Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Chương I
NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ XĂNG
1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu cho động cơ xăng
Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng được gọi là xăng, đây là một hỗn hợp chứa
nhiều các hợp chất khác nhau. Khi nghiên cứu về thành phần hoá học của dầu mỏ,
phân đoạn dầu mỏ nói chung hay của xăng thương phẩm nói riêng người ta thường
chia thành phần của nó thành hai nhóm chất chủ yếu đó là các hợp chất hydrocacbon
và các hợp chất phi hydrocacbon.
Nhiên liệu cho động cơ xăng là một sản phẩm quan trọng của nhà máy lọc dầu,
nó đã trở thành một mặt hàng quen thuộc trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con
người cũng như hoạt động sản xuất trong công nghiệp.
Động cơ xăng ra đời sớm hơn động cơ Diesel (được phát minh ra đồng thời ở
Pháp và Đức vào khoảng 1860), nó đã phát triển mạnh mẻ từ sau những năm 50 của
thế kỷ trước. Với nền công nghiệp chế tạo ô tô hiện đại như ngày nay đã cho ra đời
nhiều chủng loại với công suất khác nhau và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực của
đời sống sản xuất và sinh hoạt của con người.
Cùng với sự gia tăng về số lượng động cơ xăng, nhu cầu về xăng nhiên liệu
ngày càng tăng nhanh, điều này đã mang đến cho các nhà sản xuất nhiên liệu những cơ
hội và cả những thách thức mới, bởi trong thực tế, bên cạnh những lợi ích mà động cơ
này mang lại cho con người thì đồng thời nó cũng thải ra môi trường một lượng lớn
các chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và cả môi trường sinh thái.
Vì vậy xăng thương phẩm bắt buộc phải bảo đảm được các yêu cầu không
những liên quan đến quá trình cháy trong động cơ, hiệu suất nhiệt mà còn phải bảo
đảm các yêu cầu về bảo vệ môi trường.
Thông thường xăng thương phẩm cần đạt được các yêu cầu cơ bản như sau:
Khởi động tốt khi đang ở nhiệt độ thấp.
Động cơ hoạt động không bị kích nổ.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 1
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Không kết tủa, tạo băng trong bình chứa và cả trong bộ chế hoà khí.
Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Dầu bôi trơn bị pha loãng bởi xăng là ít nhất.
Trị số octan ít bị thay đổi khi thay đổi tốc độ động cơ.
Các chất độc hại thải ra môi trường càng ít càng tốt.
Xăng nhiên liệu thu nhận được trong các nhà máy lọc dầu, ban đầu chỉ từ phân
xưởng chưng cất khí quyển, tuy nhiên hiệu suất thu xăng từ quá trình này rất thấp chỉ
vào khoảng 15% khối lượng dầu thô ban đầu.
Khi nhu cầu về xăng tăng lên thì phân đoạn này không đủ để cung cấp cho các nhu
cầu thực tế, vì vậy bắt buộc con người phải chế biến các phần thu khác nhằm thu hồi
xăng với hiệu suất cao hơn, điều này đã làm xuất hiện các phân xưởng khác như phân
xưởng crắckinh, alkyl hoá . . .
Ngoài lý do vừa nêu ở trên thì do yêu cầu về hiệu suất của động cơ ngày càng tăng
và chất lượng xăng ngày càng cao nên các nhà sản xuất nhiên liệu phải đưa ra nhiều
quá trình sản xuất khác nhằm đảm bảo các yêu cầu của xăng thương phẩm.
Thực tế trong các nhà máy lọc dầu hiện nay xăng thương phẩm được phối trộn từ
những nguồn sau:
Xăng của quá trình FCC
Reformat
Xăng chưng cất trực tiếp
Xăng của quá trình isomer hoá
Alkylat
Xăng của quá trình giảm nhớt, cốc hoá, các quá trình xử lý bằng hydro
Xăng thu được từ các quá trình tổng hợp như Methanol, Ethanol, MBTE.
Nói chung hai loại đầu tiên là các nguồn chính để phôi trộn, phần còn lại phụ
thuộc vào yêu cầu về chất lượng của xăng và yêu cầu của từng Quốc gia mà nguồn
nguyên liệu và hàm lượng của nó được chọn khác nhau.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 2
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ví dụ:
- Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Mỹ (trước năm 2000)
34,7
4
4,7
13
1,8
5,6
36,2 Reformat
Naphta nh?
Isomerisat
Alkylat/Polymerisat
Ether
Butan
Xăng FCC
- Tỷ lệ của các nguồn phối trộn xăng thương phẩm ở Tây Âu (trước năm 2000)
49,6
7,6
5
5,9
1,8
5,7
27,1 Reformat
Naphta nh?
Isomerisat
Alkylat/Polymerisat
Ether
Butan
Xăng FCC
- Tỷ lệ phối trộn ở Pháp từ năm 2000
Reformat 35% < < 45%
Butan 5%
Xăng FCC 15% < < 25%
Xăng isomer hoá 0% < < 15%
Alkylat 0% < < 20%
MTBE 0% < < 5% (trường hợp đặc biệt <15%)
ThS. Trương Hữu Trì Trang 3
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
1.2. Thành phân hoá học của nhiên liệu xăng
1.2.1. Giới thiệu chung về thành phần hoá học của xăng
Như phần trên vừa nêu, xăng thương phẩm không phải là sản phẩm của một quá
trình nào đó trong nhà máy lọc dầu mà nó là một hỗn hợp được phối trộn cẩn thận từ
một số nguồn khác nhau, kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cầu hoạt
động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và cả trong các điều kiện
vận chuyển, tồn chứa và bảo quản khác nhau.
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.
Với số nguyên tử cacbon như trên, trong thành phần của xăng chứa đầy đủ cả
ba họ hydrocacbon và hầu như các chất đại diện cho các họ này đều tìm thấy trong
xăng.
Mặc dù trong thành phần của dầu mỏ ban đầu không có các hợp chất không no
như ôlêfin nhưng trong quá trình chế biến đã xãy ra quá trình cắt mạch hình thành nên
các hợp chất đói này, do đó trong thành phần hoá học của xăng thương phẩm còn có
mặt các hợp chất đói.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 4
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Sự phân bố các cấu tử theo số nguyên tử cacbon và theo họ hydrocacbon của
một loại xăng super thương phẩm.
Thành phần tính theo khối lượng Số nguyên
tử cacbon Parafin % Naphten% Olefin% Diolefin% Aromatic% Tổng %
4 1.46 0 0.59 0. 0 2.05
5 11.64 0.18 3.16 0.06 0 15.04
6 12.27 1.03 2.09 0.06 2.22
17.67
7 11.52 1.41 1.40 0 12.84
27.17
8 4.26 0.05 0.12 0 16.70
21.13
9 0.65 0 0 0 10.76
11.41
10 0 0 0 0 3.08
3.08
11 0 0 0 0 0.19
0.19
Tổng 41.8.0 2.67 7.36 0.12 45.79 97.74
Các cấu tử không xác định chiếm 2.26%
Các giá trị được cung cấp bởi IFP
ThS. Trương Hữu Trì Trang 5