luận văn phát triển trồng rừng cây jatropha

LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI: “ phát triển trồng rừng

cây jatropha.”

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Luận văn Thạc sỹ Hóa học - 2010

Nguyễn Mộng Hoàng 3

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN

1.1. Tình hình năng lƣợng thế giới

Năng lượng đóng vai trò cực kì quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế

xã hội ở thế kỉ 21. Hơn 150 năm về trước, loài người đã khai thác và sử dụng dầu

mỏ dù hết sức thô sơ. Ngày nay, với trình độ cao con người đã gần như tận dụng

được hết các phân đoạn của dầu mỏ, biến chúng thành những sản phẩm hữu ích và

dầu mỏ trở nên là một tài nguyên chiến lược quan trọng đối với bất kỳ quốc gia nào.

Một nhược điểm lớn của dầu mỏ là nó không thể tái tạo, với tốc độ khai thác

như hiện nay qua thì cạn kiệt nguồn tài nguyên chỉ còn là vấn đề thời gian. Tính đến

năm 1930, đã có 17 tỷ thùng dầu được khai thác. Đến năm 1970, mỗi năm toàn thế

giới khai thác 17 tỷ thùng dầu. Đến năm 1997, 807 tỷ thùng dầu đã được khai thác

và còn lại khoảng 995 tỷ thùng dầu trong lòng đất.

Nếu như tốc độ tiêu thụ dầu không đổi, như mức hiện nay, 24 tỷ thùng một

năm, thì đến năm 2040 chúng ta sẽ không còn được dùng dầu nữa. Nhưng một thực

tế là nhu cầu của chúng ta không ngừng tăng lên, khoảng 2%/năm, và nhu cầu sẽ

vượt cung trước năm 2040.

An ninh kinh tế, an ninh quốc gia liên quan chặt chẽ với an ninh năng lượng.

Tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả năng lượng, nhiên liệu truyền thống hiện có như

nhiên liệu hóa thạch, thủy năng, phát triển và sớm đưa vào khai thác cũng như sử

dụng các nguồn năng lượng, nhiên liệu sạch như năng lượng nguyên tử, năng lượng

mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu sinh học … để đảm bảo an ninh năng lượng,

tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường luôn là chính sách hàng đầu của từng quốc

gia và toàn cầu trong chiến lược phát triển bền vững.

1.2. Nhiên liệu diesel

1.2.1. Nguồn gốc

Nhiên liệu diesel (DF – diesel fuel) hay còn gọi là dầu diesel (DO – diesel

oil) là nhiên liệu dùng cho động cơ diesel sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông,

lâm, ngư nghiệp, trong hàng hải, giao thông,…

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Luận văn Thạc sỹ Hóa học - 2010

Nguyễn Mộng Hoàng 4

DO được sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình

chưng cất trực tiếp dầu mỏ. Phân đoạn diesel có khoảng nhiệt độ sôi 250 – 370C,

thành phần hiđrocacbon của phân đoạn này gồm: parafin, naphten, aromatic và

olefin với số nguyên tử cacbon từ 12 – 18 [13].

Bảng 1.1: Một vài thông số về DO

Tỷ lệ nguyên tố trong nhiên

liệu, % khối lƣợng

Khối lƣợng

phân tử, g/mol

Số nguyên

tử cacbon

Nhiệt độ chƣng

cất, C

C

87

H

12,6

O

0,4

180 ÷ 200 12 ÷ 18 200 ÷ 300

DO là loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, được sử dụng chủ yếu

cho động cơ diesel, các tuabin khí và các loại động cơ đốt trong khác.

Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel:

- Đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục và tin cậy vào buồng cháy, phù hợp với

quá trình làm việc của động cơ.

- Có khả năng tự cháy và bay hơi phù hợp để động cơ khởi động dễ dàng, có

tốc độ tăng áp suất xi lanh không quá lớn và có tốc độ cháy đủ lớn.

- Ít đóng cặn trong hệ thống cấp nhiên liệu và trong xi lanh.

- Có tính ăn mòn thấp.

Để đánh giá chất lượng diesel, người ta phải xác định trên dưới 20 chỉ tiêu kỹ

thuật khác nhau. Một số chỉ tiêu ảnh hưởng đến quá trình làm việc và độ tin cậy của

động cơ, các chỉ tiêu còn lại xác định khả năng sử dụng nhiên liệu trong các điều

kiện khí hậu khai thác khác nhau.

1.1.2. Tính chất nhiên liệu diesel

1.1.2.1. Trị số cetan

Khả năng tự bốc cháy là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của nhiên liệu

diesel, được biểu thị bằng trị số cetan (kí hiệu là: CN – Cetan Number).

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Luận văn Thạc sỹ Hóa học - 2010

Nguyễn Mộng Hoàng 5

Trị số cetan của nhiên liệu là một đại lượng quy ước, có giá trị đúng bằng tỷ

số phần trăm thể tích (%V) của cetan (n-hexadecan C16H34) trong hỗn hợp với

-metyl naphtalen (C10H7CH3) mà khả năng tự bốc cháy của hỗn hợp ấy tương

đương với khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu DO trong những điều kiện thử

nghiệm tiêu chuẩn, n-cetan có công thức cấu tạo mạch thẳng. Chất này dễ tự cháy,

quy ước có chỉ số cetan bằng một trăm (CN = 100), -metyl naphtalen có cấu tạo

hai vòng thơm với một nhóm thế metyl ở vị trí . Chất này rất khó tự cháy, có nhiệt

độ tự cháy cao, quy ước có chỉ số cetan bằng không (CN = 0) [13]. Hỗn hợp hai

chất này có chỉ số cetan bằng phần trăm thể tích của chất n-cetan trong hỗn hợp.

Theo cấu trúc hóa học, parafin có chỉ số cetan lớn nhất, aromatic có chỉ số cetan bé

nhất, isoparafin có chỉ số cetan trung bình. Chỉ số cetan của một số hiđrocacbon

được trình bày trong Bảng 1.2.

Yêu cầu về trị số cetan của động cơ diesel không quá cao. Đối với động cơ

diesel tốc độ chậm (dưới 500 vòng/phút) chỉ số cetan trong khoảng 45 – 50, còn đối

với tốc độ nhanh (từ 500 đến 1000 vòng/phút) chỉ số cetan trên 50.

Trị số cetan không có ý nghĩa sống còn như trị số octan. Nó không hoàn toàn

quyết định hiệu suất động cơ (liên quan đến độ nén), song nhiên liệu có trị số cetan

thấp hơn yêu cầu có thể dẫn đến những khó khăn, trục trặc khi khởi động máy, gây

nhiều tiếng ồn, đặc biệt là giảm tốc độ trong thời tiết lạnh, tạo ra khí thải chứa nhiều

chất độc… Nói chung, nhiên liệu có trị số cetan càng cao càng dễ khởi động, song

chỉ số cetan quá cao sẽ gây lãng phí nhiên liệu (do hiện tượng cháy không hoàn

toàn). Ngoài chỉ số cetan là chỉ tiêu chính, người ta còn đánh giá chất lượng diesel

bằng nhiều thông số khác: độ nhớt, tỷ trọng, thành phần cất, nhiệt độ chớp cháy,

hàm lượng lưu huỳnh, điểm đông đặc,… nhưng mỗi nước có nhiều tiêu chuẩn khác

nhau phù hợp với điều kiện khí hậu của mỗi nước.