MỞ ĐẦU Đứng trước tình hình khai thác và sử dụng năng lượng không ngừng tăng như hiện nay, nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt và vấn đề gây ô nhiễm môi trường trở nên trầm trọng do các quá trình khai thác, chế biến và sử dụng chúng. Để tìm được nguồn nhiên liệu thay thế và thân thiện với môi trường đang trở nên cấp thiết. Các nghiên cứu và thực tế chứng minh rằng sử dụng ethanol giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu và thay thế dần nhiên liệu truyền thống. Ở nước ta hiện nay xăng E5 được xem là thử nghiệm đầu tiên [1].
Một trong những nhược điểm cơ bản của xăng sinh học là khi ta đưa ethanol vào xăng là khả năng ăn mòn thiết bị sử dụng cũng như khả năng tách pha khi bị nhiễm nước trong quá trình vận chuyển và tồn trữ. Tốc độ ăn mòn càng tăng khi hàm lượng ethanol trong xăng càng cao hoặc khi hàm lượng nước càng cao [2]. Khả năng tách pha phụ thuộc vào hàm lượng ethanol trong xăng, hàm lượng nước, hàm lượng phụ gia có trong xăng trước đó, cũng như nhiệt độ môi trường. Một khi sự tách pha xảy ra, sự tái tạo đồng pha như ban đầu là không thể và chất lượng xăng giảm xuống.
Các nghiên cứu trước đây đã thực hiện trong nước chủ yếu tập trung vào vấn đề làm khan cồn công nghiệp và khả năng ứng dụng xăng pha cồn với các tỷ lệ cồn khác nhau. Tuy nhiên, vấn đề chống tách pha và chống ăn mòn của xăng pha cồn bằng việc ứng dụng phụ gia, đặc biệt là sử dụng các amine chưa được đặt ra trong các nghiên cứu trên. Mặc khác, hiện nay tại Việt Nam hoàn toàn chưa có bất kỳ nơi nào sản xuất phụ gia cho xăng pha cồn. Một số thử nghiệm trong nước chủ yếu sử dụng các phụ gia có nguồn gốc từ nước ngoài (isopropyl alcohol, tert-butyl alcohol) hoặc các hợp chất ether (Methyl tertiary-butyl ethe, Ethyl tert-butyl ether,…).
Tuy nhiên, các hợp chất trên chỉ có tác dụng chống tách pha, và có khả năng làm tăng tác dụng gây ăn mòn (ví dụ như các lọai alcohol bậc cao). Mặt khác, khi sử dụng các lọai phụ gia nói trên, hàm lượng oxygen trong xăng sẽ bị tăng thêm do sự góp phần từ các hợp chất oxygenate này. Do vậy, các amine đã trở thành mục tiêu nghiên cứu nhiều triển vọng là phụ gia tốt cho nhiên liệu sinh học. Trong nghiên cứu này, các chất xúc tác rắn gồm -Al2O3 và Ni/SiO2 được chế tạo và đánh giá khả năng xúc tác cho phản ứng giữa ethanol và ammoniac với mục tiêu tạo sản phẩm chính là ethylamin (mono-etylamin, dietylamin, trietylamin).
-Al2O3 Đoàn Văn Sơn 1 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 được điều chế từ nguồn hydroxit nhôm của nhà máy hóa chất Tân Bình, trong khi Ni/SiO2 được tổng hợp bằng phương pháp tẩm. Các phương pháp phân tích hiện đại như XRD, BET, TPD-NH3 được sử dụng để đánh giá cấu trúc và tính chất của xúc tác. Kết quả phản ứng về độ chuyển hóa theo ethanol và độ chọn lọc tổng amin được báo cáo trong nghiên cứu này. Sản phẩm amine sẽ được ứng dụng sản xuất thử nghiệm dưới dạng phụ gia chống tách pha và hạn chế ăn mòn trong xăng sinh học E5 tại tổng kho và trạm dịch vụ bán lẻ của Công ty PVOILMEKONG – Cần Thơ.1: Tổng kho xăng dầu Công ty PVOILMEKONG – Cần Thơ.2: Trạm dịch vụ bán lẻ Công ty PVOILMEKONG - Cần Thơ.
Đoàn Văn Sơn 2 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 Chương 2 TỔNG QUAN 2. Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới và Việt Nam 2.1 Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới: Thế giới vào những năm đầu của thế kỷ thứ 21 đang đứng trước nhiều vấn đề cần phải đối mặt. Trong đó, vấn đề được xem là nóng bỏng nhất và thu hút sự quan tâm của tất cả các nhà khoa học cũng như Chính phủ các quốc gia là hiện tượng ấm lên toàn cầu do tác động của hiệu ứng nhà kính và sự khủng hoảng về năng lượng. Mặc dù sự cạn kiệt các nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí thiên nhiên, than) là điều sẽ không tránh khỏi tại một thời điểm nào đó.
Và trong cân bằng năng lượng thì nhiên liệu hóa thạch chiếm phần vượt trội hơn so với các dạng năng lượng khác được minh họa ở Hình 2.1: Bức tranh tiêu thụ các dạng năng lượng của thế giới [3],[4]. Hiện nay trữ lượng xác minh các tài nguyên trên thế vẫn tiếp tục tăng trưởng qua các năm, do khả năng phát hiện nhiên liệu hóa thạch vẫn còn, tuy nhiên nhiên liệu hóa thạch rồi sẽ cạn kiệt trong một tương lai hình dung được, bởi vì trữ lượng dầu không thể vô tận, nhưng “thời gian sống” của dầu mỏ còn có thể kéo dài, do hệ số thu hồi dầu trên thế giới xấp sỉ 35-40%. Ngoài ra còn có các loại dầu “phi truyền thống” rất lớn. Theo tài liệu [4] thì dầu thông thường (conventional) chỉ 30%, dầu nặng (heavy) chiếm 15%, dầu rất nặng (extra heavy) chiếm 25%, và cát dầu (oil sands) chiếm 30%.
Theo tài liệu [5] trữ lượng khí thiên nhiên hiện nay được đánh giá là 300.000 tỉ m3, cao hơn nhiều so với trước đây, Nga chiếm vị trí số 1, Iran số 2, Turmenistan số 3, Qatar thứ 4…Viết Nam, với trữ lượng 600 tỉ m 3 xếp thứ 30 trong số 130 nước có trữ lượng khí được xếp hạng. Đoàn Văn Sơn 3 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 Bảng 1: Sự phân bố trữ lượng và sản lượng khai thác dầu mỏ trên thế giới theo quốc gia năm 2010 STT Quốc gia Trữ lượng [6] Trữ lượng Sản lượng [7] Sản lượng Thời gian 109 bbl 109 m3 109 bbl/d 109 m3/d sống (năm)* 1 Venezuela 296.7 9,010 64 Ghi chú: * Tính bằng cách chia tổng trữ lượng xác minh cho sản lượng khai thác hàng năm. Thế giới còn được biết đến một dạng khí thiên nhiên nằm trong các tinh thể nước nằm dưới đáy đại dương có tên gọi là hydrate khí (gas hydrates/clathrates) có thành phần chủ yếu là khí methane. Hiện nay các nước Nhật, Hàm Quốc, Trung Quốc đã có dự án khai thác thử nghiệm.2: Dự báo mức tiêu thụ các dạng năng lượng trên thế giới.
Đoàn Văn Sơn 4 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 Nghị định thư Kyoto nêu rõ việc ngăn ngừa biến đổi khí hậu là trách nhiệm chung của tất cả các nước, song có phân biệt theo mức độ phát triển kinh tế, trong đó buộc 38 quốc gia công nghiệp phải hạn chế thải khí nhà kính (chủ yếu CO2) để ngăn chặn hiện tượng nóng lên toàn cầu. Theo đó, chậm nhất là vào năm 2012, 38 nước phải cắt giảm ít nhất là 5% lượng khí thải so với năm 1990, riêng các nước phát phải giảm 7% vì các nước này chỉ chiếm hơn 6% dân số thế giới, nhưng nền sản xuất khổng lồ của họ lại gây ra 25% tổng lượng khí thải toàn cầu, số liệu trình bày tại Hình 2.3: Dự báo lượng khí thải CO2 trên thế giới.2 Tình hình sử dụng năng lượng của Việt Nam. Năng lượng (trong đó có điện năng) có vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển của mỗi quốc gia. Năng lượng là một trong các nhu cầu thiết yếu đối với sinh hoạt của nhân dân và cũng chính là yếu tố đầu vào không thể thiếu của rất nhiều ngành kinh tế khác, có tác động ảnh hưởng không nhỏ đến các hoạt động kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội.
Đoàn Văn Sơn 5 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 Hình 2.4: Bức tranh tiêu thụ các dạng năng lượng của Việt Nam [8] Hình 2.5: Dự báo mức tiêu thụ xăng dầu của Việt Nam 2010 -2025. Theo thống kê từ Bộ Công Thương, sản lượng tiêu thụ xăng dầu trong năm 2010 là 16.3 triệu tấn, trong đó có khoảng 11.6 triệu tấn xăng dầu là từ nhập khẩu. Mức tăng trưởng trung bình sản lượng xăng dầu tiêu thụ Việt Nam từ 2000 đến nay vào khoảng 6 – 8% và được dự báo sẽ tăng trưởng khoảng 8% cho tới năm 2020.3 Nhu cầu về xăng. Trước năm 2009, toàn bộ xăng dầu tiêu thụ của Việt Nam đều phải nhập khẩu.
Tuy nhiên, hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất đã đáp ứng được khoảng 30% -35% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu nội địa với công suất thiết kế của nhà máy đạt 6,5 triệu tấn/năm, kế hoạch sẽ nâng lên 10 triệu tấn/năm. Dự kiến trong vòng 10 – 15 năm tới, Việt Nam sẽ có ít nhất 3 nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động, trong đó nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa (nhà máy lọc dầu số 2) với công suất 10 triệu tấn/năm, các dự án nhà máy dầu còn lại đang trong kế hoạch bao gồm Nhà máy lọc dầu ở Long Sơn, Vũng Tàu (nhà máy lọc dầu số 3) nhà máy lọc dầu Cần Thơ. Ngoài ra, dự án Nhà máy Lọc dầu Nam Vân Phong do Petrolimex làm chủ đầu tư đang trong quá trình triển khai…dự kiến nhu cầu tiêu thụ xăng dầu trong nước sẽ được đáp ứng đầy đủ từ các nhà máy này.2 Xăng nhiên liệu.1 Tình hình sử dụng xăng tại Việt Nam. Trong cơ cấu năng lượng sử dụng tại Việt Nam: Xăng các loại 30%, dầu kerosene (KO) 5%, dầu Diesel oil (DO) 50 %, phần còn lại là dung môi (white spirit), dầu Fuel oil (FO), nhựa đường….trong đó dự báo tình hình nhập khẩu xăng và tiêu thụ sẽ còn tăng nhanh về số lượng, theo thống kê của Hải quan Việt Nam tình hình tiêu thụ xăng: Đoàn Văn Sơn 6 Luận Văn Thạc Sĩ 07/2013 Hình 2.6 : Dự báo nhu cầu tiêu thụ xăng của Việt Nam giai đoạn 2002-2025.2 Các phụ gia có trong xăng.
Sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô gắn liền với “chì tetra-ethyl” trong suốt một thời gian dài. Nhưng, như các hoá chất thông dụng khác, bên cạnh những tính năng vượt trội, “chì tetra-ethyl” bắt đầu có những ảnh hưởng đến sức khoẻ con người trên diện rộng. Năm 1925, trong cuộc hội thảo về “chì tetra-ethyl” do Cục sức khoẻ cộng đồng Mỹ tổ chức, Hamilton đã gọi General Motors và Charles F. Kettering là “những kẻ giết người không hơn, không kém” khi cho phổ biến “chì tetra-ethyl”.
Năm 1975, Mỹ chính thức phê chuẩn quyết định cắt giảm hàm lượng “chì tetra-ethyl” trong xăng, và đến năm 1986 cấm hoàn toàn việc sử dụng xăng pha chì. Ở châu Âu, xăng pha chì bị cấm sử dụng vào những năm 1990. Việt Nam, ngày 1/11/2001, Thủ tướng cũng đã ra quyết định cấm sử dụng xăng pha chì trên phạm vi toàn quốc. Chức năng của phụ gia: – Tăng trị số octan của tất cả các loại xăng.
– Tạo độ ổn định cho xăng. – Làm giảm bớt hoặc loại trừ các tạp chất trong xăng. – Có thể sử dụng thay thế chì. – Cải thiện độ cháy.
