TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
BÁO CÁO
PHỤ GIA TĂNG TRỊ SỐ OCTAN
HV : NGUYỄN BÁ KHOA
GVHD: TS. NGUYỄN HỮU LƯƠNG
LỚP : KTHD K2010
KHOẢNG NHIỆT ĐỘ SÔI CỦA XĂNG
 Xăng là tập hợp các hydrocarbon có nhiệt độ sôi trong khoảng 38
o
C đến 180
o
C hoặc 210
o
C, tuy thuộc loại xăng, với thành phần hóa học gồm các
hydrocacbon có số nguyên tử carbon từ 5 đến 10-11 (C
5
-C
11
). Như vậy,
nguyên liệu để sản xuất xăng thương phẩm phải gồm cả 2 đoạn naphtha nhẹ
và naphtha nặng. Tùy thuộc vào loại dầu thô, hai phân đoạn này thường
chiếm tỷ lệ khoảng từ 15 đến 25% thể tích của dầu.
TRỊ SỐ OCTAN
 Trị số octan là một đại lượng quy ước để đặc trưng cho khả năng chống kích
nổ của nhiên liệu, được đánh giá bằng phần trăm thể tích của isooctane (2-2-
4- trimethylpentan), được coi là có trị số octan bằng 100, trong hỗn hợp
chuẩn với n – heptan (n-C
7
H

Theo phương pháp
nghiên cứu ( RON)
Theo phương
pháp động
cơ(MON)
Các farafin:
Propan
n- Butan
isobutan
n-Pentan
Isopentan
105,7
93,6
>100
61,9
92,3
100
90,1
99
61,9
90,3
3
Các olefin
Propylen
Buten-2
Penten-1
Hexen -1
101,4
99,6
90,9

114
99,3
CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG TRỊ SỐ OCTAN
 Như đã thấy ở trên, khoảng nhiệt độ sôi, xăng tương đương với hai phân
đoạn: phân đoạn naphtha nhẹ (light straight – run) gọi là LSR gasoline, sôi
trong khoảng 90oC trở lại. Phân đoạn này , nếu có trị số octan thấp cũng
không thể nâng cấp (tăng trị số octan) thông qua phản ứng reforming xúc tác
như phân đoạn naphtha nặng, mà chỉ có thể thực hiện đồng phân hóa để
nâng tỷ lệ các isoparafin làm tăng trị số octan. Phân đoạn naphtha nặng (high
straight – run) gọi là HSR gasoline. Để tăng trị số octan, phân đoạn này cần
được xử lý bằng phản ứng reforming xúc tác nhằm chuyển hóa một phần các
n –parafin thành isoparafin và các hydrocarbon mạch vòng hoặc mạnh vòng
no. Chính phân đoạn này là nguyên liệu chính củ quá trình reforming xúc tác
trong các nhà máy lọc dầu.
 Việc thêm các hydrocarbon thơm vào xăng để nâng cao trị số octan đang
được coi là không thích hợp vì các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường hiện nay
ngày càng hạn chế hàm lượng hydrocarbon thơm, đặc biệt là benzene trong
4
các nhiên liệu, BTX chủ yếu được dùng làm nguyên liệu ban đầu cho các
quá trình hóa dầu nhằm sản xuất những sản phẩm có giá trị sử dụng cao như
sợi tổng hợp, chất dẻo và nhiều hóa phẩm khác. Các quá trình alkyl hóa
isobutan bằng các olefin C3 – C5 và đồng phân hóa các n- parafin C5 – C6
được coi là thích hợp hơn
PHỤ GIA TĂNG TRỊ SỐ OCTAN
I. PHỤ GIA NHÓM CƠ KIM
 Trị số octan của xăng cũng được nâng lên nhờ bổ sung các chất phụ gia.
Chất phụ gia kinh điển nhất và có khả năng nâng trị số octan mạnh nhất là
tetraethyl chì [Pb(C
2
H

acetic,acetone….đặc biệt khả năng cháy với nhiệt trị cao ∆H =-1409kj/mol.
Loại nhiên liệu MJ/lít MJ/kg Trị số Octan RON
Ethanol 23,5 31,1 129
Xăng thường 34,8 44,4 Min 91
Xăng octan cao Min 95
Xăng pha 10%(E
-10)
33,7 93/94
 Một số tính chất hóa lý sau:
Tính chất Etanol
Tỷ trọng tại 15
o
C
0,794
Áp suất hơi Reid (RVP), psi
2,3
Nhiệt độ sôi,
o
C
78,3
6
Độ tan ở 21
o
C
etanol trong nước
nước trong etanol
100%
100%
Nhiệt trị (LHV), kcal/kg
6.380

xăng.
 Nhiệt trị cháy: Nhiệt trị cháy etanol thấp hơn xăng truyền thống nên xăng
pha etanol có nhiệt trị giảm, làm giảm công suất của động cơ. Khi dùng xăng
có 10%tt etanol (E10), để công suất động cơ không đổi thì lượng E10 dùng
phải tăng 1 – 2% kl.
Khí thải, an toàn sức khỏe và môi trường
 Etanol được gọi là nhiên liệu xanh, có khả năng tái tạo từ mùa màng nông
vụ. E10 khi cháy sinh ra lượng khí CO và hydrocarbon ít hơn xăng thông
thường. Đối với NO
x
, thì tuỳ thuộc vào tỷ lệ gasohol/không khí, kết quả là
tăng hơn 0,3 g NO
x
/km trong điều kiện "giàu xăng", và giảm hơn 028 g
NO
x
/km trong điều kiện "thiếu xăng" so với xăng thông thường. Phát thải
CO
2
nói chung không bị ảnh hưởng khi pha trộn etanol vào xăng
Tình hình sản xuất và tiêu thụ
 Etanol nhiên liệu có nhu cầu và sản lượng ngày càng tăng trên thế giới.
Trong năm 2007, Mỹ và Braxin sản xuất 88% lượng etanol nhiên liệu của
thế giới (49,5 triệu m
3
). Tại khu vực Châu Á, các nước dẫn đầu trong sản
xuất etanol nhiên liệu là Trung Quốc (1,84 triệu m
3
), Thái Lan (300 triệu lít)
và Ấn Độ (200 triệu lít). Các nước này cũng đã có những quy định và chính

rượu cao. Butanol là dung môi hữu cơ tốt, được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp hóa học , công nghiệp sơn phủ, dệt nhuộm
 Butanol có độ nhớt cao hơn so với etanol và xăng thông dụng nên có ảnh
hưởng đáng kể đến hệ thống bơm và vận chuyển (3,7cSt)
 Với giới hạn hàm lượng oxy trong xăng tối đa 2,7% kl, có thể pha đến
13,0% butanol vào xăng. Ưu điểm của butanol so với etanol là không làm
tăng RVP của xăng pha trộn ra ngoài giới hạn cho phép.
 Tỷ lệ pha trộn: 1-Butanol có thể pha với xăng làm nhiên liệu cho động cơ ở
bất cứ tỷ lệ nào mà không đòi hỏi thay đổi động cơ xăng (khi pha trộn hơn
18% thì có điều chỉnh nhỏ về động cơ). Tuy nhiên, khi sử dụng TBA thường
giới hạn hàm lượng trong xăng do có nhiệt độ nóng chảy thấp (25,5oC) nên
chúng dễ kết tinh, tạo gel ở điều kiện nhiệt độ phòng.
So sánh tính chất của Butanol với Etanol
 Nhiệt trị cháy của butanol (104.800 BTU/gallon) cao hơn so với etanol
(84,250 BTU/gallon);
 Butanol ít gây ăn mòn và bay hơi thấp hơn etanol;
 Butanol ít tách lớp nước hơn so với etanol nên dễ dàng hơn trong phân phối;
9
 Áp suất hơi bão hòa: xăng pha etanol có áp suất hơi bão hòa tăng dần theo tỷ
lệ etanol nhưng với 1-butanol thì ngược lại;
 Butanol có thể pha với xăng ở tỷ lệ cao hơn so với khi pha với etanol mà
không cần thiết phải thay đổi tỷ lệ không khí/nhiên liệu trong động cơ và
năng lượng tạo thành gần như xăng. Nếu etanol có thể sử dụng với tỷ lệ 5-
10% mà không thay đổi động cơ thì có thể suy ra butanol có thể sử dụng từ
8-32%;
 Tuy nhiên, độ nhớt cao và giá thành lớn hơn so với etanol nên khả năng sử
dụng của butanol để pha chế xăng bị hạn chế.
 Butanol không hút nước, không hấp thụ nước mạnh như Etanol, vì vậy dễ
hòa tan hoàn toàn vào xăng khi pha trộn bất kỳ tỷ lệ nào mà không bị tách
lớp như etanol, đồng thời do không hút nước nên ít nguy cơ bị ăn mòn hơn

etanol. Khi sử dụng 100% biobutanol, thì butanol giảm đáng kể hàm lượng
HC, CO và NO
x
so với xăng thông thường, cụ thể hàm lượng HC giảm 95%,
hàm lượng NOx giảm 37% và hàm lượng CO giảm còn 0,01%.
3. Metanol
Ngoài etanol và butanol, metanol cũng có thể được sử dụng để pha xăng do
chúng có trị số octan cao, tuy nhiên do tính độc hại cao nên metanol không
được khuyến khích sử dụng làm phụ gia tăng TSOT. Metanol được sử dụng
làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, đặc biệt là công nghiệp
hoá dầu
Metanol khi pha trộn vào xăng thì ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi.
4. MTBE(Methylter-Butyl-Ether)
Một số tính chất hóa lý
Tính chất Giá trị
Tỷ trọng tại 15
o
C
0,7533
Áp suất hơi Reid (RVP), psi 7,8
Nhiệt độ sôi,
o
C
55
Nhiệt độ đông đặc,
o
C
-108,6
Độ tan ở 25
o

x
trong điều kiện "thiếu xăng".
 MTBE gây ô nhiễm và có mùi rất khó chịu khi lẫn vào nước. MTBE rất dễ
cháy (điểm chớp cháy -10
o
C) và có thể tạo thành peroxide dễ nổ khi tiếp xúc
với không khí. Một số tài liệu cho rằng MTBE có thể gây ung thư (không có
minh chứng rõ ràng). Tuy nhiên MTBE rất độc hại khi hít vào hoặc khi tiếp
12
xúc với da. Giá trị OEL (occupational exposure limit- giới hạn tiếp xúc nghề
nghiệp) của MTBE là 100 mg/m
3
 Như vậy, nhìn chung việc sử dụng MTBE trên thế giới có thể chia làm 2
nhóm sau:
 Các quốc gia có qui định nghiêm ngặt về môi trường như Mỹ và Châu Âu
đang có xu hướng ngừng sản xuất và sử dụng MTBE, chuyển sang sử dụng
etanol hoặc ETBE ;
 Các nước đang phát triển vẫn tiếp tục sử dụng MTBE do có hiệu quả
5. ETBE (Ethyl Tert Butyl Eter)
Một số tính chất hóa lý
Tính chất Giá trị
Tỷ trọng tại 15
o
C
0,750
Áp suất hơi Reid (RVP), psi 4,4
Nhiệt độ sôi,
o
C
72

2
Khí thải, an toàn sức khoẻ, môi trường
 Pha trộn ETBE vào xăng sẽ giảm phát thải CO, CO2 và hydrocacbon, mức
độ giảm phát thải các khí này là nhiều hơn so với MTBE và etanol; giảm
NOx trong điều kiện "thiếu xăng".
 Tuy rất ít tan trong nước, ETBE cũng gây ô nhiễm và có mùi rất khó chịu
khi lẫn vào nước. ETBE rất dễ cháy. ETBE gây dị ứng da và mắt và có các
tính chất an toàn sức khoẻ khá giống với MTBE.
5. TAME Tert Amyl Methyl Ether
Tính chất Giá trị
Tỷ trọng tại 15
o
C
0,780
Áp suất hơi Reid (RVP), psi 1,5
Nhiệt độ sôi,
o
C
86
Độ tan ở 25
o
C
− TAME trong nước
− Nước trong TAME
1,15%
0,6%
14
Nhiệt trị (LHV), kcal/kg 8600
 Lượng MTBE pha vào xăng với tỷ lệ từ 7 đến 17%V. Với tỷ lệ này, sẽ tăng
được 2-5 TSOT cho xăng sau khi pha trộn

3,5-Dimethylaniline 340 310
p-Toluidine 340 305
p-Ethylaniline 320 300
Diphenylamine 310 300
Aniline 310 290
p-tert-Butylaniline 300 260
N-Methylaniline 280 250
Indoline 300 150
N,N-Dimethylaniline 95 84
16