Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe nvx 155cc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.77 MB, 72 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN THIÊN </b>

<b>CỦA THÀNH PHẦN KHÍ THẢI ĐỐI VỚI HỖNHỢP NHIÊN LIỆU XĂNG VÀ ETHANOL TRÊN</b>

<b>ĐỘNG CƠ XE NVX 155CC</b>

Giảng viên hướng dẫn :Th.S Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện :Đặng Đình Tiến 1811504210143 Lớp: 18DL1 :Ngơ Hồng Hải Thịnh 1811504210443 Lớp: 18DL4

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN THIÊN </b>

<b>CỦA THÀNH PHẦN KHÍ THẢI ĐỐI VỚI HỖNHỢP NHIÊN LIỆU XĂNG VÀ ETHANOL TRÊN</b>

<b>ĐỘNG CƠ XE NVX 155CC</b>

Giảng viên hướng dẫn :Th.S Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện :Đặng Đình Tiến 1811504210143 Lớp: 18DL1 :Ngơ Hồng Hải Thịnh 1811504210443 Lớp: 18DL4

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Đà Nẵng, ngày 1 tháng 6 năm 2022

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

<b>CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc</b>

<b>NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

<b>(Dành cho người hướng dẫn)</b>

<b>1. Thông tin chung: </b>

1. Họ và tên sinh viên: Đặng Đình Tiến , Ngơ Hồng Hải Thịnh<small>12</small>

2. Lớp: 18DL1 , 18DL4<small>12</small> Mã SV: 1811504210143<small>1</small>

3. Tên đề tài: Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc.

4. Người hướng dẫn: Phùng Minh Tùng Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

<b>II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:</b>

1. Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

... ...

1. Điểm đánh giá: ……../10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2. Đề nghị: Được bảo vệ đồ án Bổ sung để bảo vệ☐ ☐ ☐ Không được bảo vệ

<b>(Dành cho người phản biện)</b>

<b>I. Thông tin chung: </b>

1. Họ và tên sinh viên: Đặng Đình Tiến , Ngơ Hoàng Hải Thịnh<small>12</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

2. Lớp: 18DL1 , 18DL4 Mã SV: 1811504210143 1811504210443<small>2</small>

3. Tên đề tài: : Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc.

4. Người phản biện: Đỗ Phú Ngưu Học hàm/ học vị: Thạc sĩ.

<b>II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:</b>

1. Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

<b>Sinh viên có phương pháp nghiên cứuphù hợp, giải quyết các nhiệm vụ đồ án đượcgiao</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với các ĐATN trước đây); - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; giá trị ứng

dụng thực tiễn;

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá; - Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành

phần, hoặc quy trình đáp ứng u cầu đặt ra;

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo).

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 6 năm 2022

<b> Người phản biện</b>

Th.S Đỗ Phú Ngưu

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Tên đề tài: Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc.

Sinh viên thực hiện: Đặng Đình Tiến MSV:1811504210143 Lớp: 18DL1

Ngơ Hồng Hải Thịnh :1811504210443 Lớp: 18DL4 Đồ án “Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí xả khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc” giúp hiểu được sự ảnh hưởng của dịng khí thải khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp ở các tỷ lệ hoà trộn khác nhau. Sử dụng thiết bị phân tích khí xả ACTIGAS của hãng (MULLER-CZECH) để đo khí thải (HC, CO, CO ,<small>2</small>

…) khi sử dụng tỷ lệ hoà trộn xăng và cồn từ 0-50% ethanol. Kết quả cho thấy biểu đồ biến thiên của từng loại khí thải, từ đó đưa ra tỷ lệ hồ trộn nhiên liệu ở mức phù hợp, giúp giảm khí thải ra môi trường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện : Đặng Đình Tiến Mã SV: 1811504210143 :Ngơ Hồng Hải Thịnh Mã SV: 1811504210443 1. Tên đề tài:

Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe nvx 155cc.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- GS.TSKH Nguyễn Khoa Sơn (2017). Cẩm nang nhiên liệu sinh học, Tạp chí Ban điều hành đề án phát triển nhiên liệ sinh học.

- Tài liệu của Cơ quan Bảo vệ môi trường châu Âu “EMEP EEA air pollutant emission inventory guidebook 2019, Nội dung chính của đồ án:

Đồ án “Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí xả khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc” giúp hiểu được sự ảnh hưởng của dòng khí thải khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp ở các tỷ lệ hoà trộn khác nhau. Sử dụng thiết bị phân tích khí xả ACTIGOXP của hangx (MULLER-CZECH) để đo khí thải (HC, CO, CO<small>2</small>,…) khi sử dụng tỷ lệ hoà trộn xăng và cồn từ 0-50% ethanol.

4. Các sản phẩm dự kiến

Kết quả cho thấy biểu đồ biến thiên của từng loại khí thải, từ đó đưa ra tỷ lệ hoà trộn nhiên liệu ở mức phù hợp, giúp giảm khí thải ra mơi trường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

T.S Nguyễn Minh Tiến Th.S Phùng Minh Tùng

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Ngày nay, số lượng các phương tiện giao thông ở nước ta tăng rất nhanh. Kéo theo đó là sự ơ nhiễm mơi trường do khí thải từ động cơ ơ tơ và xe máy. Một yêu cầu cấp thiết lúc này là giảm lượng khí thải ơ nhiễm do động cơ của các phương tiện thải ra môi trường. Một trong những giải pháp hiệu quả để giảm ơ nhiễm là thắt chặt các tiêu chuẩn khí thải đối với các phương tiện và sử dụng nhiên liệu sinh học. Một trong những giải pháp nhằm giải quyết vấn đề này là sử dụng các loại nhiên liệu thay thế, nhiên liệu sinh học có khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường. Xăng sinh học là loại nhiên liệu sinh học hiện nay được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Cùng với xu thế chung, Việt Nam cũng đã và đang triển khai lộ trình áp dụng xăng sinh học E5, E10. Do đó, để phát huy hơn nữa thế mạnh về sản xuất ethanol trong xăng sinh học. Đây cũng chính là lý do thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc”

Sau thời gian học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại học Đà Nẵng, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong trường, đặc biệt là các thầy, cô giáo ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật. Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo Th.S Phùng Minh Tùng, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô cũng như là của các bạn sinh viên để bản đồ án này hoàn thiện hơn nữa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Chúng tôi xin cam đoan rằng đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí xả khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc” là nghiên cứu độc lập của chúng tôi. Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đồ án đã được liệt kê và nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo. Đồng thời những số liệu hay kết quả trình bày trong đồ án đều mang tính chất trung thực, khơng sao chép, đạo nhái.

Chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm trước nhà trường nếu trường hợp phát hiện ra bất cứ sai phạm hay vấn đề sao chép nào trong đề tài này.

Sinh viên thực hiện

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

LỜI NÓI ĐẦU... i

LỜI CAM ĐOAN... ii

<b>1.1.Khái quát về tình hình nghiên cứu...4</b>

1.1.1. Vấn đề khủng hoảng do ơ nhiễm khí thải trên thế giới hiện nay...4

1.1.2. Vấn đề khủng hoảng do ô nhiễm khí thải tại Việt Nam...4

<b>1.2.Tính chất lý hóa của xăng truyền thống...5</b>

1.2.1. Định nghĩa của xăng...5

1.2.2. Phương trình phản ứng cháy trong động cơ...6

1.2.3. Phương pháp sản xuất xăng...6

1.2.4. Các chỉ tiêu về tính chất vật lý...6

1.2.4.1. Khối lượng riêng...6

1.2.4.2. Áp suất hơi bão hòa...6

<b>1.3.Nhiên liệu etanol...11</b>

1.3.1. Vài nét về lịch sử, sử dụng nhiên liệu ethanol...11

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

1.3.2. Phương trình đốt cháy ethanol...13

1.3.3. Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol...13

1.3.3.1. Lợi ích... 13

1.3.3.2. Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol...14

1.3.4. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol trên thế giới...14

1.3.5. Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở nước ta...15

1.4.1. Tính chất lý hố của xăng sinh học...18

1.4.2. Ảnh hưởng của xăng sinh học đến mơi trường...19

<b>Chương 2: QUY TRÌNH THỰC HIỆN KHẢO SÁT...27</b>

<b>2.1.Cơ sở lý thuyết thực hiện việc thử nghiệm...27</b>

2.1.1. Cơng nghệ, quy trình phối trộn xăng sinh học...27

2.1.1.1. Cơng nghệ phối trộn...27

2.1.1.2. Quy trình phối trộn...27

2.1.2. Phân loại các công nghệ phối trộn...29

2.1.2.1. Phối trộn bằng phương pháp khuấy...29

2.1.2.2. Phối trộn bằng phương pháp tuần hoàn...30

2.1.2.3. Phối trộn trong đường ống...31

2.1.2.4. Phối trộn bằng phương pháp sục khí trơ...31

2.1.3. Chế độ phối trộn...32

2.1.3.1. Phối trộn nhiên liệu độ nhớt thấp...33

2.1.3.2. Phối trộn nhiên liệu độ nhớt cao...33

2.1.3.3. Quy trình phối trộn tổng quát...33

2.1.4. Phụ gia cho xăng sinh học...35

2.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của ethanol lên các tính chất sử dụng của nhiện liệu khi phối trộn. ... 36

2.1.5.1. Ảnh hưởng của ethanol đến trị số octane của xăng...36

2.1.5.2. Ảnh hưởng của ethanol đến áp suất hơi bão hòa của xăng...36

2.1.5.3. Ảnh hưởng của ethanol đến sự giảm PCI của Gasohol so với xăng...36

2.1.5.4. Ảnh hưởng của ethanol đến sự tách lớp của Gasohol...36

2.1.6. Nguyên tắc phối trộn...37

2.1.6.1. Tính chỉ số octane (RON)...37

2.1.6.2. Tỷ trọng ()...37

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

2.1.6.3. Tính % khối lượng lưu huỳnh (%S)...37

2.1.6.4. Tính áp suất hơi bão hịa (PVR)...37

<b>2.2.Đối tượng,Vật dụng và thiết bị gồm có...38</b>

2.2.1. Đối tượng khảo sát...38

2.2.1. Vật dụng chuẩn bị trong khảo sát...39

2.2.2. Thiết bị phục vụ khảo sát...40

<b>2.3.Quy trình thực hiện...40</b>

<b>Chương 3: THƠNG SỐ, BIỂU ĐỒ KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHI PHA TRỘNNHIÊN LIỆU SINH HỌC...44</b>

<b>3.1.Các bảng thông số và biểu đồ phát thải của thành phần khí thải theo</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Bảng 1.1 Ưu nhược điểm của methanol và ethanol...9

Bảng 1.2 Tính chất của etanol...12

Bảng 1.3 Quy chuẩn về etanol nhiên liệu biến tính dùng để pha xăng khơng chì...12

Bảng 1.4 Tóm tắt các dự án đang được xây dựng...16

Bảng 3.1 Thơng số khí thải HC khi pha trộn nhiên liệu xăng và ethanol...44

Bảng 3.2 Thơng số khí thải CO khi pha trộn nhiên liệu xăng và ethanol...46

Bảng 3.3 Thơng số khí thải CO khi pha trộn nhiên liệu xăng và ethanol...48<small>2</small> Bảng 3.4 So sánh chỉ số phát thải của E0 và E20...50

Hình 1.1 Nhà máy ethanol Đại Tân...16

Hình 1.2 Cửa hàng kinh doanh xăng E5...18

Hình 1.3 Sản lượng nhiên liệu sinh học tính đến năm 2017...21

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình pha chế ethanol nhiên liệu biến tinh...27

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình phối trộn...28

Hình 2.3 Mơ hình phối trộn thùng có cánh khuấy (a), cánh khuấy (b)...29

Hình 2.4 Mơ hình phối trộn tuần hồn...30

Hình 2.5 Các dạng nạp liệu của hệ thống phối trộn tuần hồn...31

Hình 2.6 Thiết bị trộn kiểu sục khí...32

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình cơng nghệ phối trộn xăng pha ethanol tổng quát...34

Hình 2.8 Thiết bị đo chỉ số octan cầm tay ZELTEX ZX-101XL...35

Hình 2.9 Xe NVX 155cc đời 2019 hãng Yamaha...38

Hình 2.10 Ống nghiệm thể tích 100ml...39

Hình 2.11 Xi lanh thể tích 60ml...39

Hình 2.12 Ống dẫn nhiên liêu... 39

Hình 2.13 Can đựng nhiên liệu...39

Hình 2.14 Máy phân tích khí xả ACTIGAS...40

Hình 2.15 Hút nhiên liệu từ xe ra đến hết...41

Hình 2.16 Nhiên liệu được pha trộn trong ống nghiệm 100ml...42

Hình 2.17 Dữ liệu hiển thị trên màn hình máy phân tích khí xả ở 2000 (vịng/phút)...43

Hình 2.18 Dữ liệu hiển thị trên màn hình máy phân tích khí xả ở 4000 (vịng/phút)...43

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 3.1 Biểu đồ phát thải của khí HC...45 Hình 3.2 Biểu đồ phát thải của khí CO...47 Hình 3.3 Biểu đồ phát thải của khí CO<small>2</small>...49

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

CO : carbon monoxide (cacbon monoxit) CO<small>2</small> : Cacbon dioxit (khí cacbonic)

NO<small>x</small> : tên gọi chung của nhóm các khí thải nitơ oxit SO<small>2</small> : khí Lưu huỳnh dioxit

PCI<small>ethanol</small> : nhiệt trị Ethanol

PCI<small>xăng</small> : nhiệt trị xăng truyền thống

CHỮ VIẾT TẮT:

NLSH : nhiên liệu sinh học NLBT : nhiên liệu biến tinh

IEA : International Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Quốc tế) EPI : Environmental Performance Index ( chỉ số hiệu suất môi trường) AQI : Air Quality Index (chỉ số chất lượng không khí)

PVR : áp suất bão hồ Ts : nhiệt độ sôi Tsđ : nhiệt độ sôi đầu Tsc : nhiệt độ sôi cất

E0 – E50 : E viết tắt của nhiên liệu Ethanol, các chỉ số từ 0 – 50 là tỷ lệ hồ trộn tính theo phần trăm % Ethanol có trong hỗn hợp nhiên liệu

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hiện nay năng lượng và ô nhiễm môi trường là hai vấn đề quan trọng và cấp bách cần giải quyết. Thực tế cho thấy, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp thì kéo theo là lượng năng lượng cần cho nó cũng tăng lên rất lớn. Trong khi đó nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, theo như dự báo của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng xăng dầu của toàn thế giới chỉ đủ cho khoảng 50 năm nữa. Mặt khác việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch làm cho mơi trường bị ơ nhiễm nghiêm trọng. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra rất nhiều khí ơ nhiễm như CO<small>x</small>, NO , SO , các hợp chất hydrocacbon, bụi… gây nên nhiều hiệu ứng xấu đến môi<small>xx</small>

trường, hệ sinh thái và ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống.

Vì vậy việc tìm ra nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường là điều rất quan trọng và cần thiết. Bên cạnh việc sử dụng các nguồn năng lượng như năng lượng thủy điện, năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều…Năng lượng có nguồn gốc sinh học đang rất được quan tâm.

Nhiên liệu sinh học cho động cơ nói chung và phương tiện giao thơng nói riêng đang nhận được sự quan tâm lớn của thế giới. Một mặt nhiên liệu sinh học góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm mơi trường. Mặt khác nhiên liệu sinh học góp phần phát triển kinh tế nông thôn, tăng thu nhập cho người dân ở vùng sâu, vùng xa. Một khi sự phát triển bền vững, phát triển kinh tế gắn liền với các yếu tố xã hội và môi trường có vai trị thiết yếu đối với mỗi quốc gia, lãnh thổ thì các nguồn năng lượng xanh, năng lượng có phát thải cácbon thấp nhận được sự ưu tiên phát triển.

Trong các loại nhiên liệu sinh học thì etanol là loại nhiên liệu có tiềm năng lớn ở Việt Nam nhờ nguồn nguyên liệu phong phú và sự tham gia mạnh mẽ của nhiều thành phần kinh tế vào quá trình sản xuất. Nguyên liệu để sản xuất etanol rất phong phú có thể kể đến như nguồn nguyên liệu từ các sản phẩm nông nghiệp là ngơ, khoai, sắn, mía... Ngồi ra nguồn ngun liệu sản xuất etanol cịn có thể được tận dụng từ rác thải, phế phẩm nông nghiệp như rơm, rạ, bã mía, cỏ khơ hay phế phẩm lâm nghiệp như củi, rễ, cành cây, lá khô... đây là những nguồn nguyên liệu dồi dào không liên quan đến lương thực trong khi giúp cho việc tái sử dụng các nguồn phế liệu một cách hiệu quả nhất.

Việt Nam là một nước nơng nghiệp, nơi có tiềm năng lớn về nguyên liệu phục vụ cho sản xuất nhiên liệu sinh học phục vụ cho đời sống, đã có chủ trương đúng đắn thể

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

hiện qua Đề án Phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học đến năm 2015 và tầm nhìn đến năm 2025. Chủ trương này thể hiện sự tham vọng của chính phủ và cũng thể hiện sự quyết tâm của toàn xã hội trong việc quy hoạch, tổ chức sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học.

Đề tài “Nghiên cứu sự biến thiên của thành phần khí thải đối với hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol trên động cơ xe NVX 155cc” hướng tới góp phần giải quyết các yêu cầu trên của thực tiễn.

<b>1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu</b>

a. Mục đích nghiên cứu và ý nghĩa đề tài

Đồ án đưa ra được các chỉ số phát thải khí CO, CO2, HC theo từng tỷ lệ hoà trộn nhiên liệu ứng với tốc độ động cơ. Từ đó, so sánh và rút ra được tỷ lệ hoà trộn nhiên liệu cho ra kết quả tốt nhất. Giúp giảm thiểu khí thải ra ngồi mơi trường, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu hố thạch và các nhiên liệu khơng thể tái tạo khác.

b. Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên động cơ xăng 4 kỳ 155cc lắp trên xe NVX của Yamaha. Nhiên liệu thử nghiệm gồm xăng khoáng RON 95 thương phẩm, các hỗn hợp xăng khoáng RON 95 và 5%, 10%, 20% đến 50% cồn Ethanol, về thể tích tương ứng (E5, E10, E20 đến E50).

c. Phạm vi nghiên cứu

Khảo sát sự biến thiên của các thành phần khí xả như: (CO , CO, HC,) từ động cơ<small>2</small>

xăng 4 kỳ nói chung và trên xe NVX 155cc nói riêng theo từng tỷ lệ pha trộn hỗn hợp nhiên liệu xăng và ethanol khác nhau.

Đưa ra đánh giá hiệu quả cũng như tác động của việc sử dụng xăng sinh học ở những tỷ lệ pha trộn khác nhau ảnh hưởng đến khí thải của động cơ.

<b>2. Phương pháp nghiên cứu</b>

Đồ án được kết hợp giữa lý thuyết thông qua tổng hợp các nghiên cứu về sử dụng xăng sinh học trên thế giới và liệt kê các chỉ số phát thải đã đo được trong quá trình đo đạc. Sử dụng thiết bị phân tích khí thải để đo các chỉ số phát thải sau khi đã hoà trộn nhiên liệu sinh học và đưa trực tiếp vào bình xăng rỗng. Liệt kê các chỉ số đã đo được, tiến hành nghiên cứu, tính tốn, so sánh và đưa ra kết quả.

Thuyết minh của đồ án được trình bày gồm các nội dung chính sau: Mở đầu

Chương 1. Tổng quan

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Chương 2. Quy trình thực hiện khảo sát

Chương 3. Thơng số, biểu đồ khí thải của động cơ khi pha trộn nhiên liệu sinh học

Kết luận

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>Chương 1: TỔNG QUAN</b>

<b>1.1. Khái quát về tình hình nghiên cứu</b>

1.1.1. Vấn đề khủng hoảng do ơ nhiễm khí thải trên thế giới hiện nay

Môi trường sống của nhân loại đang ngày càng bị ơ nhiễm nặng do chính các chất thải từ các hoạt động của con người gây ra, mà một trong các nguồn chất thải đó là khí thải của các phương tiện giao thơng cơ giới. Trong q trình hoạt động các phương tiện giao thông phát thải vào khơng khí một khối lượng lớn các loại khói, khí độc như CO, CO<small>2</small>, hyđrocacbon (HC), NO , SO , khói đen, chì và các chất thải dạng hạt khác. Các<small>x2</small>

thành phần chất thải này không những gây tác hại trực tiếp cho sức khỏe con người mà về lâu về dài còn phá hoại cả thế giới sinh vật đang nuôi sống con người.

Tùy theo loại động cơ và loại nhiên liệu sử dụng mà khối lượng các thành phần chất thải độc hại chiếm các tỷ lệ khác nhau. Theo số liệu thống kê ở Mỹ, các chất ô nhiễm phát thải từ các phương tiện này chiếm 40¸50% tổng hàm lượng HC, 50% tổng hàm lượng NO<small>x</small> và 80¸90% tổng hàm lượng CO ở khu vực thành phố. Ở các nước phát triển khác như Châu âu và Nhật Bản cũng xảy ra vấn đề tương tự.

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế thì tình hình ơ nhiễm mơi trường cũng ngày càng trầm trọng do số lượng động cơ sử dụng ngày càng nhiều. Trung bình hàng năm thế giới sản xuất thêm trên 40 triệu chiếc động cơ, mức độ phát triển ô tô, xe máy ngày càng mạnh, đặc biệt là tại các khu đô thị của Châu Á. Khơng kiểm sốt khí thải, các loại phương tiện này thải ra môi trường một lượng đáng kể các chất hydro cacbon (HC), oxit cacbon (CO) và khói bụi. Các chất này góp phần quan trọng gây ơ nhiễm khơng khí tại rất nhiều nước ở Châu á. Các nước ở Châu á đang chú tâm đến các vấn đề ô nhiễm do các phương tiện gây ra.

1.1.2. Vấn đề khủng hoảng do ơ nhiễm khí thải tại Việt Nam

Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường trên địa bàn các đô thị lớn đang trở thành một vấn đề bức xúc. Các nhà khoa học tại các trung tâm nghiên cứu môi trường của Đại học Yale và Đại học Columbia ở Mỹ đã tiến hành nghiên cứu chỉ số hiệu suất môi trường (Environmental Performance Index - EPI) ở 132 quốc gia, kết quả cho thấy Việt Nam được xếp hạng thứ 79 trong danh sách này. Trên cơ sở tiêu chuẩn cho phép của thế giới về đánh giá chất lượng khơng khí (Air Quality Index- AQI), nếu mức độ sạch của khơng khí từ 150-200 điểm thì đã bị coi là ơ nhiễm, từ 201-300 thì coi là cực kỳ cấp bách, ảnh

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân. Trong khi đó, tại Việt Nam, hai khu vực ơ nhiễm nhất là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, chỉ số AIQ trong ngày ở mức 122-178. Còn vào các khung giờ cao điểm, khi xảy ra các vụ ùn tắc hoặc ùn ứ giao thơng thì chỉ số AIQ trên địa bàn các đô thị lớn phải lên tới trên 200. Điều đó cho thấy Việt Nam đang đứng ở ngưỡng ơ nhiễm khơng khí nghiêm trọng, gây ra những hiểm họa khôn lường đối với sức khỏe của người dân.

Chưa ai thống kê hết những hệ lụy do sự bùng nổ phương tiện giao thông cá nhân bằng xe gắn máy gây ra. Điều lạ cũng là năng lượng ngang nhau nhưng với nguồn điện thì được khuyến cáo cần tiết kiệm tối đa. Còn xăng dầu phải nhập siêu có lúc giá đã lên trên 32.000 đồng/lít thì khơng được sự cảnh báo vào cuộc của cơ quan chức năng của xã hội đề cập đến cần tiết kiệm xăng dầu phương tiện từ nhiều phương tiện cá nhân không cần thiết.

Tại Việt Nam, tình trạng ơ nhiệm mơi trường do khí thải động cũng đã đến mức đáng lo ngại. Theo số liệu cập nhật năm 2020, số lượng phương tiện giao thơng, chỉ tính phương tiện giao thơng cơ giới đường bộ ở Việt Nam đã là trên 65.000.000 xe gắn máy, trên 4.500.000 xe ô tô các loại và số lượng phương tiện giao thông này vẫn đang gia tăng một cách nhanh chóng, đặc biệt ở hai đơ thị lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Nếu tính bình qn một ơtơ có dung tích xilanh là 2.5 lít, và một xe máy là 0,1 lít thì 25 xe máy sẽ tương đương một ơtơ. Như vậy 65 triệu xe máy cũng sẽ thải ra một lượng khí thải bằng khoảng 2,7 triệu ơtơ. Chưa kể trong đơ thị, xe máy sẽ có thời gian lăn bánh nhiều hơn vì là phương tiện cơ động của người dân.

<b>1.2. Tính chất lý hóa của xăng truyền thống</b>

1.2.1. Định nghĩa của xăng

Xăng, hay còn gọi là ét-xăng (phiên âm từ tiếng Pháp: essence), là một loại dung dịch nhẹ chứa hydrocacbon, dễ bay hơi, dễ bốc cháy, chưng cất từ dầu mỏ. Xăng được sử dụng như một loại nhiên liệu dùng để làm chất đốt cho các loại động cơ xăng.

Xăng là hỗn hợp của các hydrocarbon thể lỏng linh động và dễ cháy, có nguồn gốc từ dầu mỏ và được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong. Xăng cũng được sử dụng làm dung môi cho dầu và chất béo. Bắt nguồn từ một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp dầu mỏ (dầu hỏa là sản phẩm chính), xăng trở thành nhiên liệu được ưa dùng cho xe cộ bởi chúng sản sinh nhiều năng lượng trong buồng đốt và khả năng hịa trộn tốt với khơng khí trong bộ chế hịa khí.

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Xăng là một hỗn hợp phức tạp của hàng trăm hydrocarbon khác nhau, hầu hết là bão hòa và chứa từ 4 đến 12 nguyên tử carbon trong một phân tử. Xăng sử dụng trong xe cộ có nhiệt độ sơi chủ yếu ở dải nhiệt giữa 30 đến 200 độ C (85 – 390 độ F), hỗn hợp được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện sử dụng theo độ cao và theo mùa. Xăng máy bay có tỉ lệ của cả phần ít bay hơi và dễ bay hơi nhỏ hơn so với xăng sử dụng cho xe cộ.

1.2.2. Phương trình phản ứng cháy trong động cơ (1.1)

1.2.3. Phương pháp sản xuất xăng

Xăng đầu tiên được sản xuất bằng cách chưng cất, đơn giản là tách tạp chất, những vật chất có giá trị hơn từ dầu thơ. Q trình xử lý sau này, nhằm mục đích tăng hiệu suất sản xuất xăng từ dầu mỏ, người ta chia nhỏ những phân tử bằng quá trình được biết đến với tên gọi quá trình phân tách (cracking). Phân tách nhiệt (thermal cracking), sử dụng nhiệt và áp suất cao, được giới thiệu vào năm 1913 và được thay thế vào năm 1937 bởi phương pháp phân tách sử dụng xúc tác (catalytic cracking) để làm tăng hiệu suất của các phản ứng hóa học và sản xuất được nhiều xăng hơn. Các phương pháp khác sử dụng để tăng chất lượng xăng và tăng nguồn cung gồm có phương pháp trùng hợp, chuyển từ thể khí thành các olefin ví dụ như từ propylene và butylene thành các phân tử lớn hơn trong quãng xăng; ankyl hóa, một q trình liên kết một olefin với một paraffin ví dụ như isobutane; phương pháp đồng phân hóa, biến đổi từ hydro các bon mạch thẳng sang hydro các bon phân nhánh; và tái cấu trúc, sử dụng nhiệt hoặc chất xúc tác để sắp xếp lại cấu trúc phân tử.

1.2.4. Các chỉ tiêu về tính chất vật lý 1.2.4.1. Khối lượng riêng

Khối lượng riêng là khối lượng trên một đơn vị thể tích, thơng thường khối lượng riêng được đo ở 15 C. Khối lượng riêng liên quan mật thiết đến các chỉ tiêu khác như<small>0</small>

thành phần cất, áp suất hơi bão hồ… Vì vậy chỉ tiêu này thường nằm trong một giới hạn nhất định, đối với xăng ơ tơ là 0,725 ÷ 0,78 g/cm<small>3</small>

1.2.4.2. Áp suất hơi bão hòa.

Áp suất hơi bão hồ là một trong các tính chất vật lý quan trọng của các chất lỏng dễ bay hơi. Đây chính là áp suất mà tại đó thể hơi nằm cân bằng với thể lỏng.

Áp suất hơi bão hoà Reid (PVR) là áp suất tuyệt đối ở nhiệt độ 37,8 C đặc trưng<small>0</small>

cho khả năng bay hơi của phần nhẹ trong xăng. Đó là áp suất hơi của xăng đo được trong điều kiện của bình chịu áp tiêu chuẩn gọi là bom Reid ở nhiệt độ 37,8 C ( hay 100 F ). Áp<small>00SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

suất hơi bão hồ cao thì động cơ dễ khởi động. Tuy nhiên nếu áp suất hơi bão hịa cao q thì sẽ dễ tạo nút hơi trong động cơ, gây hao hụt trong tồn chứa và ô nhiễm môi trường. Áp suất hơi bão hoà quá thấp cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tính khởi động của động cơ nhất là về mùa lạnh. Vì vậy trong chỉ tiêu kỹ thuật thường giới hạn: 0,43 <PVR <0,75bar. PVR xác định theo tiêu chuẩn ASTM-D323 .

1.2.4.3. Thành phần cất.

Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều loại hydrocacbon khác nhau, chưa kể một lượng nhỏ các chất phụ gia có trong xăng. Mỗi loại hydrocacbon đều có đặc tính hóa lý riêng. Khi tiến hành gia nhiệt cho một mẫu xăng các hydrocacbon khác nhau sẽ chuyển từ dạng lỏng sang dạng khí ở những nhiệt độ khác nhau gọi là nhiệt độ sơi. Tính chất sơi và bay hơi của xăng thường được đánh giá bằng Tsđ, Tsc và Ts tương ứng với % thể tích chưng cất được trong thiết bị chưng cất tiêu chuẩn. Đối với xăng thương phẩm thì các giá trị của các nhiệt độ này phải được nằm trong một giới hạn nhất định.

Phương pháp xác định thành phần cất của xăng được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM-D86.

Thành phần cất của xăng là phần trăm thể tích thu được theo nhiệt độ trong một dụng cụ chuẩn. Nó là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến tính năng khởi động, tính năng tạo nút hơi, khả năng đóng băng và khả năng làm lỗng dầu bơi trơn…

Ý nghĩa của việc xác định thành phần cất đối với động cơ xăng: Ảnh hưởng đến khả năng khởi động.

Nhiệt độ sôi đầu (Tsđ ) là nhiệt độ tại đó thu được giọt lỏng đầu tiên trong ống đo. Nhiệt độ sôi đầu cùng với nhiệt độ tương ứng với 10% - 30% thể tích ảnh hưởng đến tính khởi động của động cơ, khả năng tạo nút hơi và hao hụt nhiên liệu. Khi Tsđ và T10% càng thấp thì lượng nhiên liệu bay hơi càng lớn, động cơ dễ khởi động nhưng nếu thấp quá thì dễ tạo nút hơi làm động cơ hoạt động không ổn định đồng thời gây hao hụt nhiên liệu lớn trong quá trình vận chuyển và tồn chứa.

Ảnh hưởng lên khả năng tăng tốc.

Nhiệt độ cất 50% (T50% ) là nhiệt độ ứng với 50% thể tích sản phẩm ngưng tụ được. Nhiệt độ 50% biểu thị ảnh hưởng của nhiên liệu đến quá trình làm việc của động cơ khi thay đổi tốc độ. Khi T50% cao tức là nhiên liệu chứa ít hydrocacbon nhẹ nên khi tăng tốc độ động cơ mặc dù lượng nhiên liệu nạp vào lớn nhưng bốc hơi và cháy không kịp làm giảm công suất, máy yếu và điều khiển khó khăn.

Ảnh hưởng đến khả năng cháy hết.

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Nhiệt độ 90% (T90%) là nhiệt độ tương ứng với 90% thể tích thu được cịn nhiệt độ sơi cuối là nhiệt độ cực đại đạt được khi chưng cất. T90% và Tsc đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu. Giá trị T90% và Tsc càng cao chứng tỏ trong xăng chứa nhiều hydrocacbon nặng nên quá trình bay hơi tạo hỗn hợp cháy sẽ khó khăn.

1.2.5. Các chỉ tiêu về tính chất sử dụng 1.2.5.1. Trị số octane

Định nghĩa

Trị số octane là một đại lượng quy ước đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của xăng. Giá trị của nó được tính bằng % thể tích của iso-octane (2,2,4-trimetyl pentan ) trong hỗn hợp của nó với n-Heptan. Trong hỗn hợp này thì iso-octane có khả năng chống kích nổ tốt nên được quy ước bằng 100, ngược lại n-heptan có khả năng chống kích nổ kém và được quy ước bằng 0.

Về nguyên tắc thì trị số octane càng cao càng tốt, tuy nhiên phải phù hợp với từng loại động cơ.

Hiện tượng cháy kích nổ

Q trình cháy của nhiên liệu trong buồng đốt ln có sự cạnh tranh giữa hai q trình đó là q trình cháy bình thường và trình cháy khơng bình thường. Nếu vận tốc màng lửa từ 14 đến 40 (m/s) là quá trình cháy bình thường. Nếu vận tốc màng lửa từ 1.400 đến 4.000(m/s) là q trình cháy khơng bình thường hay cháy kích nổ.

Bản chất của hiện tượng cháy kích nổ trong động cơ Xăng

Bản chất của hiện tượng cháy kích nổ là sự oxy hóa các hydrocacbon kém bền tạo ra các hợp chất chứa oxy như peroxyt, hydroperoxyt, rượu, xeton, axit… trong số các hợp chất này thì đáng chú ý nhất là các hợp chất peroxyt, hydroperoxyt đây là hai hợp chất kém bền dễ bị phân hủy tạo ra các gốc tự do để sinh ra các phản ứng chuỗi dẫn đến sự tự bốc cháy.

Các phương pháp xác định trị số octane Có hai phương pháp xác định trị số octane

- Phương pháp RON ( vịng quay mơ tơ thử nghiệm 600 vịng/phút) - Phương pháp MON ( vịng quay mơ tơ thử nghiệm 900 vịng/phút) Thơng thường ta thu được RON cao hơn MON

Ngồi ra ta cịn xác định trị số octane trên đường Các phương pháp làm tăng chỉ số octane. - Phương pháp dùng phụ gia.

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Có 2 loại phụ gia:

+ Phụ gia chì: Bao gồm các chất như tetrametyl chì, tetraetyl chì. Phụ gia chì khi cho vào xăng có tác dụng phá hủy các hợp chất trung gian như (peroxyt, hydroperoxyt) do đó làm giảm khả năng cháy kích nổ của xăng. Phụ gia chì khi pha vào xăng làm tăng trị số octane nhiều nhất (6÷12 đơn vị octane). Tuy nhiên do tính độc hại của nó nên ngày nay phụ gia chì khơng được sử dụng nữa.

+ Phụ gia khơng chì: Sử dụng các hợp chất chứa oxy như methanol, ethanol,… Nhóm phụ gia này khơng những làm tăng trị số octane của xăng mà còn giúp cho nhiên liệu cháy hồn tồn (do đưa thêm oxy ) từ đó hạn chế được lượng khí thải độc hại ra mơi trường. Ưu, nhược điểm của methanol và ethanol:

Bảng 1.2.5.1.1 Ưu nhược điểm của methanol và

Để tăng trị số octane cho xăng ta phải áp dụng các công nghệ lọc dầu tiên tiến để chuyển các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh hoặc thành hydrocacbon vịng thơm có chỉ số octane cao. Đó là các q trình như: reforming xúc tác, alkyl hóa, isomer hóa…

1.2.5.2. Nhiệt độ chớp cháy.

Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ tại đó khi nhiên liệu được đốt nóng, hơi hydrocacbon sẽ thốt ra tạo với khơng khí xung quanh một hỗn hợp mà nếu ta đưa ngọn lửa đến gần chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp. Như vậy nhiệt độ chớp cháy có liên

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hoàng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

quan đến hàm lượng các sản phẩm nhẹ có trong nhiên liệu. Dầu càng có nhiều cấu tử nhẹ thì nhiệt độ chớp cháy càng thấp.

Nhiệt độ này đặc trưng cho mức độ hoả hoạn, quá trình vận chuyển, bảo quản và sử dụng an tồn phịng chống cháy nổ.

1.2.5.3. Tính ổn định hóa học.

Là khả năng chống lại sự oxy hóa của mơi trường xung quanh. Khi xăng bị oxy hóa thì dễ tạo nhựa, cặn. Tính chất này đặc trưng cho khả năng tồn chứa của xăng.

1.2.5.4. Các chỉ tiêu khác. Hàm lượng chì.

Để tăng trị số octane của xăng người ta pha thêm vào xăng nước chì ((C<small>2</small>H<small>5</small>)<small>4</small>pb + C<small>2</small>H<small>5</small>Br hoặc C<small>2</small>H<small>5</small>Cl). Nước chì rất độc gây tổn thương cho hệ thần kinh trung ương. Do đó ngày nay người ta khơng sử dụng xăng pha chì nữa.

Hàm lượng lưu huỳnh.

Bất kỳ một loại dầu thô nào cũng chứa hàm lượng lưu huỳnh nhất định. Trong quá trình chế biến các hợp chất lưu huỳnh được loại ra khỏi sản phẩm nhưng vẫn còn một phần tồn tại trong sản phẩm cuối cùng. Vì vậy xăng bao giờ cũng chứa một hàm lượng lưu huỳnh nhất định. Lưu huỳnh tồn tại trong xăng gây ăn mòn động cơ và ô nhiễm môi trường do quá trình cháy tạo ra SO và SO . Hàm lượng lưu huỳnh được xác định theo<small>23</small>

tiêu chuẩn ASTM D1266. Hàm lượng aromatic.

Sự có mặt của các hydrocacbon thơm trong xăng làm tăng trị số octane nhưng nếu hàm lượng quá lớn làm cho nhiên liệu khó cháy. Mặt khác chúng là các hợp chất gây hại tới sức khoẻ con người. Do đó hàm lượng benzen được quy định nhỏ hơn 1% thể tích và hàm lượng hydrocacbon thơm nhỏ hơn 20% thể tích.

Hàm lượng nước và các tạp chất cơ học.

Về yêu cầu kỹ thuật, hàm lượng nước và các tạp chất cơ học không được tồn tại trong xăng. Tuy nhiên trong quá trình vận chuyển và tồn chứa nước tự do có thể lẫn vào. Biết được hàm lượng nước trong xăng có ý nghĩa rất quan trọng, nó giúp cho việc tính tốn khối lượng sản phẩm, khả năng chống ăn mòn... Tổng hàm lượng nước xác định theo phương pháp ASTM D95-83. Đối với hàm lượng tạp chất cơ học yêu cầu kỹ thuật không cho phép tồn tại trong xăng. Tuy nhiên trong quá trình vận chuyển và tồn chứa hàm lượng tạp chất cơ học có thể có trong xăng.

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>1.3. Nhiên liệu etanol </b>

1.3.1. Vài nét về lịch sử, sử dụng nhiên liệu ethanol

Thời gian đầu ethanol được dùng trong y tế, trong mỹ phẩm, dùng làm dung mơi và sau này nó được biết đến như nguồn nhiên liệu cho động cơ đốt trong được ứng dụng ở nhiều nước như Anh, Pháp, Mĩ, Canada, Brazil…

Ethanol là cấu tử phối trộn làm tăng chỉ số octane của xăng:

Để tăng công suất của động cơ, ta phải tăng chỉ số nén. Khi tăng chỉ số nén ta cần phải tăng chỉ số octane của xăng để tránh hiện tượng cháy kích nổ của nhiên liệu. Trước đây để tăng chỉ số octane người ta thường dùng Tetra etyl chì nhưng hiện nay nó đã bị cấm sử dụng vì chì rất độc, gây tổn thương cho hệ thần kinh trung ương, gây ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cho chúng ta thấy dùng nhóm phụ gia là hợp chất hữu cơ chứa oxy như: mety lter butyl ete (MTBE), etyl ter butyl ete (ETBE), methanol, ethanol khi pha xăng sẽ làm tăng chỉ số octane của xăng, làm xăng cháy tốt hơn, giảm phát thải các khí gây ơ nhiễm.

Ngày nay có thể thấy ethanol hồn tồn có khả năng dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong, thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch. Ethanol đựơc dùng ở 2 dạng cụ thể sau:

Ethanol được pha vào xăng với tỉ lệ 20%. Với tỉ lệ này thì khơng cần thay đổi hay hiệu chỉnh gì động cơ xăng. Tuổi thọ, độ bền của động cơ không hề thay đổi.

Ethanol là nhiên liệu thay thế hoàn toàn cho xăng dùng cho những động cơ đốt trong cải tiến.

Etanol là chất lỏng không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 C), sơi ở 78,39 C, hóa rắn ở - 114,15 C, tan vô hạn trong nước. Sở<small>ooo</small>

dĩ etanol tan tốt trong nước và có nhiệt độ sơi cao hơn nhiều so với este hay aldehit có. cùng số cacbon là do sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử với nhau và với nước.

Một số tính chất vật lý thể hiện trên Bảng 1.2

Bảng 1.3.1.1.1 Tính chất của etanol. TT Tính chất Giá trị

1 Cơng thức phân tử C<small>2</small>H<small>5</small>OH hay C<small>2</small>H<small>6</small>O

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

2 Phân tử gam 46,07 g/mol

3 Cảm quan Chất lỏng trong suốt dễ cháy

Bảng 1.3.1.1.2 Quy chuẩn về etanol nhiên liệu biến tính dùng để pha xăng khơng chì

1. Hàm lượng etanol, % thể tích, khơng nhỏ 3. Hàm lượng nước, % thể tích, khơng lớn hơn 1,0 TCVN 7893 (ASTM E 1064) 4. Độ axit (tính theo axit axetic CH COOH), %<small>3</small>

Sử dụng ethanol làm nhiên liệu không chỉ là một biện pháp tình thế nhằm làm tăng chỉ số octane của xăng, thay thế cho những phụ gia gây ô nhiễm môi trường sinh thái mà

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

còn đảm bảo an tồn năng lượng cho mỗi quốc gia vì đây là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo được.

a) Lợi ích về kinh tế

Sản xuất ethanol làm nhiên liệu góp phần thúc đẩy nền nơng nghiệp phát triển vì ethanol được sản xuất theo dây chuyền công nghệ sinh học. Nguyên liệu sản xuất ethanol là tinh bột của các loại củ hạt như: sắn, khoai, ngô, lúa, gạo, trái cây… Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào trong tự nhiên. Tạo ra nhiều công ăn việc làm cho nhiều lao động ở nông thôn, giải quyết được lượng lương thực bị tồn đọng và đặc biệt khuyến khích được tinh thần lao động sản xuất của người dân.

Ngoài ra việc sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung cũng như gasohol nói riêng giúp cho các quốc gia chủ động trong chính sách năng lượng của mình. Nước nào càng có nhiều xăng sinh học thì càng ít phụ thuộc vào nước khác và từ đó có thể phát triển nền kinh tế của mình một cách bền vững.

b) Lợi ích về mơi trường

Dùng ethanol làm nhiên liệu sẽ giảm được một lượng lớn các chất gây ơ nhiễm mơi trường. Vì vậy nó được mệnh danh là “xăng xanh”. Theo các tính tốn cho thấy nếu thay thế việc đốt một lít xăng bằng một lít ethanol thì sẽ giảm 40% lượng phát sinh khí CO<small>2</small>

vào khí quyển . Khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn hơn so với khi đốt xăng. Ta thấy trong các động cơ xăng thường xuất hiện các bụi bẩn chính là do các hydrocacbon cháy khơng hết. Điều đó phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động cơ. Khi pha ethanol vào xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ơ nhiễm mơi trường. Hơn nữa ethanol được điều chế từ các sản phẩm nơng nghiệp vì thế sẽ làm tăng diện tích đất trồng. Điều này có nghĩa là làm tăng diện tích lá phổi của trái đất lên.

1.3.3.2. Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol

Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hồ tan vơ hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo quản trong hệ thống bồn chứa đặt biệt.

Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm được hàm luợng các chất gây ô nhiễm như CO nhưng lại gây ra một số chất như các andehyt, NO . Đây là những chất gây ô nhiễm. <small>x</small>

Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCI<small>ethanol</small>=26,8 MJ/kg) và các loại ancol khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCI<small>xăng</small>=42,5 MJ/kg) nên khi dùng ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng. Tuy nhiên sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta pha với số lượng ít

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Tóm lại việc sử dụng gasohol có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những mặt hạn chế. Tuy nhiên khi phân tích tương quan giữa các mặt lợi và hại ta vẫn thấy mặt lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn.

1.3.4. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol trên thế giới Ethanol được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau

Cơng nghệ sản xuất ethanol tổng hợp

Tổng hợp ethanol có nghĩa là sản xuất ethanol bằng phương pháp hoá học. Trên thế giới người ta sản xuất ethanol bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong cơng nghệ tổng hợp hố dầu ethanol được sản xuất bằng dây chuyền công nghệ hydrat hố đối với khí etylen hoặc cơng nghệ cacbonyl hố với methanol.

Hydrat hố: (1.3) Cacbonyl: (1.4)

Cơng nghệ sản xuất ethanol sinh học

Công nghệ này dựa trên q trình lên men các nguồn hydratcacbon có trong tự nhiên như: nước quả ép, nước thải men bia, ngô, sắn, mùn, gỗ...

Quá trình sản xuất ethanol sinh học có thể phân thành 2 cơng đoạn là cơng đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và cơng đoạn làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng.

Ngày nay người ta sản xuất ethanol chủ yếu bằng công nghệ sản xuất ethanol sinh học.

Hiện nay trên thế giới có khoảng 50 nước sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học ở các mức độ khác nhau ( E5, E10 và thậm chí là E20 như Brazil ). Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 38 tỷ lít ethanol thì đến năm 2005 đã sản xuất được 50 tỷ lít ethanol (trong đó 75% la nhiên liệu sinh học), và dự kiến đến 2012 là khoảng 80 tỷ lít ethanol.

Mỹ là nước đứng đầu thế giới về sản xuất và sử dụng ethanol. Trong khu vực Đơng Nam Á thì Thái Lan là nước đứng đầu về sản xuất và sử dụng ethanol.

1.3.5. Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở nước ta

Ở nước ta công nghệ sản xuất ethanol còn rất nhỏ bé và lạc hậu. Chỉ có nhà máy sản xuất ethanol mà nguồn nguyên liệu chủ yếu từ tinh bột (sắn, ngô, khoai…) và từ rỉ đường. Hồn tồn chưa có nhà máy sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose (rơm rạ, mùn cưa, cây cỏ…). Sản phẩm chủ yếu là ethanol thương phẩm (nồng độ 40%

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

đến 45%) và cồn công nghiệp (nồng độ từ 95,57% đến 96%), một lượng nhỏ được làm khan thành ethanol tuyệt đối (nồng độ 99,5%).

Nước ta có nhà máy sản xuất ethanol đầu tiên là nhà máy ethanol Đại Tân. Nhà máy có cơng suất 100.000 tấn/năm (tương đương với 125 triệu lít/năm). Có tổng vốn đầu tư khoảng 900 tỉ đồng, được đặt tại xã Đại Tân, huyện Đại Lộc, Quảng Nam do Công ty CP Đồng Xanh đầu tư. Mỗi năm nhà máy cần 300.000 tấn sắn (mì) khô để sản xuất ra 100 ngàn tấn ethanol.

Tháng 9/2009 nhà máy Ethanol Đại Tân đã sản xuất thử mẻ sản phẩm đầu tiên, từ tháng 4-6/2010 sản xuất 50% công xuất và từ tháng 7/2010 nhà máy đã chạy từ 60-70% cơng suất.

Hình 1.3.5.1.1.1 Nhà máy ethanol Đại Tân

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Hiện nay ngoài nhà máy ethanol Đại Tân chúng ta cịn có 5 nhà máy sản xuất ethanol khác trên khắp cả nước đang được xây dựng và hồn thiện.

50 triệu lít/năm Tháng 12/2008 Cơng ty Đại

Việt <sup>Đang chạy thử</sup>

Ở nước ta xăng E5 được bán thí điểm lần đầu tiên vào năm 2008 tại hai trạm bán lẻ xăng dầu ở Hà Nội thuộc hệ thống phân phối xăng dầu của PVOIL. PVB nhập khẩu ethanol tuyệt đối 99,6 % thể tích từ Trung Quốc, sau đó pha với xăng A95 và A92 với tỷ lệ 5 % ethanol theo thể tích để thành xăng ethanol E5. Xăng E5 ban đầu được bán thử nghiệm cho 50 xe tắc xi gồm hai loại: loại 4 chỗ và 7 chỗ ngồi, thuộc hiệp hội taxi thành phố Hà Nội. Thời gian bán thử nghiệm là 6 tháng. Sau đó BỘ CƠNG THƯƠNG đã u cầu dừng bán xăng E5 rộng rãi ra công chúng vì đến năm 2008, Việt Nam chưa có quy chuẩn quy định về xăng pha ethanol. Trong khi đó xăng dầu là mặt hàng phải tuân theo quy chuẩn của nhà nước nên không thể bán ra thị trường.

<small>SVTH: Đặng Đình Tiến – Ngơ Hồng Hải Thịnh GVHD: Th.S Phùng Minh Tùng</small>

</div>