Sử dụng Ethanol trên Động Sử dụng Ethanol trên Động Cơ Đốt Trong Cơ Đốt Trong MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU  Từ đầu thế kỷ 20, xăng dầu một sản phẩm từ dầu mỏ là nhiên liệu chính cho động cơ, ô-tô, máy Từ đầu thế kỷ 20, xăng dầu một sản phẩm từ dầu mỏ là nhiên liệu chính cho động cơ, ô-tô, máy bay, tàu thuyền. Ngày nay, khối lượng xăng được sử dụng quá lớn đã gây ra tấn thảm kịch về bay, tàu thuyền. Ngày nay, khối lượng xăng được sử dụng quá lớn đã gây ra tấn thảm kịch về môi trường. Người ta đã chứng minh chính xăng dầu là thủ phạm làm khí hậu trái đất nóng lên. môi trường. Người ta đã chứng minh chính xăng dầu là thủ phạm làm khí hậu trái đất nóng lên. Do vậy các tiêu chuẩn về môi trường đã được các quốc gia cam kết bằng nghị định thư Kyoto. Do vậy các tiêu chuẩn về môi trường đã được các quốc gia cam kết bằng nghị định thư Kyoto. Năng lượng thay thế, sự phát triển bền vững đang là một yêu cầu cơ bản Trước mắt, loài người Năng lượng thay thế, sự phát triển bền vững đang là một yêu cầu cơ bản Trước mắt, loài người cần tìm kiếm những phương pháp mới để tạo ra năng lượng và giảm sự tiêu thụ chúng. Cuộc cần tìm kiếm những phương pháp mới để tạo ra năng lượng và giảm sự tiêu thụ chúng. Cuộc bàn cãi về nhiên liệu đang sôi nổi trong lúc nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ thì cạn dần còn sức tiêu bàn cãi về nhiên liệu đang sôi nổi trong lúc nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ thì cạn dần còn sức tiêu thụ thì không ngừng tăng lên mà gần đây nhất Trung Quốc là môt ví dụ. thụ thì không ngừng tăng lên mà gần đây nhất Trung Quốc là môt ví dụ.  Nhiên liệu sinh học đang là thứ năng lượng được quan tâm nhiều nhất. Nó có ưu điểm quan Nhiên liệu sinh học đang là thứ năng lượng được quan tâm nhiều nhất. Nó có ưu điểm quan trọng là có lợi cho môi trường kể cả trong quá trình sản xuất ra nó và sử dụng nó. Những ưu trọng là có lợi cho môi trường kể cả trong quá trình sản xuất ra nó và sử dụng nó. Những ưu điểm này cho phép người ta trù hoạch sản xuất đại trà nhiên liệu sinh học. Hiện nay giá nhiên điểm này cho phép người ta trù hoạch sản xuất đại trà nhiên liệu sinh học. Hiện nay giá nhiên liệu sinh học còn đắt do chưa được đầu tư sản xuất lớn, một khi hong loạt nhà máy chế biền liệu sinh học còn đắt do chưa được đầu tư sản xuất lớn, một khi hong loạt nhà máy chế biền nhiên liệu sinh học thì giá cả sẽ giảm. nhiên liệu sinh học thì giá cả sẽ giảm.  Nhiên liệu sinh học đang là mối quan tâm của thề giới. Các nước như Brazil, Mỹ, Canada, Liên Nhiên liệu sinh học đang là mối quan tâm của thề giới. Các nước như Brazil, Mỹ, Canada, Liên minh châu Âu đều đang có các chương trình và chính sách năng lượng nhằm vào phát triển minh châu Âu đều đang có các chương trình và chính sách năng lượng nhằm vào phát triển nhiên liệu sinh học. nhiên liệu sinh học.  Thị trường nhiên liệu hiện nay Thị trường nhiên liệu hiện nay  Để tìm hiểu tốt hơn về những ưu điểm của nhiên liệu sinh học, trước tiên chúng ta sẽ xem Để tìm hiểu tốt hơn về những ưu điểm của nhiên liệu sinh học, trước tiên chúng ta sẽ xem xét các vấn đề : xét các vấn đề : • Thị trường nhiên liệu hiện nay. Thị trường nhiên liệu hiện nay. • Đồng thời chúng ta sẽ nắm thêm vài đặc tính kỹ thuật của động cơ. Đồng thời chúng ta sẽ nắm thêm vài đặc tính kỹ thuật của động cơ. • Việc sử dụng nhiên liêu tác động đến các mặt kinh tế, chính trị và môi trường Việc sử dụng nhiên liêu tác động đến các mặt kinh tế, chính trị và môi trường như thế nào. như thế nào.  Để bàn về nhiên liệu, trước hết nên nhắc lại một vài tính chất chủ yếu của nhiên Để bàn về nhiên liệu, trước hết nên nhắc lại một vài tính chất chủ yếu của nhiên liệu lỏng sản xuất từ dầu mỏ. liệu lỏng sản xuất từ dầu mỏ.  Xăng và dầu diesel Xăng và dầu diesel  Xăng, dầu là nhiên liệu chủ yếu hiện nay. Xăng dùng cho động cơ đánh lữa cưỡng bức Xăng, dầu là nhiên liệu chủ yếu hiện nay. Xăng dùng cho động cơ đánh lữa cưỡng bức (động cơ xăng, động cơ LPG ). Dầu dieesel dùng cho động cơ diesel, phần lớn là động cơ (động cơ xăng, động cơ LPG ). Dầu dieesel dùng cho động cơ diesel, phần lớn là động cơ cho xe tải. Ngoài ra còn sử dụng cho việc phục vụ gia đình như sưởi ấm, cho động cơ cho xe tải. Ngoài ra còn sử dụng cho việc phục vụ gia đình như sưởi ấm, cho động cơ máy kéo hay các máy móc công trình. Dầu diesel nặng dùng cho động cơ tàu thuỷ. Xăng máy kéo hay các máy móc công trình. Dầu diesel nặng dùng cho động cơ tàu thuỷ. Xăng đặc chủng và dầu hoả đặc chủng dùng cho máy bay. Các loại nhiên liệu này đều ở thể đặc chủng và dầu hoả đặc chủng dùng cho máy bay. Các loại nhiên liệu này đều ở thể lỏng hoặc khí ga hoá lỏng. lỏng hoặc khí ga hoá lỏng.  1-1-1 Đặc tính của nhiên liệu 1-1-1 Đặc tính của nhiên liệu  Gồm các đặc tính lý hoá như : Gồm các đặc tính lý hoá như : 1. 1. Khối lượng riêng Khối lượng riêng 2. 2. Các điểm bay hơi (đồ thi chưng cất) Các điểm bay hơi (đồ thi chưng cất) 3. 3. Số các-bon trong phân tử Số các-bon trong phân tử : Số cacbon tăng thì nhiệt trị, độ nhớt : Số cacbon tăng thì nhiệt trị, độ nhớt tănng; nhiệt ẩn hóa hơi, phạm vi giới hạn cháy, tỉ nhiệt MON giảm. tănng; nhiệt ẩn hóa hơi, phạm vi giới hạn cháy, tỉ nhiệt MON giảm. 1. 1. Sản phẩm Sản phẩm Khối lượng riêng ở 15 Khối lượng riêng ở 15 °C (kg/m °C (kg/m 3 3 ) ) Khoảng chưng cất Khoảng chưng cất Số lượng Số lượng nguyên tử nguyên tử carbone carbone trong trong hydrocarbu hydrocarbu res res Điểm bắt đầu Điểm bắt đầu (°C) (°C) Điểm cuốI Điểm cuốI (°C) (°C) Xăng Xăng 725 à 780 725 à 780 30 à 35 30 à 35 170 à 215 170 à 215 4 à 10 4 à 10 Dầu diesel Dầu diesel 850 à 860 850 à 860 160 à 180 160 à 180 340 à 380 340 à 380 10 à 20 10 à 20 GPL GPL 510 à 580 510 à 580 < 0 < 0 0 0 3 et 4 3 et 4 - Nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp thấp của nhiên liệu (PCS, PCI) (bảng 1-1-1-2) Sản phẩm NHiệt trị ở 25 °C Theo khối lượng (KJ/kg) Theo thể tích (KJ/L) Xăng 42 700 32 200 Dầu diesel 42 600 35 800 GPL 46 000 25 300  1-I-2 Đặc tính của xăng 1-I-2 Đặc tính của xăng  Đặc tính vật lý: Đặc tính vật lý: • Đường cong chưng cất và áp suất hơi bão hoà và sự phát tán hơi hydrocácbua của Đường cong chưng cất và áp suất hơi bão hoà và sự phát tán hơi hydrocácbua của xăng là những thông số ảnh hưởng đến tính năng vận hành quan trọng của động cơ xăng là những thông số ảnh hưởng đến tính năng vận hành quan trọng của động cơ xăng. xăng. • Áp suất hơi bão hoà là chỉ số nói lên tính bay hơi của xăng. Người ta hay dùng đại Áp suất hơi bão hoà là chỉ số nói lên tính bay hơi của xăng. Người ta hay dùng đại lượng có tên lá áp suất hơi bão hoà Reid (PVR). PVR thường nằm trong khoảng 350 lượng có tên lá áp suất hơi bão hoà Reid (PVR). PVR thường nằm trong khoảng 350 đến 1000mbar. đến 1000mbar. • Việc chọn lựa xăng theo đường cong bay hơi chịu ảnh hưởng của : Việc chọn lựa xăng theo đường cong bay hơi chịu ảnh hưởng của : • Điều kiện khí hậuvà chế độ làm việc của động cơ (yêu cầu bay hơi mạnh khi nhiệt độ Điều kiện khí hậuvà chế độ làm việc của động cơ (yêu cầu bay hơi mạnh khi nhiệt độ lạnh và bay hơi ít khi nhiệt độ cao) lạnh và bay hơi ít khi nhiệt độ cao) • Phải đảm bảo bay hơi ít để tránh sự phát tán hơi hydrocácbon (2g/giờ theo tiêu Phải đảm bảo bay hơi ít để tránh sự phát tán hơi hydrocácbon (2g/giờ theo tiêu chuẩn châu Âu) chuẩn châu Âu) • Người ta chú ý các điểm bay hơi : Điểm bắt đầu bay hơi (PI), điểm kết thúc bay hơi Người ta chú ý các điểm bay hơi : Điểm bắt đầu bay hơi (PI), điểm kết thúc bay hơi (PF), thành phần bay hơi theo 10, 100, 180 và 1200C (gọI là E70, E0, É80, E) (PF), thành phần bay hơi theo 10, 100, 180 và 1200C (gọI là E70, E0, É80, E) • Chỉ số bay hơi FVI (Fuel Volatility Index ) được tính như sau : Chỉ số bay hơi FVI (Fuel Volatility Index ) được tính như sau : • FVI=PVR+7 E70. FVI phải thỏa mãn điều khiện làm việc động cơ khi máy FVI=PVR+7 E70. FVI phải thỏa mãn điều khiện làm việc động cơ khi máy ấm. ấm.  Đặc tính hoá học : Đặc tính hoá học : • Ở động cơ xăng, để bảo đảm động cơ làm việc bình thường, phải khộng được xãy ra hiện Ở động cơ xăng, để bảo đảm động cơ làm việc bình thường, phải khộng được xãy ra hiện tượng cháy kích nổ. tượng cháy kích nổ. • . Tính chất chống kích nổ của nhiên liệu được đánh giá bởi chỉ số ốc-tan. Có hai loại chỉ số ốc- . Tính chất chống kích nổ của nhiên liệu được đánh giá bởi chỉ số ốc-tan. Có hai loại chỉ số ốc- tan : RON (Research Octane Number) và MON (Motor Octane Number). Giá trị chỉ số MON nhỏ tan : RON (Research Octane Number) và MON (Motor Octane Number). Giá trị chỉ số MON nhỏ hơn giá trị chỉ số RON, và giá trị chênh lệch giữa chúng nói lên tính nhạy cảm của nhiên liệu khi hơn giá trị chỉ số RON, và giá trị chênh lệch giữa chúng nói lên tính nhạy cảm của nhiên liệu khi động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ nặng nhọc. động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ nặng nhọc. • Trước năm 1985, ở châu Âu, để tăng tính chống kích nổ cho nhiên liệu người ta pha vào xăng Trước năm 1985, ở châu Âu, để tăng tính chống kích nổ cho nhiên liệu người ta pha vào xăng alkyle chì. Song xăng pha chì làm mất tác dụng chất xúc tác xử lý các chất ô nhiễm trong khí thải alkyle chì. Song xăng pha chì làm mất tác dụng chất xúc tác xử lý các chất ô nhiễm trong khí thải đặt ở ống pô. Do vậy người ta giới hạn nghiêm ngặt alkyle chì trong xăng. đặt ở ống pô. Do vậy người ta giới hạn nghiêm ngặt alkyle chì trong xăng. Loạ Loạ i i sản phẩm sản phẩm Lượng chì(g/L) Lượng chì(g/L) Chỉ số octane Chỉ số octane RON RON MON MON Xăng super cổ điển Xăng super cổ điển 0,15 0,15 97 97 86 86 Xăng thường Xăng thường 0 0 93 93 83 83 Xăng Eurosuper Xăng Eurosuper 0 0 95 95 85 85 SP 98 SP 98 0 0 98 98 88 88 GPL GPL 0 0 89 89  Tiêu chuẩn về mức giảm ô nhiễm ngày càng cao. Tiêu chuẩn về mức giảm ô nhiễm ngày càng cao. (Xem hình 1.1.2.1) (Xem hình 1.1.2.1)  1-1-3 Đặc tính của nhiên liệu diesel 1-1-3 Đặc tính của nhiên liệu diesel  Tính chất vật lý : Tính chất vật lý :  Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu diesel phụ thuộc vào Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu diesel phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu (x đặc điểm khí hậu (x ứ ứ lạnh và xứ nóng. Ngoài ra, có các lạnh và xứ nóng. Ngoài ra, có các yêu cầu nghiêm ngặt về: yêu cầu nghiêm ngặt về: • Độ sạch của nhiên liệu Độ sạch của nhiên liệu • Không có những hydrocacbon parafin gây ra hiện tượng Không có những hydrocacbon parafin gây ra hiện tượng kết tinh trong nhiên liệu khi trời lạnh. Khi nhiệt độ đến kết tinh trong nhiên liệu khi trời lạnh. Khi nhiệt độ đến điễm “vẩn đục” thì sự kết tinh này làm tắc đường cho điễm “vẩn đục” thì sự kết tinh này làm tắc đường cho nhiên liệu lỏng lưu thông. nhiên liệu lỏng lưu thông. (xem bảng 1.1.3.1, vùng khí (xem bảng 1.1.3.1, vùng khí hậu nhiệt độ thường) (xem bảng 1.1.3.2, vùng khí hậu hậu nhiệt độ thường) (xem bảng 1.1.3.2, vùng khí hậu Bắc Cực và Nam Cực Bắc Cực và Nam Cực  I-I-3-2 Tính chất hoá học : I-I-3-2 Tính chất hoá học :  Khác với xăng, nhiên liệu diesel có cấu trúc hoá học dễ Khác với xăng, nhiên liệu diesel có cấu trúc hoá học dễ tự bốc cháy. Tính chất này được biểu thị bằng chỉ số xê- tự bốc cháy. Tính chất này được biểu thị bằng chỉ số xê- tan IC. Người ta còn dùng chỉ số Diesel DI cho những tan IC. Người ta còn dùng chỉ số Diesel DI cho những loại nhiên liệu diesel rất dễ bốc cháy. . loại nhiên liệu diesel rất dễ bốc cháy. .  I-!-4 Đặc tính cháy : I-!-4 Đặc tính cháy : [...]... (cocarburants) hay nhiên liệu phụ gia (additifs) tuỳ theo lượng pha vào nhiên liệu chính Ngược với nhiên liệu hoá thạch nhiên liệu sinh học thuộc loại nhiên liệu tái tạo, về tổng quát, nó không tác động xấu đến môi trường như không gây ra hiệu ứng nhà kính Với các nhà làm chiến lược kinh tế, thì dùng nhiên liệu sinh học mang lại sự độc lập và chủ động về nguồn nhiên liệu nhờ thay thế nó cho nhiên liệu hoá thạch... Tăng hiệu suất động cơ Giảm trọng lụơng xe Gỉam ma sát trong xe Tăng moment động cơ tính trên một dung tích lít xylanh (áp suất có ích trung bình) Gỉam ma sát trong các bộ truyền của xe Giảm sức cản gió cho xe Hiệu suất động cơ được cải thiện sẽ làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu, do đó sẽ làm giảm phát thải khí CO2 Nhiên liệu sinh học       Ngay từ khi phát minh ra chiếc động cơ đánh lữa cưỡng... dầu mỏ hay nhiên liệu hoá thạch nói chung trên thế giới Ngày nay người ta đã thấy rõ các tính chất ưu việt của nhiên liệu sinh học : Thành phần của chúng giàu oxy cho nên làm cho sự đốt cháy nhiên liệu tốt hơn, giảm phát thải một số chất khí gây ô nhiểm và với những chế phẩm từ dầu thực vật còn làm tốt khả năng bôi trơn của nhiên liệu cho động cơ Trong các trường hợp này ngườ ta gọi là nhiên liệu kép... nhận rằng trong không khí có 20,9 % oxy và 79,1% Nitơ và bỏ qua các khí trơ (argon, khí hiếm…) Gọi r là tỉ lệ khối lượng không khí trên nhiên liệu chỉ số L0 chỉ đều kiện đốt cháy vừa đúng Giá trị của r thường bằng 14,8 với những nhiên liệu xăng dầu thường sử dụng NgườI ta biểu thị độ giàu (độ đâm đặc, độ giàu) của nhiên liệu trong hỗn hợp với không khí là φ : Những động cơ xăng hiện nay phải sử dụng... kỹ thuật nhằm tiết kiệm nhiên liệu đang sử dụng và giảm ô nhiễm môi trường Mậc khác, họ đầu tư nghiên cứu các loại nhiên liệu sinh học (bằng cách lên men những sản phẩm nông nghiệp) II-2 Giới thiệu các loại nhiên liệu sinh học       Nhiên liệu sinh học được định nghĩa là những sản phẩm từ cây cối hay súc vật, gọi là biomass, có thể dùng làm nhiên liệu Lịch sử của nhiên liệu sinh học gắn liền với... NOx trong khâu tinh lọc dầu mỏ và đốt cháy nhiên liệu (chủ yếu là khí CO2.) Các khí này gây hiệu ứng nhà kính khác nhau Người ta qui về khí CO2 tương đương Người ta giới hạn sự phát thải khí CO2 “ở thượng lưu” , tức là ở nhà máy lọc dầu và phát thải khí CO2 “ở ống thải” tức là sau khi cháy trong động cơ Nhiều người cho rằng động cơ diesel phát thải ô nhiễm nhiều hơn động cơ xăng do bộ catalyser ở động. .. những động cơ vốn dùng để chạy xăng Ở Pháp, một điều luật năm 1987 cho phép pha vào xăng các loại nhiên liệu giàu oxy từ 3 đến 15% theo thể tích, tuỳ theo bản chất của loại nhiên liệu phụ gia ( 5% đối với ethanol; 15% đồI vớI các loạI ester như MTBE, ETBE) II-3 Tình hình hiện nay của các nước sản xuất nhiên liệu sinh học   • • • II-3-1 Nhiênliệu ethanol II-3 Ở Brazil :Brazil đã phát triển nhiên liệu. .. ethanol 95 gọi là E20 cho động cơ xăng Nhưng nói chung chưa được sử dụng rộng rãi Gần đây có thông tin một số tập đoàn sản xuất động cơ của Trung quốc có chế tạo các động cơ dùng ethanol  • • •  •  • II-2-2 Phương pháp Biomass to Liquid (BTL, tạo ra nhiên liệu sinh học dạng lỏng từ biomass) Nhiên liệu sinh học có thể được tạo ra nhiều hơn theo nhiều cách cũng với một nguyên liệu ban đầu như nhau,... đánh lữa cưỡng bức đầu tiên năm 1877, N.Otto đã dùng nhiên liệu cho nó là Ethanol Năm 1880 H Ford cũng chế tạo đông cơ động cơ dùng 100% Ethanol Ở các nước Anh, Pháp tư năm 1920 đến 1930 dùng nhiên liêu ethanol cho động cơ Nhưng sau khi các mỏ dầu được khám phá và công nghệ tinh chế ra xăng dầu phát triển thì ethanol hầu như không được sử dụng làm nhiên liệu. , mà thay vào đó là xăng pha chì Nhưng vào những... xăng hiện nay phải sử dụng hỗn hợp nhiên liệu- không khí với φ =1 để đảm bảo hiệu quả của bộ catalyser  Ô nhiễm phát tán theo khí thải ra khỏi động cơ ở các dạng : • HC bay hơi từ bình chứa nhiên liệu và đường nạp (chủ yếu là động cơ xăng) HC không cháy (do đốt cháy không hết) CO do hỗn hợp quá giàu Các hạt rất nhỏ (muội than, muội hợp chất lưu huỳnh) (chủ yếu ở động cơ diesel) Anhydride sulfureux (SO2) . Sử dụng Ethanol trên Động Sử dụng Ethanol trên Động Cơ Đốt Trong Cơ Đốt Trong MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU  Từ đầu thế kỷ 20, xăng dầu một sản phẩm từ dầu mỏ là nhiên liệu chính cho động cơ, ô-tô,. Dầu dieesel dùng cho động cơ diesel, phần lớn là động cơ (động cơ xăng, động cơ LPG ). Dầu dieesel dùng cho động cơ diesel, phần lớn là động cơ cho xe tải. Ngoài ra còn sử dụng cho việc phục.  Xăng, dầu là nhiên liệu chủ yếu hiện nay. Xăng dùng cho động cơ đánh lữa cưỡng bức Xăng, dầu là nhiên liệu chủ yếu hiện nay. Xăng dùng cho động cơ đánh lữa cưỡng bức (động cơ xăng, động cơ LPG ).