Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ amin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng

- Nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ amin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và độ tương thích của nhiên liệu pha phụ gia amin thơm với vật liệu. Cụ thể, các phụ gia amin thơm không gây ảnh hưởng lớn đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và nhiên liệu pha phụ gia này hoàn toàn tương thích với vật liệu. - Nghiên cứu đánh giá công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ khi sử xăng có pha phụ gia amin thơm so với khi sử dụng nhiên liệu đối chứng. Cụ thể, so với khi sử dụng nhiên liệu đối chứng (xăng A92 Dung Quất), động cơ sử dụng nhiên liệu pha phụ gia amin thơm có công suất giảm, suất tiêu thụ nhiên liệu tăng và có sự thay đổi hàm lượng khí phát thải. Tuy nhiên, sự thay đổi hàm lượng khí phát thải là không đáng kể.

doc79 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 02/12/2013 | Lượt xem: 2959 | Lượt tải: 19download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ amin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và sử dụng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
m 1% tức 7,363 gam phụ gia pha với 1 lít xăng. - Mẫu thứ hai (PG-32): Pha phụ gia vào xăng sao cho hàm lượng phụ gia chiếm 2% tức khoảng 14,878 gam phụ gia pha với 1 lít xăng. - Mẫu thứ ba (PG-33): Pha phụ gia vào xăng sao cho hàm lượng phụ gia chiếm 3% tức khoảng 22,546 gam phụ gia pha với 1 lít xăng. - Mẫu thứ tư (PG-34): Pha phụ gia vào xăng sao cho hàm lượng phụ gia chiếm 3,5% tức khoảng 26,44 gam phụ gia pha với 1 lít xăng. -Mẫu thứ năm (PG-35): Pha phụ gia vào xăng sao cho hàm lượng phụ gia chiếm 4% tứ 30,375 gam phụ gia pha với 1 lít xăng. (Loại xăng gốc được sử dụng để pha phụ gia là xăng A92 lấy từ nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất) 2.2.3 Phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của xăng 2.2.3.1 Trị số octan RON Nguyên lý: Trị số octan RON được xác định theo phương pháp thử ASTM D 2699, TCVN 2703:2007. Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu RON của xăng thể hiên khi động cơ ở điều kiện tốc độ và tải trọng trung bình. Cụ thể động cơ hoạt động trong điều kiện như sau: - Tốc độ động cơ: 600 vòng/phút - Góc đánh lửa: 1300 - Áp suất nhiên liệu: 0,17-0,2 Mpa - Nhiệt độ nhiên liệu: 57±8,50C - Nhiệt độ làm mát: 100±1,50C - Độ ẩm của không khí đầu vào: 0,00356÷0,00712 kg nước/kg. Nhiệt độ của không khí đầu vào: cần phải duy trì trong khoảng ± 1,10C so với nhiệt độ được quy định cho áp suất khí quyển thực tế. Phép thử nhằm làm trùng khớp tính năng kích nổ của nhiên liệu thử nghiệm với nhiên liệu biết trước, còn gọi là nhiên liệu đối chứng. Trị số octan của nhiên liệu thử nghiệm sẽ bằng trị số octan của nhiên liệu đối chứng có cùng tính năng kích nổ. Trị số octan của hỗn hợp nhiên liệu đối chứng là phần trăm được lấy chính xác đến số nguyên của iso-octan trong hỗn hợp với n-heptan. Trị số octan tính theo phương pháp nghiên cứu thường được quy định trong các tiêu chuẩn kĩ thuật quốc gia cũng như quốc tế. Khi nói đến trị số octan thường nhắc đến RON [4]. Thực nghiệm: Trị số octan RON được xác định trên máy đo trị số octan CFR F2U – Waukesha (Mỹ) 2005, Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu 2.2.3.2 Thành phần cất phân đoạn Nguyên lý: Thành phần cất của xăng được xác định theo phương pháp thử ASTM D86-05, TCVN 2698:2007. Nguyên tắc chính của phương pháp này là sử dụng hệ thống thiết bị chưng cất ở áp suất khí quyển để xác định các nhiệt độ mà tại đó thu được các thể tích mẫu ngưng tụ khác nhau. Ví dụ : - Khi mẫu bắt đầu sôi và thu được giọt mẫu đầu tiên ở bình ngưng, nhiệt độ tại thời điểm đó là điểm sôi đầu TBP. - Khi thu được 10% thể tích mẫu ở bình ngưng, nhiệt độ sôi mẫu tại thời điểm đó là T10… Tương tự ta có T50,T90, EBP. Thực nghiệm: Thành phần cất phân đoạn của xăng được xác định trên máy NDI 440 Normalab (Pháp), Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc-hóa dầu. 2.2.3.3 Ăn mòn tấm đồng Nguyên lý: Độ ăn mòn tấm đồng được xác định theo phương pháp thử TCVN 2694:2007/ ASTM D130. Kiểm tra thử nghiêm ăn mòn tấm đồng bằng cách cho tiếp xúc sản phẩm dầu mỏ với tấm đồng. Cách này cho phép xác định bán định lượng tác động ăn mòn của sản phẩm dầu mỏ lên tấm đồng. Có các phân loại mức độ ăn mòn như sau: mức độ ăn mòn tăng a,b,c,d,e. Loại 1: Ăn mòn nhẹ (1a, 1b) Loại 2: Ăn mòn vừa (2a, 2b, 2c, 2d, 2e): biến sắc, nhợt màu. Loại 3: Ăn mòn nhiều (3a,3b): nhợt màu rồi chuyển tối. Loại 4: Ăn mòn mạnh (4a, 4b, 4c, 4d): xám đen. Hình 2.1 Bảng màu đánh giá độ ăn mòn tấm đồng Thực nghiệm: Độ ăn mòn tấm đồng được xác định trên máy Koehler K25339 (Mỹ), Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu. 2.2.3.4 Hàm lượng nhựa Nguyên lý: Hàm lượng nhựa được xác định bằng phương pháp bay hơi theo tiêu chuẩn TCVN 6593:2006 (ASTM D381). Sử dụng nguyên lý bay hơi để tách nhựa ra khỏi xăng. Vì nhựa tan hoàn toàn trong xăng nhưng khi tách ra khỏi xăng thường ở dạng bán lỏng hoặc rắn. Nên khi mẫu xăng phân tích được cho bay hơi hòa toàn thì sẽ thu được lượng nhựa trong xăng, tại nhiệt độ cao nhựa sẽ khô cứng lại. Để tránh hiện tượng nhựa thoát ra khỏi mẫu đo do hiện tượng cuốn theo cần phải phải có thiết bị (thường là các màng mỏng) đặt trên bề mặt dụng cụ đựng mẫu. Tiến hành cân đong để tính toán hàm lượng nhựa. Thực nghiệm: Hàm lượng nhựa thực tế được xác định trên máy K33781 KOEHLER (Mỹ) 2006, Phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí, Trung tâm Kỹ thuật đo lường chất lượng I. 2.2.3.5 Độ ổn định oxy hóa [6] Nguyên lý: Độ ổn định oxy hóa được xác định theo phương pháp thử TCVN 6778/ASTM D525. Mẫu xăng được đựng trong bom và ổn định nhiệt độ. Sục khí oxy vào mẫu để mẫu bắt đầu quá trình oxy hóa. Thời gian từ khi bắt đầu oxy hóa đến khi kết thúc quá trình oxy hóa là độ ổn định oxy hóa (phút). Các điều kiện được áp dụng trong quá trình xác định độ ổn định oxy hóa là: - Nhiệt độ đầu từ 15 đến 250C - Áp suất 690kPa (100 psi) - Gia nhiệt đến khi ổn định từ 98-1020C Thực nghiệm: Độ ổn định oxy hóa được xác định trên máy K10402 KOEHLER (Mỹ)-2006, Phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí, Trung tâm Kỹ thuật đo lường chất lượng I. 2.2.3.6 Hàm lượng lưu huỳnh tổng [21] Nguyên lý: Hàm lượng lưu huỳnh tổng của xăng không chì được xác định theo phương pháp thử TCVN 6701:2007, ASTM D2622. Phương pháp này dựa trên nguyên lý hấp thụ huỳnh quang tán xạ tia X. Nó dựa trên việc ghi lại phổ tia X phát ra từ nguyên tử lưu huỳnh tương tác với các bức xạ là chùm điện tử có năng lượng cao. Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng với tỉ lệ số nguyên tử phát xạ. Từ đó có thể xác định được hàm lượng lưu huỳnh tổng trong mẫu đo. Thực nghiệm: Hàm lượng lưu huỳnh tổng được xác định trên máy LAB X3500 OXFORD (Anh)- 2006, Phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí, Trung tâm Kỹ thuật đo lường chất lượng I. 2.2.3.7 Áp suất hơi bão hòa Ried [5] Nguyên lý: Áp suất hơi bão hòa Ried được xác định theo phương pháp thử TCVN 7023:2002/ ASTM D4953). Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào áp lực pha hơi tại một nhiệt độ cần đo của mẫu, tác dụng lên cột thủy ngân của áp kế thủy ngân. Từ sự chênh lệch mực thủy ngân sau khi đã ổn định áp kế có thể xác định được áp suất hơi bão hòa. Thực nghiệm: Áp suất hơi bão hòa Ried được xác định trên máy Petrotest DP (Đức), Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu. 2.2.3.8 Hàm lượng hydrocacbon thơm, olefin, benzen và oxy [6] Nguyên lý: Hàm lượng hydrocacbon thơm, olefin, benzen và oxy có trong xăng được phân tích trên máy sắc kí. Hệ thống phần mềm dữ liệu của máy được phát triển riêng cho việc phân tích các chất nói trên theo phương pháp thử nghiệm ASTM D4815 (phân tích hàm lượng oxy)/D5580 (phân tích hàm lượng olefin, hydrocacbon thơm, benzen). Nguyên tắc chung của phương pháp sắc kí bao gồm việc cho mẫu chứa chất cần phần tích trong pha động, thường là dòng chảy của dung môi, di chuyển qua pha tĩnh. Pha tĩnh trì hoãn sự di chuyển của các thành phần trong mẫu . Khi các thành phần này di chuyển qua hệ thống với tốc độ khác nhau, chúng sẽ được tách khỏi nhau theo thời gian, từ đó có thể xác định được hàm lượng của các chất. Khối lượng chất thơm được tính theo công thức: (2.1) Trong đó: Aib- diện tích pic chất thơm Asb- diện tích mũi chuẩn nội Wsb- khối lượng chất chuẩn nội thêm vào mib- độ dốc của phương trình tuyến tính cho chất thơm thứ i Hàm lượng benzen Wb (%) trong xăng được tính theo tỷ lệ: (2.2) Trong đó: Wg – khối lượng mẫu xăng Hàm lượng oxy wo (%) trong xăng: (2.3) Trong đó: Wio là khối lượng của từng hợp chất chứa oxy có trong xăng Wg là khối lượng của mẫu xăng Hàm lượng olefin Wolefin (%) trong xăng: (2.4) Trong đó: Wolefin là khối lượng olefin có trong xăng. Thực nghiệm: Hàm lượng oxy, benzen được đo trên thiết bị 7890A-Agilent technologies (Mỹ)-2008 và hàm lượng olefin, hydrocacbon thơm được đo trên thiết bị SDM (Ý) 2007, phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí, Trung tâm Kỹ thuật đo lường chất lượng I. 2.2.3.9 Khối lượng riêng Nguyên lý: Khối lượng riêng được xác định theo phương pháp thử TCVN 6594:2000 (ASTM D1298). Dựa vào nguyên tắc xác định khối lượng của một thể tích mẫu xác định tại nhiệt độ cần đo. Khối lượng riêng được tính theo công thức: d=m/V (2.5) Trong đó: m- Khối lượng mẫu tại nhiệt độ cần xác định. V- Thể tích mẫu tại nhiệt độ cần xác định. d – Khối lượng riêng mẫu. Thực nghiệm: Khối lượng riêng của xăng được xác định bằng tỉ trọng kế Kessler (Mỹ), Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu. 2.2.3.10 Hàm lượng kim loại (Mn, Fe, Pb) [21] Nguyên lý: Việc xác định hàm các kim loại có trong xăng được tiến hành bằng các phương pháp phân tích công cụ như quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS theo phương pháp thử ASTM D4628. Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ (trạng thái cơ bản). Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử đó sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào và chúng chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Qua trình trên được gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Muốn có phổ hấp thụ nguyên tử trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên tử tự do, và sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định ứng đúng với các tia phát xạ của nguyên tử cần nghiên cứu. Dựa vào mối quan hệ giữa cường độ của vạch phổ hấp thụ và nồng độ nguyên tố trong đám hơi có thể xác định được nồng độ của các nguyên tử cần phân tích. Thực nghiệm: Hàm lượng kim loại Fe, Mn được xác định trên máy AA 240 FS-Agilent technologies (Mỹ)-2012, hàm lượng kim loại Pb được xác định trên máy LAB-X5300-Hãng OXFORD (Anh), Phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí, Trung tâm Kỹ thuật đo lường chất lượng I 2.3 Quy trình đánh giá tính chất của xăng pha phụ gia amin thơm trong quá trình bảo quản Xăng sản xuất ra bao giờ cũng qua một thời kỳ vận chuyển, bảo quản với thời gian ngắn dài khác nhau nên có thể làm thay đổi một số chỉ tiêu kĩ thuật của chúng. Với xăng pha phụ gia amin thơm thì hàm lượng nhựa là chỉ tiêu có thể thay đổi theo thời gian do phụ gia amin thơm là một trong những loại phụ gia có khả năng tạo nhựa cao nhất. Vì vậy cần phải thực hiện quá trình đánh sự thay đổi các tính chất của xăng pha phụ gia amin thơm trong quá trình bảo quản. Quy trình đánh giá như sau: Tiến hành đo hàm lượng nhựa của các mẫu xăng PG-12a, PG-23, PG-32 khi vừa mới pha phụ gia. Sau đó bảo quản các mẫu nhiên liệu trên trong bình Duran dung tích một lít trong khoảng thời gian một tháng. Quan sát sự thay đổi ngoại quan, kiểm tra hàm lượng nhựa của các mẫu và các chỉ tiêu chất lượng khác của mẫu PG-12a sau thời gian bảo quản từ đó đánh giá sự thay đổi của nhiên liệu có pha phụ gia amin thơm. 2.4 Quy trình đánh giá độ tương thích của xăng pha phụ gia amin thơm đến vật liệu 2.4.1 Quy trình đánh giá Độ tương thích của các chi tiết kim loại trong động cơ đối với nhiên liệu được đánh giá thông qua phép thử ăn mòn tấm đồng, vì vậy mẫu vật liệu lựa chọn để đánh giá tính tương thích bằng phương pháp ngâm tẩm là vật liệu phi kim. Trong đề tài này, vật liệu phi kim được lựa chọn để đánh giá là đường ống dẫn xăng và đệm cao su trong động cơ của mẫu xe Camry tiếp xúc thường xuyên với xăng nên sẽ tiến hành đánh giá theo phương pháp ngâm. Các mẫu vật được cắt thành mẫu có kích thước cho vừa bình ngâm tiêu chuẩn. Đặt các mẫu trong bình ngâm Duran dung tích 1 lít, cho lần lượt vào các bình 500 ml các mẫu xăng A92-DQ-DC, PG-12a. Đậy kín nắp và đặt các bình ngâm trên vào tủ sấy ở nhiệt độ 550C. Cứ sau mỗi 24 giờ lấy ra lắc đều bình đựng bằng tay. Các mẫu xăng được thay sau 24 giờ trong 3 ngày đầu, sau đó cứ 168 giờ thay các mẫu xăng một lần, trong thời gian này tiến hành quan sát ngoại quan để đánh giá sự thay đổi của nhiên liệu trong quá trình ngâm. Thí nghiệm kết thúc sau 4 tuần ngâm mẫu. Các mẫu vật được lấy ra khỏi bình ngâm, rửa bằng xăng và để khô tự nhiên, sau đó được đem đặc trưng bề mặt bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM để đánh giá độ tương thích của nhiên liệu đến vật liệu. 2.4.2 Đánh giá đặc trưng bề mặt của vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scaning Electron Microscopy- SEM) [21] Nguyên lý: Nguyên tắc của phương pháp là dùng chùm điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu, ảnh đó khi đến huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại lên rất lớn đến hàng nghìn, hàng chục nghìn lần. Chùm điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ “quang điện” sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu nghiên cứu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp sau đó biến đổi thành tín hiệu sáng, được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình. Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm sáng trên màn hình. Độ sáng tối của điểm đó phụ thuộc vào lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu và sự khuyết tật bề mặt của các vật chất. Đặc biệt nếu sử dụng sự hội tụ của các chùm tia có thể cho phép nghiên cứu cả phần bên trong của vật chất. Mẫu nghiên cứu I1 I0 I2 TEM SEM Hình 2.2 Nguyên lý chung của phương pháp kính hiển vi điện tử Khi phân tích cần đem mẫu khoáng vật khuếch tán trong môi trường nước amon thành dung dịch keo, sau đó nhỏ những giọt keo lên một mạng lưới có nhiều lỗ nhỏ đường kính khoảng 2mm, rồi đặt vào chỗ khô ráo cho bay hơi nước. Sau đó phủ một lớp mỏng cacbon hoặc kim loại nặng lên bề mặt mẫu đã phân tán để làm tăng độ tương phản. Cuối cùng đưa vào kính hiển vị điện tử để quan sát. Trong điều kiện chân không, khi chùm tia điện tử đi qua màng keo sẽ chiếu hình dạng của các hạt lên một màn huỳnh quang giúp ta quan sát gián tiếp các hạt và chụp ảnh của nó. Phương pháp SEM thường được sử dụng để nghiên cứu bề mặt, kích thước, hình dạng tinh thể của vật liệu. Thực nghiệm: Các mẫu được chụp ảnh trên máy Field Emisson Scaning Electron Microscope S-4800 tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương. 2.5 Quy trình đánh giá việc sử dụng xăng pha phụ gia amin thơm bằng phương pháp chạy thử nhiên liệu trên động cơ [7] 2.5.1 Hệ thống băng thử động lực cao (High dynamic Engine Testbed ) Động cơ được thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trên băng thử động lực cao (hình 2.3). Phòng thử được trang bị phanh thử tạo tải cân bằng với công suất của động cơ phát ra, từ đó xác định được các thông số cơ bản như momen và tốc độ của động cơ. Suất tiêu hao nhiên liệu được xác định bằng cân nhiên liệu. Khí thải động cơ được lấy mẫu và hàm lượng các chất độc hại (CO, CO2, NOx, HC…) được đo bằng các thiết bị lấy mẫu và phân tích khí thải. Điều kiện nhiệt độ của động cơ (nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn, nhiệt độ nhiên liệu) được điều chỉnh chính xác bởi các bộ điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát Coolant Conditioning System 553, Oil Conditioning System 554, Fuel Conditioning 753. Các tín hiệu về nhiệt độ (nước, dầu, nhiên liệu, khí nạp, khí xả) và áp suất (dầu bôi trơn, nhiên liệu, môi trường) được thu nhận từ các cảm biến gắn trên các đường ống dẫn và đưa về bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và đưa về hiển thị trên màn hình máy tính. Vị trí cung cấp nhiên liệu được điều khiển bởi bộ kéo ga Throttle Actuator THA100. Lượng tiêu hao nhiên liệu được xác định theo phương pháp khối lượng qua cân nhiên liệu Fuel Balance 733. Các chế độ làm việc của động cơ và dữ liệu đo đạc được điều khiển, thu nhận và xử lý bởi các phần mềm EMCON và PUMA. Hình 2.3 Sơ đồ băng thử động cơ Các thiết bị chính trong hệ thống băng thử động lực cao bao gồm: Phanh thử động cơ APA 100 Hình 2.4 Phanh điện APA 100 Phanh điện APA 100 có thể hoạt động được ở chế độ phanh điện và động cơ điện. Tác dụng tương hỗ giữa lực từ của stato và rotor sẽ tạo ra tải trọng cho động cơ hoặc kéo động cơ đốt trong quay. Vỏ stato do được đặt trên hai gối đỡ nên cũng có xu hướng quay theo. Một cảm biến lực (loadcell) giữ vỏ stato ở vị trí cân bằng và xác định giá trị lực tương hỗ này. Thay đổi giá trị của lực này bằng cách thay đổi cường độ dòng điện vào băng thử. Tốc độ quay của băng thử được xác định bằng cảm biến tốc độ kiểu đĩa quang. Công suất lớn nhất của băng thử ở chế độ động cơ điện là 200 kW, ở chế độ phanh điện là 220 kW trong dải tốc độ từ 2250 đến 4500 vòng/phút. Thiết bị điều chỉnh tay ga THA100 (Throttle actuator) Hình 2.5 Thiết bị điều chỉnh tay ga THA100 và hộp tín hiệu của nó THA100 được sử dụng để điều chỉnh vị trí tay ga của động cơ từ 0÷100% tải. Thiết bị này bao gồm cơ cấu chấp hành là một động cơ biến bước được điều khiển bằng phần mềm PUMA. Các vị trí của động cơ biến bước tương ứng với chế độ tải mà người điều khiển cần đạt được. Cân nhiên liệu Cân nhiên liệu AVL733S đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa. AVL733S có thể đo liên tục lượng nhiên liệu trong khoảng thời gian từ khi đầy bình đến khi nhiên liệu trong bình giảm tới mức 0. Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý đo của AVL Fuel balance 733S Thiết bị làm mát nước AVL 553 Theo các tiêu chuẩn thử nghiệm về động cơ cũng như về khí thải đều có yêu cầu về nhiệt độ nước làm mát. Cụm làm mát nước có chức năng giữ ổn định nhiệt độ nước làm mát động cơ. Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát nước AVL 533 Khi động cơ làm việc một phần nhiệt được truyền cho các chi tiết động cơ, do đó gây ra các ứng suất nhiệt cho các chi tiết nên cần phải làm mát động cơ. Thiết bị phân tích thành phần phát thải Hình 2.8 Tủ phân tích khí thải CEBII - Nguyên lý làm việc của bộ phân tích CO: CO hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng khoảng 4,7 µm. Như thể hiện ở hình 3.9, khi cần đo lượng CO có trong khí mẫu, khí mẫu được đưa vào buồng (4). Tia hồng ngoại tạo ra bởi đèn (1) đi qua buồng (4) và buồng (8). Do buồng (4) có CO nên một phần tia hồng ngoại bị hấp thụ, còn buồng (8) chỉ có chứa N2 vì vậy tia hồng ngoại đi qua hoàn toàn. Để lượng hồng ngoại đi qua hai buồng là như nhau đĩa (3) được điều khiển quay, trên đĩa (3) có xẻ các rãnh sao cho thời gian tia hồng ngoại đi qua rãnh trong và rãnh ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4) và (8), tia hồng ngoại tới buồng (5) và buồng (7). Trong hai buồng này có chứa CO, tia hồng ngoại sẽ bị hấp thụ hoàn toàn bởi khí này và làm tăng nhiệt độ của khối khí trong buồng (5) và buồng (7), tương ứng với sự tăng nhiệt độ là sự tăng áp suất. Hai buồng (5) và (7) được ngăn cách với nhau bằng một màng cao su. Trong hai chùm tia hồng ngoại thì chùm tia hồng ngoại đi qua buồng (4) đã bị hấp thụ một phần tại đó vì vậy sự hấp thụ tia hồng ngoại tại buồng (5) ít hơn buồng (7) do đó có sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng. Sự chênh lệch áp suất này làm cho màng cao su bị cong, tiến hành đo độ cong có thể tính được độ chênh lệch áp suất. Qua tính toán chênh lệch áp suất sẽ biết được lượng CO đã hấp thụ tia hồng ngoại. Lượng CO đó chính là lượng CO có trong mẫu khí thải. Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích CO (1) Buồng phát tia hồng ngoại; (2)Màn chắn; (3) Đĩa khoét các các rãnh; (4)(8) Buồng chứa khí mẫu; (5)(7) Buồng chứa khí CO được ngăn bằng một tấm màng cao su -Nguyên lý làm việc của bộ phân tích NO và NOx: Thiết bị hoạt động dựa vào hiện tượng quang hóa để xác định hàm lượng NO và NOx. Thực chất phương pháp này là đo cường độ ánh sáng do các phân tử NO2 hoạt tính sinh ra. NO2 hoạt tính được tạo ra trong buồng phản ứng qua phản ứng sau: NO + O3 = NO2* +O2 Không khí được đưa vào một đường và được cho qua bộ tạo ozon, trong bộ này O2 trong không khí được tạo thành O3 nhờ tia lửa điện và được đưa đến buồng phản ứng. Để đo lượng NO có trong khí thải, khí thải được đưa trực tiếp vào buồng phản ứng . Trong buồng phản ứng có O3 vì vậy một phần NO có trong khí thải mẫu sẽ phản ứng với O3 và tạo ra NO2 hoạt tính (NO2*), NO2 hoạt tính tồn tại không lâu trong điều kiện bình thường vì vậy nó sẽ tự động chuyển về NO2 không hoạt tính bằng cách phóng đi một phần năng lượng dưới dạng tia sáng. Đo cường độ tia sáng thu được và dựa vào đó để xác định lượng NO phản ứng. Từ lượng NO phản ứng có thể tính ra lượng NO có trong khí thải mẫu. Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx (1) Bộ phận tạo khí ozon; (2)Bộ phận chuyển đổi NO2 thành NO; (3) Buồng phản ứng đo NOx có các đường dẫn khí ozon và khí mẫu; (4) Buồng phản ứng đo NO có các đường dẫn khí ozon và khí mẫu; (5) Bộ phận hủy ozon trước khi đưa ra ngoài môi trường; (6) Bộ phận đo cường độ ánh sáng. -Nguyên lý làm việc của bộ phân tích HC: Khí mẫu cần đo được đưa vào hệ thống có áp suất 580 mbar và lưu lượng 1500 l/h. Khí mẫu và khí cháy (hỗn hợp H2/He có áp suất 1050 mbar và lưu lượng 30 l/h) được hòa trộn với nhau và đưa vào buồng cháy với áp suất là 680 mbar. Trong buồng phản ứng, hỗn hợp khí (20% O2, 80% N2) được bơm vào làm môi trường cháy. Khi khí mẫu và khí cháy được đưa vào, bộ đánh lửa bật tia lửa đốt cháy. Trong điều kiện như vậy khí HC không cháy mà bị bẻ gãy liên kết tạo thành các ion. Các ion sinh ra trong môi trường có từ trường của cặp điện cực, sẽ bị hút về hai cực và tạo thành dòng điện trong mạch. Dòng điện được khuếch đại khi đi qua bộ khuếch đại và được đưa tới bộ đo điện áp. Khí cháy được hút ra nhờ độ chân không ở đầu ra. Độ chân không này được sinh ra do luồng khí nén thổi qua tại miệng hút. Dựa vào cường độ dòng điện sinh ra có thể đánh giá được lượng HC có trong khí mẫu. Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo HC 2.5.2 Động cơ thử nghiệm Động cơ thử nghiệm là động cơ xăng Toyota Vios 1NZ-FE do hãng Toyota (Nhật Bản) sản xuất, động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử với các thông số được thể hiện ở bảng 2.1 Bảng 2.1 Một số thông số cơ bản của động cơ Toyota Vios 1NZ-FE TT Thông số Ký hiệu Giá trị 1 Hành trình piston/ Đường kính xylanh (mm) S/D 84,7/75 2 Số xylanh(-) i 4 3 Công suất định mức (kW) Ne 80 4 Momen cực đại ở n = 4200 vòng/phút (Nm) Me max 140 5 Số vòng quay định mức (vòng/phút) nđm 6000 6 Tỷ số nén (-) e 10,5 2.5.3 Nhiên liệu thử nghiệm Mẫu A92-DQ-DC, xăng A92 được sản xuất tại Nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất được sử dụng làm nhiên liệu đối chứng. Mẫu PG-12a là mẫu A92-DQ-DC pha thêm phụ gia loại 1a (MMT/NMA với tỷ lệ 0,5 mg Mn/ 1g NMA) sao cho hàm lượng kim loại đạt 5mg/ 1 lít xăng (Hàm lượng amin thơm chiếm 1,35% khối lượng). 2.5.4 Phương pháp và quy trình thử nghiệm động cơ Thử nghiệm theo phương pháp đối chứng động cơ với 2 mẫu nhiên liệu theo các bước sau: Kiểm tra và hiệu chỉnh các thiết bị thử nghiệm. Chạy ổn định động cơ trong vòng thời gian 30 phút với chế độ chạy tương ứng 5% tải ở tốc độ 2000 vòng/phút đối với mỗi loại nhiên liệu trước khi đo. Ổn định nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn và nhiệt độ nhiên liệu. Đo đặc tính động cơ theo đường đặc tính ngoài (100% tải) từ tốc độ 1000 vòng/phút đến 3000 vòng/phút với bước thử nghiệm 500 vòng/phút. Đánh giá kết quả thử nghiệm công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ với 2 mẫu nhiên liệu A92-DQ-DC, PG-12a. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả đánh giá sơ bộ xăng pha các hệ phụ gia amin thơm 3.1.1 Kết quả đo RON của các mẫu xăng pha phụ gia amin thơm Hệ phụ gia 1 Như đã trình bày ở phần thực nghiệm, phụ gia loại 1a được lựa chọn đại diện cho hệ phụ gia 1 để đánh giá so sánh với các hệ phụ gia khác. Các mẫu xăng sau khi pha phụ gia loại 1a theo nhiều hàm lượng khác nhau được tiến hành đo RON. Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu được trình bày ở bảng 3.1 và hình 3.1. Bảng 3.1 Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1a Mẫu Hàm lượng amin thơm (%) RON ∆RON A92-DQ-DC - 92,6 - PG-11a 1 92,8 0,2 PG-12a 1,35 93,3 0,7 PG-13a 2 93,4 0,8 PG-14a 2,5 93,3 0,7 PG-15a 3 93,3 0,7 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn khả năng tăng trị số octan của phụ gia loại 1a (NMA+MMT) Từ kết quả đo RON của phụ gia loại 1a, nhận thấy rằng trong khoảng khảo sát, ban đầu khi hàm lượng phụ gia tăng lên thì RON của xăng tăng lên tuy nhiên sau đó sự tăng RON đạt đỉnh và giảm xuống. Khi hàm lượng phụ gia amin thơm nằm trong khoảng 1,5-2% thì sự tăng RON là cực đại. Giải thích cho điều này là do giữa phụ gia MMT và NMA có hiệu ứng hiệp trợ tăng RON, ban đầu khi hàm lượng của phụ gia còn nhỏ hiệu quả hiệp trợ tăng RON chưa cao nhưng khi hàm lượng phụ gia đạt được tối ưu thì hiệu quả hiệp trợ cao nhất. Trong các mẫu khảo sát, mẫu PG-12a là mẫu tối ưu nhất vì nó có RON cao, hàm lượng phụ gia ít nhất và hàm lượng kim loại không vượt quá giới hạn cho phép theo TCVN 6776:2005 là 5 mg/l. Vì vậy mẫu được lựa chon để tiếp tục quá trình thực nghiệm. Hệ phụ gia 2 Các mẫu xăng sau khi pha phụ gia hệ 2 với các hàm lượng khác nhau được tiến hành đo RON. Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.2. Bảng 3.2 Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu nhiên liệu pha hệ phụ gia 2 Mẫu Hàm lượng amin thơm (%) RON ∆RON A92-DQ-DC - 92,6 - PG-21 0.5 92,7 0.1 PG-22 1 92,8 0.2 PG-23 2 93,3 0.7 PG-24 2.5 93,4 0.8 PG-25 3 93,4 0.8 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn khả năng tăng RON của hệ phụ gia 2 (NMA+NNDMA+MMT) Từ kết quả trên, nhận thấy rằng trong khoảng khảo sát, ban đầu khi hàm lượng phụ gia tăng lên thì RON của xăng tăng lên, tuy nhiên khi hàm lượng amin tăng cao RON của xăng bão hòa và không tăng nữa. Khi hàm lượng phụ gia amin thơm nằm trong khoảng 2-3% thì sự tăng RON là cực đại. Điều này được giải thích tượng tự như đối với phụ gia loại 1a là do giữa phụ gia MMT và phụ gia amin thơm có hiệu ứng hiệp trợ tăng RON, ban đầu khi hàm lượng của phụ gia còn nhỏ hiệu quả hiệp trợ tăng RON chưa cao nhưng khi hàm lượng phụ gia đạt được tối ưu thì hiệu quả hiệp trợ cao nhất. Trong các mẫu khảo sát, mẫu PG-23 là mẫu tối ưu nhất vì nó có RON cao và hàm lượng phụ gia ít nhất. Vì vậy mẫu được lựa chon để tiếp tục thực hiện quá trình thực nghiệm. Hệ phụ gia 3 Các mẫu xăng sau khi pha phụ gia hệ 3 với các hàm lượng khác nhau được tiến hành đo RON. Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.3. Bảng 3.3 Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu nhiên liệu pha hệ phụ gia 3 Mẫu Hàm lượng amin thơm (%) RON ∆RON A92-DQ-DC - 92,6 - PG-31 1 92,9 0,3 PG-32 2 93,2 0,6 PG-33 3 93,7 1,1 PG-34 3,5 94,0 1,4 PG-35 4 93,8 1,2 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn khả năng tăng RON của hệ phụ gia 3 (NMA+NNDMA+Aniline) Từ kết quả trên, nhận thấy rằng trong khoảng khảo sát nhìn chung khi tăng hàm lượng phụ gia amin thơm thì RON của xăng tăng lên và đạt giá trị cao nhất khi hàm lượng phụ gia là 3,5 %. Trong các mẫu khảo sát thì mẫu PG-32 là mẫu có hàm lượng phụ gia thấp và khả năng tăng RON cao. Vì vậy nó được lựa chọn để tiếp tục quá trình thực nghiệm. 3.1.2 Ngoại quan các mẫu xăng pha phụ gia amin thơm Ngoại quan của các mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 ngay sau khi pha được chỉ ra ở hình 3.4.( tương ứng với các mẫu PG-01, PG-02, PG-03 trong hình 3.4) Hình 3.4 Kết quả ngoại quan của mẫu A92-DQ-DC và các mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 ngay sau khi pha phụ gia. Quan sát ngoại quan thấy rằng các mẫu xăng sau khi pha phụ gia đều trong, sáng và có màu sắc không thay đổi so với mẫu đối chứng. 3.1.3 Kết quả đo hàm lượng nhựa của các mẫu xăng pha phụ gia amin thơm Các mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 ngay sau khi pha được đem đi phân tích hàm lượng nhựa (tương ứng với các mẫu PG-01, PG-02, PG-03 trong phần phụ lục). Kết quả đo hàm lượng nhựa của các mẫu như sau. Bảng 3.4 Kết quả đo hàm lượng nhựa của các mẫu ngay sau khi pha phụ gia Mẫu Hàm lượng nhựa của mẫu ngay sau khi pha phụ gia (mg/100ml) A92-DQ-DC <0,5 PG-12a 2,6 PG-23 3,6 PG-32 3,6 Qua kết quả trên có thể thấy rằng hàm lượng nhựa của các mẫu nhiên liệu có chứa phụ gia amin thơm lớn hơn rất nhiều so với mẫu đối chứng (tuy nhiên vẫn nằm trong giới hạn cho phép). Trong các mẫu xăng pha phụ gia amin thơm, mẫu PG-12a là mẫu có hàm lượng nhựa thấp hơn so với hai mẫu còn lại. Như vậy, qua kết quả đo RON và hàm lượng nhựa có thể nhận thấy rằng mẫu xăng pha hệ phụ gia 1 là mẫu xăng có hàm lượng amin thơm thấp nhất nhưng lại có hiệu quả tăng RON cao nhất và hàm lượng nhựa thấp nhất. Chính vì vậy trong ba hệ phụ gia thì hệ phụ gia 1 là hệ phụ gia tốt nhất và được lựa chọn để thực hiện quá trình thực nghiệm tiếp theo. Tiếp tục khảo sát khả năng tăng RON của các loại phụ gia trong hệ 1 để lựa chọn ra loại phụ gia có tỷ lệ tối ưu nhất. 3.1.4 Kết quả đo RON của xăng pha các loại phụ gia hệ 1 Khảo sát phụ gia loại 1b (có tỷ lệ 0,8 mg Mn/g NMA) và 1c (có tỷ lệ 0,3 mg Mn/g NMA) để đánh giá so sánh với phụ gia loại 1a. Các mẫu xăng sau khi pha phụ gia loại 1b, 1c theo nhiều hàm lượng khác nhau được tiến hành đo RON. Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu như sau. Bảng 3.5 Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1b Mẫu Hàm lượng amin thơm (%) RON ∆RON A92-DQ-DC - 92,6 - PG-11b 0,5 92,7 0,1 PG-12b 0,85 92,8 0,2 PG-13b 1 92,9 0,3 PG-14b 1,5 93 0,4 PG-15b 2 93 0.4 PG-16b 3 92,9 0,3 Bảng 3.6 Kết quả đo RON và khả năng tăng RON của các mẫu nhiên liệu pha phụ gia loại 1c Mẫu Hàm lượng amin thơm (%) RON ∆RON A92-DQ-DC - 92,6 - PG-11c 2 92,7 0,1 PG-12c 2,24 93,2 0,6 PG-13c 2,5 93,1 0,5 PG-14c 3 93 0,4 Khả năng tăng RON của 3 loại phụ gia trong hệ 1 được thể hiện trong hình 3.5. Hình 3.5 Đồ thị so sánh khả năng tăng trị số octan của 3 loại phụ gia hệ 1 (NMA+MMT) Từ kết quả trên, nhận thấy rằng trong 3 loại phụ gia hệ 1, loại 1a có khả năng tăng RON cao hơn loại 1b và 1c. Vì vậy trong 3 loại phụ gia của hệ 1 được khảo sát thì loại 1a (với tỷ lệ 0,5 mg Mn/1 gam NMA) là loại phụ gia phụ gia tốt nhất. Trong loại này mẫu PG-12a là mẫu tối ưu nhất (hàm lượng amin thấp, khả năng tăng RON cao và hàm lượng kim loại nằm trong giới hạn cho phép) nên được lựa chọn để tiến hành thực nghiệm thử nghiệm động cơ và đánh giá độ tương thích với vật liệu. 3.1.5 Kết quả đo các chỉ tiêu hóa lý của xăng pha phụ gia amin thơm Ngay sau khi pha phụ gia, mẫu xăng PG-12a được tiến hành phân tích các chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 6776:2005 để so sánh với chỉ tiêu của xăng A92 dung quất theo chứng thư giám định. Kết quả đánh giá chất lượng của mẫu xăng PG-12a được trình bày ở bảng 3.7. Bảng 3.7: Kết quả đánh giá chất lượng của mẫu xăng PG-12a Tên chỉ tiêu (đơn vị) TCVN 6776-2005 Chứng thư giám định xăng A92 Mẫu PG-12a Đánh giá Trị số Octan (RON) - 92,6 93,3 Hàm lượng chì (g/l) 0,013 (max) <0,0025 <0,001 Đạt Hàm lượng nhựa (mg/100ml) 5 (max) <0,5 2,6 Đạt Độ ổn định oxy hóa (Phút) 480 (min) >480 1250 Đạt Hàm lượng lưu huỳnh (mg/kg) 500 (max) 34 67 Đạt Hàm lượng Benzen (%V) 2,5 (max) 2,02 2,2 Đạt Hàm lượng oxy (%m) 2,7 (max) <0,2 0,5 Đạt Hàm lượng kim loại (Fe, Mn) (mg/l) 5 (max) <1,0 4,8 Đạt Hàm lượng Hydrocacbon thơm (%V) 40 (max) 24,7 30,2 Đạt Hàm lượng olefin (%V) 38 (max) 25,8 25,5 Đạt Thành phần cất phân đoạn: -    điểm sôi đầu (0C) -   10% thể tích (0C) -    50% thể tích (0C) -    90% thể tích (0C) -    điểm sôi cuối (0C) -    cặn cuối (% V) Báo cáo 70 (max) 120 (max) 190 (max) 215(max) 2,0 (max) 33,3 50,1 87,7 147,2 169,9 0,8 34,8 52,3 88,5 165,5 180,2 1,1 Đạt Ăn mòn tấm đồng (Loại) 1 1 1 Đạt Khối lượng riêng ở 15oC (kg/m3) Báo cáo 729,6 731 Đạt Áp suất hơi Reid ở 37,8oC (kPa) 43-75 71,3 72,5 Đạt Ngoại quan Trong Trong Trong Đạt Qua bảng kết quả đánh giá có thể nhận thấy rằng tất cả các chỉ tiêu hoa lý của mẫu xăng pha phụ gia amin thơm PG-12a đều đạt yêu cầu. So sánh với chứng thư giám định xăng A92 không chỉ tiêu nào vượt quá giới hạn cho phép của tiêu chuẩn TCVN 6776:2005. Vậy mẫu xăng PG-12a ngay sau khi pha hoàn toàn đảm bảo chất lượng. 3.2 Kết quả quy trình đánh giá việc sử dụng xăng pha phụ gia amin thơm bằng phương pháp chạy thử nhiên liệu trên động cơ 3.2.1 Đánh giá công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ khi thử nghiệm 2 mẫu nhiên liệu xăng Kết quả đo công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a được thể hiện trên bảng 3.8 và 3.9. Bảng 3.8 Kết quả đo công suất của động cơ khi thử nghiệm 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Công suất (kW) Công suất (kW) 1000 9,27 8,53 -7,98 1500 15,45 15,4 -0,32 2000 21,25 21,00 -1,18 2500 25,96 25,88 -0,31 3000 29,61 29,52 -0,30 3500 30,77 30,26 -1,66 Trung bình -1,96 Bảng 3.9 Kết quả đo suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Suất tiêu thụ nhiên liệu (g/kWh) Suất tiêu thụ nhiên liệu (g/kWh) 1000 390,58 432,11 10,63 1500 325,27 330,61 1,64 2000 292,79 294,48 0,58 2500 283,50 285,95 0,86 3000 290,68 291,10 0,14 3500 305,63 313,39 2,54 Trung bình 2,73 Kết quả thử nghiệm cho thấy công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ thay đổi ít khi thử nghiệm với 2 mẫu nhiên liệu xăng. So với mẫu xăng A92-DQ-DC, công suất trung bình trên toàn dải tốc độ thử nghiệm của mẫu xăng PG-12a giảm 1,96%. Suất tiêu thụ nhiên liệu trung bình của mẫu PG-12a tăng 2,73%. Giữa hai mẫu nhiên liệu thì mẫu nhiên liệu có pha phụ gia amin thơm có qua trình cháy không hiệu quả so với mẫu đối chứng dẫn đến công suất của động cơ giảm và lượng nhiên liệu tiêu tốn tăng. Điều này có thể giải thích là do trong mẫu nhiên liệu pha phụ gia amin thơm có hàm lượng nhựa cao dẫn đến sự hóa hơi và trộn vẫn với không khí của nhiên liệu trong buồng đốt không đều gây ra sự cháy không hiệu quả và nhiệt lượng cháy không cao làm giảm công suất của động cơ. Như vậy, mặc dù kết quả RON của mẫu xăng pha phụ gia amin thơm tăng nhưng hiệu quả sử dụng nhiên liệu lại không tăng lên. 3.2.2 Đánh giá phát thải của động cơ khi thử nghiệm 2 mẫu nhiên liệu xăng Phát thải CO Kết quả đo phát thải CO của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a được thể hiện ở bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết quả đo phát thải CO của động cơ khi sử dụng 2 mẫu nhiên liệu thử nghiệm Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Hàm lượng CO (ppm) Hàm lượng CO (ppm) 1000 61047 60543 -0,83 1500 45844 46052 0,45 2000 32768 30535 -6,81 2500 27257 27942 2,51 3000 32393 32014 -1,17 3500 33895 35577 4,96 Trung bình -0,15 Kết quả thử nghiệm cho thấy phát thải CO của động cơ khi thử nghiệm với 2 mẫu nhiên liệu xăng có thay đổi nhưng không đáng kể. So với mẫu xăng A92-DQ-DC, phát thải CO trung bình trên toàn dải tốc độ thử nghiệm của mẫu xăng PG-12a giảm 0,15%. Phát thải HC Kết quả đo phát thải HC của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a được thể hiện ở bảng 3.11 Bảng 3.11 Kết quả đo phát thải HC của động cơ khi sử dụng 2 mẫu nhiên liệu thử nghiệm Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Hàm lượng HC (ppm) Hàm lượng HC (ppm) 1000 3684 4173 13,27 1500 4057 3376 -16,79 2000 4952 3684 -25,61 2500 5446 4627 -15,04 3000 4505 7152 58,76 3500 9166 8490 -7,38 Trung bình 1,20 Kết quả thử nghiệm cho thấy phát thải HC của động cơ khi thử nghiệm với hai mẫu nhiên liệu xăng thay đổi lớn tại các tốc độ khác nhau (có thời điểm phát thải HC của mẫu PG-12a giảm đến 25,61% so với mẫu đối chứng, nhưng có thời điểm lại tăng rất lớn đến 58,76%). Tuy nhiên trung bình trên toàn dải thử nghiệm thì sự thay đổi không đáng kể. So với mẫu A92-DQ-DC, phát thải HC trung bình trên toàn dải tốc độ thử nghiệm của mẫu xăng PG-12a tăng 1,2%. Sự gia tăng khí thải HC của mẫu phụ gia chứa amin thơm cũng có thể được lý giải là do sự cháy không triệt để của loại nhiên liệu này gây ra. Phát thải CO2 Kết quả đo phát thải CO2 của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a được thể hiện ở bảng 3.12 Bảng 3.12 Kết quả đo phát thải CO2 của động cơ khi sử dụng 2 mẫu nhiên liệu thử nghiệm Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Hàm lượng CO2 (ppm) Hàm lượng CO2 (ppm) 1000 70798 71182 0,54 1500 99271 100120 0,86 2000 108689 109882 1,10 2500 101345 104559 3,17 3000 109374 109847 0,43 3500 106355 108956 2,45 Trung bình 1,43 Kết quả thử nghiệm cho thấy phát thải CO2 của động cơ khi thử nghiệm với 2 mẫu nhiên liệu xăng có thay đổi nhưng không đáng kể. So với mẫu xăng A92-DQ-DC, phát thải CO2 trung bình trên toàn dải tốc độ thử nghiệm của mẫu xăng PG-12a tăng 1,43%. Phát thải NOx Kết quả đo phát thải NOx của động cơ khi sử dụng 2 mẫu xăng A92-DQ-DC và PG-12a được thể hiện ở bảng 3.13 Bảng 3.13 Kết quả đo phát thải NOx của động cơ khi sử dụng 2 mẫu nhiên liệu thử nghiệm Tốc độ (vòng/phút) Mẫu A92-DQ-DC Mẫu PG-12a Thay đổi (%) Hàm lượng NOx (ppm) Hàm lượng NOx (ppm) 1000 334 301 -9,89 1500 1049 1040 -0,86 2000 2265 2181 -3,71 2500 2198 2281 3,78 3000 2232 2275 1,93 3500 1622 1531 -5,61 Trung bình -2,39 Kết quả thử nghiệm cho thấy phát thải NOx của động cơ khi thử nghiệm với 2 mẫu nhiên liệu xăng có thay đổi nhưng không đáng kể. So với mẫu xăng A92-DQ-DC, phát thải NOx trung bình trên toàn dải tốc độ thử nghiệm của mẫu xăng PG-12a giảm 2,39%. Sở dĩ có sự giảm này là do lượng NOx trong khí thải tỷ lệ thuận với nhiệt độ trong buồng đốt, mà khả năng cháy của mẫu xăng PG-12a kém hơn so với mẫu đối chứng nên nhiệt độ trong buồng đốt của động cơ khi sử dụng mẫu xăng PG-12a thấp hơn dẫn đến sự giảm khí NOx. Tóm lại, nhìn chung sự phát thải của động cơ khi sử dụng mẫu nhiên liệu xăng PG-12a thay đổi không đáng kể so với mẫu A92-DQ-DC. Có những loại khí thải tăng như CO2, HC và có những loại khí thải giảm như CO, NOx tuy nhiên sự tăng giảm này là tương đối ít. 3.3 Kết quả quy trình đánh giá tính chất của xăng pha phụ gia amin thơm trong quá trình bảo quản 3.3.1 Kết quả ngoại quan Kết quả ngoại quan của các mẫu xăng PG-12a, PG-23, PG-32 (Tương ứng lần lượt với các mẫu có nhãn ghi PG-01, PG-02, PG-03 trên hình ảnh) trong quá trình bảo quản được chỉ ra ở hình 3.6. (a) (b) Hình 3.6 Hình ảnh ngoại quan của các mẫu xăng trong quá trình bảo quản (a) Màu sắc mẫu ngay sau khi pha phụ gia (b) Màu sắc mẫu sau 1 tháng bảo quản Qua hình ảnh quan sát ngoại quan các mẫu xăng trong quá trình bảo quản có thể thấy rằng màu sắc của các mẫu không thay đổi theo thời gian. Như vậy, về mặt cảm quan, các mẫu nhiên liệu không có sự thay đổi nhiều. 3.3.2 Kết quả đo hàm lượng nhựa của các mẫu xăng sau một tháng bảo quản Kết quả đo hàm lượng nhựa các mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 (tương ứng với các mẫu PG-01, PG-02, PG-03 trong phần phụ lục) sau quá trình bảo quản được chỉ ra ở bảng 3.14. Bảng 3.14. Hàm lượng nhựa của các mẫu nhiên liệu Mẫu Hàm lượng nhựa ngay sau khi pha phụ gia (mg/100ml) Hàm lượng nhựa sau quá trình bảo quản (mg/100ml) A92-DQ-DC <0,5 - PG-12a 2,6 2,2 PG-23 3,6 3,2 PG-32 3,6 2,8 Qua kết quả trên có thể thấy rằng hàm lượng nhựa của các mẫu nhiên liệu có chứa phụ gia amin thơm lớn hơn rất nhiều so với mẫu đối chứng (tuy nhiên vẫn nằm trong giới hạn cho phép). Hàm lượng nhựa của các mẫu PG-12a, PG-23, PG-32 sau thời gian bảo quản có giảm nhưng lượng giảm là không đáng kể. 3.3.3 Kết quả đo các chỉ hóa lý của mẫu xăng pha phụ gia amin thơm sau một tháng bảo quản Như đã trình bày ở trên mẫu PG-12a là mẫu được sử dụng chính cho quá trình thực nghiệm. Vì vậy sau một tháng bảo quản, mẫu PG-12a được tiến hành phân tích các chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 6776:2005 để so sánh với chỉ tiêu của mẫu đó ngay sau khi mới pha phụ gia. Kết quả đánh giá chất lượng của mẫu xăng PG-12a sau thời gian bảo quản được trình bày ở bảng 3.15. Bảng 3.15 Kết quả đánh giá chất lượng của mẫu PG-12a sau 1 tháng bảo quản Tên chỉ tiêu (đơn vị) TCVN 6776-2005 Mẫu PG-12a ngay sau khi pha Mẫu PG-12a sau thời gian bảo quản Đánh giá Trị số Octan (RON) - 93,3 93,2 Hàm lượng chì (g/l) 0,013 (max) <0,001 <0,001 Đạt Hàm lượng nhựa (mg/100ml) 5 (max) 2,6 2,2 Đạt Độ ổn định oxy hóa (Phút) 480 (min) 1250 1247 Đạt Hàm lượng lưu huỳnh (mg/kg) 500 (max) 67 65 Đạt Hàm lượng Benzen (%V) 2,5 (max) 2,2 2,3 Đạt Hàm lượng oxy (%m) 2,7 (max) 0,5 0.6 Đạt Hàm lượng kim loại (Fe, Mn) (mg/l) 5 (max) 4,8 4,7 Đạt Hàm lượng Hydrocacbon thơm (%V) 40 (max) 30,2 30,3 Đạt Hàm lượng olefin (%V) 38 (max) 25,5 25,3 Đạt Thành phần cất phân đoạn: -    điểm sôi đầu (0C) -   10% thể tích (0C) -    50% thể tích (0C) -    90% thể tích (0C) -    điểm sôi cuối (0C) -    cặn cuối (% V) Báo cáo 70 (max) 120 (max) 190 (max) 215(max) 2,0 (max) 34,8 52,3 88,5 165,5 180,2 1,1 35,6 52,5 89,0 165,0 180,5 1,3 Đạt Ăn mòn tấm đồng (Loại) 1 1 1 Đạt Khối lượng riêng ở 15oC (kg/m3) Báo cáo 731 731,3 Đạt Áp suất hơi Reid ở 37,8oC (kPa) 43-75 72,5 73,0 Đạt Ngoại quan Trong Trong Trong Đạt Qua bảng kết quả đánh giá có thể nhận thấy rằng tất cả các chỉ tiêu hoa lý của mẫu xăng pha phụ gia amin thơm PG-12a sau thời gian 1 tháng bảo quản không có sự thay đổi nhiều so với mẫu đó khi vừa mới pha phụ gia. Tất cả các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn TCVN 6776:2005. Vậy phụ gia tăng RON amin thơm không làm ảnh hưởng đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản. 3.4 Kết quả quy trình đánh giá độ tương thích của xăng pha phụ gia amin thơm đến vật liệu 3.4.1 Kết quả ngoại quan trong quá trình ngâm Kết quả ngoại quan của các mẫu nhiên liệu A92-DQ-DC và PG-12a trong quá trình ngâm vật liệu được chỉ ra ở hình 3.7 (mẫu PG-12a tương ứng với mẫu PG-12 trong hình). (a) (b) Hình 3.7 Hình ảnh ngoại quan của các mẫu nhiên liệu trong quá trình ngâm vật liệu (a) Mẫu khi mới ngâm, (b) Mẫu sau khi ngâm một tuần Qua kết quả ngoại quan có thể thấy rằng màu sắc của các mẫu nhiên liệu A92-DQ-DC và PG-12a hầu như không thay đổi trong thời gian ngâm. Như vậy về mặt cảm quan, các mẫu nhiên liệu không có sự thay đổi nhiều. 3.4.2 Kết quả đo SEM của các ống và đệm (zoăng) cao su Kết quả đo SEM của các ống cao su (a) (b) (c) Hình 3.8: Kết quả SEM của các ống cao su chụp với độ phóng đại 30 lần (a) Ống cao su ban đầu, (b) Ống cao su ngâm trong nhiên liệu A92-DQ-DC, (c) Ống cao su ngâm trong nhiên liệu PG-12a (a) (b) (c) Hình 3.9: Kết quả SEM của các ống cao su chụp với độ phóng đại 100 nghìn lần (a) Ống cao su ban đầu, (b) Ống cao su ngâm trong nhiên liệu A92-DQ-DC, (c) Ống cao su ngâm trong nhiên liệu PG-12a Kết quả đo SEM của các đệm cao su (a) (b) (c) Hình 3.10: Kết quả SEM của các đệm cao su chụp với độ phóng đại 30 lần (a) Đệm cao su ban đầu, (b) Đệm cao su ngâm trong nhiên liệu A92-DQ-DC, (c) Đệm cao su ngâm trong nhiên liệu PG-12a (a) (b) (c) Hình 3.11: Kết quả SEM của các đệm cao su chụp với độ phóng đại 1000 lần (a) Đệm cao su ban đầu, (b) Đệm cao su ngâm trong nhiên liệu A92-DQ-DC, (c) Đệm cao su ngâm trong nhiên liệu PG-12a Qua kết quả SEM của các ống và đệm cao su có thể thấy rằng, bề mặt của mẫu ngâm trong nhiên liệu có chứa phụ gia amin thơm hầu như không thay đổi so với bề mặt của mẫu ban đầu và mẫu ngâm trong nhiên liệu đối chứng. Vậy qua kết quả ngoại quan và kết quả SEM có thể kết luận rằng xăng pha phụ gia amin thơm không gây ảnh hưởng đến các vật liệu như ống và đệm cao su trong quá trình sử dụng. Chúng hoàn toàn tương thích với loại vật liệu này. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Một vài kết quả nghiên cứu thu được sau quá trình thực hiện đồ án bao gồm: Tìm hiểu được tổng quan về nhiên liệu xăng, các loại phụ gia được sử dụng để pha vào xăng, các nghiên cứu về khả năng tăng RON của phụ gia họ amin thơm cũng như các phụ gia họ khác. Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp các hệ phụ gia tăng RON trên cơ sở amin thơm N-methyl aniline (NMA) như hệ (NMA+MMT), hệ (NMA+NNDMA+MMT), hệ (NMA+NNDMA+Aniline) và pha các hệ phụ gia đó vào xăng với các hàm lượng khác nhau. Đánh giá lựa chọn được hệ phụ gia (NMA+MMT) với tỷ lệ 0,5 mg Mn(MMT)/g NMA và hàm lượng pha vào xăng là 1,35 % khối lượng amin thơm (hàm lượng kim loại xấp xỉ 5mg/l) phù hợp cho các quy trình thực nghiệm chính. Nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của phụ gia tăng RON họ amin thơm đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và độ tương thích của nhiên liệu pha phụ gia amin thơm với vật liệu. Cụ thể, các phụ gia amin thơm không gây ảnh hưởng lớn đến tính chất của nhiên liệu trong quá trình bảo quản và nhiên liệu pha phụ gia này hoàn toàn tương thích với vật liệu. Nghiên cứu đánh giá công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ khi sử xăng có pha phụ gia amin thơm so với khi sử dụng nhiên liệu đối chứng. Cụ thể, so với khi sử dụng nhiên liệu đối chứng (xăng A92 Dung Quất), động cơ sử dụng nhiên liệu pha phụ gia amin thơm có công suất giảm, suất tiêu thụ nhiên liệu tăng và có sự thay đổi hàm lượng khí phát thải. Tuy nhiên, sự thay đổi hàm lượng khí phát thải là không đáng kể. Kiến nghị Nghiên cứu và sử dụng thêm những loại phụ gia amin thơm khác ngoài các amin thơm đã dùng trong phần thực nghiệm để có cái nhìn tổng quát nhất về sự ảnh hưởng của phụ gia tăng RON loại này đến tính chất của nhiên liệu trong bảo quản và sử dụng. Thử nghiệm động cơ thêm với nhiều mẫu xăng pha phụ gia amin thơm khác để xem xét ảnh hưởng của các phụ gia đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Tử Băng. 1999. Hóa học dầu mỏ, khí tự nhiên. NXB-GTVT [2] Đinh Thị Ngọ. 2003. Hóa học dầu mỏ. NXB KHKT-HN. [3] Dương Viết Cường. 2010. Bài giảng Các sản phẩm dầu mỏ và phụ gia. Trường đại học Mỏ-Địa chất (Tài liệu nội bộ). [4] Kiều Đình Kiểm. 2005. Các sản phẩm dầu mỏ và hóa dầu. NXB KHKT-HN. [5] Trương Hữu Trì. 2008. Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm. Đại học Đà Nẵng [6] Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Thống, Trương Quốc Hưng. 2010. Nâng cao trị số octan của xăng MOGAS 92 bằng phụ gia ferrocene và etanol. Tạp chí khoa học và công nghệ, đại học Đà Nẵng-Số 5(40).2010. [7] Đỗ Quốc Ấm. 2007. Giáo trình Thử nghiệm động cơ. Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM. [8] Otis L.Nelson JR, Richard Nelson, Chandara Prakash. 2005. Motor Fuel Additive Composition. Patent US 2005/0268537 A1. [9] James G.Speight. 2006. The Chemistry and Technology of Petroleum. CD&W [10] Diego A.Ruiz. 2009. Fuel Additive. Patent US 2009/0077870 A1. [11] Clark, Alisdair, Quentin. 1998. Fuel Composition. Patent WO 98/22556. [12] Paggi, Raymond Edward. 2008. Fuel Composition And Its Use. Fuel Composition. Patent WO 2008/076759 A1. [13] Vladulescu, Constantin-Marius. 2010. Synergistic Octane Booster Additives Containing Aromatics Amines and Manganese and Gasonline Resulted From Their Usage. Patent WO 2010/077161 A2. [14] Vladulescu, Constantin-Marius. 2012. Synergistic Compositions of Anti-Explosive Additives for Gasolines. Patent WO 2012/023872 A2. [15] T.W. Zerda, X.Yuan, S.M. Moore. 2000. Effects of fuel additives on the microstructure of combustion engine deposits. Physics and Astronomy Department, Texas Christian University, Box 298840, Fort Worth, TX 76129, USA. [16] Lew Gibbs, Bob Anderson, Kevin Barnes. 2009. Motor Gasonlines Technical Review. Chevron Products Company-6001 Bollinger Canyon Road San Ramon, CA 94583. [17] Sim Poh Li. 2007. A Study on The Influence of Fuel Additives on Engine Exhaust Emission. Fakulti Kejuruteraan Mekanikal Universiti Teknikal Malaysia Melaka. [18] Eiman Ali Eh. Sheet. 2011. New Anti-knock Additives to Improve Gasoline Octane Number. Journal of Petroleum Research & Studies, No.3-1011 [19] Chung-Hsien Yang. 1997. Gasonline Fuel Additive. Patent US005688295A. [20] Web: [21] Web: [22] Web:̣-gia-tăng-chỉ-số-octan [23] Web:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docdatn_cong_final_569.doc