Quá trình cháy lý tưởng của hỗn hợp NL + không khí ->CO2, H2O và N2;
Tuy nhiên, do sự không đồng nhất của hỗn hợp 1 cách lý
tưởng, do tính chất phức tạp của hiện tượng lý hóa diễn
ra trong quá trình cháy , nên trong khí xả luôn chứa đáng
kể hàm lượng các chất độc hại như: NOx(NO, NO2,N2O), CO, HC, PM (đặc biệt là bồ hóng).
113 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2805 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Vehicles and greenhouse gas emissions impacts of fuel ethanol, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
VEHICLES AND GREENHOUSE GAS EMISSIONS
IMPACTS OF FUEL ETHANOL
INSTRUCTOR: Dr. PHẠM QUANG DỰ
TEAM:
NGUYỄN HUỲNH HƯNG MỸ
VÕ NHƯ HOÀNG PHƯỚC
NGUYỄN ĐÌNH PHÚC
VŨ MÃO
11/1/2013
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
I.1 Thành phần cồn nhiên liệu
I.2 Tình hình sử dụng cồn nhiên liệu của
các nước trên thế giới
I.1 Thành phần cồn nhiên liệu
Cồn tuyệt đối:
Etanol: min 99 %tt;
Nước: thường < 1 %tt
Tạp chất:
Cồn biến tính:
Etanol: min 92,1 %tt;
Nước: max 1 %tt
Chất biến tính: 1,96 – 4,76 (5) %tt
Tạp chất:
Một số quy định chỉ tiêu cồn tuyệt đối
Một số quy định chỉ tiêu cồn tuyệt đối (tt)
TT TÊN CHỈ TIÊU Định mức Phương pháp thử
Hàm lượng ethanol ở 20oC, % thể tích Min 99,6 BP2001
Hàm lượng ethyl acetate, ppm 9 BP2001
Hàm lượng methanol, ppm 51 BP2001
Hàm lượng furfuron, ppm 0 BP2001
Hàm lượng iso pentanol, ppm 5 BP2001
Hàm lượng n- propanol, ppm 10,6 BP2001
Độ axit (như axit acetic), ppm 10,8 TCVN 1051:1971
Hàm lượng isobutanol, ppm 0 BP2001
Hàm lượng aldehyt (như acetaldehyde), ppm 15 BP2001
Hàm lượng este theo ethyl acetate, ppm 9 BP2001
Hàm lượng cặn không bay hơi, ppm 0,2 DĐVN3-2002
Hàm lượng nước, % khối lượng 0,24 ASTM E 203-01
Hàm lượng nhựa đã rửa dung môi, mg/100ml 0,5 D 381
pH 6,9
Hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb), mg/l - AOAC 2006
Khối lượng riêng ở 15oC, kg/m3 789 ASTM D 1298
Ngoại quan Trong, không tạp chất
Chất lượng cồn tuyệt đối xuất sang Nhật
Ghi chú: dấu “-” là không phát hiện
Tiêu chuẩn kỹ thuật cồn nhiên liệu biến tính
ASTM D 4806 – Yêu cầu kỹ thuật cồn biến tính
TCVN 7716 : 2007 – Yêu cầu kỹ thuật cồn biến tính
Tiêu chuẩn kỹ thuật cồn nhiên liệu biến tính
I.2 Tình hình sử dụng cồn nhiên liệu của các nước trên thế giới
Country
Specifications of ethanol fuel
Anhydrous ethanol Denatured ethanol
US ASTM D 4806
Australia (follow ASTM D 4806)
China GB 18350
(follow ASTM D 4806)
Philippine PNS/DOE QS 007
(follow ASTM D 4806)
Viet Nam TCVN 7716
(follow ASTM D 4806)
Europe EN 15376
Brazil ANP xx
Thailand B.E.xx
Japan JASO M 361
India, Sweden, Poland...
Biến tính cồn
Biến tính cồn:
o Nhằm phân biệt ứng dụng & quản lý
Chất biến tính
o Là các HC nằm trong dải sôi của xăng: xăng
tự nhiên, các thành phần xăng, xăng không
chì (< 2%tt cồn NL)
o Lưu ý các chất biến tính bị cấm sử dụng
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
1. Trị số octan
2. Áp suất hơi bão hòa
3. Đường cong chưng cất
4. Chỉ số DI
5. Hàm lượng oxy
II.1 Ảnh hưởng đến các tính chất lý hóa
1. Trị số octan (RON)
Trị số octan đơn chất của etanol: ~ 108
Trị số octan phối trộn của etanol: 115 - 141
(Technip)
Khi pha cồn vào xăng, RON phụ thuộc thành
phần của xăng nền: theo số liệu thực nghiệm
Xăng nền condensat/napha: 1 %tt etanol
tăng ~ 0,5 - 0,6 đ.v RON;
Xăng thương phẩm (NK & DQR): 1 %tt
etanol tăng ~ 0,3 – 0,4 đ.v RON.
1. Trị số octan (RON)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 5 10 15 20 25
% V Etanol
RON
Số liệu đo trên sắc ký khí (condensat)
Số liệu đo trên sắc ký khí (xăng)
Số liệu thực tế trên motor
Số liệu của Hixon thep phương pháp motor
2. Áp suất hơi bão hòa (RVP)
Khi pha etanol vào xăng: áp suất hơi bão hòa hỗn hợp
tăng mạnh trong khoảng từ 1 – 5 %tt etanol
2. Áp suất hơi bão hòa (RVP)
Stt
Nồng độ
etanol %tt
Áp suất hơi bão hòa 37,80C
Etanol 99,5%, 15,45 KPa Etanol 95%, 15,45 KPa
1
2
3
4
5
6
0%
2%
5%
10%
15%
20%
5,88
6,87
6,88
6,86
6,77
6,86
5,88
6,80
6,82
6,80
6,79
6,81
5
6
7
0 5 10 15 20
Nồng độ etanol (%V)
Áp
s
uấ
t
h
ơ
i
b
ão
h
òa
(p
si
)
Etanol 99,5%
Etanol 95%
2. Áp suất hơi bão hòa (RVP)
Khả năng tăng áp suất RVP của các oxygenates: Metanol
> Metanol + TBA (1 : 1) > Etanol > MTBE > TBA...
2. Áp suất hơi bão hòa (RVP)
Stt Mẫu xăng
Thời gian tồn chứa ( tuần )
0 1 2 3 4 5
1
2
3
M1
M2
Mogas 92
6,75
6,82
7,12
6,70
6,72
7,02
6,60
6,61
6,92
6,48
6,52
6,82
6,40
6, 41
6,70
6,30
6,30
6,60
5.6
5.8
6
6.2
6.4
6.6
6.8
7
7.2
7.4
7.6
0 1 2 3 4 5
Thời gian, tuần
RVP, psi
Mẫu 1 Mẫu 2 Mogas 92
3. Đường cong chưng cất
3. Đường cong chưng cất
ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CỒN 99,5% ĐẾN CÁC ĐIỂM SÔI
CỦA GASOHOL
40
60
80
100
120
140
160
180
0 5 10 15 20 25
% thể tích cồn
N
hi
ệt
đ
ộ
C
Tsđ T10% T50%
T90% Tsc
3. Đường cong chưng cất
ĐƯỜNG CHƯNG CẤT ASTM CỦA XĂNG GỐC VÀ CÁC GASOHOL
PHA CỒN 99,5%
40
60
80
100
120
140
160
180
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% thể tích cất
N
hi
ệt
đ
ộ
C
XG 90 (BH) XG 90 (BH) + 5%Et XG 90 (BH) + 10%Et
XG 90 (BH) + 15%Et XG 90 (BH) + 20%Et
3. Đường cong chưng cất
Theo TCVN quy định T50% đạt max là 120oC. Tuy không
quy định tối thiểu là bao nhiêu oC, nhưng phù hợp thì
T50%phải có min là 90oC.
Qua đó, ta thấy rằng trong điều kiện sử dụng bình
thường, việc pha chế etanol vào xăng cũng không nên
vượt quá 10% tt.
5. Chỉ số DI (Driveability index)
Chỉ số vận hành DI thể hiện tính tương quan giữa nhiệt
độ các điểm sôi (T10, T50 và T90) và đặc trưng khả năng
khởi động của xe khi động cơ ở trạng thái nguội.
Chỉ số DI có công thức tính như sau:
DI = 1,5 T10 + 3,0 T50 + 1,0 T90
Tính toán thực nghiệm:
Xăng gasohol 92:
DI = 1,5 120,74 + 3,0 149,72 + 1,0 329,72
= 959,99 oF.
Xăng thị trường M92:
DI = 1,5 121,64 + 3,0 160,7 + 1,0 317,84
= 982,4 oF.
5. Chỉ số DI (Driveability index)
Nhận xét:
Giá trị chỉ số DI của gasohol 92 và xăng thị trường gần
bằng nhau chỉ tiêu độ bốc hơi của xăng pha etanol
(gaoshol 92) hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của
động cơ.
Xăng dùng vào mùa hè thường có giá trị DI cao
nhằm cho độ bay hơi và suất tiêu hao nhiên liệu thấp;
Ngược lại, xăng dùng vào mùa đông thường có DI
thấp.
6. Hàm lượng oxy
1. Hiện tượng tách lớp: khả năng hút
ẩm/nhiễm nước dẫn đến tách lớp nhiên liệu
2. Hiện tượng ăn mòn: Ăn mòn thiết bị
II.2 Ảnh hưởng đến tách lớp & ăn mòn
1. Hiện tượng tách lớp
Khả năng hấp thụ nước của gasohol phụ thuộc vào các
yếu tố:
o Thành phần: etanol, ete, thơm, olefin...
o Nhiệt độ
Giảm to đến một ngưỡng nào đó sẽ dẫn đến sự
tách lớp nước – cồn trong nhiên liệu gasohol bị
biến chất
1. Hiện tượng tách lớp
Tăng hàm lượng cồn trong gasohol khả năng hòa tan
nước tăng nhưng không tuyến tính
1. Hiện tượng tách lớp
Khả năng hòa tan nước của gasohol giảm tuyến tính khi
giảm nhiệt độ
1. Hiện tượng tách lớp
Khả năng hòa tan nước tăng khi xăng đã có sẵn hợp
chất đồng dung môi (các oxygenate như: MTBE, TAME,
ETBE), alcohol bậc cao…
Hợp chất đồng dung môi có to tách lớp thấp.
III. Phase separation problem and gasohol additives
1. Hiện tượng tách lớp
Tỷ lệ, %tt
Nhiệt độ ổn định pha của
gasohol pha từ etanol 95%, oC
n-butanol t-butanol
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
36
30
19
12
4
1,0
< 0
36
30
22
16
11
7,5
2,5
0
10
20
30
40
0 1 2 3
n-butanol
t-butanol
Nồng độ etanol, %V
Nhiệt
độ
tách
pha,
độ C
1. Hiện tượng tách lớp
Nhận xét: (tt)
Rượu n-butanol (hoặc ter-butanol) cũng có tác dụng
tăng RON của xăng, đồng thời hai loại cồn này là sản
phẩm phụ của nhà máy sản xuất etanol bằng công
nghệ lên men sinh học (có ở đáy tháp chưng cất
etanol).
Điều này mở ra khả năng dùng etanol công nghiệp
thay cho etanol tuyệt đối để pha chế gasohol
1. Hiện tượng tách lớp
Nhận xét: (tt)
Đề xuất khả năng sử dụng etanol công nghiệp (CN)
một cách hiệu quả:
o Phải có sự cải tiến kết cấu động cơ:
Pha trộn etanol CN vào xăng không phải ở thể
lỏng (không tạo ra gasohol);
Phun trực tiếp etanol CN (thể hơi) và riêng biệt
với xăng vào buồng cháy của động cơ.
1. Hiện tượng tách lớp
Xác định nhiệt độ tách lớp theo tiêu chuẩn ASTM D 6422.
Trước khi xảy ra hiện tượng tách lớp trong nhiên liệu,
luôn có hiện tượng mờ đục xuất hiện có thể quan sát
được.
Nguyên do phổ biến nhất của hiện tượng tách lớp là sự
chênh lệch to giữa ngày và đêm.
1. Hiện tượng tách lớp
Nhiệt độ tách lớp phụ thuộc vào hàm lượng nước, cồn,
HC trong xăng gốc.
Nhận xét:
o Nếu xăng gốc có sự chênh lệch thành phần thơm và olefin thì
có ảnh hưởng đến nhiệt độ tách lớp của gasohol.
Nếu giữ hàm lượng nước không đổi:
Điểm mờ đục hay to tách lớp sẽ thấp nếu tăng hàm
lượng aromatic và olefin trong xăng;
Tăng hàm lượng cồn pha chế thì to tách lớp giảm.
Nếu bỏ qua ảnh hưởng của thành phần xăng gốc thì
phương trình biểu diễn to tách lớp của gasohol theo hàm
lượng nước có thể nhận được bằng đường hồi quy tuyến
tính như hình sau:
1. Hiện tượng tách lớp
Tóm lại, trên cơ sở các dữ liệu thực nghiệm và thu thập
có thể kết luận rằng muốn nhiệt độ tách lớp của gasohol
thấp về mặt kỹ thuật có thể can thiệp bằng một số giải
pháp sau:
Tăng hàm lượng thơm + olefin trong xăng gốc;
Thêm chất chứa oxy (MTBE, ETBE), cồn bậc cao
vào nhiên liệu nhưng vẫn đảm bảo 2,7%kl oxy trong
sản phẩm theo TCVN;
Giảm thiểu ảnh hưởng của độ ẩm đến bể tồn trữ và
phân phối.
1. Hiện tượng tách lớp
2. Hiện tượng ăn mòn
Hiện tượng ăn mòn thiết bị, linh kiện, phụ kiện...
Đối với xăng E5: trương nở chất liệu phi kim loại (một
số chất liệu nhựa, cao su)
Đối với xăng E10: trương nở chất liệu phi kim loại
(một số chất liệu nhựa, cao su)
Đối với E20-E85: ăn mòn thiết bị, linh kiện, phụ kiện
kim loại & trương nở chất liệu phi kim loại
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
2. Hiện tượng ăn mòn
Các kiểm nghiệm & thực trạng ăn mòn/trương nở:
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
1. Các chất liệu, vật liệu tương thích với etanol/gasohol
1. Đặc tính của ethanol gasoline:
Ethanol có thểmài mòn hệthống.
Ethanol là chất dẫn điện
Gasoline là chất cách điện
Ethanol pha trộn tốt với gasoline
Ethanol và nước hòa tan tốt
Gasoline và nước không hòa tan
Hỗn hợp nước/ethanol sẽ táchpha khỏi gasoline khi lượng nướctrong tank đạt đến 1 lượng nhất
định
1. Các chất liệu, vật liệu tương thích với etanol/gasohol
1. Các kim loại không
tương thích:
Aluminum
Brass
Copper Alloys
Lead
Lead Solder
Zinc
Plated steel (lead-tin
alloy) or terne plated
2. Các kim loại tương thích
Carbon steel
Bronze
Stainless steel
(nozzles, drop tubes, fittings, connectors)
Unplated steel (tanks)
Black iron (pipe, fittings, connectors)
1. Các chất liệu, vật liệu tương thích với etanol/gasohol
1. Các loại cao su không
tương thích:
Natural rubber
Cork gasket material
Neoprene (seals only)
Buna-N (seals only)
Urethane rubber
2. Các loại cao su tương thích
Buna-N (hoses, gaskets)
Neoprene rubber (hoses, gaskets)
Nitrile rubber (gaskets, O-rings, seals)
Teflon
Viton (O-rings and seals)
1. Các chất liệu, vật liệu tương thích với etanol/gasohol
1. Các loại polymer
không tương thích:
Polyurethane
PVC
Polyamides (certain manufactured fibers) certain epoxies and polyester resins manufactured between 1970s and 80s
Alcohol-based thread sealant
2. Các loại polymer tương
thích
Reinforced thermoset plastic (rigid fiberglass) for tanks and piping
Thermoplastic (flexible or semi-rigid) used for sumps and flex piping
( tham khảo thêm tại API RP 1626)
1. Các chất liệu, vật liệu tương thích với etanol/gasohol
Fill Pipe
Spill prevention
Drop tube
Overfill / Auto Shut-off
Tank
Gaskets
Bushings
Couplings
Piping
Pipe sealant / adhesive
Flex connectors
Sump
Grommets / boots
Submersible pump / Pump
impeller
Leak detection
Probe
Sensors
Float
Dispenser
Gaskets
Nozzle
Filters
Swivel
Piping
Pump/meter
Hoses
Các thiết bị/vật liệu cần kiểm tra sự tương thích với nhiên liệu E-gasoline
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
Ethanol, ngay ở 5% hỗn hợp với gasoline vẫn hấp thụtốt nước. Nó có thể hấp thụ nước từ không khí. Khilượng nước bị hấp thụ tăng lên, thì khả năng tách pha sẽxảy ra mà kết quả là hh nước/ethanol sẽ lắng xuống đáytank. Hh này có thể phá hủy tank chứa cũng như bơm,và các thành phần khác của hệ thống, đặc biệt nghiêmtrọng khi lượng nước/ethanol này tồn tại trong tanktrong 1 thời gian dài.
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
A. HỆ THỐNG KHO CHỨA
I. Công tác chuẩn bị đối với hệ thống
kho chứa:
Lựa chọn tank chứa phù hợp với E-gasoline
Xác nhận tính tương thích của vật liệutồn chứa với E-gasoline. Có thể liên hệvới nhà cung cấp thiết bị về vấn đề nàyvà trang bị những thiết bị mới phùhợp.
Nước là vấn đề đặc biệt nghiêm trọng trong hệthống do vấn đề tách pha. Do đó, hệ thống cần
đảm bảo là không có nước. Để chắc chắn, tất cảcác bích nối tại đỉnh tank cần phải được siết chặt(không có hơi thoát ra và nước vào hệ thống), vàtất cả các bể góp cũng như đê chắn có khả năngchống thấm nước. Bất cứ sự xâm nhập nào củanước cũng cần phải được khắc phục.
Tiếp theo cần phải làm sạch tank và loại bỏ tất cảcáu cặn còn lại trong tank.
Trang bị bộ lọc 10µm cho hệ thống cấp phát
Xác định đúng đường ống nhập liệu (cần sơn
đường ống sao cho dễ nhận biết – API RP 1637color code)
Kiểm tra và hiệu chỉnh các thiết bị đo đếm
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
III. Kiểm tra cho lần nhập đầu tiên đối với hệ thống kho chứa:
Kiểm tra lại sự tồn tại của nước dưới đáy tank và loại bỏ nếu có trước khi nhậpE-gasoline
Tuân thủ theo quy trình nhập gasoline
Xác nhận vị trí bồn sẽ được nhập
Bơm nên ngừng hoạt động trước quá trình nhập
Cần làm sạch đường ống từ tank đến hệ thống cấp phát.
Thay đổi nhãn mác cho phù hợp
Nhập E-Gasoline vào bồn đến ít nhất 80% dung tích. Lưu giữ ít nhất 7-10ngày
Ngay khi sản phẩm đã ổn định, cần kiểm tra độ kín của hệ thống nhằm đảmbảo độ kín và các thiết bị phát hiện rò rỉ hoạt động ổn định.
Kiểm tra hàm lượng nước dưới đáy tank tại đầu mỗi ca trong 48 giờ đầu tiêntừ lúc nhập liệu. (Cần sử dụng bột nhão tương thích với ethanol, chất kiểm tranày cần phải đặt trong tank trong 1 khoảng thời gian nhất định tùy thuộc vàonhà sản xuất mà thông thường là 10”-30”)
Kiểm tra lượng nước dưới đáy tank hàng ngày
Ký xác nhận trong trường hợp xuất hiện nước dưới đáy tank.
Thay thế bộ lọc nếu bơm hay bộ cấp phát chảy chậm (sau vài tháng sử dụng)
Hiệu chỉnh lại bơm sau 2 tuần vận hành
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
IV. Quy trình bảo dưỡng đối với hệ thống
kho chứa:
Kiểm tra nước trong đáy tank.
Quy trình vận hành và tồn chứa E-gasoline nên tuânthủ theo tiêu chuẩn API RP 1626
Quy trình làm sạch tank nên tuân theo tiêu chuẩn APIRP 2015
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol Các nguyên nhân gây nhiễm nước trong hệ thống tank chứa
2. Khả năng tương thích của cơ sở hạ tầng hiện hữu để tồn trữ
gasohol
A. HỆ THỐNG BÁN LẺ
Tương tự hệ thống tồn chứa, ta cần đánhgiá sự tương thích của hệ thống hiện hữu
đối với E-gasoline trước khi tiến hành tồnchứa và phân phối.
Các bước chuẩn bị và chuyển đổi tương tự như hệ thốngtồn chứa.
Trang bị bộ lọc 10 µm cho tất cả trạm bán lẻ và bơm.Hoặc có thể sử dụng bộ lọc kiểu “water slug”
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
Lịch sử hình thành & phát triển gasohol
• Cồn đã được nghiên cứu làm nhiên liệu từ đầu những năm 20 của thế kỉ
trước.
• Năm 1931 Brazil đã tiến hành pha cồn vào xăng, đến 1975 thì đã đạt đến
20%
• Năm 1976 Mỹ bắt đầu nghiên cứu về gasohol.
• Trung Quốc bắt đầu sử dụng gasohol từ 6/2004.
• Tại Thái Lan, năm 1985, nhà vua đã khởi xướng dự án hoàng gia về nhiên
liệu sinh học.
• Tại Ấn Độ, xăng pha 5% cồn đã được sử dụng ở 9 bang và 4 tiểu vùng từ
ngày 1/1/2003.
Lịch sử hình thành & phát triển gasohol
Quốc Gia- Vùng lãnh thổ
% Thể tích Ethanol
Nhiên liệu
truyền thống Gasohol
Bắc Mỹ
US 9 - 10
Canada 0,5 max 5 - 10
Trung và
Nam Mỹ
Brazil 1 max 20, (E22), 24 ±1
Chile 5 max
Colombia 10
Rosta Rica 7
Jamaica 10
Paraguay 12
Nam Phi 7,5 max 9,5 max
Australia Australia 10 max
New Zealand < 1 10 max
Lịch sử hình thành & phát triển gasohol
Quốc gia - Vùng lãnh thổ
% Thể tích Ethanol
Nhiên liệu truyền
thống Gasohol
Châu Âu
Germany 5
French 5 max 10 max
England 5
Sweden 5
Spain 5
Denmark 5
Finland 5
Lịch sử hình thành & phát triển gasohol
Sự phân lớp và phụ gia cho gasohol
• Do Ethanol hấp thụ nước rất cao, lượng
nước đó nếu đủ sẽ làm cho Gasohol bị phân
lớp.
• Lượng nước bị hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt
độ và hàm lượng của Ethanol.
Sự Phân Lớp
Sự phân lớp và phụ gia cho gasohol
Phụ Gia
• Phụ gia cần cho vào Gasohol nhằm:
– Tránh sự phân lớp.
– Chống ănmòn.
Sự phân lớp và phụ gia cho gasohol
Một số loại phụ gia
1. VpCI-705-Cortec Corporation
Đóng vai trò là chất ức chế ăn mòn,
ổn định nhiên liệu và chống tách
lớp nước cho xăng, diesel và
gasohol.
Cách dùng: 0.1-0.15 vol%
Sự phân lớp và phụ gia cho gasohol
Một số loại phụ gia
2. Ultrazol LZ 8219
Cách dùng: 0.01 – 0.05 vol%
3. GasoLIFT
4. RACOR
Một số nghiên cứu & khuyến cáo cho động cơ sử dụng gasohol
Kết Quả Nghiên Cứu
• Cơ quan hợp tác nghiên cứu (C.R.C.I) đã tiến hành thí nghiệm để xác định
hiệu quả của gasohol 10% về các sự phát tán, tính kinh tế, khả năng dẫn
động của 14 ô tô đời 1980. Họ thấy rằng nếu trộn 10% ethanol vào
gasoline, sẽ có những sự thay đổi quan trọng về sự phát tán, khả năng
dẫn động và hiệu suất.
• Phòng thí nghiệm của công ty General motor đã nghiên cứu việc sử dụng
nhiên liệu ethanol trong động cơ 1 xi lanh. Các nhà nghiên cứu đã nhận
thấy rằng hiệu suất nhiệt của động cơ đã tăng lên khoảng 3% khi so sánh
với gasoline ở cùng tỷ số nén. Hơn thế nữa, việc tăng tỷ số nén từ 7,5:1
tới 18:1 khi dùng ethanol đã tăng hiệu suất lên 18% so với gasoline.
Một số nghiên cứu & khuyến cáo cho động cơ sử dụng gasohol
Kết Quả Nghiên Cứu
• Tuy nhiên do đặc tính hữu cực của cồn nên nó có thể gây ra ăn mòn kim
loại, làm hư hại các chi tiết cao su, nhựa có trong động cơ đốt trong.
• Đối với các loại động cơ ôtô, xe máy thông dụng, chỉ được phép sử dụng
xăng pha cồn với hàm lượng cồn tối đa là 10% (xăng E10). Xăng E10 hoàn
toàn đáp ứng mọi hoạt động bình thường cho ôtô xe máy (không gây ăn
mòn hay hỏng hóc cho động cơ hoặc bình chứa nhiên liệu…).
Một số nghiên cứu & khuyến cáo cho động cơ sử dụng gasohol
Kết Quả Nghiên Cứu (tt)
• Động cơ Saab 9-5
Ở các nước trên thế giới, để sử dụng loại nhiên liệu có
hàm lượng cồn cao như nhiên liệu E85 của Mỹ (85% thể tích
là cồn) thì động cơ phải được sản xuất riêng nhưmẫu xe
Saab 9-5 hoặc Ford Focus ở châu Âu.
Một số nghiên cứu & khuyến cáo cho động cơ sử dụng gasohol
Khuyến cáo cho động cơ dùng Gasohol
Items % volume of ethanol /gasohol blend
5 5 - 10 10 - 25 25 - 85 85
Carburettor
A
ll
ve
hi
cl
es
A
co
rd
in
g
to
B
ra
zi
lia
n
ap
pl
ic
at
io
n
A
cc
or
di
ng
to
th
e
U
S
a
pp
lic
at
io
n
A
co
rd
in
g
to
B
ra
zi
lia
n
ap
pl
ic
at
io
nFuel sprayer
10
-
15
y
ea
r
ol
d
ve
hi
cl
es
Fuel pump
Pressure gauge
Filter
Ignition system
Fuel line
Vehicle fuel tank
Catalytic converter
Main engine
Engine lubricant
Valve
Exhaust gas system
Cold starting system
Notes:
No need to modification of the engine
Need to modification of the engine
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
• V.1. Bioethanol-gasoline blending methods
• V.2. Storage
• V.3. Transportation
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
V.1.Bioethanol-gasoline blending methods
Cồn sinh học có thể phối trộn với xăng nền
bằng một số phương pháp sau :
In-tank blending;
Static mixer blending;
Tank truck loading rack blending
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
In-tank blending
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
In-tank blending
• Advantages:
– Đã được hợp quy tại Việt Nam;
– Nếu thiết kế bơm đồng thời 2 dòng ( xăng gốc & cồn
biến tính) vào dòng pha trộn và đặt ống nhập lệch
tâm bồn thì có thể không cần tốn thời gian, năng
lượng để bơm trộn tuần hoàn vì hỗn hợp sẽ tự hòa
trộn trong lúc bơm nhập liệu.
• Disadvantages:
– Chi phí đầu tư cao;
– Chi phí năng lượng cao;
– Pha với mẽ lớn nếu không xuất xe bồn kịp sản phẩm
sẽ bị tồn trữ ở tổng kho lâu ngày
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Static mixer Blending
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Static mixer Blending
• Advantages:
– Đã được hợp quy ở Việt Nam;
– Không cần tuần hoàn trong bồn sản phẩm
• Disadvantages:
– Chí phí đầu tư cao;
– Pha với mẽ lớn nếu không xuất xe bồn kịp sản
phẩn sẽ bị tồn trữ ở tổng kho lâu ngày.
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Tank truck loading rack blending
Gasoline
base tank
Ethanol
fuel
Additive
ACCULOAD
III
SERVICE
STATION
UST tank
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Tank truck loading rack blending
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Tank truck loading rack blending
• Advantages:
– Pha trộn/xuất hàng theo nhu cầu của thị trường.
– Áp dụng cho giai đoạn phân phối đại trà.
– Sản phẩm không bị lưu ở tổng kho.
– Chi phí đầu tư thấp.
• Disadvantages:
– Thủ tục xin hợp quy, hợp chẩn
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
V.2.Storage
Tồn trữ cồn nhiên liệu bằng bồn đứng:
Đối với nhà máy sản xuất ethanol, sản phẩm
sau khi xuất ra phải được thêm vào một lượng nhỏ
chất biến tính trước khi cho vào bồn trữ.
Bồn chứa nhiên liệu ethanol phải làm bằng vật
liệu tương thích.
Ngoài ra một số nước còn sử dụng chất hoạt
động bềmặt vào bồn trụ chứa ethanol, lớp chất này
sẽ ngăn không cho hơi ẩm từ không khí hấp thu vào
nhiên liệu tồn trữ
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
V.2.Storage (tt)
Tồn trữ xăng sinh học bằng bồn ngầm:
Đối với xăng sinh học ( E5,E10) có thể sử
dụng cơ sở tại cửa hàng xăng dầu( CHXD) sẵn
có tuy nhiên cần áp dụng một số biện pháp kỹ
thuật để cải tạo CHXD cho phù hợp với đặc
tính của xăng xinh học.
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
No
List of available equi ments in
gasoline retail
List of equipments
need to reform
Actions
1
Underground storage tank and
facilities
- Underground storage tank
- Khi chuyển sang chứa xăng sinh học bồn ngầm phải được
vệ sinh cặn bùn và ráo nước.
- Thay thế đệm nắp bồn hiện có bằng nắp làm bằng flexible
graphite hoặc asbestos.
- Piping
- Cover plate Sau khi vệ sinh bồn chứa ngầm thì thay mới nắp bồn nếu cần
- Breath valve
- Vapor recovery system
- Water finding paste (Kolor Kut)
Thay thế loại thuốc thử nước tương thích với xăng pha cồn
như: Sargel, Gasoila...
2
Dispenser:
(Tatsuno, Bennet, Gilbarco, Tokico,
Peco 5,…)
- Hose
Thay thế loại ống nối mềm bằng loại ống nối mềm tương thích
với xăng pha cồn như Goodyear, Parker, Unigawa...
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
V.3.Transportation
• Việc vận chuyển cồn nhiên liệu, xăng sinh học có thể tiến hành theo
một số phương thức chủ yếu sau : vận chuyển bằng đường ống, đường
bộ ( xe bồn), đường sắt và đường biển.
Means of transportation Ethanol fuel Gasohol Notes
Highway (petrol tankers) Some countries
Existing tankers
Waterway (ship, barge) Philippin
Railroad US
Piping Brazil, Philippin
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
V.3.Transportation
Vận chuyển bằng đường ống:
o Hệ thống đường ống dù được vệ sinh thật kỹ cũng không thể nào
loại bỏ được hết tạp chất và nước lẫn trong đường ống. Ở brazin-
nước đi đầu trong lĩnh vực xăng pha cồn- sản lượng xăng pha cồn
vận chuyển bằng đường ống chỉ chiếm khoảng 30% đến năm
2025.
o Việc vận chuyển nhiên liệu này bằng đường ống phát sinh một số
hạn chế sau:
– Hệ thống đường ống thường có lẫn tạp chất không làm sạch được hoàn
toàn.
– Tính dẫn điện ănmòn nhanh của nhiên liệu này đối với các mối nối bên
trong đường ống so với xăng truyền thống
– Công tác kiểm tra, vệ sinh, bảo dưỡng phúc tạp
– Sản lượng nhiên liệu này sản xuất không đủ lớn để vận chuyển bằng
đường ống.
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Vận chuyển bằng xe bồn:
Xe bồn là phương tiện chuyên chở các sản phẩm xăng dầu thông
dụng nhất. Vận chuyển bằng xe bồn có tính cơ động cao so với các
phương tiện vận tải khác.
Đối với xe bồn chuyên chở cồn nhiên liệu phải là xe bồn chuyên dụng
(bồn xe được chế tạo từ stainless steel, carbon steel; đệm van nạp
đáy bằng kim loại; đệm nắp xe bồn bằng flexible graphite...).
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Vận chuyển bằng đường sắt
Giống như phương tiện xe bồn, bồn toa xe lửa được
chế tạo bằng chất liệu tương thích. Mỹ là nước phát
triển mạnh phương cách vận chuyển cồn nhiên liệu
bằng xe lửa
Vận chuyển bằng sà lan
Do điều kiện địa lý và vận chuyển thương mại cồn
nhiên liệu có thể được vận chuyển bằng phương
tiện sà lan
Một số nước như Brazil, Australia… cũng chọn lựa
phương cách vận chuyển ethanol bằng sà lan nhưng
chiếm tải trọng thấp so với đường bộ. Sà lan vận
chuyển cồn nhiên liệu bằng đường thủy là loại
chuyên dụng có 2 lớp đáy.
Phương pháp phối trộn, tồn trữ, vận chuyển ethanol/gasohol
Xu hướng lựa chọn phương thức vận chuyển trên
thế giới
• Vận chuyển cồn nhiên liệu bằng đường sắt và đường biển là hai phương
thức vận chuyển mang tính kinh tế cao vì vận chuyển hàng hóa có tải
trọng lớn, đi được khoảng cách xa
No Means of transportation Percent
1 Highway (petrol tanker) 60%
2 Railroad 30%
3 Waterway (ship, barge) 10%
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Các thử nghiệm động cơ/ô tô:
Results from the performance test program indicate
that gasohol E10 performed as well as conventional
fuel in terms of:
o Engine power
o Cylinder compressed pressure
o Vapor lock
o Carter leakage
o Power test for drawbar
o Sloping contempt (surpass)
o Speed acceleration
o Emissions (COx, HC, NOx)
o Fuel consumption…
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm động cơ: test engine – động cơ Daewoo
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm động cơ: Torque moment
30
40
50
60
70
80
90
100
110
1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400 3800 4200 4600 5000
Xăng A92 Xăng pha cồn 99,5 Xăng pha cồn 95
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm ô tô trên băng thử:
Picture: Conveyer Portal Dynamic System
( AVL chassis dynamometer 48”)
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm ô tô thực địa đường đèo dốc:
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm đội ô tô hiện trường để đánh giá ý kiến NTD:
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Xe ford chạy E20 của Thái Lan:
Quy trình thử nghiệm 1 loại nhiên liệu mới
Thử nghiệm đánh giá độ bền động cơ:
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
11/1/2013
I. Tổng quan về cồn nhiên liệu
II. Các ảnh hưởng của cồn nhiên liệu khi pha vào xăng
III. Khả năng tương thích của cồn/ xăng sinh học đối
với cơ sở hạ tầng xăng dầu hiện hữu
IV. Tình hình sử dụng xăng sinh học trên thế giới. Các
khuyến cáo về xăng sinh học
V. Các phương pháp phối trộn, tồn trữ và phân phối
xăng sinh học
VI. Thử nghiệm xăng sinh học trên động cơ, ô tô
VII. Đánh giá tác động của khí thải xăng sinh học đến
môi trường
Tác hại của các chất gây ô nhiễm trong khí xả động cơ
Quá trình cháy lý tưởng của hỗn hợp NL + không khí
CO2, H2O và N2;
Tuy nhiên, do sự không đồng nhất của hỗn hợp 1 cách lý
tưởng, do tính chất phức tạp của hiện tượng lý hóa diễn
ra trong quá trình cháy, nên trong khí xả luôn chứa đáng
kể hàm lượng các chất độc hại như: NOx (NO, NO2,
N2O), CO, HC, PM (đặc biệt là bồ hóng).
Khí xả Động cơ xăng Động cơ Diesel
CO Đáng kể Không đáng kể
NOx có = 20% đ.cơ xăng
HC Tương đương
PM Không đáng kể Đáng kể
Sự gia tăng các chất gây ô nhiễm trong khí quyển
Sự gia tăng các chất gây ô nhiễm trong khí quyển
Sự phát thải gây ô nhiễm ở Nhật, %
Tính toán khối lượng khí phát thải gây ô nhiễm môi trường
Tính toán khối lượng khí phát thải gây ô nhiễm môi trường
Dựa vào kết quả đo kiểm khí xả của xe cộ thực tế và
công thức trên, tính toán được thành phần khí thải khi
đốt 1 kg xăng truyền thống như sau:
Khí xả Đơn vị Kết quả
CO g/kg 59,3
HC g/kg 8,05
NOx g/kg 7,24
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Thành phần khí xả xe chạy E10 ở chế độ đầy tải:
xe Mercedes Benz MB 140
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
M92 Gasohol92
% CO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
M92 Gasohol92
HC, ppm
NOx, ppm
Thành phần khí xả Gasohol 92 / M92 Sai lệch trung bình, %
CO, %tt 0,0167 / 0,0289 - 42,31
HC, ppm 5,94 / 5,67 - 4,90
NOx,ppm 416,0 / 437,8 - 5,00
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Kết quả đo khí phát thải gây ô nhiễm môi trường của
xăng E10 so với M92:
Khí xả của E10 Đơn vị Mức tăng/giảm
tương đối
so với M92
CO %tt - 42,31
HC ppm - 4,9
NOx ppm - 5,0
Quy đổi tương đối lượng khí phát thải khi đốt 1kg xăng
E10 so với 1kg xăng thông thường:
Khí xả Đơn vị M92 E10
CO g/kg 59,3 25,09
HC g/kg 8,05 8,0451
NOx g/kg 7,24 7,2350
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Sản lượng cồn sản xuất trong nước: tr.lít
2010 2011 2012 2013
Đồng Xanh 10 60 60 60
Tùng Lâm 20 60 60 60
PCB 50 100 100
OBF 100 100
PVB 100 100
Tổng 30 170 420 420
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Nhu cầu tiêu thụ xăng trong nước: tr.lít
2010 2011 2012 2013
M92 4.252 4.478 4.723 5.003
M95 871 917 967 1.025
Tổng 5.123 5.396 5.691 6.028
Kịch bản: sử dụng toàn bộ lượng cồn trong nước để pha
E10
tr.lít 2010 2011 2012 2013
SL cồn 30 170 420 420
Nhu cầu xăng 5.123 5.396 5.691 6.028
Xăng E10 300 1.700 4.200 4.200
(Xăng dư) 4.823 3.696 1.491 1.828
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Tổng lượng khí tính toán theo nhu cầu tiêu thụ xăng
truyền thống
Khí thải, tấn 2010 2011 2012 2013
Xăng truyền thống 5.123 5.396 5.691 6.028
CO 226.326 238.387 251.420 266.308
HC 30.724 32.361 34.130 36.151
NOx 27.632 29.105 30.696 32.514
Tổng, tấn 284.683 299.853 316.246 334.973
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
Tổng lượng khí thải giảm thiểu khi sử dụng xăng E10
thay thế một phần xăng truyền thống
Khí thải, tấn 2010 2011 2012 2013
Xăng truyền thống 300 1.700 4.200 4.200
CO 13.254 75.103 185.550 185.550
HC 1.799 10.195 25.188 25.188
NOx 1.618 9.169 22.654 22.654
Tổng, tấn 16.671 94.468 233.392 233.392
Xăng gasohol 300 1.700 4.200 4.200
CO 5.608 31.776 78.506 78.506
HC 1.798 10.189 25.173 25.173
NOx 1.617 9.163 22.638 22.638
Tổng, tấn 9.023 51.129 126.318 126.318
Giảm thiểu 7.648 43.340 107.075 107.075
% Giảm thiểu tổng 2,69 14,45 33,86 31,97
Đánh giá độ giảm thiểu gây ô nhiễm của gasohol
11/1/2013
THANK YOU VERY MUCH!
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- vehicles_and_greenhouse_gas_emissions_impacts_of_fuel_ethanol_final_4122.pdf