Nhiên liệu diesel

Chia sẻ: Vang Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

204
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiên liệu diesel (DO) là loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, được dùng chủ yếu cho động cơ diesel và một phần cho các tuabin khí; Ở VN có 2 loại DO thường sử dụng: DO cao cấp (0,05%kl S) và DO thường (0,25% kl S). Thành phần hóa học của DO bao gồm: các HC từ C9 C20, phần lớn là các n-paraphin, các hợp chất aromatics và một ít olefin; các hợp chất dị nguyên tố S (disunfua, chất dị vòng) và O (axit naphthenic, phenol); và các phụ gia.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nhiên liệu diesel

CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ Nhiên liệu diesel
Thành phần  Nhiên liệu diesel (DO) là loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, được dùng chủ yếu cho động cơ diesel và một phần cho các tuabin khí;  Ở VN có 2 loại DO thường sử dụng: DO cao cấp (0,05%kl S) và DO thường (0,25% kl S).  Thành phần hóa học của DO bao gồm: các HC từ C9  C20, phần lớn là các n-paraphin, các hợp chất aromatics và một ít olefin; các hợp chất dị nguyên tố S (disunfua, chất dị vòng) và O (axit naphthenic, phenol); và các phụ gia.
Thành phần  Thành phần hóa học của DO: o HC parafinic: các parafin có cấu trúc thẳng, dạng cấu trúc nhánh ít, và chủ yếu là nhánh metyl. Các hydrocacbon mạch dài có nhiệt độ kết tinh cao (C16 là 18,1oC, C20 là 36,7oC); o HC naphthenic và aromatic: có cấu trúc 1 vòng có nhiều nhánh phụ xung quanh. Ngoài ra còn có hợp chất 2-3 vòng, hoặc dạng vòng lai hợp naphthenic-aromatic; o Hợp chất không no: olefin (chủ yếu), dien,.. từ các quá trình chế biến sâu;
Thành phần  Thành phần hóa học của DO(tt): o Các hợp chất phi hydrocacbon: o Hợp chất S: tồn tại ở dạng sunfua, disunfua, và S trong các mạch dị vòng. Trong đó, các sunfua vòng no (dị vòng) là loại chủ yếu; o Hợp chất O: tồn tại dưới dạng axit, chủ yếu là axit naphthenic, phenol và các đồng đẳng của chúng (crezol, dimetyl phenol); o Hợp chất N: có hàm lượng ít, chủ yếu tồn tại ở dạng quinolin và đồng đẳng hoặc các hợp chất trung tính như pirol, indol, và các đồng đẳng.
Pha trộn, sản xuất  Sản phẩm DO được pha trộn từ các nguồn sau: o Từ phân đoạn gasoil của tháp chưng cất khí quyển: là thành phần chính để pha trộn DO. Gasoil trong phân đoạn này có tính chất tốt để pha trộn DO: hàm lượng parafin cao, chỉ số cetane cao. o Từ phân xưởng cracking xúc tác (LCO). Visbreaking, cốc hóa: có chất lượng xấu (chỉ số cetane thấp, hàm lượng S cao, hàm lượng olefin cao nên kém ổn định, hàm lượng aromatic và nhựa cao). Chỉ có thể pha trộn một lượng nhỏ để sản xuất DO. Muốn sử dụng được nhiều thường phải qua quá trình xử lý hydro (HDS)
Pha trộn, sản xuất  Sản phẩm DO được pha trộn từ các nguồn sau: o Từ các phân xưởng xử lý bằng hydro (HDS, HDC): có chất lượng tốt (chỉ số cetane cao, hàm lượng các chất phi HC như S, O, N và các hợp chất không no ít) Tính chất KE LGO HGO LCO HDT_LCO Tỉ trọng (kg/m3) S, %kl Chỉ số cetane Điểm chảy (oC)
Nhu cầu tiêu thụ Diesel 7000 6000 5000 Ngàn tấn/năm 4000 DO cao cấp 3000 DO thường 2000 1000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Diesel thường : 0,25% wt lưu huỳnh Diesel cao cấp: 0,05% wt lưu huỳnh (dùng cho động cơ tốc độ cao, ô tô đời mới) AAGR = 5,3% - giai đoạn 2001 - 2006 2004
ST Thoâng soá chæ tieâu Möùc qui ñònh 1 Haøm löôïng , mg/kg, max S /250 50 2 Chæ soá cetane, min 46 3 Nhieät ñoä caát, oC, 90% theå tích, max 360 4 Ñieåm chôùp chaùy coác kín, o, min C 5 5 Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 40 o,ct C S 2-.5 4 6 Caën cacbon cuûa 10% caën chöng caát, %khoái löôïng, max .3 0 7 Ñieåm ñoâng ñaëc, o, max C 6 8 Haøm löôïng tro, % khoái löôïng, max .01 0 9 Haøm löôïng nöôùc, mg/kg, max 20 10 Taïp chaát daïng haït, mg/l, max 10 1 Aên moøn maûnh ñoàng ôû 50oC/3 giôø ,max N-1 12 Khoái löôïng rieâng ôû o, kg/m3 15 C -860 820 13 Ñoä boâi trôn, Mm, max 460 14 Ngoaïi quan saïch, trong
Pha trộn, sản xuất  Pha trộn DO trong nhà máy lọc dầu Dung Quất:
Sản phẩm dầu mỏ = ∑ các cấu tử khác nhau Tỉ lệ các cấu tử: Pha trộn sản phẩm từ NMLD Dung Quất - Tối ưu giá trị sản phẩm thu được - Đảm bảo chất lượng sản phẩm Có thể sử dụng thêm phu gia: - Tăng chỉ số octane - Tăng độ ổn định - Pha cồn khan  nhiên liệu sinh học - Pha biodiesel  nhiên liệu sinh học
Trị số cetane  Là đơn vị đo quy ước, đặc trưng cho tính tự bốc cháy của nhiên liệu  Đo bằng % thể tích hàm lượng n-cetan (có chỉ số cetan = 100) trong hỗn hợp của nó với metyl naphtalen (có chỉ số cetan = 0)  Xác định trị số cetane theo phương pháp trực tiếp: ◦ Bằng động cơ CFR (Coferarion Fuel Research) như trong động cơ xăng; ◦ Phương pháp ít được dùng vì phức tạp và tốn kém.
Các thông số đặc trưng  Xác định trị số cetan gián tiếp: ◦ Phương pháp tính toán: xác định chỉ số cetan từ nhiệt độ sôi trung bình và tỉ trọng API. ◦ Lập công thức tính toán và xây dựng đường đặc tính Hạn chế của phương pháp: - Không áp dụng cho nhiên liệu chứa phụ gia tăng trị số cetan - Không áp dụng cho HC tinh khiết, nhiên liệu tổng hợp và sản phẩm chưng than đá - Mức độ sai lệch phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu, và có thể rất lớn - Không áp dụng cho nhiên liệu có điểm sôi thấp hơn 260oC
Trị số cetane  Ảnh hưởng của trị số cetane đến hoạt động của động cơ: ◦ Chỉ số cetane giảm  nhiên liệu khó cháy  thời gian cháy cảm ứng (thời gian nhiên liệu bị oxy hóa tạo gốc tự do) tăng lên  khi nhiên liệu tự bốc cháy thì lượng nhiên liệu trong xilanh nhiều  quá trình cháy mãnh liệt  áp suất trong xilanh tăng đột ngột  nóng máy, giảm tuổi thọ động cơ. ◦ Ngoài ra, một phần nhiên liệu có thể cháy không kịp làm giảm hiệu quả cháy, thải ra chất gây ô nhiễm môi trường
Trị số cetane  Ảnh hưởng của trị số cetane đến hoạt động của động cơ (tt): ◦ Khi chỉ số cetane quá cao  nhiên liệu dễ cháy  thời gian cháy cảm ứng giảm  quá trình tự bắt cháy sớm  nhiệt độ xilanh cao  nhiên liệu phun vào xilanh không có thời gian bay hơi mà bị phân hủy trước khi cháy  công suất động cơ giảm, khói thải nhiều chất độc. ◦ Chỉ số cetane giới hạn trong động cơ: min. 46 (ở Việt Nam).
Tính chất và sử dụng  Thành phần chưng cất: ảnh hưởng đến độ bay hơi của nhiên liệu trong động cơ ◦ Nhiên liệu có độ bay hơi thấp: khả năng hóa hơi nhiên liệu thấp, khó cháy, làm giảm công suất động cơ và tăng mức tiêu hao nhiên liệu. ◦ Nhiên liệu có độ bay hơi quá cao: tạo nút hơi trong hệ thống nhiên liệu và kim phun không cung cấp đều đặn nhiên liệu với kích thước hạt thích hợp vào buồng đốt  giảm công suất động cơ và tăng tiêu hao nhiêu liệu. ◦ Nhiệt độ sôi 10% ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ; ◦ Nhiệt độ sôi 50% đặc trưng cho tính năng thay đổi tốc độ của động cơ. Khoảng nhiệt đột sôi phù hợp 232 - 290 oC. ◦ nhiệt độ sôi 90% đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu.
Tính chất và sử dụng  Tỷ trọng: ◦ Ảnh hưởng đến khả năng cháy của nhiên liệu:  Nhiên liệu có tỉ trọng cao  động năng khi phun vào động cơ lớn  khả năng hòa trộn với không khí tốt;  Tuy nhiên, tỉ trọng cao ~ độ nhớt cao  nhiên liệu khó bay hơi. Mặt khác, động năng quá lớn  nhiên liệu va vào thành động cơ, hòa tan dầu bôi trơn, mài mòn động cơ. ◦ Đặc trưng cho thành phần nhiên liệu: khi 2 nhiên liệu có cùng giới hạn sôi, thì nhiên liệu có tỉ trọng cao  thành phần napthenic và aromatics cao
Tính chất và sử dụng  Độ nhớt: ◦ Ý nghĩa: tính lưu chuyển, sự phun sương nhiên liệu vào buồng đốt, ảnh hưởng quá trình bôi trơn dầu nhờn. ◦ Độ nhớt quá cao: tia nhiên liệu không mịn, khó phân tán đều trong buồng đốt  cháy không hoàn toàn  giảm hiệu suất & công suất động cơ; với động cơ nhỏ, tia nhiên liệu chạm vào xilanh, cuốn đi lớp dầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn; ◦ Độ nhớt quá thấp: hạt quá mịn, không thể tới được vùng xa kim phun  hỗn hợp NL + KK không đều  nhiên liệu cháy không đều, công suất giảm. ◦ Qui định TCVN: từ 2 – 4.5 cST ở 40oC. ◦ Phương pháp thử: ASTM D445
Tính chất và sử dụng  Hàm lượng S: ◦ Các dạng tồn tại S: sulfide, disulfide, thiophene,… ◦ Tác hại: gây ăn mòn khi tồn trữ; khi cháy sinh ra SO2, SO3  tiếp xúc với nước  axit gây ăn mòn động cơ. ◦ Giới hạn nồng độ S tùy thuộc vào động cơ và điều kiện vận hành.  Động cơ tốc độ thấp, tải trọng lớn: hàm lượng S cao (0,25%kl)  Động cơ tốc độ cao: hàm lượng S thấp (0,05%kl); ◦ Phương pháp xác định: ASTM D.129 (phương pháp bom), ASTM D1551 (phương pháp thạch anh),…
Tính chất và sử dụng  Các chỉ tiêu liên quan đến khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp: ◦ Trong DO có chứa nhiều HC parafin có tính chất cháy tốt nhưng lại dễ kết tinh, đông đặc khi nhiệt độ thấp làm giảm độ linh động của nhiên liệu, tắc lưới lọc nhiên liệu ◦ Các chỉ tiêu:  Điểm sương: nhiệt độ bắt đầu xuất hiện sự kết tinh.  Điểm đông đặc: nhiệt độ cao nhất mà DO có thể chảy lỏng.
Phụ gia pha DO  Phụ gia làm tăng chỉ số cetane: ◦ Các chất hoạt động bề mặt và các phụ gia nhớt; ◦ Thường dùng EHN (2-ethylhexyl nitrate): không bền nhiệt, dễ bị phân huỷ và cháy  làm giảm thời kỳ cảm ứng.  Phụ gia làm sạch thiết bị phun ◦ Các chất phụ gia polyme hoạt động bề mặt để làm sạch cặn trên thiết bị phun; ◦ Các chất này gồm 1 nhóm phân cực liên kết với cặn, nhóm không phân cực liên kết với nhiên liệu, làm hòa tan các cặn  Phụ gia khác: bôi trơn, ngăn tạo khói.