NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007. 120 tr. Từ khoá: nhiên liệu dầu khí, tính chất của nhiên liệu, cháy hợp thức, cháy không hoàn toàn, năng suất tỏa nhiệt, nhiên liệu, sản xuất nhiên liệu, lọc dầu, dầu mỏ, than đá, cát bitum, nham phiến, dầu mỏ, khí thiên nhiên, dầu madút, xăng động cơ, nhiên liệu khí, phân tích nhiên liệu, nhiệt trị, sự cháy, cơ sở vật lý của sự cháy, cơ sở hóa học của sự cháy, động học của sự cháy, tự b ốc cháy, sự nổ, ngọn lửa. Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục MỞ ĐẦU 4 Chương 1 NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA NHIÊN LIỆU 5 1.1 Nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu 5 1.2 Giới hạn nổ của nhiên liệu 7 1.3 Tốc độ truyền lửa 9 1.4 Nhiệt độ ngọn lửa 11 1.5 Sự cháy hợp thức và sự cháy không hoàn toàn 12 1.5.1 Sự cháy hợp thức (Sự cháy hoàn toàn) 12 1.5.2 Sự cháy của các ankan 13 1.5.3 Sự cháy không hoàn toàn 15 1.6 Hiệu ứng phân ly trong ngọn lửa 18 1.7 Năng suất tỏa nhiệt (NSTN hay nhiệt trị) 18 1.7.1 Nhiệt trị tinh và nhiệt trị thô 18 1.7.2 Tính toán nhiệt trị 19 1.8 Cường độ nhiệt 20 Nhiên liệu dầu khí Hoa Hữu Thu Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Chương 2 SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU 23 2.1 Sản xuất nhiên liệu từ dầu mỏ 23 2.2 Sản xuất nhiên liệu từ lọc dầu 27 2.3 Sản xuất nhiên liệu từ cát bitum (Bituminous Sands) 31 2.4 Sản xuất nhiên liệu từ dầu nham phiến 32 2.5 Sản xuất nhiên liệu từ dầu than đá 33 Chương 3 CÁC NHIÊN LIỆU TỪ DẦU MỎ, KHÍ THIÊN NHIÊN 35 3.1 Nhiên liệu lỏng nặng (FO) (dầu madút) 35 3.1.1 Bố trí cung cấp dầu cho lò đốt 35 3.1.2 Phun dầu và lò đốt bằng dầu 36 3.1.3 Yêu cầu kĩ thuật đối với dầu madút (FO) 37 3.2 Xăng động cơ 37 3.2.1 Xăng tự nhiên (natural gasoline - casing - head spirit) 38 3.2.2 Xăng thu được bằng cách cất trực tiếp từ dầu thô 39 3.2.3 Xăng crackinh và xăng refominh 40 3.3 Nhiên liệu điezen (DO) 51 3.4 Nhiên liệu khí 56 Chương 4 PHÂN TÍCH NHIÊN LIỆU 64 4.1 Những vấn đề chung 64 4.2 Xác định nhiệt trị 66 Chương 5 71 Cơ sở vật lí và hóa học của sự cháy 71 5.1 Vài nét khái quát về sự cháy 71 5.2 Nhiệt động học và động học của sự cháy 74 5.2.1 Cơ sở nhiệt động học của sự cháy 74 5.2.2 Cơ sở động học của sự cháy 78 5.3 Sự tự bốc cháy. Sự nổ 83 5.3.1 Xác định nhiệt độ tự bốc cháy 86 5.3.2 Giới hạn cho sự tự bốc cháy 90 5.4 Sự phát quang hoá học và ion hoá hóa học 94 5.4.1 Sự phát quang hóa học 95 5.4.2 Ion hoá hóa học 97 Chương 6 ỨNG DỤNG CỦA NGỌN LỬA 100 6.1 Sự tạo thành các hạt cacbon trong ngọn lửa 100 6.2 Sản xuất axit xianhiđric bằng sự đốt cháy 101 6.3 Sự tạo thành nitơ oxit trong ngọn lửa 102 6.4 Sản xuất năng lượng 104 6.4.1 Đốt cháy công nghiệp và dân dụng 104 6.4.2 Sản xuất công cơ học và đẩy 105 6.4.3 Vấn đề an toàn sự cháy 106 Chương 7 PHỤ GIA NHIÊN LIỆU 107 7.1 Phân loại các loại phụ gia nhiên liệu 107 7.1.1 Các phụ gia tẩy rửa và chống đông đặc 107 7.1.2 Chất phụ gia tăng cường độ chảy rót 107 7.1.3 Các phụ gia kìm hãm oxi hoá, ăn mòn và lão hóa 107 7.1.4 Phụ gia khống chế phát thải, khói và giúp đỡ sự cháy 108 7.1.5 Các phụ gia chống kích nổ 108 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 7.1.6 Các phụ gia chống tích điện, diệt khuẩn, màu và phụ gia nhũ hoá 108 7.2 Phụ gia cho xăng 108 7.3 Nhiên liệu sạch 109 PHỤ LỤC 1 112 PHỤ LỤC 2 114 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 4 MỞ ĐẦU Nhiên liệu là những vật liệu có khả năng cung cấp nhiệt lượng. Các vật liệu này có thể là cây, cỏ trên lớp vỏ Trái Đất, nhiên liệu hoá thạch trong lớp vỏ Trái Đất hay được sản xuất ra từ các ngành công nghiệp khác nhau. Trước khi bước vào kỉ nguyên công nghiệp, nhiên liệu chủ yếu sử dụng cho các mục đích dân dụng như: sưởi ấm, thắp sáng, nấu nướng. Khi nền công nghiệp thế giới phát triển, việc sử dụng nhiên liệu đã thay đổi hoàn toàn mặc dù tỉ lệ sử dụng cho các mục đích dân dụng vẫn cao và nhu cầu về nhiên liệu cho công nghiệp ngày càng tăng lên. Ngày nay, năng lượng nguyên tử được sử dụng rộng rãi, song vai trò của các nhiên liệu đã nói ở trên vẫn rất quan trọng trong đời sống nhân sinh và hoạt động sản xuất công nghiệp. Trong tự nhiên, nhiên liệu tồn tại ở ba trạng thái: khí, lỏng và rắn. Nhiên liệu khí gồm: khí thiên nhiên; khí được sản xuất từ công nghiệp như: khí than, khí cốc, khí tổng hợp, khí than ướt, khí lò, khí metan từ bùn ao và từ sinh khối, khí hóa lỏng (LPG). Nhiên liệu lỏng gồm: dầu mỏ, các phân đoạn dầu đã được tinh luyện, xăng động cơ các loại, nhiên liệu điezen (DO), dầu nhiên liệu (FO), các phân đoạn chưng cất lỏng thu được từ cát dầu, đá dầu, Nhiên liệu rắn gồm: thực vật phế thải, gỗ và than gỗ, than ở các dạng khác nhau như: than bùn, than nâu, than bitum, than bán bitum, than antraxit, cốc, Trong tài liệu này đề cập đến các nhiên liệu thu được từ dầu mỏ và khí thiên nhiên. Đó là khí thiên nhiên, khí hoá lỏng (LPG), nhiên liệu cho động cơ xăng, nhiên liệu cho máy bay cánh quạt, nhiên liệu cho máy bay phản lực, dầu hoả, nhiên liệu cho động cơ điezen (DO), nhiên liệu cho đốt lò (FO). Đây là những nhiên liệu không thể thiếu trong đời sống và hoạt động sản xuất của đất nước đang trên đường hiện đại hoá. Trong tài liệu này cũng đề cập tới cơ sở vật lí và hóa học của sự cháy - một tính chất đặc trưng của nhiên liệu - đây là một lĩnh vực phức tạp liên quan tới nhiều khoa học khác nhau. Vì thế, việc đi sâu vào các lĩnh vực này vượt ra khỏi khuôn khổ nội dung của tài liệu. Ngoài ra tài liệ u cũng giới thiệu một số ứng dụng của ngọn lửa trong công nghiệp và các phụ gia cho nhiên liệu. Tổng hợp nội dung của tài liệu nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về nhiên liệu cho các sinh viên trong chuyên ngành hóa học dầu mỏ. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 5 Chương 1 NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA NHIÊN LIỆU Trước khi nghiên cứu các nhiên liệu dầu khí và các tính chất của chúng, chúng ta hãy nghiên cứu những tính chất cơ bản chung của các loại nhiên liệu. Về mặt kinh tế, việc lựa chọn nhiên liệu cho một mục đích công nghiệp hay một mục đích nào đó phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nhiên liệu, hay sự phổ dụng của nhiên liệu ở khu vực phát triển công nghiệp cũng là một yếu tố quy ết định. 1.1 Nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu Nhiệt độ của nhiên liệu cần phải được nâng lên đến khi xảy ra sự cháy được gọi là nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu. Nhiệt độ bốc cháy là đặc trưng cho mỗi loại nhiên liệu. Nhiệt độ bốc cháy của các nhiên liệu có thể xác định được nhưng phải hết sức cẩn thận, vì nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu không những phụ thuộc vào bản chất của nhiên liệu mà còn phụ thuộc vào môi trường trong đó tiến hành xác định nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu. Nhiệt độ bốc cháy của các nhiên liệu rắn và lỏng rất khó xác định được chính xác vì chúng phụ thuộc vào các điều kiện trong đó nhiên liệu được đốt nóng. Với các nhiên liệu khí và hơi, nhiệt độ bốc cháy của chúng cũng là nhiệt độ tự bốc cháy và phụ thuộc vào điều kiện của các phương tiện được sử dụng để xác định nhiệt độ bốc cháy. Dù vậy, các giá trị nhiệt độ bốc cháy này vẫn chính xác hơn nhiều so với các nhiên liệu rắn. Có bốn phương pháp thường được sử dụng để xác định nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu lỏng và khí. 1. Nhỏ một giọt nhiên liệu lỏng vào một chén nung được đốt nóng có điều khiển (phương pháp Moore - Holm). 2. Nén đoạn nhiệt đến bốc cháy (phương pháp Dixon - Tizard). 3. Phương pháp cho nổ trong một bình được đốt nóng và hút chân không (phương pháp Mallard và Le Chatelier). 4. Phương pháp ống đồng tâm (phương pháp Dixon và Coward). Dùng các phương pháp này để xác định nhiệt độ bốc cháy của hiđrocacbon thì kết quả khác nhau đáng kể. Theo phương pháp 3, các giá trị về nhiệt độ bốc cháy trong không khí khi dùng hỗn hợp hợp thức đối với metan là 600°C, pentan là 510°C, octan là 250°C, benzen là 700°C, xiclohexan là 510°C, propan là 493°C. Trong quyển oxi các giá trị thu được sẽ thấp hơn. Ví dụ minh hoạ được cho trong bảng 1. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 6 Bảng 1. Nhiệt độ bốc cháy (°C) của một số nhiên liệu và khí Nhiên liệu Trong không khí Trong quyển oxi Metan 580 506 Etan 472 432 n-Pentan 218 208 Toluen 552 516 Xăng (OC73) 300 290 Dầu điezen (chỉ số xetan 60) 247 242 Hiđrosunfua 292 220 Hình 1 trình bày mối liên quan giữa áp suất và nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu hiđrocacbon. Ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển, một số khí có nhiệt độ tự bốc cháy ở trong vùng B. Nhưng ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển, các khí đơn giản như: CH 4 , C 2 H 4 , có nhiệt độ tự bốc cháy giảm đi khi áp suất tăng (đường C). Với các hiđrocacbon lớn hơn C 3 thì tồn tại một vùng nhiệt độ tương đối thấp (từ 300°C đến 400°C, vùng A) mà trong vùng này sự cháy cho hiện tượng “ngọn lửa lạnh”. Nhưng từ trên 400°C, sự cháy có thể xảy ra hoàn toàn và nhiệt độ bốc cháy lại biến đổi theo đường cong C. Hình 1. Ảnh hưởng của áp suất lên nhiệt độ bốc cháy của khí và hơi Đối với các nhiên liệu dùng cho động cơ điezen, việc xác định nhiệt độ bốc cháy của chúng được tiến hành trong các động cơ chuẩn ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định theo phương pháp của Foord. Theo phương pháp này, người ta có thể đo được chính xác thời gian trễ giữa thời điểm tiêm nhiên liệu vào động cơ và thời gian xảy ra sự cháy. Thông thường, nhiệt độ tiêu chuẩn ban đầu được lấy là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó nhiên liệu sau một thời gian phân hủy sẽ bùng cháy, thời gian này có thể tới hàng giây. Như vậy thời gian trễ cháy là quan trọng. Đương nhiên thời gian này có thể rút ngắn bằng cách nâng nhiệt độ và sẽ không lớn hơn 1/5 ÷ 2/5 giây đối với động cơ điezen tốc độ cao. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 7 Từ các đường cong thực nghiệm, Foord đã rút ra thời gian phân hủy và nhiệt độ bốc cháy (trong không khí) của một số nhiên liệu như sau: Thời gian (giây) 3 2 1 1/2 Gazoin (chủ yếu là parafin) 340°C 350°C 375°C 500°C Dầu điezen (chủ yếu là naphten) 390°C 412°C 450°C 575°C Creosote 485°C 505°C 533°C 620°C Đối với các nhiên liệu khí, nhiệt độ bốc cháy của chúng thay đổi theo nồng độ nhưng trong các khoảng tỉ lệ hợp thức, nhiệt độ bốc cháy của chúng thay đổi không nhiều. Khi xác định nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu khí, phương pháp thứ 4 được sử dụng thích hợp với dòng hơi nước đốt nóng sơ bộ khí, không khí hoặc oxi. Các giá trị về khoảng nhiệt độ bốc cháy của mộ t số khí đơn giản được trình bày trong bảng 2. Bảng 2. Nhiệt độ bốc cháy (°C) của một số nhiên liệu khí ở áp suất thường Khí Trong không khí Trong khí quyển oxi Hiđro 580 - 590 580 - 590 CO 637 - 658 644 - 658 Metan 556 - 700 650 - 750 Etan 520 - 630 520 - 630 Etilen 500 - 519 542 - 547 Axetilen 400 - 440 406 - 440 Như vậy, đối với các khí đơn giản như hiđro, CO sự thay đổi nhiệt độ bốc cháy là nhỏ; đối với các hiđrocacbon khí nhiệt độ bốc cháy có thể chênh lệch đến trên 100°C. Hơn nữa, với một số nhiên liệu, nhiệt độ bốc cháy trong oxi và trong không khí là tương tự nhau; trong khi đó với một số nhiên liệu khác giá trị này lại khác nhau rất nhiều. 1.2 Giới hạn nổ của nhiên liệu Các nhiên liệu khí hay hơi có khả năng cháy trong không khí hay trong oxi chỉ trong các giới hạn về nồng độ hoàn toàn xác định. Các điều kiện cần thiết để đảm bảo sự cháy gồm: (1) nhiệt phải được phát triển đầy đủ để nâng nhiệt độ của khí lên gần nhiệt độ cháy, (2) nhiệt sinh ra từ quá trình cháy của khí phải tiếp tục nâng nhiệt độ của khí lên đến nhiệt độ bốc cháy. Hai giới hạn về nồng độ cao và nồng độ thấp của nhiên liệu được gọi là giới hạn trên và giới hạn dưới của sự cháy. Giới hạn thấp hơn là tỉ lệ nhỏ nhất của nhiên liệu có khả năng truyền sự cháy tiếp tục. Giới hạn trên là hỗn hợp có chứa một lượng tối thiểu không khí để giải phóng một lượng nhiệt đủ để đốt cháy liên tục. Khoảng nồng độ này đôi khi người ta gọi là khoảng nổ, khoảng này rất quan trọng vì nó liên quan đến những sự cố tai Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 8 nạn do sự rò rỉ của khí dễ cháy hay hơi dễ cháy trong không khí. Điều này cũng rất quan trọng đối với việc sử dụng thực tế các hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ đốt trong. Các yếu tố ảnh hưởng tới các giới hạn cháy là: (1) nhiệt trị, (2) thể tích tương đối và nhiệt dung riêng của các khí, (3) nhiệt độ bốc cháy. Cả hai giới hạn này còn bị ảnh hưởng bởi dạng của bình chứa khí, hướng truyền, áp suất và nhiệt độ. Sự truyền hướng lên trong một ống có đường kính 7,5 cm cho những điều kiện tối ưu nhất. Các giới hạn của tính dễ cháy của một số nhiên liệu được trình bày trong bảng 3. Bảng 3. Các giới hạn của tính dễ cháy của các nhiên liệu khí và lỏng ở nhiệt độ và áp suất khí quyển (theo % thể tích) trong không khí Loại khí Giới hạn thấp Giới hạn cao Khí lò 35 74 Khí than 5,3 31,5 Khí thiên nhiên 4,8 13,5 Khí ướt 6,0 55 Dầu mỏ 1,4 6,0 Benzen 1,4 7,4 Cồn etylic 3,6 18 Ảnh hưởng của sự thay đổi đường kính ống và hướng của dòng nhiên liệu được trình bày trong bảng 4 (ở đây L hướng lên trên, X là hướng xuống dưới, N là hướng nằm ngang của dòng). Bảng 4. Ảnh hưởng của sự thay đổi đường kính ống và hướng của dòng nhiên liệu trong quá trình cháy Đường kính ống (cm) 7,5 5 2,5 Hướng dòng nhiên liệu L N X L N X L N X Giới hạn thấp 2,60 2,68 2,78 2,60 2,68 2,80 2,73 2,78 2,90 Giới hạn cao > 80,5 78,5 71,0 78,0 68,5 63,5 70,0 59,5 65,5 Với những hiđrocacbon lớn hơn C 3 các giới hạn trở nên phức tạp do hiện tượng lửa lạnh. Vùng lửa bình thường tập trung gần hỗn hợp lý thuyết cho sự cháy hoàn toàn, còn vùng lửa lạnh tập trung gần thành phần hoạt động nhất trong sự cháy chậm. Bảng 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên giới hạn tính dễ cháy trong không khí của một số nhiên liệu và khí Nhiệt độ (°C) H 2 CO CH 4 (HT lên)* CH 4 (HT xuống)* 17 9,4 - 71,5 16,3 - 70,0 6,3 - 1,9 6,0 - 13,4 100 8,8 - 73,5 14,8 - 71,5 6,0 - 13,7 5,4 - 13,5 200 7,9 - 76,0 13,5 - 73,0 5,5 - 1,6 5,0 - 13,8 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 9 400 6,3 - 81,5 11,4 - 77,5 4,8 - 16,0 4,0 - 14,7 Áp suất (atm) 20 10,2 - 68,5 17,8 - 62,8 6,0 - 17,1 50 10,0 - 73,3 20,6 - 56,8 5,4 - 29,0 125 0,9 - 74,8 20,7 - 51,6 5,7 - 45,6 (* Ảnh hưởng của hướng truyền xuống của metan được đưa vào để so sánh, HT lên - hướng truyền lên, HT xuống - hướng truyền xuống) Sự tăng nhiệt độ sẽ mở rộng vùng lửa bình thường một cách đáng kể. Việc tăng áp suất cũng mở rộng vùng lửa trừ trường hợp của cacbon monoxit, vùng lửa bị hẹp lại. Những ảnh hưởng này đối với hiđro, metan và CO trong không khí được minh họa ở bảng 5. Trong những trường hợp này, áp suất có ảnh hưởng rõ ràng hơn lên các giới hạn. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên các giới hạn là rất quan trọng đối với động cơ đốt trong, bởi vì nhiên liệu luôn luôn bị nén ở thời điểm cháy và cũng bị đốt nóng bởi thành xilanh nóng. Với hỗn hợp hiđrocacbon/không khí, áp suất làm tăng giới hạn dưới, đầu tiên bị giảm tới 50 atm và sau đó lại tăng lên. Tuy nhiên, những ảnh hưởng sau này nhỏ và ảnh hưởng tổng cộng là sự mở rộng đáng kể các giới hạn. Giới hạn cháy đối với một hỗn hợp các nhiên liệu khí có thể tính toán được từ quy tắc của Le Chatelier. Quy tắc này có giá trị trong một số quá trình công nghiệp mà ở đó sự nổ gây nguy hiểm có thể được giảm thiểu bằng cách đưa vào các thành phần nhiên liệu khác có giới hạn trên thấp. Quy tắc Le Chatelier như sau: L = a + b + c … Labc XABC = ++ Ở đây a, b, c là các thành phần của các cấu tử. A, B, C là giới hạn tính dễ bốc cháy của chúng. Quy tắc này áp dụng đúng hơn cho các giới hạn thấp. 1.3 Tốc độ truyền lửa Tốc độ truyền lửa qua hỗn hợp nhiên liệu khí/không khí có một vai trò quan trọng trong dự án xây dựng lò đốt và không gian cháy. Tốc độ quá cao có thể gây nên sự quá nóng của lò hay sự quá nóng cục bộ, nếu tốc độ thấp sẽ dẫn đến tắt lửa. Tốc độ truyền lửa bị ảnh hưởng bởi tỉ lệ các cấu tử và dạng của buồng đốt. Phương pháp thông thường để xác định tốc độ truyền lửa là cho hỗn hợp nhiên liệu qua một ống với một tốc độ sao cho ngọn lửa bắt đầu ở phía đầu ra của ống bị tắt và bắt lửa ngay trở lại. Những điều kiện như thế tái hiện lại sự cháy của khí nhưng không giống sự cháy xảy ra trong động cơ đốt trong. Ở động cơ đốt trong luôn luôn có chuyển động rối của hỗn hợp nhiên liệu và không khí. Trừ những trường hợp hỗn hợp có nồng độ rất nhỏ thì sự chuyển động rối làm tăng tốc độ truyền lửa rất lớn. Sự tăng tốc độ truyền lửa của các hỗn hợp có nồng độ thấp là lớn hơn so với các hỗn hợp cháy nhanh và tốc độ cao nhất không phải là đúng tỉ lệ lý thuyết nhiên liệu và không khí để đốt cháy hoàn toàn mà nó nằm gần như giữa các giới hạn trên và dưới của sự cháy. Ở những giới hạn này người ta thấy rằng Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 10 đối với 5 hiđrocacbon đầu trong dãy ankan có tốc độ truyền lửa vào khoảng 6,1 m trong 1 giây. Khi sự truyền lửa được nghiên cứu bằng phương pháp ống như ở trên, người ta thấy rằng tốc độ truyền lửa giảm đi theo đường kính ống tới một giá trị nhất định. Tốc độ truyền lửa trong ống đường kính 2,54 cm giảm đi một nửa so với trong ống 30,5 cm. Khi nghiên cứu tốc độ truyền lửa của các nhiên liệu, người ta thấy rằng ở phần trăm khí thấp thì tốc độ cũng thấp. Khi phần trăm khí tăng lên thì tốc độ truyền cũng tăng lên tới một cực đại và sau đó lại giảm đi khi đạt tới giới hạn trên của tính dễ bắt lửa. Các tốc độ thấp nhất, tốc độ của các hỗn hợp giới hạn là như nhau đối với tất cả các khí, vào khoảng 19,8 cm/s (xem hình 2). Hình 2. Tốc độ chuyển động đều của ngọn lửa các nhiên liệu khí trong không khí Tốc độ truyền lửa cũng bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của hơi nước. Ví dụ, đối với CO tốc độ truyền lửa giảm đi đáng kể khi có mặt nước. Những giá trị thu được trong một ống 6,35 cm được trình bày trong bảng 6 sau đây. Bảng 6. Tốc độ truyền lửa cực đại của hỗn hợp nhiên liệu khí với không khí trong ống nằm ngang Tốc độ (cm/s) với đường kính ống Nhiên liệu khí % nhiên liệu khí trong hỗn hợp 2,5 (cm) 5,0 (cm) Hiđro 35 490 - Metan 9,5 66 91 Etan 6,5 86 130 Propan 4,6 80 120 Butan 3,7 83 113 Pentan 3,0 82 115 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn [...]... chưng cất chọn lọc trong khí quyển và chân không Dầu thô cung cấp nguyên liệu đầu cho công nghiệp hoá dầu và công nghiệp hoá chất Nhiên liệu được sản xuất từ dầu mỏ theo trật tự tăng dần về nhiệt độ chưng cất là: xăng máy bay, xăng ôtô, dầu hoả, nhiên liệu động cơ phản lực, dầu điezen (DO), dầu madút (FO) Tỉ lệ các nhiên liệu này thu được từ dầu thô phụ thuộc vào bản chất của dầu Việc tinh luyện cũng... tích các khí Dĩ nhiên, những giá trị này là cao hơn những giá trị thực tế, nhưng chúng quan trọng để so sánh và dùng để tính toán các hiệu ứng đốt nóng sơ bộ, lượng dư không khí Một số nhiệt độ ngọn lửa của các nhiên liệu khí được trình bày trong bảng 7 Bảng 7 Nhiệt độ ngọn lửa của một số nhiên liệu khí Nhiên liệu khí Nhiệt trị (cal/l) Nhiệt độ ngọn lửa (°C) Khí than 4983 2160 Khí ướt 2758 2300 Khí máy... 23 Chương 2 SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU 2.1 Sản xuất nhiên liệu từ dầu mỏ Đầu tiên, dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu cơ bản để sản xuất hơi nước hay đốt nóng lò Nhiên liệu này là phần còn lại của việc chưng cất đơn giản để sản xuất xăng và dầu bôi trơn Việc phát minh ra động cơ đốt trong đã làm thay đổi nhiên liệu này và xăng động cơ đã trở nên một sản phẩm có nhu cầu lớn và tiếp đó là dầu nặng hơn cần thiết... người ta dùng ngay dầu thô làm nhiên liệu mà thường tách dầu thô thành các phân đoạn hay các loại nhiên liệu thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật khác nhau Hình 4 ở trên là sơ đồ tách dầu thô thành các phân đoạn nhiên liệu khác nhau mà không làm thay đổi bản chất sẵn có của chúng trong tự nhiên Việc tách phân đoạn dầu thô bằng cách chưng cất chọn lọc ở trên có thể nâng cao hiệu quả của nhiên liệu và thỏa mãn... tính chất khác của dầu than đá là: - Nhiệt trị thay đổi trong giới hạn tương đối nhỏ; - Hệ số dãn nở thay đổi rất ít; - Nhiệt dung riêng của dầu than đá thay đổi từ 0,30 ÷ 0,4 cal/g.độ ở 40°C và nhiệt dung riêng của các dầu và dầu than đá thay đổi từ 0,3 ÷ 0,38 ở 15 ÷ 40°C Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn 35 Chương 3 CÁC NHIÊN LIỆU TỪ DẦU MỎ, KHÍ THIÊN NHIÊN 3.1 Nhiên liệu lỏng nặng (FO) (dầu madút) Như... Phần cặn là dầu nhiên liệu Dầu nhiên liệu có nhiều ưu điểm hơn than và nó thay thế than trong vận tải đường biển và một số ngành công nghiệp Những ưu điểm của nhiên liệu này so với than như sau: 1 - Nhiệt trị của nó cao hơn than, không có tro 2 - Dễ lưu kho hơn 3 - Dễ khống chế sự cháy hơn, tiết kiệm nhân công, cường độ cháy cao 4 - Sạch sẽ hơn trong khi sử dụng và trong khi nạp liệu lên tàu Dầu thô được... (52290 BTU/pound) Vậy nhiệt trị thô cho bất kỳ nhiên liệu nào chỉ chứa hai nguyên tố này sẽ được tính theo phương trình sau: NSTNCH = %C × 8137 + %H × 34500 100 (1) Nếu nhiên liệu có chứa sẵn oxi, lượng nhỏ oxi này sẽ cung cấp cho sự cháy của nhiên liệu và người ta không kể lượng nhiệt này vào nhiệt trị của nhiên liệu Giả sử rằng lượng oxi có mặt trong nhiên liệu chỉ kết hợp với hiđro Chúng ta biết rằng... nên dầu có thể chảy tự do Nhiệt dung riêng của dầu là đại lượng rất quan trọng vì nó cần thiết để đốt nóng các dầu nhiên liệu trước khi sử dụng Nhiệt dung riêng giảm đi gần như tỉ lệ với sự tăng khối lượng riêng Bảng 11 trình bày các giá trị này đối với các dầu thô khác nhau 2.2 Sản xuất nhiên liệu từ lọc dầu Để nâng cao giá trị của dầu thô, thông thường dầu thô phải trải qua một số kiểu chưng cất, các... thành của nhiên liệu là rất thấp hay âm Công thức tính có thể áp dụng rất tốt cho hầu hết các loại than, đơn giản là vì than là nhiên liệu thu nhiệt rất nhẹ nhàng và đặc trưng thu nhiệt của nó tăng lên với lượng oxi có mặt Đối với các nhiên liệu khí, do nhiệt hình thành của chúng từ các nguyên tố có thể là dương hay âm rất lớn nên các kết quả tính thường bị sai lệch Đối với các nhiên liệu khí thì các... điểm của các loại dầu thô khác nhau dẫn đến công nghệ lọc - hóa dầu cũng khác nhau Bảng 12 trình bày những tính chất rất khác biệt giữa dầu parafin và dầu asphalt Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn 28 Hình 4 Sơ đồ tách dầu thô thành các phân đoạn nhiên liệu khác nhau Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn 29 Bảng 12 Các đặc trưng của dầu thô parafin và asphalt Tính chất và hiệu suất Dầu thô parafin Dầu thô asphalt . tài liệu này đề cập đến các nhiên liệu thu được từ dầu mỏ và khí thiên nhiên. Đó là khí thiên nhiên, khí hoá lỏng (LPG), nhiên liệu cho động cơ xăng, nhiên liệu cho máy bay cánh quạt, nhiên liệu. xuất nhiên liệu từ cát bitum (Bituminous Sands) 31 2.4 Sản xuất nhiên liệu từ dầu nham phiến 32 2.5 Sản xuất nhiên liệu từ dầu than đá 33 Chương 3 CÁC NHIÊN LIỆU TỪ DẦU MỎ, KHÍ THIÊN NHIÊN. khoá: nhiên liệu dầu khí, tính chất của nhiên liệu, cháy hợp thức, cháy không hoàn toàn, năng suất tỏa nhiệt, nhiên liệu, sản xuất nhiên liệu, lọc dầu, dầu mỏ, than đá, cát bitum, nham phiến, dầu