Thảo luận 12. Nhà máy lọc dầu Dung Quất đang sản xuất nhiên liệu phản lực JET A-1 cung cấp cho thị trường hàng không Việt Nam. Tìm hiểu những đặc điểm của loại nhiên liệu này.
Bài Làm:
Nhiên liệu phản lực chủ yếu được pha chế từ thành phần cất trực tiếp nên không chứa olephin. Lượng carbuahydro thơm cũng bị hạn chế, bởi vì chúng cháy không sạch, gây khói và tạo cặn carbon trong động cơ. Carbuahydro thơm làm tăng độ sáng của ngọn lửa làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ đồng thời làm giảm phẩm cấp của các chi tiết làm bằng chất dẻo trong hệ thống nhiên liệu.
Sulfur: bị hạn chế trong nhiên liệu từ 0,2 - 0,4% trọng lượng vì hàm lượng S cao làm tăng có xu hướng tạo cặn carbon trong lò đốt và sự có mặt của oxide sulfur trong khí đốt sẽ gây ăn mòn động cơ. Ảnh hưởng ăn mòn của hợp chất S được kiểm tra bằng phương pháp thử ăn mòn đồng – ASTM D130.
Hợp chất acid: Sự có mặt của các hợp chất acid như phenol, naphthene acid được khống chế bởi phương pháp thử acid tổng – ASTM D974.
Độ tạo keo: Độ nhiễm bẩn có chứa oxy tạo keo được xác định theo phương pháp ASTM D381.
Phụ gia: Trong nhiên liệu phản lực, người ta bổ sung rất nhiều loại phụ gia: phụ gia chống oxy hóa tăng độ ổn định trong bảo quản; phụ gia chống ăn mòn để bảo vệ bể chứa, ống dẫn; phụ gia chống đông đặc; phụ gia chống tĩnh điện, giảm nguy hiểm về cháy nổ gây ra do điện tĩnh điện; và một số phụ gia khác như phụ gia ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh; phụ gia chống tạo khói; phụ gia khống chế kích nổ; …
Đặc tính bay hơi: Đặc tính bay hơi thể hiện ở thành phần cất, ở nhiệt độ bắt cháy, ở áp suất hơi bão hòa. Đặc tính bay hơi của nhiên liệu Jet A1 khoảng sôi là 200 - 300$^{o}$C. Yêu cầu nhiệt độ bay hơi thấp của Jet A1 được kiểm tra bằng điểm bắt cháy (min 380C – ASTM D56) và một số điểm của thành phần cất (10% và sôi cuối – ASTM D86).
Đặc tính chảy: Đặc tính chảy được thể hiện ở nhiệt độ tạo băng (điểm băng), ở độ nhớt của nhiên liệu. Nhiên liệu phản lực phải có điểm băng và đặc tính bơm chuyển được nhiệt độ thấp có thể chấp nhận được. Điểm băng ASTM D2386 và giới hạn liên quan cho biết khả năng tách những tinh thể hydrocacbon từ nhiên liệu và làm tắc vòi phun bình lọc, đường dẫn nhiên liệu.
Độ nhớt (theo tiêu chuẩn ASTM D445) của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp (-20$^{o}$C) là giới hạn đảm bảo rằng dòng nhiên liệu và áp suất đủ duy trì ở điều kiện vận hành. Độ nhớt có thể ảnh hưởng nhiều đến đặc tính bôi trơn của nhiên liệu và tuổi thọ của máy bơm nhiên liệu.
Đặc tính cháy: Đặc tính cháy thể hiện ở điểm khói, trị số độ sáng, hàm lượng chất thơm, nhiệt trị, tỷ trọng của nhiên liệu. Nhiên liệu phản lực cùng loại có thể có chất lượng cháy khác nhau, được đo bằng điểm khói, cặn cacbon và bức xạ ngọn lửa.
- Điểm khói được xác định bằng phương pháp thử ASTM D1322
- Trị số độ sáng: là phép đo sự phát xạ từ nhiệt độ cao của ngọn lửa theo ASTM D1740
- Hàm lượng chất thơm: chất thơm khi cháy hay tạo khói, cặn cacbon hoặc muối nên thường hạn chế chất thơm có trong nhiên liệu.
- Nhiệt trị: Nhiên liệu phản lực đòi hỏi nhiệt độ cao. Nhiệt trị tối thiểu phải đạt là 42.8 MJ/kg (ASTM D4529, D3338, D4809). Nhiệt trị và tỷ trọng là đặc tính quan trọng của nhiên liệu phản lực vì nó kiểm tra tổng nhiệt lượng của một nhiên liệu trên một đơn vị thể tích hoặc đơn vị khối lượng. Nhiên liệu có nhiều paraphin thì nhiệt trị cao nhưng tỷ trọng thấp.
Độ bền nhiệt: Nhiên liệu phản lực phải đáp ứng được độ bền với phản ứng oxy hóa, phản ứng tạo polime ở điều kiện nhiệt độ vận hành. Độ bền nhiệt là một đặc tính quan trọng của Jet A1. Độ bền nhiệt liên quan đến tạo cặn trong hệ thống nhiên liệu động cơ và được đo bằng phương pháp thử ASTM D3241 và JFTOT.
Đặc tính vật lý – độ nhiễm bẩn: Những yêu cầu về độ sạch và cơ cấu chính xác của hệ thống nhiên liệu hiện đại đòi hỏi nhiên liệu phải không có nước, không bị bẩn và nhiễm các vật thể lạ. Điều đó đòi hỏi quy trình tồn chứa và bảo quản phải chặt chẽ để đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
Khả năng tách nước: Do tỷ trọng và độ nhớt cao hơn so với xăng máy bay nên nhiên liệu phản lực có xu hướng giữ nước ở dạng huyền phù lâu hơn. Khả năng tách hoặc lưu giữ sương mù nước dạng huyền phù còn phụ thuộc vào sự có mặt của vết bẩn bề mặt hoạt tính (surfactants). Sự có mặt của surfactants còn làm hỏng tính năng của các thiết bị tách nước tự do. Những vết nước tự do rất nhỏ có thể gây những ảnh hưởng xấu tới vận hành động cơ phản lực theo nhiều cách khác nhau. Phản ứng nước tại bề mặt được tiến hành xác định theo phương pháp ASTM D1097. Đặc tính tách nước được xác định theo phương pháp ASTM D3948.
Tính dẫn điện: Việc tích và phóng tĩnh điện là một vấn đề trong tồn chứa và bảo quản nhiên liệu phản lực. Các phụ gia đưa vào để giải tỏa tĩnh điện càng nhanh càng tốt. Đặc tính dẫn điện có hiệu quả nhất từ 50 - 450 pS/m.
