Bài giảng Nhiên liệu và môi chất chuyên dụng

Nội dung của bài giảng trình bày tổng quan về nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong, phân loại nhiên liệu, yêu cầu đối với nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong, thành phần hóa học của nhiên liệu gốc dầu mỏ, tính chất lý hóa của sản phẩm dầu mỏ, xăng ôtô, nhiên liệu diesel và chất bôi trơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhiên liệu và môi chất chuyên dụng TRƯ NG PGS. TS. I H C NHA TRANG Nguy n Văn Nh n NHI£N LIÖU & M¤I CHÊT CHUY£N DôNG (Bài gi ng dùng cho sinh viên các ngành K thu t-Công ngh t i HNT) NHA TRANG - 2012 -2Chương 1 T NG QUAN V NHIÊN LI U DÙNG CHO NG CƠ T TRONG 1.1. PHÂN LO I NHIÊN LI U Nhiên li u là ch t cháy ư c và sinh ra nhi t khi cháy, ví d : than, c i, xăng, d u, khí t, khí hoá l ng, v.v. B ng 1-1. Phân lo i t ng quát nhiên li u Tiêu chí phân lo i Lo i nhiên li u - i u ki n áp suát và s n - xu t nhiên li u Nhiên li u l ng : xăng, d u ho , gas oil, benzol, c n, d u solar, d u mazout, v.v. khí quy n Nguyên li u t : khí m , khí lò ga, khí th p, khí lò cao, khí hoá l ng, v.v. Tr ng thái t n t i nhi t Khí M c ích s d ng Nhiên li u r n : than á, than bùn, c i, v.v. Nhiên li u g c d u m : xăng, d u diesel, d u ho , v.v. Nhiên li u thay th : xăng t ng h p, c n, hydro, v.v. Nhiên li u dùng cho xăng, c n, khí ng cơ phát ho b ng tia l a : t, v.v. Xăng cracking - Xăng reforming - Nhiên li u t ng h p - Nhiên li u chưng c t - Nhiên li u có nhi t tr cao : xăng, d u diesel, mazout,v.v. - n Văn Nh n Xăng chưng c t tr c ti p - PGS. TS. Nguy Nhiên li u máy bay : xăng máy bay, nhiên li u ph n l c. - Theo nhi t tr Nhiên li u diesel : gas oil, mazout, khí - Công ngh s n xu t - Nhiên li u có nhi t tr th p : khí lò ga, khí lò cao,v.v. - NHIÊN LI U VÀ MÔI CH T CHUYÊN D NG t, v.v. - 2012 -31) Khí m - còn g i là khí t nhiên (natural gas) - là h n h p các lo i khí ư c khai thác t các m khí t ho c m d u trong lòng t. Khí m có th ư c phân lo i thành : khí ng hành, khí không ng hành và khí hoà tan. Khí ng hành - khí t do có trong các m d u. Khí không ng hành - khí ư c khai thác t các m khí t trong lòng t và không ti p xúc v i d u thô trong m d u. Khí hoà tan - khí hoà tan trong d u thô ư c khai thác t các m d u. Thành ph n c a khí m có th r t khác nhau tuỳ thu c vào v trí a lý mà khí m ư c khai thác, tuy nhiên chúng u ch a ch y u là methane (CH4), ethane (C2H6) và m t lư ng nh các ch t khác như dioxide carbon (CO2), nitơ (N2), helium (He), v.v. Ngoài công d ng làm nhiên li u cho ng cơ t trong ( C T) nói riêng và nhiên li u nói chung, khí m còn ư c s d ng làm nguyên li u s n xu t phân hoá h c, v t li u t ng h p, v.v. 2) Khí l c-hoá d u - các lo i khí thu ư c trong quá trình ch bi n d u m , ví d : khí thu ư c trong các quá trình chưng c t tr c ti p, nhi t phân, cracking, v.v. 3) Khí lò ga (producer gas) - khí t thu ư c b ng cách khí hoá các lo i nhiên li u r n như than á, than nâu, than c i, g , v.v. nhi t cao. Toàn b quá trình khí hoá ư c ti n hành trong m t lo i thi t b có tên là lò sinh khí. Hình 1-1 gi i thi u sơ lò sinh khí và m t s thông s công tác trong quá trình khí hoá than á . KhÝ lß ga 150 - 500 0C 1 500 - 900 0C 2 900 - 1100 0C 3 ≈ 1300 0C 4 5 KK + H2O H. 1-1. Sơ lò sinh khí 1- T ng s y, 2- T ng chưng c t, 3- T ng t o khí, 4- T ng cháy, 5- Ph n ch a tro PGS. TS. Nguy n Văn Nh n - NHIÊN LI U VÀ MÔI CH T CHUYÊN D NG - 2012 -4Nguyên lý ho t ng c a lò sinh khí như sau : không khí ư c th i vào lò t phía dư i ; ngay phía trên ghi lò, than á ư c t cháy theo ph n ng to nhi t : C + O2 = CO2 + 406000 kJ/kmol (1.1) Khu v c di n ra quá trình cháy nói trên ư c g i là t ng cháy, khu v c phía trên t ng cháy là t ng kh . T i t ng kh di n ra 2 lo i ph n ng thu nhi t dư i ây : CO2 + C ⇔ 2CO - 176000 kJ/kmol (1.2) H2O + C ⇔ CO + H2 - 132000 kJ/kmol (1.3) Ph n ng (1.2) và (1.3) là các ph n ng 2 chi u. T s CO/CO2 ư c hình thành ph n ng (1.2) và H2/H2O ph n ng (1.3) ph thu c trư c h t vào nhi t t i khu v c 0 di n ra ph n ng. nhi t 700 C , CO/ CO2 ≈ 1 và H2/ H2O ≈ 2,3 ; nhi t 1000 0C , CO/ CO2 ≈ 165 và H2/ H2O ≈ 103. Trong trư ng h p s n xu t khí lò ga t than á, ngư i ta thư ng th i m t lư ng nh t nh hơi nư c vào trong lò cùng v i không khí. M c ích chính c a vi c s d ng hơi nư c là làm gi m nhi t t ng cháy nh m b o v các cao. N u không có hơi nư c, b ph n c a lò ti p xúc tr c ti p v i than và tro có nhi t 0 nhi t t i khu v c ngay trên ghi lò có th t t i 1700 C. Ngoài ra, hơi nư c cũng có tác d ng làm tăng ch t lư ng c a khí lò ga nh tăng hàm lư ng H2 t quá trình phân hu H2O. Tuỳ theo chi u cao c a lò, nhi t t i t ng kh dao ng trong kho ng 900-1100 0 C. Phía trên t ng kh là t ng chưng c t có nhi t ư c duy trì trong kho ng 500-900 0 C. T i t ng chưng c t, h u h t nh ng thành ph n d bay hơi c a nhiên li u r n thoát ra và ư c hút ra ngoài cùng v i các thành ph n khác c a khí lò ga. Khí lò ga là m t h n h p c a CO, H2 ,CH4 , CO2 , N2 , hơi nư c, và m t s lo i hydrocarbon. Thành ph n trung bình c a khí lò ga như sau : 27 % CO, 7 % H2 , 2 % CH4 , 4 % CO2 , 58 % N2 [7]. Khí lò ga ư c s d ng làm nhiên li u cho ng ng cơ ga, turbine khí, các ngành luy n kim, thu tinh, g m, v.v. Nó có ưu i m là có s octan khá cao (RON ≈ 100), nhưng có nhi t tr th p ( H ≈ 5650 kJ/m3 ) vì ch a nhi u N2 . 4) Khí th p (illuminating gas) - Khí t ư c s n xu t quy mô công nghi p t các lo i nhiên li u r n ho c l ng như : than á, than nâu, d u, v.v. Các lo i khí th p ph bi n là khí ư t (water gas), khí d u (carbureted water gas) và khí than (coal gas). Khí ư t thu ư c b ng cách th i hơi nư c qua m t l p than á ho c coke có nhi t cao. Thành ph n ch y u c a khí ư t là CO và H2 . Khí d u và Khí than thu ư c b ng cách nhi t phân d u ho c than. Thành ph n ch y u c a chúng là H2, CH4 , C2H4 và CO. PGS. TS. Nguy n Văn Nh n - NHIÊN LI U VÀ MÔI CH T CHUYÊN D NG - 2012 -5B ng 1-2. M t s tính ch t c a khí Lo i khí ρ t 3 [kg/m ] 0,695 1,015 0,614 0,468 1,147 0,082 0,655 1,80 2,37 Khí m Khí lò ga Khí th p Khí coke Carbon monoxide (CO) Hydrogen (H2) Methane (CH4) Propane (C3H8) Butane (C4H10) ON 90 90 100 70 110 - H [kJ/m3] 34.700 5.650 17.000 13.000 12.100 10.200 36.000 83.000 110.000 t [7] L0 [m /m3] 9,5 1,2 3,9 4,5 2,4 2,38 9,5 23,8 31 Hh (λ= 1) [kJ/m3] 3.400 2.600 3.250 3.350 3.500 3.000 3.400 3.300 3.400 3 B ng 1-3. Thành ph n c a m t s lo i ...