy
Quá trình cháy diễn ra rất nhanh
2.3.3.

Các yêu cầu đối với nhiên liệu xăng

Đảm bảo động cơ dễ khởi động và chạy ổn định trong mọi điều kiện thời tiết.
Không bị đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp.
Thành phần đồng nhất, bắt cháy nhanh, có nhiệt trị cao.
4


Cung cấp đủ công suất thiết kế mà không bị gõ (kích nổ).
Chất lượng khí xả động cơ ô tô theo tiêu chuẩn quy định.

Chất lượng xăng ít bị thay đổi khi lưu trữ và vận chuyển.
Không gây ăn mòn kim loại, không tạo cặn muội bám lên các chi tiết trong buồng
đốt.
2.3.4.

Các tính chất cơ bản của nhiên liệu xăng

Tính chất cơ bản của xăng là các chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hoạt
động của xăng, gồm có:
Tính bay hơi
Áp suất hơi bão hòa của xăng (REID)
Tính chống kích nổ xăng
Tính ổn định hóa học của xăng
Tính ăn mòn kim loại của xăng
2.3.4.1

Tính bay hơi

Xăng phải có độ bay hơi thích hợp, khoang nhiệt độ bay hơi của xăng ô tô từ 35 –
40 C đến 180 – 2200C.
0

Xăng có tính bay hơi kém (thành phần nặng nhiều hơn thành phần nhẹ) gây:
Khó khởi động
Khó điều chỉnh
Cháy không hết xăng (hao xăng và gây ô nhiễm)
Tạo nhiều muội than, làm loãng dầu nhờn bôi trơn, động cơ nhanh mòn.
Tính bay hơi của xăng được đánh giá bằng các chỉ tiêu:
Đường cong bốc hơi
Thành phần điểm bay hơi

Áp suất hơi bão hòa
Khối lượng riêng hay tỷ trọng
2.3.4.2

Áp suất hơi bão hòa của xăng (REID)

Áp suất hơi bảo hòa là áp suất của hơi ở trạng thái cân bằng với thể lỏng trong một
thiết bị chuyên dùng (bomb REID) được đo tại nhiệt độ xác định là 37,8 0C (hay
1000F). Đơn vị đo áp suất hơi bão hòa REID: Psi, Bar, kPa, mmHg, kG/cm 2...
Áp suất hơi bão hòa REID càng cao thì khả năng bay hơi càng mạnh. Yêu cầu các
loại xăng phải có áp suất hơi bão hòa REID phù hợp không quá cao hay quá thấp.
Quy định áp suất hơi bão hòa của xăng: Không quá 500 mmHg (tiêu chuẩn xăng
của Liên xô), trong khoảng: 44¸78 kPa (xăng thương phẩm của các nước khác).
5


2.3.4.3

Tính chống kích nổ xăng

Hiện tượng cháy kích nổ có thể xảy ra khi điều kiện cháy không phù hợp. Trong quá
trình cháy lan truyền, áp suất và nhiệt độ phần hòa khí ở phía trước màng lửa được
tăng liên tục do bức xạ nhiệt và do chèn ép bởi kết quả nhả nhiệt của hòa khí đã cháy
gây ra, làm gia tăng phản ứng phía trước màng lửa của hòa khí càng sâu.
Số hòa khí này tự phát hỏa khi màng lửa chưa lan tới sẽ tạo ra màng lửa mới có tốc
độ cháy lan truyền lên đến 1500 – 2500 m/s, gây ra hiện tượng cộng hưởng áp suất làm
tăng, giảm áp suất của khí cháy một cách đột ngột (160 kg/cm 2) và tạo ra các sóng
xung động va đập vào vách xylanh, kết quả làm cho động cơ nổ rung giật mạnh.
Phương pháp hạn chế kích nổ
phía động cơ

Giải nhiệt tốt (đảm bảo điều kiện làm mát cho động cơ).
Giảm tải động cơ (đóng nhỏ bướm ga) sẽ làm giảm lượng hỗn hợp khí nạp mới vào
xy lanh, giảm thời gian cháy của hỗn hợp.
Giảm góc đánh lửa sớm
Thay đổi tỷ lệ nhiên liệu và không khí (đậm hoặc loãng hơn đều có xu hướng
giảm kích nổ).
Phương pháp hạn chế kích nổ phía nhiên liệu
Dùng loại xăng có tính chống kích nổ cao

Dùng phụ gia tăng tính chống kích nổ
Phụ gia thường dùng để tăng tính chống kích nổ là Tetrra Etyn chì (Pb+(C 2H5)4), gọi
tắt là TEC
TEC là chất khử Peroxyd nhằm giảm cường độ phản ứng ôxy hóa tại phần hỗn hợp
nhiên liệu chưa cháy đến, kết quả hạn chế được hiện tượng kích nổ.
Chì là chất rất độc đối với con người và môi trường sinh thái, nên từ năm 1977
nhiều nước đã dần chấm dứt dùng xăng có chì. Việt Nam đã chấm dứt dùng loại xăng
này từ ngày 1/7/2001. Hàm lượng chì có trong xăng nhập vào VN hiện nay < 0,013
g/lít.
Trộn xăng thô với các hợp chất ngậm Oxy

6


Một loại xăng không chì khác được cấu thành từ hai thành phần chính là xăng thô
(chế tạo bằng phương pháp chưng cất thẳng) và các loại cồn (Etanol), Etse và một số
chất hữu cơ ngậm Oxy như Metyl–Tetiary–Butyl–Ether (MTBE).
MTBE là chất lỏng trong, có độ nhớt thấp, có mùi vị cay hăng, có trị số Octan cao
(ROM 117–121, MON 91–103), nhiệt độ sôi thấp (58 0C) và áp suất hơi bão hòa trung
bình 33,4 kPa, ít hòa tan trong nước tuy nhiên lại dễ hòa tan hơn so với xăng.

2.3.4.4

Tính ổn định hóa học của xăng

Tính ổn định hóa học của xăng biểu thị khả năng duy trì được chất lượng ban đầu
trong quá trình bảo quản, vận chuyển từ nơi sản xuất cho đến khi tiêu thụ. Tính ổn
định hóa học của xăng đánh giá bằng các chỉ tiêu:
- Hàmlượng nhựa thực tế (mg/100ml xăng).
- Tính ổn định Oxy hóa (chu kỳ cảm ứng, phút).
Ở một số nước còn quy định khống chế hàm lượng Olefin (% kl) để biểu hiện cho
tính ổn định hóa học của xăng vì hàm lượng Olefin cao tính ổn định hóa học của xăng
kém (Nhật hàm lượng Olefin quy định dưới 20 % kl).
2.3.4.5

Tính ăn mòn kim loại của xăng

Trong xăng có chứa một lượng nhỏ các tạp chất mà trong quá trình chế biến không
loại bỏ triệt để được hoặc trong quá trình tồn trữ, vận chuyển xăng bị nhiễm bẩn như:
lưu huỳnh, tạp chất kim loại, nước . . . Đánh gía tính ăn mòn kimloại của xăng theo các
chỉ tiêu sau:
- Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng (ngâm mảnh đồng trong xăng ở nhiệt độ 50 0C
sau 3 giờ phải đạt cấp No1).
- Hàmlượng lưu huỳnh (% khối lượng).
- Độ axit (mgKOH/100ml xăng). Ngoài ra còn quy định không được có axit, bazơ
tan trong nước của các loại xăng (tiêu chuẩn của Liên Xô cũ GOST 6307).
7


2.3.5.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu xăng

Các chỉ tiêu đánh giá

Tiêu chuẩn chất lượng

2.4.

Nhiên liệu dầu Diesel

Nhiên liệu Diesel là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu hỏa và xăng, sử
dụng cho động cơ Diesel (đường bộ, đường sắt, đường thủy) và một phần được sử
dụng cho các loại máy móc công nghiệp như tuabin khí, máy phát điện, máy móc xây
dựng . . .
Ngày nay động cơ Diesel đã phát triển mạnh mẻ, đa dạng hoá về chủng loại
cũng như kích thước và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống sản
xuất và sinh hoạt của con người bởi tính ưu việt của nó so với động cơ xăng. Do vậy,
nhu cầu về nhiên liệu Diesel ngày càng tăng, điều này đã đặt ra cho các nhà sản xuất
nhiên liệu những thách thức mới, và điều này càng khó khăn hơn bởi những yêu cầu
ngày càng khắt khe của luật bảo vệ môi trường.
8


Trong nhà máy lọc dầu thì nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn
gasoil của quá trình chưng cất dầu mỏ. Đây chính là phân đoạn thích hợp nhất để sản
xuất nhiên liệu Diesel mà không cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học.
Tuy nhiên, để đảm bảo về số lượng ngày càng tăng của nhiên liệu Diesel và việc sử
dụng một cách có hiệu quả các sản phẩm trong nhà máy lọc dầu thì thực tế nhiên liệu
Diesel luôn được phối liệu từ các nguồn khác như: Phân đoạn gasoil của quá trình
hydrocracking, phân đoạn gasoil từ quá trình FCC, các sản phẩm của quá trình

oligome hóa, dime hóa, trime hóa, giảm nhớt, HDS...
2.4.1.

Đặc điểm của nhiên liệu Diesel

Nhiên liệu Diesel thương phẩm được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau trong nhà
máy lọc dầu. Thành phần hoá học của các nguồn này thay đổi rất nhiều ngay cả khi
cùng một nguồn gốc dầu thô.
Trong nhà máy lọc dầu thì Diesel thường thu nhận từ các nguồn như sau:
Phân đoạn Gasoil của tháp chưng cất khí quyển (phân đoạn chính để phối trộn)
Từ phân xưởng crackinh xúc tác
Từ phân xưởng hydrocrackinh
Từ phân xưởng giảm nhớt
Từ phân xưởng tách loại lưu huỳnh kèm theo quá trình chuyển hoá.
Từ các quá trình tổng hợp như oligome hoá.
2.4.2.

Đặc điểm của động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel

Tỷ số nén cao, e = 13  23.
Số vòng quay thấp, n = 1000  3500 vòng/phút. Đối với động cơ dùng nhiên liệu
nặng (FO – Fuel Diesel) thì số vòng quay còn < 1000 vòng/phút.
Hòa khí (nhiên liệu + không khí) hình thành bên trong xy lanh với đặc điểm:
- Nhiên liệu được phun vào môi trường không khí nén trong xy lanh (gần cuối quá
trình nén tương ứng với góc phun sớm).
- Thời gian hình thành hỗn hợp công tác rất ngắn.
- Hỗn hợp không đồng nhất, nhiên liệu tồn tại cả pha khí và pha lỏng với tỷ lệ rất
khác nhau.
- Hỗn hợp công tác còn tiếp tục hình thành trong khi một phần nhiên liệu phun vào
buồng cháy động cơ đã bốc cháy.

Nhiên liệu tự cháy do có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu Diesel.
Nhiên liệu không thể tự cháy ngay khi vừa phun vào xylanh mà phải có thời gian
để chuẩn bị cho nó tự bốc cháy.

9


Nhiên liệu phải được phun sương và xé tơi thành các hạt nhỏ (h = 10  50 m),
bốc hơi và khuyếch tán vào trong thể tích không khí nén, rồi hình thành các tâm
cháy).
Sự cháy chỉ có thể xảy ra ở một hoặc vài điểm trong buồng cháy nếu tại đó nó thoả
mãn:
- Có tỷ lệ hòa trộn giữa hơi nhiên liệu và không khí dễ cháy nhất.
- Có trường nhiệt độ cao để hình thành các trung tâm cháy.
Giai đoạn chuẩn bị các tâm cháy này được gọi là giai đoạn cháy trễ.
2.4.3.

Các yêu cầu đối với nhiên liệu Diesel

Nhiên liệu phải có độ nhớt phù hợp, có tính chống đông đặc và lưu động tốt. Độ
nhớt động học của nhiên liệu Diesel tối thiểu là: (1,5  2,0) cSt.
Có thành phần chưng cất ổn định, đặc trưng bởi khoang nhiệt độ bay hơi của nhiên
liệu Diesel là 155  3750C.
Trong đó:

50% nhiên liệu bốc hơi ở t0 = 270  2800C
96% nhiên liệu bốc hơi ở t0 = 340  3600C

Có mức độ phát ô nhiễm thấp (đánh giá bằng độ khói đen và nồng độ khí độc của
sản vật cháy gồm HC và NOx).

Không ăn mòn gỉ, mài mòn và kết muội than trước và sau khi cháy.
Tính tự cháy thích hợp.
2.4.4.

Các tính chất cơ bản của nhiên liệu Diesel

Các tính chất cơ bản của Diesel là các tính chất chủ yếu của nhiên liệu ảnh hưởng đến
tính năng kỹ thuật và sử dụng của động cơ Diesel: Độ nhớt, tính tự cháy, tính bay hơi
2.4.4.1

Độ nhớt

Độ nhớt (Tiêu chuẩn xác định độ nhớt TCVN 3171– 1995, ASTM D 445).
Độ nhớt là một thông số quan trọng ảnh hưởng:
Khả năng bôi trơn và bao kín khe hở giữa bộ đôi piston – xy lanh bơm cao áp, kim
và đế kim phun.
Tính lưu động dễ dàng trong hệ thống nhiên liệu (đặc biệt ở những địa phương có
nhiệt độ môi trường thấp) đảm bảo khi động cơ hoạt động nhiên liệu phải sẵn sàng
cung cấp đầy đủ và liên tục.
Khả năng phun tơi và tán nhuyễn nhiên liệu trong khối không khí nén, kết quả ảnh
hưởng tới chất lượng hình thành hỗn hợp và cháy trong động cơ diesel.
Độ nhớt quá thấp gây:
Bôi trơn kém gây mòn nhanh các bộ đôi siêu chính xác.
10


Áp suất phun giảm làm giảm hành trình (độ xuyên sâu) của tia nhiên liệu trong
khối không khí nén.
Mất khả năng bao kín khe hở giữa các bộ đôi siêu chính xác (piston – xy lanh, bơm
cao áp và kim phun)  lượng nhiên liệu cung cấp giảm.

Sự ngừng phun nhiên liệu không dứt khoát  chất lượng cháy kém  thời gian
cháy kéo dài và không cháy hòan toàn nhiên liệu cung cấp  công suất và tính kinh
tế của động cơ đều giảm.
Ngoài ra hàm lượng khói và muôi than tăng do cháy kém gây mòn nhanh động cơ.
Độ nhớt quá cao gây:
Khó khởi động khi nhiệt độ môi trường thấp và chất lượng tạo hòa khí cũng như
chất lượng cháy của nhiên liệu rất kém vì: khó phun tơi và bốc hơi hòan toàn, gây khó
khăn cho việc xả khí trong đường ống nhiên liệu.
Cách chọn độ nhớt:
Độ nhớt tăng theo chế độ hoạt động của động cơ.
Độ nhớt tăng theo nhiệt độ môi trường.
Độ nhớt yêu cầu đối với các loại nhiên liệu Diesel

2.4.4.2

Tính tự cháy

Tính tự cháy của nhiên liệu Diesel đánh giá bởi 2 thông số:
Nhiệt độ tự cháy
Trị số Cetan
Nhiệt độ tự cháy “tc”
Là nhiệt độ thấp nhất mà hỗn hợp khí tự bốc cháy được mà không cần phải có
nguồn nhiệt kích thích từ bên ngoài đưa vào để đốt cháy nó. Nhiệt độ tự cháy càng
thấp nhiên liệu càng dễ cháy.
Nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào:
Loại nhiên liệu sử dụng.
Tỷ lệ hỗn hợp.
11

Điều kiện áp suất và nhiệt độ của nó.
Nhiên liệu diesel càng chứa nhiều thành phần nặng (thuộc nhóm parafin chuẩn
như Cetan) và ở trong điều kiện áp suất càng cao thì có nhiệt độ tự cháy càng thấp.
Nhiên liệu Diesel có nhiều hydrocacbon thơm có nhiệt độ tư cháy cao.
Trị số Cetan (dùng để đánh giá tính bùng cháy của nhiên liệu Diesel).
Số Cetan của nhiên liệu Diesel là % (tính theo thể tích) lượng Cetan (n - C 16H34),
trong một hỗn hợp điều chế mẫu gồm Cetan và  - Metyl Naphtalen (C10H7CH3) là
một Cacbuahydro thơm, mà có đặc điểm cháy giống như nhiên liệu thử:
Cetan là Hydrocarbon thuộc nhóm Parafin chuẩn dễ cháy nên quy ước có số Cetan
bằng 100 (TSXT = 100).
n - Cetan: CH3 – (CH2)14 – CH3
 - Metyl Naphtalen (C10H7CH3) – rất khó bị Oxy hóa, khó cháy nên quy ước có số
TSXT = 0.
Số Cetan thích hợp nằm trong khoảng 45  60 vì:
Số Cetan < 40 khó khởi động (ngay cả mùa hè), rốc máy do thời gian ủ cháy dài,
cùng lúc số lượng nhiên liệu tham gia cháy lớn  Pz cao  áp suất tăng vọt cao.
Số Cetan > 60 nhiên liệu rất dễ cháy, tuy nhiên chất lượng quá trình cháy không cải
thiện tốt hơn, mặt khác còn ảnh hưởng tới chất lượng phun tơi nhiên liệu và độ bền của
kimphun nhiên liệu.
2.4.4.3

Tính bay hơi

Là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cháy của Diesel. Tốc
độ bay hơi của nhiên liệu Diesel càng cao, chất lượng tạo hỗn hợp trong buồng cháy
càng tốt và khả năng cháy kiệt của nó càng sớm.
Nhiên liệu Diesel có tính bay hơi kém hơn rất nhiều so với xăng, vì vậy để tăng tốc
độ bay hơi, tia nhiên liệu phun ra phải được xé tơi và khuyếch tán nhanh vào khối
không khí nóng trong buồng cháy.
Sự tán nhỏ hạt nhiên liệu phụ thuộc vào sức căng bề mặt và độ nhớt của Diesel.

Trên thực tế các sản phẩm dầu mỏ từ dầu hỏa, Diesel đến dầu bôi trơn có sức căng bề
mặt gần như nhau, song độ nhớt thì rất khác nhau.
Nhiên liệu Diesel có độ nhớt càng thấp thì càng dễ phun tơi, tán nhuyễn và bốc hơi
càng nhanh.
Để đánh giá tính bay hơi của Diesel, người ta xác định thành phần điểm sôi, tỷ trọng
và đánh giá gián tiếp thông qua màu sắc của nhiên liệu.
Trong nhiên liệu Diesel không có các thành phần nhẹ nên không xác định áp suất
hơi bão hòa.

12


Ngoài ra các chỉ tiêu biểu thị độ an toàn và thuận tiện trong sử dụng, lưu trữ và
vận chuyển nhiên liệu Diesel là:
Nhiệt độ chớp cháy.
Là nhiệt độ nhỏ nhất mà tại đó Diesel có khả năng cháy (xuất hiện chớp sáng) khi
tiếp xúc với ngọn lửa trần sau đó tắt đi. Ngọn lửa vừa xuất hiện có tiếng nổ nhẹ, nhưng
sau đó lại tắt đi ngay, vì ở nhiệt độ đó tốc độ bay hơi của Diesel nhỏ hơn tốc độ tiêu
tốn nhiên liệu vào phản ứng cháy với không khí.
Hiện nay tuỳ từng loại nhiên liệu Diesel mà nhiệt độ chớp cháy quy định không
thấp hơn 50  600C.
Nhiệt độ bén lửa.
Là nhiệt độ thấp nhất để hòa khí bén lửa (cháy đều liên tục ít nhất 05 giây). Nhiệt
độ chớp cháy và bắt lửa của nhiên liệu lỏng quy định nhiệt độ thấp nhất cho phép bảo
quản và sử dụng nó mà không bị nguy hiểm do hoả hoạn.
Đặc biệt đối với nhiên liệu Diesel dùng trên tàu thủy quy định nhiệt độ bén lửa 
65 C.
0

Nhiệt độ vẩn đục.

Là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu bắt đầu tạo thành các tinh thể rắn, các tinh thể
Parafin hoặc Benzen nhỏ li ti xuất hiện khiến năng lượng từ trong trở thành mờ đục
(hiện tượng bắt đầu vẩn đục).
Nhiệt độ đông đặc.
Là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu mất tính linh động và trở nên đông đặc lại.
Nhiệt độ đông đặc < nhiệt độ vẩn đục từ 5  100C. Nhiệt độ đông đặc khoảng – 50C
Các điểm nhiệt độ trên biểu thị tính chảy của nhiên liệu Diesel.
2.4.5.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu Diesel

Các chỉ tiêu chính đánh giá chất lượng nhiên liệu Diesel:
Độ an toàn và thuận tiện trong qúa trình vận chuyển, lưu trữ và sử dụng.
Đảm bảo quá trình cháy êm, cháy nhanh và cháy kiệt.
Đảm bảo độ sạch của nhiên liệu trong suốt thời gian sử dụng.
Các thông số kỹ thuật

13


Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu
Diesel

Loại nhiên liệu Diesel

Phương pháp
thử

DO
0,5% S

DO
1,0% S

≥ 50

≥ 45

ASTM D 976

50% được chưng cất ở

280 °C

280 °C

TCVN

90% được chưng cất ở

370 °C

370 °C

2693–95

1,8 ÷ 5,0

1,8 ÷ 5,0

ASTM D 445

4. Hàm lượng S (%)

≤ 0,5

≤ 1,0

ASTM D 2622

5. Độ tro (% kl)

≤ 0,01

≤ 0,01

TCVN 2690–95

6. Độ kết cốc (%)

≤ 0,3

≤ 0,3

TCVN6 324–97

7. Hàm lượng nước, tạp chất cơ học (% V)

≤ 0,05

≤ 0,05

TCVN 2693–95

1. Chỉ số cetan
2. Thành phần chưng cất, t °C

3. Độ
nhớt
động
học
(đơn vị cSt: xenti-Stock)

ở

20 °C

0

0

9. Ăn mòn mảnh đồng ở 50 °C trong 3 giờ

N 1

N 1

TCVN 2694–95

10. Nhiệt độ đông đặc, t °C

≤5

≤5

TCVN 3753–95

11. Tỷ số A/F

14,4

14,4

—

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Văn Thị Bông. 2006. Nhiên liệu dầu mỡ và chất lỏng chuyên dùng. Trường đại học
Bách Khoa TP. HCM.
2. Hoa Hữu Thu. 2007. Nhiên liệu dầu khí. NXB đại học quốc gia Hà Nội

14