Phụ gia tạo nhũ do/h2o

LOGO PHỤ GIA TẠO NHŨ DO/H2O GVHD : TS. Nguyễn Hữu Lương HV : Bùi Thanh Hải Nội dung Tổng quan về nhiên liệu Diesel1 Tổng quan về hệ nhũ tương2 Giới thiệu về nhiên liệu nhũ tương DO/H2O3 Phụ gia tạo nhũ DO/H2O4 Tổng quan về nhiên liệu Diesel Nhiên liệu diesel được sản xuất chủ yếu từ phân đọan gasoil, số nguyên tử C từ 14- 20, với khỏang nhiệt độ sôi từ 2500 đến 3700C. Các chất nền: o Gasoil từ chưng cất dầu thô (chiếm từ 60 – 90%). o Gasoil từ cracking xúc tác. o Gasoil từ cracking nhiệt. o Gasoil từ hydrocracking. Tổng quan về nhiên liệu Diesel Nhu cầu sử dụng Diesel Việt Nam : 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2015 2020 2025 Nhu cầu 4436 4650 5555 5768 5176 6481 6500 7115 7429 10420 13144 15285 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 N gà n tấ n Nhu cầu DO của Việt Nam giai đoạn 2002 - 2025 Tổng quan về nhiên liệu Diesel Chất ô nhiễm Lượng phát sinh (g/kg nhiên liệu) NOX 20 CO 200 HC 2. 5 Bồ hóng 2 – 5 Chất ô nhiễm Thời kỳ tiền công nghiệp (ppm) Hiện nay (ppm) Tốc độ tăng (%/năm) CO2 270 340 0, 4 N2O 0, 28 0, 3 0, 25 CO 0, 05 0, 13 3 SO2 0, 001 0, 002 2 Tổng quan về nhũ tương Nhũ tương là hệ có pha phân tán và môi trường phân tán đều ở dạng lỏng.  Trong hai chất lỏng tạo thành nhũ tương, có một pha lỏng phân cực thường gọi là pha “ nước” ký hiệu n hay w (water)- pha lỏng kia không phân cực thường gọi là “ dầu” ký hiệu d hay o(oil). o n/d (w/o: water in oil) gọi là nhũ tương nước trong dầu gồm các giọt nước phân tán trong dầu. o d/n (o/w) gọi là nhũ tương dầu trong nước gồm các giọt dầu phân tán trong nước. Tổng quan về nhũ tương Nhũ tương loãng: nồng độ pha phân tán < 0, 1 %, có đường kính khoảng 10-5 cm. Nhũ tương đậm đặc: chứa một lượng lớn pha phân tán, có thể đến 70 % thể tích. Đường kính hạt tương đối lớn > 1micromét, có thể được nhìn thấy bằng kính hiển vi thường. Nhũ tương rất đậm đặc : có tỷ lệ pha phân tán > 70% thể tích, các hạt không còn là hình cầu như hai loại kia mà có hình đa diện ngăn cách nhau như tổ ong, có tính chất cơ học giống như gel Tổng quan về nhũ tương Chỉ số HLB (Hydrophile – Lipophile – Balance) : o HLB cho biết tỷ lệ giữa tính ái nước so với tính kỵ nước, được biểu thị bằng thang đo có giá trị từ 1- 40. o Các CHDBM có tính ái nước thấp sẽ có HLB nhỏ, các CHDBM có tính ái dầu thấp sẽ có HLB lớn. o Có thể tính HLB theo công thức này: Tổng quan về nhũ tương Mức độ phân tán HLB - Không phân tán trong nước 1-4 - Phân tán kém 3-6 - Phân tán như sữa sau khi lắc 6-8 - Phân tán như sữa bền 8-10 - Phân tán trong mờ đến trong 10-13 - Dung dịch trong > 13 Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O là hệ nhũ tương giữa DO và H2O trong đó H2O là pha phân tán. Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O được tạo thành bằng phương pháp khuấy đồng thể giữa DO, H2O và chất hoạt động bề mặt. Tỷ lệ giữa H2O trong nhiên liệu có thể thay đổi nhưng thường dao động trong khoảng từ 10% đến 25% về thể tích. Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Yêu cầu đối với chất nhũ hóa là: • Khả năng tạo nhũ tốt • Tạo nhũ bền và ổn định • Có chỉ số HLB thích hợp để tạo nhũ, chỉ số HLB phù hợp để tạo nhũ DO/H2O là từ 4 đến 8 Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Điều kiện tạo nhũ : o Hàm lượng nước không được quá cao 15- 20%. o Nồng độ chất tạo nhũ : 1,5-2% o Nhiệt độ thích hợp : 50-550C o Tốc độ khuấy : 14000-18000 vòng/phút o Thời gian khuấy : 8-10 phút o Ngoài phương pháp khuấy thì hiện nay người ta sử dụng phương pháp sóng siêu âm thu hiệu quả tốt hơn Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Ưu điểm của nhiên liệu nhũ tương so với nhiên liệu truyền thống: o Khí thải từ nhiên liệu nhũ tương sạch hơn so với nhiên liệu truyền thống: ít NOx và COx hơn. o Sự phun sương tốt hơn bảo đảm sự đốt cháy nhiên liệu tốt hơn. Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Độ nhớt : độ nhớt của nhiên liệu nhũ tương 4-5,5 cSt cao hơn so với chỉ tiêu độ nhớt của nhiên liệu Diesel truyền thống (2-4,5 cSt) - Độ nhớt giảm dần theo thời gian tồn trữ. - Hàm lượng nước tăng thì độ nhớt sẽ tăng. - Nồng độ chất hoạt động bề mặt tăng thì độ nhớt cũng tăng. => Độ nhớt phụ thuộc thời gian tồn trữ, tỷ lệ nước pha trong dầu, nồng độ và loại CHDBM sử dụng. Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Điểm chớp cháy cốc kín o Điểm chớp cháy của các mẫu nhũ tương ( ~700C) cao hơn so với điểm chớp cháy của dầu diesel theo TCVN 5689: 2005 ( 550C). o Điểm chớp cháy cốc kín thay đổi theo thời gian tồn trữ, nồng độ và loại chất hoạt động bề mặt sử dụng Điểm đông đặc :Điểm đông đặc của dầu diesel theo TCVN 5689: 2005 là 60 C, nước đông đặc ở 00C nên khi dầu diesel và nước pha trộn với nhau tạo hệ nhũ tương sẽ làm điểm đông đặc của hệ nhũ tương giảm xuống dưới 00C. Nhiên liệu nhũ tương DO/H2O Nhiệt trị : o Nhiệt trị khoảng 37-40 MJ/kg thấp hơn so với nhiệt trị dầu Diesel truyền thống 43,8 MJ/kg. o Nhiệt trị phụ thuộc vào hàm lượng nước đưa vào, ít phụ thuộc vào CHDBM sử dụng. Kích thước hạt nhũ : o Kích thước nhũ sau khi tạo thành khoảng 2µm và sau 20 ngày tồn trữ tăng lên khoảng 5 µm . Phụ gia tạo nhũ Phân loại chất nhũ hóa theo điện tích : o Anionic : o Cationic : o Nonionic : o Lưỡng tính : Phụ gia tạo nhũ SPAN 20 o Công thức phân tử của S80: C18H34O6 o Khối lượng phân tử: 346,46 g/mol Phụ gia tạo nhũ www.themegallery.com  SPAN 20  Là chất lỏng như dầu, màu nâu vàng, không độc hại  Chỉ số OH: 190~220 (mg KOH/g)  Tỷ trọng: 1,032g/ml ở 250C  Điểm chớp cháy: >1130C  Chỉ số HLB: 8,6  Chỉ số xà phòng hóa: 160~175 (mg KOH/g)  Hàm lượng nước: 0, 5% max  Chỉ số acid: 8, 0 max (mg KOH/g) Phụ gia tạo nhũ  SPAN 80 : o Công thức phân tử của S80: C24H44O6 o Khối lượng phân tử: 428, 61 g/mol Phụ gia tạo nhũ  SPAN 80  Là chất lỏng như dầu, màu nâu vàng, không độc hại  Chỉ số OH: 190~220 (mg KOH/g)  Tỷ trọng: 0, 994 g/ml ở 200C  Điểm chớp cháy: >1100C  Chỉ số Iot: 60~75 (mg Iot/g)  Chỉ số HLB: 4, 3  Chỉ số xà phòng hóa: 140~160 (mg KOH/g)  Hàm lượng nước: 0, 5% max  Chỉ số acid: 8, 0 max (mg KOH/g) Phụ gia tạo nhũ  TWEEN 20 :  Công thức phân tử của T20: C58H114O26 (với n=20)  Khối lượng phân tử: 1227. 54 g/mol Phụ gia tạo nhũ  TWEEN 20  Là chất lỏng màu vàng đến vàng xanh, không độc  Nhiệt độ sôi: 100oC  Tỷ trọng: 1, 11 g/ml ở 20oC  Chỉ số HLB: 16, 7  Điểm chớp cháy: >110oC  Chỉ số xà phòng hóa: 40 ~ 55 (mg KOH/g)  Chỉ số OH: 90 ~ 110 (mg KOH/g)  Điểm vẩn đục: 95oC  Chỉ số acid: 2, 0 max (mg KOH/g)  Hàm lượng nước: 3% max Phụ gia tạo nhũ  TWEEN 80 o Công thức phân tử của T80: C64H124O26 (với n=20) o Khối lượng phân tử: 1310 g/mol Phụ gia tạo nhũ  TWEEN 80  Là chất lỏng màu vàng nhạt, không độc hại  Nhiệt độ sôi: 100oC  Tỷ trọng: 1, 08 g/ml  Chỉ số HLB: 15  Điểm chớp cháy: >110oC  Chỉ số xà phòng hóa: 45 ~ 55 (mg KOH/g)  Chỉ số OH: 65 ~ 80 (mg KOH/g)  Điểm vẩn đục: 93oC  Hàm lượng nước: 3% max  Chỉ số acid: 2, 0 max (mg KOH/g) Phụ gia tạo nhũ Những hỗn hợp cho độ hòa tan nước cao và ổn định : o S20 : T80 = 62 : 38 o S80 : T80 = 49 : 51 o S20 : T20 = 60 : 40 Để tạo hệ nhũ bền người ta cho thêm Decane vào hỗn hợp chất hoạt động bề mặt với tỷ lệ 15% CHDBM, 85% Decane. Thu được hệ CHDBM S80/T80 cho nhũ hạt mịn và ổn định. (Theo một nghiên cứu ở Tây Ban Nha) LOGO Phụ gia tạo nhũ  SPAN 85 : o Công thức phân tử của S85: C60H108O8 o Khối lượng phân tử: 957. 49 g/mol Phụ gia tạo nhũ  SPAN 85  Là chất lỏng như dầu, màu nâu, không độc hại  Chỉ số OH: 60 ~80 (mg KOH/g)  Tỷ trọng: 0. 94 g/ml ở 20 °C  Điểm chớp cháy: >110oC  Chỉ số HLB: 1, 8  Chỉ số xà phòng hóa: 165~185 (mg KOH/g)  Chỉ số acid: 15, 0 max (mg KOH/g)  Độ nhớt: 200-300 mPa. s (20 °C)  Hàm lượng nước: max 2%