BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------------------
N G U Y Ễ N Q U Ố C L Ộ C
Nguyễn Quốc Lộc
C H U Y Ê N N G À N H
:
K Ỹ T H U Ậ T H Ó A H Ọ C
KIỂM SOÁT THẤT THOÁT XĂNG DẦU TRONG TỒN CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC
K H O Á
:
2 0 1 5 A
Hà Nội – 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- Nguyễn Quốc Lộc KIỂM SOÁT THẤT THOÁT XĂNG DẦU
TRONG TỒN CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN
Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. TS. Đào Quốc Tùy
Hà Nội – 2017
Luận văn Thạc sĩ KTHH
GVHD: Đào Quốc Tùy
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật Kiểm soát thất thoát xăng dầu
trong tồn chứa và bảo quản là công trình do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
khoa học của TS. Đào Quốc Tùy. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn
trung thực, đáng tin cậy, các số liệu, tính toán được là hoàn toàn chính xác và chưa
được công bố trong các công trình nghiên cứu nào.
Hà Nội, tháng 3 năm 2017
Học viên
Nguyễn Quốc Lộc
1
Luận văn Thạc sĩ KTHH
GVHD: Đào Quốc Tùy
LỜI CẢM ƠN
Trải qua một thời gian dài nghiên cứu, tôi đã hoàn thành bản luận văn Thạc sĩ
“Kiểm soát thất thoát xăng dầu trong tồn chứa và bảo quản”. Trước hết, tôi xin gửi
lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS. Đào Quốc Tùy, người đã trực tiếp
hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi về mặt khoa học và thực nghiệm trong suốt quá
trình thực hiện bản luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo
sau Đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và
tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đang công tác tại Công ty
Xăng dầu Bình định đã hỗ trợ cung cấp số liệu và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm
luận văn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn
bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, thực hiện luận
văn.
2
Luận văn Thạc sĩ KTHH
GVHD: Đào Quốc Tùy
MỤC LỤC
TÓM TẮT BÁO CÁO 5
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XĂNG DẦU, TỒN CHỨA, BẢO QUẢN 10
1.1 Giới thiệu chung về xăng, dầu 10
1.2 Thành phần hóa học của xăng 10
Thành phần hydrocacbon của xăng 1.2.1 10
Thành phần phi hydrocacbon của xăng 1.2.2 11
1.3 Các chỉ tiêu kĩ thuật của xăng 12
Trị số Octan 1.3.1 12
RVP ( Reid Vapor Pressure) 1.3.2 13
1.4 Đặc điểm của các nguồn dùng để phối trộn xăng 14
Xăng của quá trình reforming 1.4.1 14
Xăng cracking 1.4.2 14
Xăng chưng cất trực tiếp 1.4.3 15
Xăng isomer hóa 1.4.4 16
CHƢƠNG II: THỰC TRẠNG THẤT THOÁT XĂNG DẦU Ở VIỆT NAM 25
2.1 Nguyên nhân gây thất thoát xăng dầu 25
2.1.1 Do tính chất lý hóa của xăng dầu: 25
2.1.2 Trong tồn chứa: 25
2.2. Nguyên tắc xác định hao hụt xăng dầu 26
2.3. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn nhập 27
2.4. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn xuất 27
2.5. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa 27
2.5.1. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa ngắn ngày 27
3
Luận văn Thạc sĩ KTHH
GVHD: Đào Quốc Tùy
2.5.2. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa dài ngày 28
2.6 Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn xúc rửa 28
2.7. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn pha chế 28
2.8. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển 29
2.8.1. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển đường thủy, đường bộ, đường sắt 29
2.8.2. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống 29
2.9. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn chuyển tải 30
2.10. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu tại cửa hàng bán lẻ xăng dầu 30
CHƢƠNG III: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤT THOÁT XĂNG
DẦU TRONG TỒN CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN 38
3.1 Thực trạng hao hụt xăng dầu trong các hoạt động kinh doanh, tồn chứa vận
chuyển ở Bình Định 38
3.1.1 Số liệu thống kê hao hụt xăng dầu trong năm 2015-2016 40
3.1.2 Nhận xét về số liệu hao hụt xăng dầu trong năm 2015-2016 54
3.2 Trong tồn chứa 54
3.3 Trong quá trình nhập 55
3.4 Trong quá trình xuất 55
3.4.1 Xuất từ bể vào thùng chứa của xe xitec: 55
3.4.2. Tra nạp xăng dầu cho xe máy (qua cột tra): 56
2.5 Biện pháp chống bay hơi bằng phụ gia 57
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
4
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn nhập
Bảng 2. Tỷ lệ hao hụt công đoạn xuất đối với xuất cho phương tiện đường thủy
30
Bảng 3. Tỷ lệ hao hụt công đoạn xuất đối với đối với xuất cho phương tiện đường bộ và đường sắt
31
Bảng 4. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu đối với tồn chứa ngắn ngày
32
Bảng 5. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu đối với ối với tồn chứa dài ngày
32
Bảng 6. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi súc rửa
33
Bảng 7. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi pha chế
34
Bảng 8. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường thủy
34
Bảng 9. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt
35
Bảng 10. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường ống
35
Bảng 11. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với hao hụt tồn chứa trong đường ống
36
Bảng 12. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi chuyển tải
36
Bảng 13. Tỷ lệ hao hụt tại các cửa hàng bán lẻ
37
Bảng 14. Tổng hợp hao hụt xăng dầu trong tháng 1/2015
37
Bảng 15. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 4/2015
40
Bảng 16. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 7/2015
41
Bảng 17. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 8/2015
42
Bảng 18. Tổng hợp hao hụt tháng 10/2015
43
Bảng 19. Tổng hợp hao hụt tháng 11/2015
44
Bảng 20. Tổng hợp hao hụt tháng 12/2015
45
Bảng 21. Tổng hợp hao hụt tháng 1/2016
46
Bảng 22. Tổng hợp hao hụt tháng 4/2016
47
Bảng 23. Tổng hợp hao hụt tháng 7/2016
48
49
5
Bảng 24. Tổng hợp hao hụt tháng 8/2016
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 25. Tổng hợp hao hụt tháng 10/2016
50
Bảng 26. Tổng hợp hao hụt tháng 11/2016
51
Bảng 27. Tổng hợp hao hụt tháng 12/2016
52
Bảng 28. Sự phụ thuộc của sức căng bề mặt vào tỷ lệ phụ gia là dẫn xuất của các axit béo tổng hợp
53
Bảng 29. Ảnh hưởng của phụ gia đến nhiệt độ sôi 10% của xăng
57
58
6
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Mật độ khối trung bình ABD
Dầu Mazut từ thiết bị chưng cất khí quyển AGO
oAPI
APS Kích thước hạt trung bình
Tỷ trọng API
AR Cặn chưng cất khí quyển
ASTM Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ
EP Điểm sôi cuối
Fe Sắt
Flushing oil Dầu rửa hoặc dầu làm sạch
FG Fuel gas – Khí nhiên liệu
Bụi Thành phần xúc tác có kích thước hạt nhỏ hơn 20 microns
GC, GLC Sắc ký khí, gas/liquid chromatography
Gasoline Xăng
HCN Phân đoạn Naphtha nặng
HCO Heavy Cycle Oil – Dầu giàu hydrocacbon vòng thơm nặng
HPS Thiết bị phân tách cao áp
ΔH Độ chênh lệch Enthanpy
IBP Nhiệt độ sôi đầu
K (UOP K) Giá trị đặc trưng khả năng cracking, chỉ số UOP
Khí khô Khí khô thành phần Methane, Ethane
Knock-out drum Bình tách lỏng ra khỏi dòng khí
LCO Light Cycle Oil - Dầu giàu hydrocacbon vòng thơm nặng
LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng
7
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
MON Trị số Octane động cơ
MTC Mixed Temperature Control - dòng điều khiển nhiệt
MG Max Gasoline – Tối đa hóa xăng
MD Max Distalate – Tối đa hóa Diesel
NHT Naphtha được xử lý Hydo
RON Trị số Octane nghiên cứu
VGO Dầu Mazut từ thiết bị chưng cất chân không
Wet gas compressor Máy nén sản phẩm đỉnh tháp chưng cất chính – MF
8
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
TÓM TẮT
Trong thời đại hoà nhập và phát triển nền kinh tế của đất nước, hoà chung với
nhịp cầu phát triển của thế giới. Đất nước Việt Nam đang không ngừng đổi mới và vươn
lên trên con đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Đảng và nhà nước ta đang coi trọng rất
nhiều về xăng dầu cũng như là diezen truyền thống, nó góp phần thúc đẩy sự phát triển
kinh tế nước nhà. Hiện nay xăng dầu là một loại hàng hoá hết sức quan trọng và không
thể thiếu được trong tất cả các quốc gia, đã và đang trên con đường phát triển sự phồn
vinh của đất nước. Như vậy có thể khẳng định rằng trong những thập kỷ gần đây, xăng,
diezen truyền thống đã là nguồn nhiên liệu vô giá và đặc biệt quan trọng mà ta cần phải
chú trọng và đầu tư. Nó chính là ngành kinh tế mũi nhọn, khẳng định sự phồn vinh và đi
lên của mỗi quốc gia, chúng được sử dụng như một chỉ tiêu để đánh giá trong quá trình
thiết kế công nghệ và lựa chọn nguyên liệu của một nhà máy lọc dầu.
Nhu cầu sử dụng xăng và diezen truyền thống của các nước trên thế giới không
ngừng tăng qua các năm. Mặc dù, với sự phát triển kĩ thuật vượt bậc của động cơ phản
lực nhưng xăng và diezen vẫn chiếm vị trí hang đầu. Nhu cầu sử dụng xăng trên toàn thế
giới chiếm khoảng 20%-30% tổng các sản phẩm dầu mỏ tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng
của mỗi nước.
Đối với mỗi quốc gia, tuy khác nhau về điều kiện khí hậu, trang thiết bị, nhưng
nhu cầu sử dụng nhiên liệu lỏng ngày càng tăng. Song nhìn chung xu hướng sử dụng
xăng không chì, xăng sạch trên mỗi quốc gia ngày càng tăng. Đặc biệt là các quốc gia
điển hình như, ở Mỹ hiện sử dụng xăng không chì đã lớn hơn 40% - 50% khối lượng
nhiên liệu, ở Đức, ý, Pháp,Nhật… có xu thế chuyển xăng thông dụng sang xăng sạch
không chì, Việt Năm sử dụng xăng không chì, hàm lượng Benzen trong xăng không chì
xuống còn <1% thể tích, mà thay vào đó là sử dụng các phụ gia tăng trị số octan Etanol,
MTBE giúp xăng thương phẩm có chất lượng tốt hơn và không tác động đến môi trường.
9
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XĂNG DẦU, TỒN CHỨA, BẢO QUẢN
1.1 Giới thiệu chung về xăng, dầu
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 hóa 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 hóa 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 olefin nhưng trong quá trình chế biến đã xảy ra quá trình cắt
mạch hình thành nên các hợp chất đói này, do đó trong thành phần hóa học của xăng
thương phẩm còn có mặt các hợp chất đói. Sự phân bố các cấu tử theo số nguyên tử
cacbon và theo họ hydrocacbon của một loại xăng super thương phẩm. Các cấu tử không
xác định chiếm 2,26% các giá trị được cung cấp bởi IFP.
1.2 Thành phần hóa học của xăng
1.2.1 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 ở 2 dạng: mạch thẳng (n-parafin) và mạch phân nhánh (i-parafin)
với các iso-parafin thì majh chính dài, mạch nhánh ngắn chủ yếu là gốc metyl.
Họ olefin
Các hydrocacbon olefin có công thức chung là CnH2n, được tạo thành từ các quá
trình chuyển hóa, đặc biệt là quá trình cracking, giảm nhớt, cốc hóa… Các olefin này
cũng bao gồm hai loại n-parafin và iso-parafin.
Họ naphtenic
10
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
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 (-CH3).
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.
1.2.2 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.
Lưu huỳnh
Trong xăng, hàm lượng của lưu huỳnh phụ thuộc vào nguồn gốc của dầu thô có
chứa ít hay nhiều lưu huỳnh và hiệu quả quá trình xử lý HDS. Các chất chứa lưu huỳnh
thường tồn tại ở các dạng sau:
- Mercaptan (R-SH)
Sunfua và disunfua (R-S-R’ và R-S-S-R’) -
Thiophen (lưu huỳnh trong mạch vòng) -
Lưu huỳnh tự do (S, H2S). -
Ảnh hưởng đến chất lượng xăng: Các hợp chất lưu huỳnh làm giảm độ bền hóa
học và khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu động cơ và làm cho chúng có mùi hôi ,
gây ăn mòn động cơ, thiết bị, đường ống… Chúng còn làm giảm chỉ số chống kích nổ
(chỉ số octan) và làm tang lượng phụ gia chì.
Nitơ
Hàm lượng nitơ trong xăng thường rất nhỏ trong tổng khối lượng xăng.
11
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Nito trong xăng tồn tại dưới dạng hợp chất có tính kiềm, trung hòa hoặc axit. Tuy
nhiên, những hợp chất có tính kiềm (chỉ có 1 nguyên tử nito) là thành phần chủ yếu. Các
dạng khác tồn tại rất ít, chúng có xu hướng tạo phức với kim loại V, Ni (ở dạng porfirin).
Ảnh hưởng đến chất lượng xăng:
Hợp chất nito được ứng dụng làm chất sát trùng, chất ức chế ăn mòn,phụ -
gia cho dầu bôi trơn và bitum, chất chống oxy hóa…
Hàm lượng nito trong xăng cao (10^-4% KL) sẽ dẫn tới tạo khí và cốc hóa -
mạnh trong quá trình reforming.
Lượng nhỏ hợp chất nito trong xăng có thể tạo lớp nhựa trong piston của -
động cơ và lắng nhựa trong buồng đốt.
1.3 Các chỉ tiêu kĩ thuật của xăng
1.3.1 Trị số Octan
+ Định nghĩa trị số octan
Trong động cơ xăng có hiện tượng cháy không bình thường gọi là hiện tượng
cháy kích nổ (do hiện tượng tự cháy của xăng mà không phải do bugi bật tia lửa điện).
Thành phần của xăng gồm nhiều hydrocacbon no nhưng có dạng mạch nhánh và
cacbuahydro thơm là các kết cấu bền vững. Xăng có cấu trúc càng bền vững thi tính tự
cháy càng kém, do đó khó xảy ra kích nổ và ngược lại. Để đánh giá tính chống kích nổ
của xăng, người ta dùng một thông số gọi là trị số OCTAN.
Trị số octan (Octane Number) là một đại lượng quy ước đặc trưng cho tính
chống kích nổ của nhiên liệu. Trị số này được đo bằng % thể tích của iso-octan (2,2,4-
trimetylpentan) có trong hỗn hợp của nó với n-heptan và có khả năng chống kích nổ
tương đương khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện chuẩn.
Cách tính trị số octan:
Trị số Octan được tính theo thỉ lệ phần trăm lượng xăng iso-octan trong toàn bộ
hỗn hợp xăng giữa xăng iso-octan và xăng heptane. Những nghiên cứu thời đó đã chỉ ra
rằng với tỉ lệ 90% xăng iso-octan và 10% xăng heptane, động cơ làm việc với hiệu suất
tương đương với các loại xăng sử dụng cùng thời kì. Do đó, người ta đưa ra tỉ lệ octan là
90.
12
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Các loại trị số octan:
Có 2 phương pháp đã được ASTM (American Society for Testing Materials -
Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) đề nghị sử dụng, dần trở nên thông dụng và cuối
cùng các nhà kiểm định chất lượng đã thống nhất sử dụng để đo chỉ số Octan tiêu chuẩn
mang tính toàn cầu đó là:
• Chỉ số Octan nghiên cứu: RON (Research Octane Number)
• Chỉ số Octan động cơ: MON (Motor Octane Number)
Chỉ số RON được tính khi cho động cơ hoạt động ở điều kiện nh , nhiệt độ
49 C (120 F) và động cơ quay 600 vòng/ phút. Trong khi đó, chỉ số MON được tính ở
điều kiện khắc nghiệt hơn rất nhiều, nhiệt độ hoạt động là 149 C(300 F) và tốc độ quay
của động cơ là 900 vòng/phút. Sau nhiều năm tính toán, chỉ số RON được công nhận là
chỉ số có tính chính xác cao hơn khi xác định tới hiệu năng làm việc của động cơ và
thường được dùng đơn lẻ khi nhắc tới chỉ số chống kích nổ của xăng.
Khi xăng không chì được phát triển, và động cơ có nhiều cải tiến, thay đổi về
mặt thiết kế, người ta phát hiện ra rằng chỉ số MON hạn chế hiệu năng làm việc thực tế
của động cơ. Và người ta phát triển một chỉ số mới bằng giá trị trung bình của chỉ số
RON và MON để phân loại chất lượng xăng.Thông thường, các phương tiện giao thông
sử dụng xăng có giá trị octane trung bình cộng của RON và MON từ 87-100.
1.3.2 RVP ( Reid Vapor Pressure)
Áp suất hơi Reid (RVP) là một biện pháp phổ biến của các biến động của xăng.
Nó được định nghĩa như là tuyệt đối áp suất hơi tác dụng bởi một chất lỏng ở 100°F
(37.8°C) được xác định bằng phương pháp thử nghiệm ASTM-D-323. Phương pháp kiểm
tra đo áp suất hơi của xăng, dầu thô biến động, và các sản phẩm xăng dầu dễ bay hơi
khác, trừ các loại khí dầu mỏ hóa lỏng. RVP được nêu trong đơn vị psi nhưng sẽ chính
xác hơn là psig vì ASTM-D-323 biện pháp áp lực đo của mẫu trong một căn phòng
không sơ tán.
Các vấn đề về áp suất hơi là quan trọng liên quan đến các chức năng và hoạt
động của xăng-powered, đặc biệt là carbureted, xe. Mức độ cao của sự bay hơi là mong
muốn cho mùa đông bắt đầu và hoạt động và mức độ thấp hơn là mong muốn trong việc
13
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
tránh khóa hơi trong cái nóng mùa hè. Nhiên liệu không thể được bơm khi có hơi trong
đường nhiên liệu (mùa hè) và mùa đông bắt đầu sẽ khó khăn hơn khi xăng dầu lỏng trong
buồng đốt đã không bay hơi. Do đó, các nhà máy lọc dầu thao tác áp Reid Vapor đặc biệt
theo mùa để duy trì độ tin cậy xăng động cơ. Và khả năng bay hơi của xăng càng nhỏ thì
càng tốt.
1.4 Đặc điểm của các nguồn dùng để phối trộn xăng
1.4.1 Xăng của quá trình reforming
Xăng thu được của quá trình reforming xúc tác được gọi là reformat. Bản chất
của quá trình reforming xúc tác là biến các hydrocacbon no, chủ yếu là thành ankyl
benzen trên cơ sở xúc tác lưỡng chức: chức axit và chức kim loại. Các thông số cơ bản
của quá trình reforming được chỉ ra dưới đây
Cơ chế chính của quá trình: phản ứng qua 3 giai đoạn: loại H2, đóng vòng, -
loại H2 theo cơ chế cacbocation.
Nhiệt độ: 450 C - 550 C -
Áp suất: 3 – 35 atm -
- Xúc tác: chất xúc tác lưỡng chức như Al2O3/Pt.
- Hiệu suất: 80 – 86%
* Vài tính chất cơ bản của xăng reforming:
- RON cao: 95 – 102
- RVP bé, khoảng từ 45 – 58 kPa
- Tỷ khối lớn, nhiệt cháy cao
- Thành phần olefin < 3%, naphten < 10%, còn lại là iso-parafin và aromatic.
Đây là nguồn nguyên liệu chính để phối trộn tạo xăng có chất lượng cao, chúng
có chứa một hàm lượng các chất aromatic cao nên chỉ số octan của nó cao. Tuy nhiên đây
cũng là nhược điểm của xăng reformat so với các xăng gốc khác, các hợp chất thơm này
khi cháy thường tạo nhiều cặn muội và độc hại đối với môi trường và con người.
1.4.2 Xăng cracking
- Xăng từ quá trình cracking xúc tác FCC là nguồn cho xăng lớn nhất trong nhà
máy lọc dầu. Hiệu suất và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác
và chế độ công nghệ.
14
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Nếu nguyên liệu có nhiều naphten thì xăng có chất lượng cao
Nếu nguyên liệu có nhiều paraffin thì xăng thu được có trị số octan thấp
Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì xăng cũng có nhiều lưu huỳnh
(chiếm 15% trong tổng lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu)
- Cơ chế chính của quá trình: cacbocation
- Nhiệt độ: 470 - 550 C
- Áp suất: 2,5 – 3 atm
- Xúc tác: chất xúc tác lưỡng chức Zeolit Y.
* Xăng cracking xúc tác có một số đặc điểm sau:
- Tỷ trọng: 0,72 – 0,77
- RON: 87 – 92
- MON: 78 – 86
- RVP nhỏ từ 32 – 45 kPa
- Thành phần hóa học: 9 – 13% olefin, 20 – 30% aren, còn lại là naphten và iso-
parafin.
Với các tính chất trên, xăng cracking xúc tác là thành phần cơ bản để tạo xăng
thương phẩm của xe máy, ô tô. Tuy nhiên, sự có mặt của các olefin chính là nguyên nhân
làm mất tính ổn định của xăng. Do đó, cần có biện pháp phối trộn xăng gốc và phụ gia
thích hợp để hạn chế điều này.
1.4.3 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 lỏng có nhiệt độ sôi từ 40 - 180 C thu được ở đỉnh sau khi ổn định sẽ cho ta xăng.
Loại xăng chưng cất trực tiếp này có chỉ số octan thấp, khoảng 68 – 80 không đáp ứng
được yêu cầu cơ bản của hầu hết các động cơ đốt trong hiện nay. Các chỉ tiêu hóa lý khác
trong xăng chưng cất đều cao hơn tiêu chẩn như: hàm lượng các hợp chất hydrocacbon
no không nhánh hoặc ít nhánh; hàm lượng lưu huỳnh; các hydrocacbon khí bão hòa trong
15
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
xăng; hàm lượng nhựa… Lượng ít xăng chưng cất này dung để phối trộn, còn phần chính
được phân chia thành xăng nh (chủ yếu C5 và C6) xăng nặng (C6 – C11). Phần xăng
nh thường làm nguyên liệu cho quá trình isomer hóa, còn phần xăng nặng làm nguyên
liệu cho quá trình reforming xúc tác.
Một lượng xăng nh khác mà không thể không kể đến đó là sản phẩ của quá
trình chế biến khí đồng hành, là phần lỏng tách ra khỏi nhiệt độ thường từ thiết bị tách
khí slug catcher, tháp tách, tháp chưng cất ở nhiệt độ thấp trong quá trình chế biến khí.
Đó là condensate hay còn gọi là xăng hoang. Condensat có thành phần hóa học và tính
chất hóa lý tương tự như xăng nh thu được trong quá trình chưng cất dầu mỏ. Nó chủ
yếu chứa HC no, không nhánh hoặc ít nhánh C5 – C6. Trị số octan thường từ 60 – 70.
Condensate cũng được isomer hóa, sau đó được sử dụng để pha trộn nhằm tang áp suất
hơi bão hòa của xăng thương phẩm.
1.4.4 Xăng isomer hóa
Xăng isomer hóa là xăng thu được từ quá trình isome hóa phân đoạn chưng cất
nh và condensat. Bản chất của quá trình isome hóa là biến các nC5-C6 (chiếm từ 80 –
98% klg xăng nh ) thành các isoC5-C6 có trị số octan cao hơn. Các thông số kĩ thuật của
quá trình isome hóa như sau:
- Cơ chế chính quá trình isome hóa: cacbocation
- Nhiệt độ: 110 - 180 C
- Áp suất: 3 – 30 atm
- Xúc tác: chất xúc tác lưỡng chức như Al2O3/Pt, Zeolit/Pt, ZrO/(SO4)2-/Pt…
- Hiệu suất: > 95%
* Vài tính chất xăng isomer hóa:
- Trị số octan từ 83 – 88
- Chênh lệch giữa RON và MON bé (độ nhạy của isomer hóa với chế độ làm việc
thay đổi của động cơ bé)
- Khối lượng riêng bé
- Áp suất hơi bão hòa Ried cao khoảng 80 kPa
- Hàm lượng lưu huỳnh, các hợp chất thơm olefin chỉ tồn tại ở trạng thái vết xăng
16
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
- Xăng isomer hóa chiếm khoảng từ 3 – 5% tổng lượng xăng trên thế giới
Gần hai thập kỷ từ sau khi Carl Benz chế tạo chiếc xe chạy bằng động cơ xăng
đầu tiên, các chuyên gia kỹ thuật mới nhận ra rằng hiện tượng kích nổ không cho phép họ
tuỳ ý tăng sức mạnh của động cơ đốt trong.
Những năm cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, lịch sử của động cơ đốt trong bước
sang một trang mới. Người khởi xướng cho cuộc cách mạng công nghệ ôtô - xe máy thời
kỳ đó là Gottlieb Wilhelm Daimler, nhà thiết kế động cơ người Đức, khi vào năm 1885,
ông thử nghiệm thành công loại xe hai bánh chạy bằng động cơ đốt trong một xi-lanh.
Song song và độc lập với Wilhelm Daimler, năm 1886, Carl Freidrich Benz nhận được
bằng sáng chế về phát minh vận chuyển bằng động cơ dùng xăng với chiếc xe 4 bánh,
động cơ làm lạnh trong một xi-lanh. Và ở bên kia bờ Đại Tây Dương, năm 1903, đánh
dấu sự ra đời của một trong những hãng xe nổi tiếng nhất hiện nay, Ford Motor Company
do Henry Ford thành lập.
Lợi nhuận kếch xù thu được từ việc sản xuất xe hơi cộng với sự xuất hiện của
hàng loạt các phát minh sáng chế đã kéo tất cả các hãng xe và các nhà phát triển động cơ
vào cuộc cạnh tranh gay gắt về công nghệ. Các hãng xe thường xuyên nâng cấp cấu tạo
của động cơ bằng cách tích hợp thêm nhiều tính năng mới như hệ thống làm lạnh trong,
hệ thống đánh lửa tự động, và điều quan trọng hơn, luôn tin tưởng rằng sức mạnh của
động cơ đốt trong có thể tăng lên một cách tuỳ ý, vì theo lý thuyết nhiệt động học, với tỷ
số nén càng cao, hiệu suất nhiệt càng gần đến cực đại.
Nhưng, vào năm 1912, họ đã phải khống chế tỷ số nén ở dưới một giá trị tới hạn
cho phép. Nguyên nhân đưa ra quyết định đi ngược với xu thế phát triển đó là những
tiếng nổ lốc cốc xuất hiện khi động cơ đang làm việc, nguy hiểm hơn, hiện tượng này còn
phá hủy động cơ chỉ sau vài phút xuất hiện. Vào thời điểm đó, các kỹ sư cho rằng những
tiếng lốc cốc có nguyên nhân từ hệ thống đánh điện được cung cấp cho các loại xe có
chức năng đề, còn những nhà phát triển động cơ cho biết họ có thể nâng cao sức mạnh và
hiệu suất của động cơ nếu hiện tượng đó được khắc phục.
17
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Đứng trước thách thức đó, Charles F. Kettering, trưởng phòng nghiên cứu của
hãng General Motor đã giao cho người đồng nghiệp Thomas Midgley nhiệm vụ phải tìm
ra một cách chính xác nguyên nhân của hiện tượng.
Ban đầu, họ sử dụng máy ghi áp lực Dobbie-McInnes và đã chứng minh rằng
những tiếng lốc cốc đó không xuất hiện do sự đánh lửa sớm của hệ thống điện, mà nó
xuất hiện đúng thời điểm áp suất tăng một cách mãnh liệt sau khi bugi đánh lửa. Tuy
nhiên, máy ghi áp lực không thích hợp cho các nghiên cứu sâu hơn, vì vậy Midgley và
Bob đã dùng một camera tốc độ cao để quan sát chính xác những gì đang diễn ra khi
động cơ làm việc, đồng thời, phát triển một máy hiển thị năng lượng cao để đo mức độ
của tiếng nổ.
Song song với những thử nghiệm của Thomas Midgley, Sir Harry Ricardo -
chuyên gia động cơ của quân đội Hoàng gia Anh - đưa ra khái niệm lựa chọn tỷ số nén
tối ưu cho các động cơ có tỷ số nén biến đổi. Tuy nhiên, tỷ số mà Ricardo đưa ra không
phải là tuyệt đối vì còn rất nhiều các thông số khác như thời gian đánh lửa, tình trạng
sạch sẽ, vị trí của chốt đánh lửa, nhiệt độ động cơ.
Các hãng xe, những nhà nghiên cứu động cơ cuối cùng phải thừa nhận rằng, họ
đã quên không nghiên cứu, không phát triển một thành phần quan trọng ảnh hưởng đến
quá trình hoạt động của động cơ đốt trong: nhiên liệu. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt
trong tồn tại một tính chất đặc biệt: nó sẽ tự cháy, tự kích nổ khi bị nén trong xi-lanh dưới
áp suất cao, trước cả khi bugi đánh lửa.
Từ kết quả của những nhà nghiên cứu đi trước, năm 1927, Graham Edgar, một
nhân viên trẻ của hãng Ethyl Corporation tại Mỹ, đưa ra đề nghị sử dụng 2 hydrocacbon
để đánh giá mức độ kích nổ cho nhiên liệu: n-heptan và 2,4,4-trimetylpentan, hay còn
được gọi một cách không chính xác là iso-octan.
Iso-octan có chỉ số chống kích nổ cao, còn n-heptan có khả năng chống kích nổ
rất kém và Edgar đã đề nghị sử dụng tỷ số của hai chất này để đánh giá khả năng chống
kích nổ của nhiên liệu sử dụng trong các động cơ đốt trong. Ông cũng đã chứng minh
rằng, trị số chống kích nổ của tất cả các loại xăng thương mại ngày đó đều có thể quy về
tỷ số thể tích n-heptan: octan nằm trong khoảng 60:40 đến 40:60. Như vậy, nếu chúng ta
18
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
ra quầy xăng vào những năm 30 của thế kỷ trước, chúng ta chỉ có thể mua được các loại
xăng từ A40 đến A60 mà thôi.
Lý do mang tính kỹ thuật mà Edgar đưa ra khi dùng hai chất này là chúng có
những tính chất vật lý rất gần nhau như tính chất bay hơi và đặc biệt là nhiệt độ sôi, chính
vì vậy, khi ta thay đổi tỷ số heptan: iso-octan từ 100:0 đến 0:100 thì hầu như các thông số
trên thay đổi không đáng kể. Điều này rất quan trọng đối với quá trình thử nghiệm, vì khả
năng bay hơi của nhiên liệu ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của động cơ.
Nguyên nhân sự kích nổ:
Hiện tượng kích nổ bắt nguồn từ việc sử dụng nhiên liệu có khả năng chống kích
nổ quá thấp, khiến cho hỗn hợp khí - nhiên liệu không được đốt cháy một cách điều hoà
để tạo ra nguồn năng lượng tối đa.
Kết quả thu được từ những nghiên cứu của Thomas Midgley (1889-1944) và Sir
Harry Ricardo (1885-1974) đã chứng minh điều đó. Để đạt được năng lượng tối đa từ
xăng, hỗn hợp khí nén nhiên liệu - không khí trong buồng đốt cần phải được đốt cháy
một cách điều hoà. Bắt đầu từ khi bugi đánh lửa, bề mặt ngọn lửa lan toả một cách đồng
đều trong xi-lanh với tốc độ khoảng 20-25 m/s và đốt cháy hết hoà khí nhiên liệu - không
khí ở những vùng mà nó đi qua.
Quá trình cháy điều hoà sinh ra các bức xạ quang nhiệt đốt nóng vùng khí chưa
cháy phía trước và nếu nhiên liệu có khả năng chống kích nổ tốt, hỗn hợp nhiên liệu -
không khí ở vùng này sẽ không bị cháy trước khi bề mặt lửa lan tới, chúng sẽ cháy một
cách tuần tự cho đến khi toàn bộ khí trong xi-lanh cháy hết, bằng cách đó, nhiên liệu sẽ
cung cấp một lực đẩy có năng lượng tối đa lên piston.
19
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Trong thực tế, có hàng loạt các phản ứng tiền kích nổ diễn ra ở vùng khí chưa
cháy trong buồng đốt trước khi bề mặt lửa từ bugi ập đến. Các phản ứng tiền cháy nổ đó
tạo ra các phân tử hay các gốc hoá học có khả năng tự bốc cháy bởi các bức xạ quang
nhiệt với tốc độ cháy đạt khoảng 1.500-2.500 m/s, nhanh gấp hàng trăm lần tốc độ
cháybình thường.
Với tốc độ cháy như vậy chúng sẽ gây ra sự tăng đột ngột áp suất trong xi-lanh,
giá trị áp suất tức thời tại thời điểm xảy ra hiện tượng kích nổ mà máy ghi áp lực ghi
được là 160 atm, gấp nhiều lần so với áp suất vận hành ở chế độ cháy bình thường. Tuy
nhiên, áp suất tổng hợp tối đa tác động lên bề mặt piston lại không khác mấy so với áp
suất vận hành bình thường. Nguyên nhân là do sự bù trừ áp suất của hai khối khí ngược
chiều nhau: Một sinh ra từ bề mặt lửa lan truyền từ bugi và một sinh ra từ các điểm tự
kích nổ.
Hiện tượng kích nổ làm tiêu hao năng lượng, giảm sức mạnh của động cơ do
năng lượng nhiệt thu được không dùng để sinh công hữu ích, áp suất sinh ra từ các điểm
tự cháy chủ yếu tạo ra các sóng hơi xung động va đập vào thành xi-lanh, máy nổ rung
giật và làm nóng động cơ một cách bất thường, đồng thời, sóng nén sinh ra từ các vị trí
kích nổ cộng hưởng với sóng nén chính tạo ra nút giao thoa và phát ra những tiếng kêu
cốc cốc.
20
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Người sử dụng phương tiện giao thông ngày nay có thể không quan tâm nhiều đến
hiện tượng này. Nhưng các nhà phát triển động cơ lỗi lạc ở đầu thập niên 20 của thế kỷ
trước đã không thể tin nổi khi chứng kiến cảnh chỉ trong vài phút, piston, chốt piston rạn
nứt, vòng găng (séc-măng) vỡ thành từng mảnh, bộ truyền động, hộp số, trục cam bị mài
mòn, và cuối cùng toàn bộ hệ thống động cơ bị phá huỷ bởi sự kết hợp giữa sóng áp suất
mạnh với hiện tượng quá nhiệt.
Sự phát triển của xăng pha chì:
Xăng pha chì ra đời giúp ngành công nghiệp ôtô chuyển sang một bước phát triển
mới nhưng nó đã bị cấm sử dụng do gây tác động xấu đến sức khoẻ con người.
Phát hiện của Charles F. Kettering, trưởng phòng nghiên cứu, sáng chế viên cao cấp hãng
General Motors và đồng nghiệp Thomas Midgley về nguyên nhân của hiện tượng kích nổ
vào những năm đầu của thập niên 1910 đã đưa ra thách thức mới cho ngành công nghiệp
ôtô thời kỳ đó: Tìm kiếm giải pháp nâng cao tính chất chống kích nổ của nhiên liệu.
21
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Trong suốt khoảng thời gian gần 10 năm sau đó, các hãng xe hơi, các công ty dầu
khí, công ty hoá chất đã huy động rất nhiều nhà nghiên cứu, chi những khoản tiền khổng
lồ để giúp họ tập trung vào nghiên cứu, thử nghiệm hàng loạt các đề án nhằm loại bỏ hiện
tượng kích nổ. Lịch sử ngành công nghiệp ôtô lại một lần nữa ghi tên những nghiên cứu
viên xuất sắc của hãng General Motor. Thomas Midgley, ngày 9/12/1921, đã khám phá ra
tính chất chống kích nổ đặc biệt của hợp chất cơ kim chứa chì mang tên chì tetra-ethyl.
Một thành công ngoài sức tưởng tượng của Thomas Midgley sau hơn 5 năm tiến
hành thử nghiệm với hàng trăm chất phụ gia khác nhau. Tuy nhiên, Thomas Midgley
không chỉ khám phá ra chì tetra-ethyl, trước đó ông còn phát hiện ra rằng cồn cũng là một
chất có những khả năng tương tự. Năm 1921, trong thư gửi cho Charles F. Kettering, lúc
đó là Phó chủ tịch General Motors, Thomas Midgley viết cồn là nhiên liệu của tương lai.
Lý do ông đưa ra là hợp chất đó cực kỳ phổ biến và đồng thời nó được điều chế dễ dàng
từ hợp chất cũng phổ biến không kém: tinh bột.
Thomas Midgley coi đó như là sự thay thế hoàn hảo cho nhiên liệu động cơ khi
nguồn tài nguyên dầu cạn kiệt. Nhưng vào thời kỳ đó, người ta không thể điều chế được
cồn hoàn toàn tinh khiết để làm nhiên liệu vì trong cồn luôn luôn tồn tại một tỷ lệ nước
nhất định, chúng tạo thành một hỗn hợp đẳng phí và thành phần đó không bị phá vỡ dưới
mọi dạng chưng cất và mọi công nghệ tinh chế.
22
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Ý tưởng về nguồn nhiên liệu dùng cồn bị phá sản, Detroit (nơi đặt trụ sở chính
của General Motors cũng như hai hãng xe lớn khác của nước Mỹ là Ford và Chrysler) lựa
chọn chì tetra-ethyl làm giải pháp cho hiện tượng kích nổ. Chỉ cần 3-4 cc hợp chất này
trong một gallon nhiên liệu (3,79 lít), hiện tượng kích nổ hoàn toàn biến mất. Detroit
không cần biết nguyên lý hoạt động của chì tetra-ethyl và cũng không quan tâm đến việc
Thomas Midgley vẫn bảo vệ cho quan điểm dùng cồn làm nhiên liệu. General Motor đã
nâng ngành công nghiệp ôtô lên tầm cao mới, một thời kỳ phát triển mới với những động
cơ có tỷ số nén cao hơn, mạnh mẽ hơn, hiệu quả hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Năm 1923, song song với việc cải tiến động cơ, thiết kế những mẫu xe mới,
General Motor bắt đầu sản xuất chì tetra-ethyl thương mại và sau khi liên kết với hãng
dầu khí Standard Oil (Exxon Mobil ngày nay) vào năm 1924 để thành lập lên công ty
Ethyl Corp. Hàng loạt công ty hoá chất khác tham gia vào liên minh này với tư cách là
thành viên thứ 3. Xăng pha chì bắt đầu chiếm lĩnh thị trường, sản lượng chì tetra-ethyl
không ngừng tăng và chỉ một thời gian ngắn sau đó tất cả các loại xăng trên thế giới đều
pha chì tetra-ethyl. Nó mang về cho General Motors lợi nhuận khổng lồ, đến nỗi Charles
F. Kettering đã phải thốt lên: Đó là món quà từ thiên đường!.
Sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô gắn liền với chì tetra-ethyl trong suốt một thời
gian dài. Nhưng, như bao hoá chất thông dụng khác, bên cạnh những tính năng vượt trội,
chì tetra-ethyl bắt đầu có những ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trên diện rộng.
Không phải đến tận khi có những số liệu thống kê về số người bị chết, bị thương do hít
phải quá nhiều khí thải từ xăng pha chì người ta mới biết đến những tính chất độc hại của
nó. Ngay từ những năm 1925, trong cuộc hội thảo về chì tetra-ethyl do Cục sức khoẻ
cộng đồng Mỹ tổ chức, Hamilton đã gọi General Motors và Charles F. Kettering là những
kẻ giết người không hơn, không kém khi cho phổ biến chì tetra-ethyl.
Năm 1975, Mỹ chính thức phê chuẩn quyết định cắt giảm hàm lượng chì tetra-
ethyl trong xăng, và đến năm 1986 cấm hoàn toàn việc sử dụng xăng pha chì. Ở châu Âu,
xăng pha chì bị cấm sử dụng vào những năm 1990. Còn ở Việt Nam, ngày 1/11/2001,
Thủ tướng cũng đã ra quyết định cấm sử dụng xăng pha chì trên phạm vi toàn quốc.
Quyết định khai tử chì tetra-ethyl mang lại cho chúng ta sự yên tâm về sức khoẻ, nhưng
lại đặt ra cho các nhà phát triển năng lượng một câu hỏi hóc búa: dùng chất gì để nâng
23
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
cao chỉ số octan của nhiên liệu mà không làm ảnh hưởng đến sức khoẻ con người? Thế
giới một lần nữa quay lại với nhận định của Thomas Midgley - Cồn: nhiên liệu của
tương lai.
24
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
CHƢƠNG II: THỰC TRẠNG THẤT THOÁT XĂNG DẦU Ở VIỆT NAM
2.1 Nguyên nhân gây thất thoát xăng dầu
Xăng dầu là loại nhiên liệu chiến lược quan trọng, được các đơn vị kinh doanh và
phân phối dự trữ với số lượng lớn nhằm sẵn sàng đáp ứng yêu cầu, nhiệm vụ trong mọi
tình huống. Quá trình bảo quản, cấp phát xăng dầu, nếu không có giải pháp hiệu quả sẽ
dẫn đến hiện tượng hao hụt xăng dầu, gây lãng phí lớn và làm ô nhiễm môi trường. Các
nhân tố chính gây hao hụt xăng dầu là:
2.1.1 Do tính chất lý hóa của xăng dầu:
Chủ yếu do tính bay hơi và hệ số khuếch tán (lượng hơi của sản phẩm dầu - tính
theo gam - thoát qua 1cm2 mặt thoáng trong 1 giây). Cả 2 yếu tố trên hoàn toàn phụ
thuộc vào nhiệt độ và áp suất hơi trên mặt thoáng. Với tính chất của xăng ô tô hiện nay,
khi ở nhiệt độ ≥ 30oC và áp suất trên mặt thoáng ≥ 760mm Hg thì hệ số khuếch tán đã
vượt ngưỡng 0,1 gam/ cm2.giây (trong tồn chứa) và 0,25 gam/ cm2.giây (khi xuất).
Ngay cả trong trường hợp khoảng trống chứa hơi trên bề mặt đạt tới trạng thái bão hòa
vẫn xảy ra hiện tượng bay hơi.
2.1.2 Trong tồn chứa:
Do kết cấu của bể chứa, áp suất đóng mở các xupap an toàn của van hô hấp rất
nhỏ. Dưới tác động nhiệt của môi trường vào khoảng trống chứa hơi trong bể chứa và
tính chất của hơi xăng dầu có hệ số dãn nở (a) rất lớn (≥0,004), tỷ lệ nhiệt rất nhỏ (từ 0,28
đến 0,4 Kcal/ kg) nên áp suất trong khoảng trống chứa hơi tăng rất mạnh theo chiều tăng
của nhiệt độ môi trường, cộng với sự tăng của hệ số khuếch tán khiến xupap xả của van
hô hấp buộc phải mở để hơi xăng dầu (ở trạng thái bão hòa) thoát ra khỏi bể chứa. Kết
quả khảo sát đã xác định: Tại các bể chứa đạt yêu cầu về độ kín và áp suất mở xupap xả
của van hô hấp là 200mm H2O khi nhiệt độ khoảng trống chứa hơi trong bể tăng từ 0,8 -
1oC, áp suất hơi trong bể sẽ đẩy xupap xả để thoát hơi xăng dầu ra ngoài môi trường. Đối
với các bể không đảm bảo về độ kín thì ngoài tác động của nhiệt độ môi trường còn chịu
ảnh hưởng bởi hệ số khuếch tán nên hơi xăng dầu sẽ thoát ra, ngay cả khi nhiệt độ môi
trường có trị số cực tiểu.
25
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Khi nhập xăng dầu vào bể chứa, sẽ đẩy hơi xăng dầu thoát ra môi trường. Tuy
nhiên, do ảnh hưởng bởi sự khuếch tán do dòng chảy động và dưới tác động của nhiệt độ
khi nhập, thể tích hơi xăng dầu sẽ lớn hơn thể tích nhập vào bể. (Trung bình ở nhiệt độ
30oC, cứ 1m3 xăng nhập vào bể có khoảng 0,95 -1,1 kg xăng hoặc 0,65 kg điezel thoát ra
ngoài bể chứa).
Khi xuất xăng dầu từ bể chứa cho phương tiện: tương tự như quá trình nhập
nhưng do thể tích vật chứa nhỏ nên quá trình xuất chịu ảnh hưởng rất lớn của hệ số
khuếch tán; đặc biệt khi xuất lẻ, dòng chảy của xăng dầu là dòng chảy hở, với vận tốc
lớn, do đó tốc độ bay hơi rất lớn. Kết quả khảo sát cho thấy: thể tích hơi xăng bay ra khi
xuất thường bằng 1,15 - 1,3 lần (khi xuất cho xe xitec) và bằng 1,4 -2 lần (khi xuất lẻ cho
xe máy) thể tích xăng xuất ra.
2.2. Nguyên tắc xác định hao hụt xăng dầu
Hao hụt xăng dầu được quy định là tổng hao hụt xăng dầu của các công đoạn mà
hoạt động liên quan đến vận chuyển, tồn chứa, xuất nhập xăn dầu đó thực hiện.
Lượng xăng dầu để xác định tỷ lệ hao hụt xăng dầu được quy định cụ thể như
sau:
+ Đối với xăng khoáng, xăng sinh học, etanol nhiên liệu E100, dầu hỏa, dầu
điêzen quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ: 15oC; áp suất: 101,325 kPa và tính theo
hệ thống chuẩn đo lường quốc gia); riêng trường hợp xuất bán tại cột đo xăng dầu của
cửa hàng bán lẻ xăng dầu đơn vị tính là lít thực tế;
+ Đối với nhiên liệu đốt lò (FO) các loại đơn vị tính là khối lượng (kg).
+ Tỷ lệ hao hụt xăng dầu của các công đoạn và tại cửa hàng bán lẻ xăng dầu
được xác định theo quy định tại Thông tư 43-2015/TT-BCT.
+ Tỷ lệ hao hụt xăng dầu được cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền xem xét,
đánh giá và điều chỉnh phù hợp với thực trạng trang thiết bị công nghệ, trình độ, yêu cầu
quản lý và cơ chế kinh doanh xăng dầu trong từng thời kỳ.
26
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
2.3. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn nhập
Hao hụt xăng dầu công đoạn nhập là hiệu số của lượng xăng dầu tại thiết bị chứa
xăng dầu của phương tiện vận chuyển hoặc bể chứa trước khi nhập trừ đi lượng xăng dầu
thực tế nhận được tại bể.
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn nhập được tính bằng phần trăm (%) của lượng
xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu tại thiết bị chứa xăng dầu của phương tiện vận
chuyển hoặc bể chứa trước khi nhập. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn nhập quy định tại
Phụ lục 1 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
Chiều dài đường ống nhập từ phương tiện vận chuyển, bể chứa đến bể nhập lớn
hơn 02 (hai) km thì hao hụt xăng dầu công đoạn nhập được cộng thêm hao hụt vận
chuyển bằng đường ống theo quy định tại khoản 2 Điều 10 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.4. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn xuất
Hao hụt xăng dầu công đoạn xuất là hiệu số của lượng xăng dầu xuất đi tại bể
xuất trừ đi lượng nhận tại thiết bị chứa xăng dầu của phương tiện vận chuyển. Tỷ lệ hao
hụt xăng dầu công đoạn xuất cho phương tiện bằng đường thủy, đường bộ và đường sắt
được tính bằng phần trăm (%) của lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu xuất
qua đồng hồ xăng dầu. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn xuất được quy định tại Phụ lục
2 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
Chiều dài đường ống xuất từ bể xuất đến đồng hồ; từ đồng hồ đến phương tiện
vận chuyển lớn hơn 02 (hai) km thì hao hụt xăng dầu công đoạn xuất được cộng thêm
hao hụt vận chuyển đường ống theo quy định tại khoản 2 Điều 10 Thông tư 43-2015/TT-
BCT.
2.5. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa
2.5.1. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa ngắn ngày
a) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu tồn chứa ngắn ngày áp dụng đối với bể có hoạt động
xuất, nhập xăng dầu ít nhất một lần trong tháng. Lượng xăng dầu tồn chứa để xác định tỷ
lệ hao hụt xăng dầu bằng trung bình cộng của lượng xăng dầu tồn chứa được xác định ít
27
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
nhất trong bốn ngày của tháng là ngày thứ 01, ngày thứ 10, ngày thứ 20 và ngày cuối
cùng tháng;
b) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa ngắn ngày được tính bằng phần
trăm (%) của lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu tồn chứa. Tỷ lệ hao hụt xăng
dầu trong tồn chứa ngắn ngày quy định tại Phụ lục 3 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.5.2. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa dài ngày
a) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu tồn chứa dài ngày áp dụng đối với bể trong tháng
không có hoạt động xuất, nhập xăng dầu. Lượng xăng dầu tồn chứa để xác định tỷ lệ hao
hụt xăng dầu là lượng xăng dầu tồn chứa ngày thứ 01 của tháng;
b) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn tồn chứa dài ngày được tính bằng phần trăm
(%) của lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu tồn chứa ngày thứ 01 của tháng.
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong tồn chứa dài ngày quy định tại Phụ lục 3 Thông tư 43-
2015/TT-BCT.
2.6 Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn xúc rửa
Hao hụt xăng dầu trong công đoạn xúc rửa bể chứa, phương tiện vận chuyển là
lượng xăng dầu do bay hơi, bám dính vào thành bể chứa, phương tiện vận chuyển không
bao gồm lượng xăng dầu lẫn vào bùn cặn ở đáy thiết bị chứa, phương tiện vận chuyển khi
xúc rửa không sử dụng được.
Hao hụt xăng dầu lẫn vào bùn cặn ở đáy thiết bị chứa, phương tiện vận chuyển
khi xúc rửa không sử dụng được do thương nhân kinh doanh xăng dầu tổ chức xác định
theo thực tế.
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn xúc rửa được tính bằng phần trăm (%)
của lượng xăng dầu hao hụt so với dung tích bể chứa, phương tiện vận chuyển cần xúc
rửa. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn xúc rửa quy định tại Phụ lục 4 Thông tư 43-
2015/TT-BCT.
2.7. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn pha chế
Hao hụt xăng dầu trong công đoạn pha chế là hiệu số của tổng lượng các thành
phần pha chế đầu vào trừ đi lượng thành phẩm xăng dầu đầu ra.
28
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn pha chế được tính bằng phần trăm (%)
của lượng xăng dầu hao hụt so với tổng lượng các thành phần pha chế đầu vào. Tỷ lệ hao
hụt xăng dầu trong công đoạn pha chế quy định tại Phụ lục 5 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.8. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển
2.8.1. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển đường thủy, đường bộ, đường sắt
a) Hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường thủy, đường bộ, đường sắt là hiệu
số giữa lượng xăng dầu xác định tại phương tiện nơi xuất xăng dầu và lượng xăng dầu
xác định tại phương tiện nơi nhận xăng dầu;
b) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường thủy, đường bộ, đường sắt
được tính bằng phần trăm (%) của lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu xác
định tại phương tiện nơi xuất xăng dầu nhưng không lớn hơn tỷ lệ hao hụt tối đa quy định
tại điểm c khoản 1 Thông tư 43-2015/TT-BCT;
c) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường thủy, đường bộ, đường sắt quy
định tại khoản 1, 2 Phụ lục 6 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.8.2. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống
a) Hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống được xác định cho quá trình
bơm chuyển xăng dầu từ bể xuất đến bể nhận trên tuyến ống cứng bằng thép, có đường
kính trong từ 145 mm trở lên. Hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống là tổng
lượng hao hụt xăng dầu tồn chứa trong đường ống và hao hụt xăng dầu vận chuyển;
b) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống được tính bằng phần trăm
(%) của lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu từ bể xuất;
c) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống trường hợp có hoạt động
vận chuyển ít nhất 01 lần trong thời gian 05 ngày quy định tại khoản 3 Phụ lục 6 Thông
tư 43-2015/TT-BCT;
d) Tỷ lệ hao hụt xăng dầu vận chuyển bằng đường ống trường hợp không có hoạt
động vận chuyển trong thời gian lớn hơn 05 ngày được cộng thêm hao hụt tồn chứa trong
đường ống. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu tồn chứa trong đường ống được tính bằng phần trăm
(%) của lượng xăng dầu hao hụt tồn chứa trong đường ống so với lượng xăng dầu tồn
29
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
chứa trong đường ống. Tỷ lệ hao hụt tồn chứa trong đường ống quy định tại khoản 4 Phụ
lục 6 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.9. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn chuyển tải
Hao hụt xăng dầu công đoạn chuyển tải là hiệu số của lượng xăng dầu chuyển tải
từ tàu m trừ đi lượng xăng dầu nhận tại tàu con.
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn chuyển tải được tính bằng phần trăm (%) của
lượng xăng dầu hao hụt so với lượng xăng dầu chuyển tải từ tàu m . Tỷ lệ hao hụt xăng
dầu công đoạn chuyển tải quy định tại Phụ lục 7 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
2.10. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu tại cửa hàng bán lẻ xăng dầu
Hao hụt xăng dầu tại cửa hàng bán lẻ xăng dầu là tổng lượng hao hụt xăng dầu
của các công đoạn nhập, xuất, tồn chứa và xúc rửa.
Tỷ lệ hao hụt xăng dầu các công đoạn nhập, tồn chứa và xúc rửa được quy định
tại các Điều 5, 7, 8 Thông tư 43-2015/TT-BCT. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn xuất
quy định tại Phụ lục 8 Thông tư 43-2015/TT-BCT.
Bảng 1. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu trong công đoạn nhập
T Sản phẩm Phƣơng tiện nhập Hao hụt nhập (%)
T
1 0,52 - Tầu dầu
0,40 - Xà lan Xăng sinh học E5, 1 E10 - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô 0,29
0,14 - Bể (chuyển bể)
0,52 - Tầu dầu
0,40 - Xà lan Etanol nhiên liệu 2 E100 0,29 - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô
0,14 - Bể (chuyển bể)
30
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
- Tầu dầu 0,48
3 - Xà lan 0,36 Xăng khoáng các
loại - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô 0,25
- Bể (chuyển bể) 0,12
4 - Tầu dầu 0,38
Dầu hoả (KO), - Xà lan 0,32 nhiên liệu bay JET 4 - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô 0,15 A-1
- Bể (chuyển bể) 0,10
5 - Tầu dầu 0,38
- Xà lan 0,28 Dầu điêzen (DO) 5 các loại - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô 0,12
- Bể (chuyển bể) 0,08
- Tầu dầu 0,38
- Xà lan 0,28 Nhiên liệu đốt lò 6
(FO) các loại 6 - Xitéc đường sắt, xitéc ôtô 0,12
- Bể (chuyển bể) 0,05
Bảng 2. Tỷ lệ hao hụt công đoạn xuất đối với xuất cho phương tiện đường thủy
Hao hụt xuất (%)
TT Sản phẩm
Bể - Đồng hồ Đồng hồ - Phƣơng tiện
1 Xăng sinh học E5, E10 0,17 0,11
2 Etanol nhiên liệu E100 0,15 0,10
3 Xăng khoáng các loại 0,14 0,09
31
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
0,08 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay JET 0,12 4 A-1
0,07 Dầu điêzen (DO) các loại 5 0,10
0,06 6 Nhiên liệu đốt lò (FO) các loại 0,08
Bảng 3. Tỷ lệ hao hụt công đoạn xuất đối với đối với xuất cho phương tiện đường bộ và đường sắt
Hao hụt xuất (%)
TT Sản phẩm
Bể - Đồng hồ Đồng hồ - Phƣơng tiện
0,06 1 Xăng sinh học E5, E10 0,17
0,05 2 Etanol nhiên liệu E100 0,15
0,04 3 Xăng khoáng các loại 0,14
0,04 4 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay JET 0,12
A-1
0,03 5 Dầu điêzen (DO) các loại 0,10
0,03 6 Nhiên liệu đốt lò (FO) các loại 0,08
Ghi chú: Trường hợp đồng hồ bị hỏng, tỷ lệ hao hụt xăng dầu công đoạn xuất
được xác định bằng tỷ lệ hao hụt xăng dầu tương ứng cột “Bể - Đồng hồ” nhân với hệ số
1,1.
Bảng 4. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu đối với tồn chứa ngắn ngày
TT Sản phẩm Hao hụt tồn chứa ngắn ngày (%)
Bể ngầm, bể Bể ngoài trời
32
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
trong hang, kho Trụ đứng Trụ nằm
nổi/ tàu dầu, xà
lan
1 Xăng sinh học E5, E10:
- - Bể mái phao 0,130 -
- Bể không mái phao 0,110 0,220 0,170
2 Etanol nhiên liệu E100 0,110 0,170 0,220
3 Xăng khoáng các loại:
- - Bể mái phao 0,120 -
0,150 - Bể không mái phao 0,100 0,200
Bảng 5. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu đối với ối với tồn chứa dài ngày
Hao hụt tồn chứa dài ngày (%/tháng)
Bể ngầm, Kho nổi/ tàu Bể ngoài trời TT Sản phẩm
bể trong dầu, xà lan Trụ đứng Trụ nằm hang
1 Etanol nhiên liệu E100 0,120 0,150 - -
2 Xăng khoáng các loại:
- - Bể mái phao - - 0,100
- Bể không mái phao 0,050 0,07 0,150 0,120
3 Dầu hoả (KO), nhiên liệu 0,006 0,010 0,014 0,017
bay JET A-1
4 Dầu điêzen (DO) các loại 0,005 0,008 0,012 0,015
33
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 6. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi súc rửa
TT Sản phẩm Hao hụt xúc rửa (%)
Bể trụ đứng, tàu, xà lan Bể trụ nằm, xitéc đƣờng sắt, xitéc ôtô
1 Xăng khoáng các loại, xăng 0,010 0,10
sinh học E5, E10, E100
2 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay 0,008 0,08
JET A-1
3 Dầu điêzen (DO) các loại 0,007 0,07
4 Nhiên liệu đốt lò (FO) các loại 0,012 0,12
Bảng 7. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi pha chế
TT Sản phẩm Hao hụt pha chế (%)
Pha chế bằng phƣơng pháp khuấy trộn Pha chế bằng phƣơng pháp bơm chuyển xăng dầu giữa các bể
1 Xăng sinh học E5, E10 0,15 0,18
2 Etanol nhiên liệu E100 0,15 -
3 Xăng khoáng các loại 0,14 0,16
4 Dầu hoả KO, nhiên liệu bay 0,10 0,12
JET A-1
5 Dầu điêzen (DO) các loại 0,10 0,12
6 Nhiên liệu đốt lò các loại 0,10 0,12
(FO)
34
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 8. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường thủy
T Sản phẩm Hao hụt vận chuyển (%/100 km) Tỷ lệ hao hụt
tối đa (%) Tt
Đến 300 Từ 300 đến Trên 600
km 600 km km
Xăng sinh học E5, E10 1 0,033 0,023 0,013 0,28
1
Etanol nhiên liệu E100 1 0,033 0,023 0,013 0,28
2
Xăng khoáng các loại 3 0,030 0,021 0,012 0,25
3
Dầu hoả (KO), nhiên liệu 3 0,022 0,015 0,009 0,20
bay JET A-1 4
Dầu điêzen (DO) các loại 3 0,020 0,014 0,008 0,18
5
Nhiên liệu đốt lò (FO) các 3 0,011 0,008 0,004 0,10
loại 6
Ghi chú: Ví dụ về tỷ lệ hao hụt vận chuyển một cung đường lớn hơn 600 km
được xác định bằng tổng tỷ lệ hao hụt của 300 km đầu tiên tương ứng cột “Đến 300 km”,
300 km tiếp tương ứng cột “Từ 300 đến 600 km”, đoạn đường cuối cùng tương ứng cột
“Trên 600 km”.
Bảng 9. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt
TT Sản phẩm Đƣờng bộ Đƣờng sắt
Tỷ lệ hao Tỷ lệ hao Tỷ lệ hao Tỷ lệ hao
hụt (%/100 hụt tối đa hụt hụt tối đa
(%/100
35
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
km) (%) km) (%)
1 Xăng sinh học E5, E10 0,071 0,150 0,045 0,150
2 Etanol nhiên liệu E100 0,071 0,150 0,045 0,150
3 Xăng khoáng các loại 0,065 0,140 0,042 0,150
4 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay 0,040 0,090 0,025 0,090
JET A-1
5 Dầu điêzen (DO) các loại 0,035 0,080 0,022 0,080
6 Nhiên liệu đốt lò (FO) các 0,011 0,025 0,011 0,035
loại
Bảng 10. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với vận chuyển bằng đường ống
TT Sản phẩm Hao hụt đƣờng ống Hao hụt đƣờng ống
(%/100km) tối đa (%)
1 Xăng khoáng các loại, xăng sinh học 0,15 0,28
E5, E10, etanol E100
2 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay JET A- 0,10 0,20
1, dầu điêzen (DO) các
Bảng 11. Tỷ lê hao hụt xăng dầu khi vận chuyển đối với hao hụt tồn chứa trong đường ống
TT Sản phẩm Hao hụt tồn chứa trong
đƣờng ống (%/ngày)
1 Xăng khoáng các loại, xăng sinh học E5, E10, 0,012
etanol E100
2 Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay JET A-1, dầu điêzen 0,004
36
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
(DO) các loại
Bảng 12. Tỷ lệ hao hụt xăng dầu khi chuyển tải
TT Sản phẩm Hao hụt chuyển tải (%)
Xăng sinh học E5, E10 0,35 1
Etanol nhiên liệu E100 0,35 2
Xăng khoáng các loại 0,34 3
Bảng 13. Tỷ lệ hao hụt tại các cửa hàng bán lẻ
TT Sản phẩm Hao hụt xuất (%)
Xăng sinh học E5, E10 0,11 1
Xăng khoáng các loại 0,10 2
Dầu hoả (KO), nhiên liệu bay JET A-1 0,08 3
Dầu điêzen (DO) các loại 0,06 4
37
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
CHƢƠNG III: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤT THOÁT XĂNG DẦU
TRONG TỒN CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN
3.1 Thực trạng hao hụt xăng dầu trong các hoạt động kinh doanh, tồn chứa vận
chuyển ở Bình Định
Tại địa bàn tỉnh Bình Định, do đặc thù thời tiết miền Trung của Việt Nam nên
khi hậu hầu như quanh năm nhiệt độ trên 20 độ. Do vậy, các mặt hàng xăng dầu cần được
đặc biệt chú trọng trong bảo quản để chống thất thoát, đặc biệt là mặt hàng xăng là sản
phẩm có khả năng bay hơi cao ở điều kiện khí hậu nắng nóng.
Hiện nay Công ty Xăng dầu Bình Định đã áp dụng nhiều biện pháp nhằm giảm
thiểu thất thoát trong tồn chứa và vận chuyển như sử dụng bể có mái phao, các thiết bị
chống bay hơi, tăng cường kiểm soát trong xuất nhập xăng dầu…
Phương thức giao nhận theo Tiêu chuẩn quốc tế ASTM theo L, m3 đã được áp
dụng triển khai trong cả nước. Các loại đồng hồ công tác được đầu tư mới: đồng hồ xăng
dầu oval được sử dụng làm đồng hồ công tác (chủ yếu là xuất xe bồn) tại Kho Xăng dầu
Quy Nhơn.
Các bể đong của Công ty có tổng sức chứa 52.000 m3, các barem dung tích của
các bể đong này được cơ quan nhà nước kiểm định theo đúng Tiêu chuẩn Việt Nam và
các bể chứa xăng dầu tại các cửa hàng xăng dầu do Công ty thực hiện việc đo, tính lập
bảng dung tích có độ chính xác theo quy định của Nhà nước.
Công ty hiện có 01 trạm kiểm định ôtô-xitéc được Tổng cục Tiêu chuẩn Đo
lường Chất lượng công nhận khả năng kiểm định nhà nước phương tiện đo. Tại trạm có
05 bình chuẩn dung tích có phạm vi đo từ 100 L đến 5.000 L, cấp chính xác 0,05. Hàng
năm, trạm đã kiểm định được hơn 485 xitéc các loại, có dung tích từ 3.000 L – 30.000 L
(với hơn 136 ôtô-xitéc thuộc các khách hàng thường xuyên tại Bình Định, Quảng Ngãi,
Phú Yên, Gia Lai, Kon Tum, Đắc Lắc).
Trong công tác kiểm tra chất lượng xăng dầu, Công ty đã có 01 Phòng hóa
nghiệm cấp II. Việc đầu tư các trang thiết bị kiểm nghiệm đã thực sự mang lại hiệu quả
kinh tế cao. Đã tiết kiệm được hàng trăm triệu đồng do hoạt động kiểm soát với hệ thống
quản lý đo lường luôn đảm bảo độ chính xác theo quy định của các thiết bị trong từng
38
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
công đoạn xuất – nhập, tồn – chứa đã giảm rất nhiều các hiện tượng tiêu cực gây thất
thoát hàng hóa của Nhà nước. Ngoài việc giảm các chi phí thuê giám định, điều quan
trọng nhất là đã tạo ra được một khả năng giao dịch, mua bán bình đẳng giữa các đơn vị
kinh doanh xăng dầu, đảm bảo tuyệt đối chất lượng sử dụng cho nhu cầu kinh tế quốc
dân, quốc phòng, nâng cao vai trò chủ đạo của Nhà nước trên thương trường xăng dầu.
Nằm trong kế hoạch và quy hoạch đầu tư phát triển cơ sở vật chất kỹ thuật của
Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam giai đoạn 2010 – 2020, Công ty Xăng dầu Bình Định đang
phải hết sức nỗ lực để thực hiện các chương trình hiện đại hóa và tự động hóa trong đó có
lĩnh vực đo lường như: bổ sung, nâng cấp các trang thiết bị đo lường, kiểm nghiệm, đầu
tư hệ thống công nghệ đồng bộ, để đạt trình độ chính xác, tự động hóa cao.
39
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
3.1.1 Số liệu thống kê hao hụt xăng dầu trong năm 2015-2016
Bảng 14. Tổng hợp hao hụt xăng dầu trong tháng 1/2015
40
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 15. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 4/2015
41
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 16. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 7/2015
42
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 17. Tổng hợp hao hụt xăng dầu tháng 8/2015
43
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 18. Tổng hợp hao hụt tháng 10/2015
44
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 19. Tổng hợp hao hụt tháng 11/2015
45
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 20. Tổng hợp hao hụt tháng 12/2015
46
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 21. Tổng hợp hao hụt tháng 1/2016
47
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 22. Tổng hợp hao hụt tháng 4/2016
48
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 23. Tổng hợp hao hụt tháng 7/2016
49
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 24. Tổng hợp hao hụt tháng 8/2016
50
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 25. Tổng hợp hao hụt tháng 10/2016
51
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 26. Tổng hợp hao hụt tháng 11/2016
52
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Bảng 27. Tổng hợp hao hụt tháng 12/2016
53
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
3.1.2 Nhận xét về số liệu hao hụt xăng dầu trong năm 2015-2016
Dựa trên những số liệu đo đạc thu được năm 2015 và 2016 của xăng dầu Bình
Định, thấy rằng tỷ lệ hao hụt so với định mức mà Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam quy định
đều thấp hơn.
Tuy vậy, lượng hao hụt thực tế vẫn là số liệu nhạy cảm tại các đơn vị kinh doanh
xăng dầu, vì đây là mặt hàng tiêu thụ đặc biệt, chỉ một vài đơn vị như Petrolimex, PVOil
cung cấp trên địa bàn cả nước. Việc kiểm soát hao hụt thực tế vẫn cần phải được cải thiện
để giảm thiểu hơn nữa lượng xăng dầu thất thoát ra môi trường nhằm bảo vệ môi trường
và giảm tổn thất kinh tế cho đơn vị.
Hiện nay, ngoài các biện pháp sử dụng phương tiện hiện đại để kiểm soát chống
thất thoát, trên thế giới còn áp dụng các biện pháp hóa học như sử dụng phụ gia chống
bay hơi bằng hiệu ứng giảm áp suất hơi bão hòa của nhiên liệu.
Căn cứ vào cấu tạo các bể chứa hiện có ở các đơn vị kinh doanh và phân phối
xăng dầu ở Việt Nam; quy trình nhập - xuất hiện nay và nguồn kinh phí bảo đảm hiện có
cũng như năng lực thiết kế, chế tạo các phương tiện trong nước, chúng tôi xin đề xuất áp
dụng các giải pháp được trình bày trong các phần tiếp theo.
3.2 Trong tồn chứa
Hoàn thiện điều kiện kín của bể chứa sao cho tổng lượng hơi xăng dầu dò lọt qua
các mối lắp ghép và van hô hấp nhỏ hơn 0,5 lít/phút khi áp suất hơi trong bể 150mm
H2O (điều kiện cần)
Lắp đặt công nghệ nối thông khoảng trống chứa hơi của các bể cùng chứa một
loại nhiên liệu.
- Lắp đặt bể thu bù hơi có thể tích đủ chứa hết lượng hơi bay ra trong một chu kỳ
biến thiên nhiệt độ (từ cực tiểu đến cực đại) và áp suất để thay đổi thể tích chứa hơi từ
cực tiểu đến cực đại không vượt quá 40% áp suất mở xupap xả của van hô hấp lắp trên bể
Quá trình thực nghiệm sau 4 năm áp dụng đối với cụm bể chứa (xăng) đặt nổi
ngoài trời hệ thống thu bù hơi đã giảm từ 60 - 80 % (tùy theo mức độ chứa đầy và nhiệt
54
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
độ môi trường) so với lượng hơi xăng thoát ra khỏi bể chứa trong quá trình bảo quản
không lắp bể thu bù hơi.
3.3 Trong quá trình nhập
Cần lắp đặt công nghệ hồi hơi xăng dầu cho cả hai trường hợp: nhập đẳng áp
(khoảng trống chứa hơi của phương tiện giao và phương tiện nhận đều được đóng kín) và
nhập không đẳng áp (một trong hai phương tiện có khoảng trống chứa hơi thông với môi
trường), đảm bảo hơi xăng dầu từ phương tiện nhận hồi trả hơi xăng dầu vào khoảng
trống chứa hơi của phương tiện giao.
Trường hợp nhập trực tiếp từ xe xitec vào cụm bể chôn ngầm (có áp suất mở
xupap xả của van hô hấp 3.000mm H2O): chỉ cần nối thông hai khoảng trống chứa hơi.
Trường hợp nhập qua bể trung gian (chôn ngầm) và sử dụng máy bơm để bơm
chuyển lên các bể trụ đứng (đặt nổi), cần lắp thêm công nghệ nối thông khoảng trống
chứa hơi giữa bể trung gian và bể chứa. Do cấu tạo van hô hấp của bể trụ đứng, áp suất
mở xupap xả của van rất thấp (£ 200mm H2O) nên cần lắp bổ sung phương tiện vận
chuyển hơi từ bể trụ đứng sang bể trung gian hoặc phải nâng tiết diện ống của công nghệ
hồi hơi (giữa bể trụ đứng và bể trung gian) sao cho tổng tổn thất áp suất trên đường ống
không vượt quá 50% áp suất mở xupap xả của van hô hấp lắp trên bể trụ đứng.
Kết quả thực nghiệm cho thấy: lượng hơi xăng thoát ra môi trường giảm từ 60 -
75% (trong trường hợp nhập không đẳng áp) và từ 80 - 95% (trong trường hợp nhập đẳng
áp) so với trạng thái nhập thông thường hiện tại (khoảng trống chứa hơi của cả phương
tiện giao và nhận được thông với bên ngoài)
3.4 Trong quá trình xuất
3.4.1 Xuất từ bể vào thùng chứa của xe xitec:
Hiện nay, các xe xitec và các điểm cấp phát không áp dụng phương pháp nhập từ
đáy và áp suất mở xupap hút rất nhỏ (không quá 45mm H2O với bể mái kèo hoặc bể trụ
nằm và không quá 20mm H2O với bể trụ đứng mái thở) và phương pháp xuất là xuất hở
với dòng chảy ngập (trong chất lỏng). Để đảm bảo hơi xăng dầu không thoát qua miệng
xitec trong quá trình rót xăng dầu vào xitec, bắt buộc phải lắp công nghệ nối thông
khoảng trống chứa hơi của bể xuất và xitec nhận cùng với thiết bị vận chuyển hơi xăng
55
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
dầu trên công nghệ nối thông (với lưu lượng vận chuyển 1,3 lần lưu lượng xuất nhiên
liệu) và van điều tiết lưu lượng để chống sự hút khí sạch đẩy vào bể xuất (khi lưu lượng
xuất giảm).
Thực nghiệm đã xác định: khi vận hành hệ thống, hơi xăng dầu sẽ không thoát ra
khỏi miệng xitec và nồng độ hơi phía trên miệng xitec (khi đang nạp) nhỏ hơn 3 lần giới
hạn dưới của nồng độ cháy nổ. Trường hợp bể chứa nhiên liệu đã lắp hệ thống bể thu bù
hơi: lượng hơi xăng dầu thoát ra môi trường sẽ giảm từ 75 - 80% so với phương pháp
xuất hiện tại.
3.4.2. Tra nạp xăng dầu cho xe máy (qua cột tra):
Do ảnh hưởng của dòng chảy xối khi xuất và vận tốc dòng chảy cao nên nồng độ
hơi xăng tại miệng thùng chứa của xe máy rất đậm đặc và nguy cơ gây cháy nổ rất cao.
Để loại bỏ hơi xăng thoát ra khỏi thùng chứa của xe máy (trong khi các trạm cấp phát
không được trang bị loại cột tra có khả năng hút hơi tự động do giá thành quá lớn), đề tài
đề xuất phương án lắp đặt hệ thống thu hơi bán tự động theo hướng lắp đặt công nghệ thu
hơi giữa bể xuất và miệng thùng nhiên liệu có lắp đặt thiết bị hút hơi và van điều tiết,
đồng thời điều chỉnh áp suất mở xupap xả của van hô hấp (lắp trên bể xuất) nhỏ hơn áp
suất đẩy của thiết bị hút hơi 5% để hơi nhiên liệu (chưa kịp ngưng tụ) xả ra tại khu vực
được bảo vệ nghiêm ngặt về an toàn cháy nổ.
Thực nghiệm cho thấy: trường hợp xuất lẻ (qua cột tra) có lắp thiết bị thu hơi
(bán tự động), nồng độ hơi xăng (cách miệng thùng xăng của xe máy 10cm) thấp hơn 3
lần nồng độ của giới hạn cháy nổ dưới và lượng hơi xăng dầu thoát ra môi trường (qua
van hô hấp) nhỏ hơn 50% so với lượng hơi thoát ra khỏi miệng thùng xăng khi tra nạp
thông thường. Nếu bể xuất nhiên liệu có lắp bể thu bù hơi thì lượng hơi xăng dầu thoát ra
môi trường sẽ giảm từ 80 - 85% so với phương pháp xuất hiện tại. Đặc biệt, khi lắp hệ
thống công nghệ hồi hơi sẽ loại bỏ toàn bộ lượng hao hụt do hiện tượng “thở ngược” của
bể.
Trong quá trình thiết kế, thi công công nghệ thu bù hơi và hồi hơi xăng dầu,
tuyến ống công nghệ luôn phải có độ dốc về phía bể chứa nhiên liệu (để loại bỏ các nút
chất lỏng trên đường ống dẫn hơi do có một phần hơi nhiên liệu ngưng tụ). Trường hợp
56
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
không thể tạo độ dốc đều thì tại các điểm thấp trên tuyến ống phải lắp đặt cơ cấu chứa và
xả lượng xăng dầu (ngưng tụ) để bảo đảm hiệu quả của tuyến ống dẫn hơi (xăng dầu).
2.5 Biện pháp chống bay hơi bằng phụ gia
Giảm tổn thất xăng dầu cho quá trình bốc hơi trong quá trình bảo quản, quá trình
tiếp nhiên liệu và từ xe tăng bằng cách cải tiến các thiết bị liên quan đòi hỏi chi phí vốn
đáng kể. Các nỗ lực để giảm tổn thất xăng dầu thông qua việc bốc hơi dẫn tới việc hạn
chế giá trị áp suất hơi bão hòa; Vào mùa hè ở nhiệt độ trên 15 ° C khoảng 45-60 kPa.
Về cơ bản, giảm áp suất hơi xăng mà không thay đổi thành phần của nó có thể
đạt được bằng cách đưa ra một phụ gia nhiên liệu là một chất hoạt động bề mặt. Nồng độ
phụ gia trong lớp bề mặt của xăng làm giảm nồng độ hydrocarbon trong đó. Áp suất hơi
có thể được viết bằng P = ΣPixi, trong đó Pi là áp suất hơi bão hòa của hydrocarbon ở
dạng tinh khiết của nó và xi là phân số mol của nó trên bề mặt xăng. Sự có mặt của chất
phụ gia không tan trong lớp bề mặt làm giảm xi để nó làm giảm áp suất hơi bão hòa theo
luật của Raoult-Dalton.
Phụ gia được sử dụng ở đây là các hợp chất trên dẫn xuất của axit béo tổng hợp
có hoạt tính bề mặt. Việc giảm áp suất hơi bão hòa cho thấy sự phụ thuộc mạnh vào nồng
độ của chất phụ gia - hiệu quả tối đa được quan sát thấy ở nồng độ phụ gia là 9,25 mg /
kg Ảnh hưởng của phụ gia lên sức căng bề mặt của xăng được đặc trưng bởi các dữ liệu
được trình bày trong Bảng 28. Sự phụ thuộc của sức căng bề mặt vào nồng độ của phụ
gia được quan sát ở 9,25 mg / kg như thế đối với áp suất bão hòa.
Bảng 28. Sự phụ thuộc của sức căng bề mặt vào tỷ lệ phụ gia là dẫn xuất của các axit béo tổng hợp
Sản phẩm Áp suất hơi bão hòa, kPa
Không có phụ gia Có phụ gia
n-hexane 29.7 23.5
Xăng, mẫu 1 51.0 43.0
Mẫu 2 72.0 61.0
Mẫu 3 98.0 72.0
57
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
Khi áp suất hơi bão hòa giảm, phụ gia có ít ảnh hưởng đến điểm sôi ban đầu của
xăng và không ảnh hưởng đến nhiệt độ chưng cất 10% (Bảng 29), và do đó không ảnh
hưởng đến chất lượng của xăng.
Bảng 29. Ảnh hưởng của phụ gia đến nhiệt độ sôi 10% của xăng
RON Nhiệt độ sôi đầu, °С Nhiệt độ sôi 10%, oC
Không Có phụ Không phụ
phụ gia gia gia Có phụ gia
9
92 46 48 66 66
9
95 40 41 70 70
Việc đưa phụ gia liảm áp suất hơi bão hòa có thể làm tăng nồng độ các thành
phần có chứa oxy cao làm tăng khả năng cháy hoàn toàn của xăng, giảm thiểu phát thải ô
nhiễm môi trường.
58
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau quá trình tìm hiểu tài liệu, thu thập số liệu tại các kho xăng dầu trong
khu vực tỉnh Bình Định. Tác giả đã phân tích đánh giá và đƣa ra các biện pháp
chống thất thoát xăng dầu. Đã rút ra một số kết luận của luận văn nhƣ sau:
- Đã thu thập, phân tích số liệu và đánh giá về tình hình tồn chứa và vận chuyển ở
Việt Nam nói chung và Bình Định nói riêng.
- Đã nêu được các tồn tại cần khắc phục trong quá trình vận chuyển xăng dầu cũng
như tồn chứa và bảo quản xăng dầu. Lượng tổn thất là khá lớn do các phương pháp và
công nghệ áp dụng để chống thất thoát xăng dầu ở Việt Nam còn nhiều bất hợp lý.
- Đã đề xuất được các biện pháp giảm thiểu thất thoát xăng dầu trong quá trình vận
chuyển, tồn chứa bảo quản tại các kho xăng dầu ở khu vực tỉnh Bình Định:
+ Cải tiến hệ thống bơm vận chuyển xăng dầu.
+ Cải tiến hệ thống đong rót và phương tiện vận chuyển xăng dầu.
+ Cải tiến hệ thống van, phao trong các bồn bể chứa xăng dầu.
+ Đề xuất hướng sử dụng phụ gia giảm áp suất hơi bão hòa để giảm bay hơi xăng
dầu.
59
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên, Công nghệ Tổng hợp Hữu cơ – Hóa dầu,
NXB KHKT, 2006.
[2] GS.TS. Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật Hà Nội, 2008.
[3] Nguyễn Hữu Phú, Hấp phụ và xúc tác trên vật liệu vô cơ mao quản, NXB Khoa
học và kỹ thuật Hà Nội, 1998.
[4] Thông tư 43/2015/TT-BCT – Quy định về hao hụt xăng dầu trong các hoạt động
kinh doanh, vận chuyển và tồn chứa.
[5] Sharov. M., Levashov, A., Michailov, A., The Irkutsk Transportation Master Plan
Solutions for public transport system development. WIT Transactions on Ecology and
The Environment, 190, Volume 1, WIT Press: UK, pp. 651-660, 2014.
[6] Magaril, E., The solution to strategic problems in the oil refining industry as a
factor for the sustainable development of automobile transport. WIT Transactions on
Ecology and The Environment, 190, Volume 2, WIT Press: UK, pp. 821-832, 2014.
[7] Magaril, E. The influence of carbonization elimination on the environmental
safety and efficiency of vehicle operation. International Journal of Sustainable
Development and Planning, 8(4), pp. 1-15, 2013.
[8] Magaril, E., Improving the efficiency and environmental safety of gasoline engine
operation. WIT Transactions on Built Environment, 130, WIT Press: UK, pp. 437-485,
2013.
[9] Magaril, E.R., Magaril, R.Z., Bamburov, V.G., Specific features of combustion in
gasoline-driven internal combustion engines. Combustion, Explosion and Shock Waves,
50 (1), pp. 75-79, 2014.
[10] Worldwide Fuel Charter, 5th edition, 2013, http://www.acea.be/uploads/
publications/Worldwide_Fuel_Charter_5ed_2013.pdf
[11] Magaril, E.R. Influence of the quality of engine fuels on the operation and
environmental characteristics of vehicles: monograph, [in Russian], KDU: Moscow,
2008.
60
Luận văn Thạc sĩ KTHH GVHD: Đào Quốc Tùy
[12] Magaril, E.R., Magaril R.Z. Motor fuels [in Russian], second edition, KDU:
Moscow, 2010.\agaril, Е., Magaril, R. Motor fuels: the problem of energy efficiency and
environmental safety: monograph, [in Russian], LAP Lambert Academic Publishing
GmbH & Co: Saarbrücken, Germany, 2012.
[13] Magaril, E., Improving car environmental and operational characteristics using a
multifunctional fuel additive. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 147,
WIT Press: UK, pp. 373-384, 2011.
61
