đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Mục lục trang Phần I: Lời mở đầu: PhầnII: Tổng quan I Nguyên lý làm việc động xăng II Thành phần hoá học xăng III Chỉ tiêu chất lợng xăng nhiên liệu III.1 Yêu cầu chung III.2 Các tiêu chất lợng xăng III.2.2.1 Tính bay xăng III.2.2.2 Xác định tiêu chống kích nổ III.2.3 Trị số octane III.2.4 Thành phần chng cất phân đoạn 2.5 Độ axit 2.6 Hàm lợng oxy hoá 2.7 Độ ổn định oxy hoá 2.8 Hàm lợng lu huỳnh tổng 2.9 Nhiệt độ đông đặc 2.10 Hàm lợng Bezen 2.11 ăn mòn đồng 2.12 Hàm lợng phốt 2.13 Khối lợng riêng (tỷ trọng 150C) 2.14 Tính ổn định hoá học 2.15 Hàm lợng nớc tạp chất học 2.16 Hàm lợng chất thơm 2.17 Màu săc sản phẩm dầu IV Các loại xăng đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu IV.1 Xăng chng cất trực tiếp IV.2 Xăng cracking nhiệt 2.1 Khái niệm 2.2 Thành phần crac king nhiệt 2.3 Sản phẩm trình cracking nhiệt IV.3 Xăng crac king xúc tác 3.1 Mục đích trình crac king xúc tác 3.2 Nguyên liệu dùng cho trình crac king xúc tác 3.3 Các sản phẩm trình cracking xúc tác 3.3.1 Sản phẩm khí cracking xúc tác 3.3.2 Xăng cracking xúc tác 3.3.3 Sản phẩm gasoil nhẹ 3.3.4 Sản phẩm gasoil nặng 3.3.5 Xúc tác cho trình cracking IV.4 Xăng Reforming xúc tác 4.1 Cơ sở hoá học trình 4.2 Nguyên liệu sản phẩm trình Reforming xúc tác 4.3 Xúc tác Reforming 4.4 Tiến qúa trình xúc tác Reforming IV.5 Quá trình Alkyl hoá 5.1 Cơ sở lý trình 5.2 Nguyên liệu sản phẩm trình V Các phụ gia cho xăng nhiên liệu V.1 Phụ gia chì V.2 Phụ gia chống oxy hoá V.3 Phụ gia khử hoạt tính kim loại V.4 Phu gia chống ăn mòn V.5 Phụ gia chống đóng băng đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu 5.1 Các chất hoạt động bề mặt 5.2 Các chất làm giảm nhiệt độ đông đặc V.6 Phụ gia tẩy rửa V.7 Phụ gia chốn kết tủa buồng đốt V.8 Phụ gia khử nớc V.9 Phụ gia trợ giúp tia lửa điện V.10 Phụ gia chống tĩnh điện V.11 Sự khác xăng chì xăng không chì VI Các hợp chất chứa oxy có trị số octane cao VI.1 Methanol VI.2 Ethanol VI.3 Tertiary-butyl alcohol(TBA) VI.4 Methyl tertiatry-Buty êthr(MTBE) VII Một số sơ đồ công nghệ đồng phân hoá Phần III Kết luận Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Phần I: lời mở đầu: Trong thời đại hoà nhập phát triển kinh tế đất nớc, hoà chung với nhịp cầu phát triển giới Đất nớc Việt Nam không ngừng đổi vơn lên đờng công nghiệp hoá, đại hoá Đảng nhà nớc ta coi trọng nhiều xăng dầu nh dầu mỏ, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế nớc nhà Hiện xăng dầu loại hàng hoá quan trọng thiếu đợc tất quốc gia, đờng phát triển phồn vinh đất nớc Nh khẳng định thập kỷ gần đây, xăng dầu nguồn nhiên liệu vô giá đặc biệt quan trọng mà ta cần phải trọng đầu t Vì xăng dầu nghành kinh tế mũi nhọn, khẳng định phồn vinh lên quốc gia Đối với quốc gia, khác điều kiện khí hậu, trang thiết bị, nh ng nhu cầu sử dụng nhiên liệu lỏng ngày tăng Song nhìn chung xu hớng sử dụng xăng không chì, xăng quốc gia ngày tăng Đặc biệt quốc gia điển hình nh mỹ sử dụng xăng không chì lớn 40%ữ50% khối lợng nhiên liệu, Đức, ý, Pháp,Nhật khối lợng dầu Diezen dự báo tới năm 2005 48%, nhiên liệu phản lực hàng năm giớ sản xuất 90ữ100 triệu nhiên liệu cho nghành hàng không Trớc năm 1990 xăng động chiếm u Nhng gần xu hớng sử dụng dầu có chiều hớng gia tăng Tuy nhiên xăng giữ vị trí quan trọng nhiên liệu cho loại động đại có tỷ số nén cao tốc độ lớn Xu chuyển xăng thông dụng sang xăng không chì, Việt Nam sử dụng hết xăng không chì xăng hàm lợng khí CO2 khí thải giảm, hàm lợng begen xăng không chì xuống < 1% thể tích, xăng không chì có hàm lợng chì định nhng không đợc vợt 0,013g/lit, việc cho thêm số phụ gia không chì nh Metanol, MTBE (Metyl tert-butyl ete) ta phải sử dụng số công nghệ sản xuất có trị số Octan cao nh trình Ankyl hoá, đồng phân hoá đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Vì việc nâng cao trị số Octan xăng vô quan trọng ảnh hởng trực tiếp tới thiết bị, máy móc sử dụng, suất lao động xã hội tuổi thọ thiết bị kỹ thuật nh vấn đề ô nhiễm môi trờng quan trọng sức khoẻ ngời đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Phần II: tổng quan I/ Nguyên lý làm việc động xăng Nhiên liệu dùng cho động xăng ô tô, xe máy, nhiên liệu cần thiết sống hàng ngày sản phẩm quan trọng công nghiệp chế biến dầu mỏ Để sử dụng xăng làm nhiên liệu cách có hiệu nhất, phải nắm vững nguyên lý làm việc động xăng: Động xăng kiểu động đốt trong, nhằm thực chuyển hoá lợng hoá học nhiên liệu cháy thành lợng học dới dạng chuyển động quay Xăng dùng cho động xăng đơn sản phẩm trình chng cất từ phân đoạn dầu mỏ, hay trình ch ng cất đặc biệt khác Nó sản phẩm hỗn hợp đợc lựa chọn cẩn thận từ số thành phần, kết hợp với số phụ gia nhằm đảm bảo yêu cầu hoạt động động điều kiện vận hành thực tế va điều kện tồn chứa, dự trữ khác Yêu cầu xăng phải cháy cách đều, không gây nổ điều kiện buồng đốt động đợc mồi tia lửa điện, cho lợng tối đa đợc giả phóng Động xăng bao gồm động kỳ động kỳ, động kỳ phổ biến Ta nêu chu trình làm việc động kỳ nh sau: Động kỳ loại động đốt có sử dụng chế hoà khí (Carbuarator), chu trình kín kỳ nh sau Xăng từ thùng nhiên liệu phơng tiện đợc bơm chuyển đến chế hoà khí(Carbuarator), đợc hoá mù phối trộn với không khí để tạo thành hỗn hợp cháy Hỗn hợp nhiên liệu không khí sau đợc đa vào xylanh động thông qua ống góp đầu vào van hút -Chu kỳ 1: Chu kỳ hút đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Piston từ điểm chết xuống điểm chết dới, Supap mở(van hút mở) để hút hỗn hợp công tác vào xylanh(hỗn hợp công tác hỗn hợp nhiên liệu không khí đợc điều chế trớc chế hoà khí) Lúc van thải đóng -Chu kỳ 2: Chu kỳ nén Piston từ điểm chết dới lên điểm chết trên, nén hỗn hợp công tác Khi bị nén áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ tăng, chuẩn bị cho trình cháy -Chu kỳ 3: Chu kỳ cháy Khi buzi đánh điện điểm lửa, đốt cháy hỗn hợp xăng không khí Khi cháy, nhiệt biến thành đẩy piston xuống điểm chết dới, đồng thời truyền chuyển động qua thành chuyền làm chạy máy - Chu kỳ 4: Chu kỳ xả Lúc piston bị đẩy xuống điểm chết dới, trình bánh đà piston tiếp tục lên, supap mở để khí cháy thoát ngoài, supap thải đóng lại Khi piston bắt đầu xuống Supap hút lại mở bắt đầu cho chu trình Hiện động kỳ trở thành loại động hoạt động quan trọng đợc áp dụng rộng rãi cho nhiều loại động ôtô, xe máy khác Đa số ô tô hành khách có xi lanh loại va 12 xi lanh đợc thiết kế cho phơng tiện có tính cao II Thành phần hoá học xăng : phân đoạn xăng có nhiệt độ sôi từ 30ữ35C tới nhiệt độ 180oC , đợc tinh cất tiếp để nhận phân đoạn hẹp nh 30ữ60C, 62ữ85oC , 85ữ105oC ; 105ữ140oC hay phân đoạn rộng 85ữ140oC dùng làm nguyên liệu cho trình izomer hoá, reforming xúc tác với mục đích nhận xăng hay nhận hydrocacbon thơm loại benzen (B), toluen(T), xylen(x),hoặc làm nguyên liệu cho cracking nhằm sản xuất olefin thấp nh êtylen, propylen, butylen butadien Ngoài phân đoạn xăng đợc dùng làm dung môi nh dung môi parafinic (etapetrol) cho công nghiệp trích ly tinh dầu, pha chế mỹ phẩm đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Thành phần pha chế xăng Các tính chất đặc trng xăng 30/18011095-10295-10490-9792980,5780-800 Phầ n cất o c Bbutane(n-parafine)Phần refomate 40/1 10 110/ 210 4070 Phần nhẹ -xăng cracking (olefin) Phần nặng- xăng cracking Isomerate(iso-parafin) Naphtha cất trực tiếp 2590 66 68 71 58 61 Tosôi 50, o C Octa ne Ron Ron (+1, 5chì) Octa ne mon Mon (+1, 5chì) R P V ba r Tỷ trọ ng Kg /m3 94 96 90 93 4,5 580 83 93 96 80 83 0,7 690 155 91 94 79 82 0,1 800 60 8090 8393 8090 8393 0,7 690 0,8 680 Bảng thành phần hoá học xăng: Xăng thơng phẩm thờng đợc lấy từ nhiều trình lọc hoá dầu khác nh chng cất, isomer hoá, alkyl hoá, polymer hoá, cracking, reforming Với khoảng nhiệt độ sôi dơí 180oC,phân đoạn xăng bao gồm hydrocacbon từ C5 ữC10 Cả ba loại hydrocacbon parafinic,naphtenic,aromatic có mặt phân đoạn Tuy nhiên thành phần, số lợng hydrocacbon khác nhau,phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu Chẳng hạn, từ hồ dầu parafinic thu đợc xăng chứa parafin, từ dầu naphtenic thu đợc xăng có nhiều cấu tử vòng no Các hydro cabon thơm thờng có xăng Ngoài hydro cacbon, phân đoạn xăng có hợp chất lu huỳnh, Nitơ oxy Các chất chứa lu huỳnh thờng dạng hợp chất không bền nh Mercaptan (RSH) Các chất chứa oxy ít, thờng dạng phenol đồng đẳng.Các chất chứa nitơ chủ yếu dạng pyridin Các chất nhựa asphanten cha có III/ Chỉ tiêu chất lợng xăng nhiên liệu: III.1> yêu cầu chung: Những yêu cầu chất lợng xăng thơng phẩm phải xuất phát từ quan điểm động cơ, theo khía cạnh thiết kế khía cạnh ngời sử dụng đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu -Xăng phải có tính bay tốt bay phản ánh qua tiêu chất lợng xăng + thành phần phân đoạn + áp suất bão hoà Động xăng hỗn hợp cháy đợc tạo nhiệt độ thấp, trình cháy xảy pha - Quá trình bắt lửa cháy tốt: +ắt lửa: tính khởi động động + Cháy tốt: Cháy không kích nổ, từ ta có trị số octane cao - Xăng có tính ổn định cao: Cất giữ bảo quản lâu dài, xăng không đợc biến chất ổn định mặt hoá học vật lý - Khả tạo cặn thấp: Trong động xăng việc tạo cặn rắn động tạo trạng thái mềm trình vận chuyển - gấy ăn mòn: Có yếu tố gây ăn mòn sau + Axit hữu + Hàm lợng lu huỳnh - An toàn môi trờng: Là tiêu quan trọng xăng + Sản phẩm cháy hao hụt xăng môi trờng + Khống chế hàm lợng Benzen có mặt xăng + Khống chế hàm lợng hợp chất lu huỳnh tổng xăng + Không tạo nút hệ thống nhiên liệu phơng tiện + Không sử dụng xăng chì Ngoài yêu cầu thứ yếu khác xăng kể tới mùi, mầu III.2> Các tiêu chất lợng xăng: III.2.1> Tính bay xăng: đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu Yêu cầu xăng nhiên liệu phải đủ khả hoá để dễ khởi động, nhanh chóng sởi ấm động phải có độ bay thích hợp để phân bố xylanh Do mà nhiên liệu phải đợc chuyển sang pha với không khí, nhiên liệu không chuyển hoàn toàn sang trạng thái cháy tạo muội, tạo tro Từ ta nói tính bay liên quan đến khởi động động Động muốn khởi động đợc phải phụ thuộc vào thành phần xăng Nếu xăng bay dễ hoá đờng ống dẫn, gây tợng tạo nút hơi(nghẽn khí) làm cho xăng phun lên có lẫn bọt khí, không đảm bảo đủ xăng cung cấp cho động nên hoạt động không ổn định, bị cháy máy làm hỏng động Nhng ngợc lại bay nhiệt độ sôi cao dẫn đến có nhiều phần nặng không bay thu đợc nhiệt độ sôi thấp Xăng khó bay dẫn đến khó điều chỉnh máy, gây nên khó khởi động máy, gây lãng phí nhiên liệu cháy không hết, dẫn đến tạo muội than làm bẩn máy, làm loãng dầu nhờn, gây tợng mài mòn nhiều mức bình thờng Tính bay xăng đợc đánh giá tiêu phẩm chất + Thành phần điểm sôi + áp suất hoá + Tỷ trọng hay khối lợng riêng a) Thành phần điểm sôi xăng: Phơng pháp xác định thành phần điểm sôi xăng đợc tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 2698- 1995, ASTM -D.86 Chỉ tiêu đợc xác định dụng cụ tiêu chuẩn hoá Đối với xăng cần xác định thành phần điểm sôi nh sau: - Điểm sôi đầu (tsđ hay IBP): tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng thiết bị chng cất tiêu chuẩn, nhiệt độ giọt nhiên liệu dầu tiên đợc ngng tụ rơi vào ống hứng gọi nhiệt độ sôi đầu + điểm sôi 10% thể tích đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu (CH3)3C OH C(CH3)3 Các Alkyl phenol làm phụ gia thích hợp cho xăng có hàm lợng Olefin 10% đợc dùng với hàm lợng cao (5-10 ppm) có hiệu nh phụ gia loại paraphenyl diamin Việc thêm chất phụ gia chống Oxy hoá nhằm mục đích làm chậm trình tạo nhựa thành phần Olefin có xăng Các chất chống Oxy hoá thờng sử dụng phenol, hợp chất amine lợng đợc cho vào xăng thờng nhỏ Trong phụ gia chống Oxy hoá ngời ta thờng cho thêm lợng nhỏ chất giảm độ hoạt động kim loại, chúng có tác dụng làm giảm độ hoạt động hoá học kim loại kể đồng, trình lọc hoá dầu, vận chuyển V.3) Phụ gia khử hoạt tính kim loại: Sự oxy hoá nhiên liệu tăng lên đáng kể vụn kim loại lẫn vào xăng trình vận chuyển Mercaptan phenol Ete làm tăng khả hoà tan kim loại nhiên liệu Kim loại đồng(Cu) chất xúc tác mạnh làm cho oxy hoá tăng lên nhiều với hàm lợng 0,01 mg/l Chức loại phụ gia khác khử hoạt tính kim loại chúng tạo phức hợp bền vững với nguyên tố kim loại bị hoà tan kim loại bị hoạt tính xúc tác có hại Phụ gia khử hoạt tính kim loại nh: n-Disalixyliden-1,2 Propan Diamian có công thức sau: CH3 CH=N - CH - CH2 - N = CH OH HO Tạo phức vòng với kim loại làm hoạt tính xúc tác đồng: đồ án tốt nghiệp tổng quan xăng nhiên liệu CH3 CH2 - HC N = HC CH = N Cu O O V.4) Phụ gia chống ăn mòn: Một số tạp chất nhỏ xăng ăn mòn kim loại dùng làm đờng ống, bể chứa, đặc biệt nớc Nớc dới dạng hạt nhỏ lẫn vào xăng trình bảo quản vận chuyển nớc thành phần khác xăng nh hợp chất rợu gây ăn mòn thân chúng tính hoà tan chúng Việc ngăn chặn ăn mòn tạp chất nhỏ có xăng cần thiết tránh h hỏng bể chứa, đờng ống vận chuyển, tránh để hạt rỉ làm tắc lọc nhiên liệu, chế hoà khí vòi phun động Tác dụng chất chống ăn mòn chúng có khả bao phủ bề mặt kim loại không cho tiếp xúc với phần tử ăn mòn Cấu trúc phụ gia chống ăn mòn cần thoả mãn yêu cầu sau: Đầu tích điện phần tử (Cacboxylat, este hay nhóm amin) bám vào bề mặt kim loại, đầu Alykyl có khối lợng phân tử không tích điện quay phía Hydro cacbon Nhờ lớp bao phủ tạo ngăn cản nớc hiệu Lợng rợu cao xăng có hại tính ăn mòn rợu hoà tan màng bảo kim loại Trong trờng hợp cần dùng phụ gia chống ăn mòn với hàm lợng cao 100ppm Trờng hợp lợng rợu thấp cần từ 10 ữ12 ppm đủ để chống ăn mòn có hiệu V.5 Phụ gia chống đóng băng: Quá trình bay nhiên liệu chế hoà khí hấp thụ nhiệt từ môi trờng xung quanh nên nhiệt độ không khí O0C tạo nhiệt độ thấp ([...]... động cơ giảm + Xăng d làm pha loãng dầu nhờn đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu - Nhiệt độ sôi cuối 2050C cá biệt có thể tới 2250C Nó đặc trng cho hàm lợng keo nhựa trong xăng và mức độ bay hơi hoàn toàn Nếu nhiệt độ càng cao thì keo nhựa và cặn trong xăng càng nhiều Thành phần cất của xăng nhiên liệu của một số nớc đợc trình bày Bảng 2: Thành phần cất phân đoạn của xăng nhiên liệu ở một số... huỳnh tổng không nói nên hết đợc Chỉ tiêu toàn thế giới, mẫu ăn mòn lá đồng trong 3 giờ không vợt quá mẫu chuẩn N10 tức là mức quy định số 1 Phơng pháp xác định: đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Lá đồng chuẩn đã đợc đánh sạch và đợc nhúng ngập trong mẫu nhiên liệu ở điều kiện quy định theo tiêu chuẩn ASTM.D.130 Sau khi thí nghiệm thì mức độ suy giảm lá đồng hoặc mức độ biến đổi màu sắc lá đồng... huỳnh (Total Subfur) Lu huỳnh(S) là một trong những thành phần quan trọng đáng lu ý trong xăng dầu Hàm lợng lu huỳnh có trong xăng nhiên liệu là chỉ tiêu đặc trng cho khả năng gây ăn mòn trong thiết bị, chi tiết máy, ăn mòn đờng ống và gây ô nhiễm môi trờng đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Các hợp chất có chứa lu huỳnh ở trong xăng khi cháy sinh ra SO2, SO3 các khí này có thể tạo ra các... (nC7H16),tơng đơng với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thử nghiệm ở điều kiện chuẩn đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu (n-Heptane quy ớc trị số octane = 0 và izo-octane quy ớc trị số octane=100) Trị số octane đặc trng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu trong động cơ Đối với động cơ 4 kỳ thì, ở cuối giai đoạn nén, hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong xylanh sẽ đợc buzi phát tia... khối lợng giảm đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Tỷ trọng của xăng dầu là tỷ số giữa khối lợng riêng của xăng dầu tại một nhiệt độ nhất định và khối lợng riêng của các nớc nguyên chất là ở 40C Quan hệ nhiệt độ và tỷ trọng đợc biểu diễn nh sau: d t d 15 = (t 15 0 C ) 4 4 d 415 = d 4t + (t 15 0 C ) trong đó: d t : là tỷ trọng của xăng ở nhiệt độ t 4 d 15 : là tỷ trọng của xăng ở nhiệt độ... lợng nớc và tạp chất cơ học không đợc tồn tại trong xăng dầu nói chung và xăng ôtô nói riêng Tuy nhiên, trong quá trình vận chuyển, tồn chứa, nớc tự do đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu có thể lẫn vào ngoài ra nớc có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của các vật liệu hữu cơ dới đáy biển, hoặc nớc từ khí quyển ngấm vào các mỏ dầu Về sau nớc có thể lắng xuống và đợc tách ra một cách... cơ nào đó mà cao hơn yêu cầu octane của nó thì sẽ không xảy ra sự kích nổ với động cơ đó khi sử dụng loại xăng Khi đó hoàn toàn không cần phải xem xét gì đến RON, MON hoặc R-1000C của loại xăng đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Vì vậy Road ON là toàn bộ dấu hiệu để quyết định liệu một xăng nào đó có đáp ứng đợc tính năng chống kích nổ trong một động cơ đó hay không Song, rất tiếc Road ON... riêng hay độ 0API của các sản phẩm dầu mỏ lỏng thì nó chỉ mang ý nghĩa về thơng mại, hay về tính kinh tế nhiều hơn là mang ý nghĩa kiểm định chất lợng III.2.2> Quá trình cháy của xăng: 2.2.1> Sự cháy không bình thờng: đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Phân biệt sự khác nhau giữa hai loại cháy không bình thờng là một điều quan trọng Cháy bình thờng: là quá trình oxy hoá hoàn toàn với sản phẩm... diện của ống, làm cho xăng bốc hơi vào buồng cháy khó khăn, công suất cực đại của động cơ giảm, hơi hỗn hợp phân phối trong các ống hơi không đều, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng Hơn nữa, nhựa bám trên các van hút làm kênh van, áp suất buồng cháy không đảm bảo máy vận hành, có khi không làm việc đợc Mặt khác nhựa còn giảm trị số octane đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Khi xăng bị oxy hoá không... knock-LSL): đồ án tốt nghiệp tổng quan về xăng nhiên liệu Xăng bao gồm một lợng lớn các thành phần carbua hydro có sự khác biệt lớn về khả năng chống kích nổ Nói chung,các thành phần có nhiệt độ sôi thấp,trừ butane,isopentane và benzen, có trị số octane thấp so với xăng nói chung Khi gia tốc động cơ trong điều kiện mở hết van tiết lu ở tỷ số truyền lớn nhất (in top gear) sẽ xảy ra sự chia tách của xăng bị