Xăng Và Chỉ Số Octane

[C.H.V]

Sơ lược về dầu mỏ

Theo lý thuyết “tổng hợp sinh học” được nhiều nhà khoa học đồng ý, dầu mỏ được phát sinh từ những xác chết của các vi sinh vật ở đáy biển. Hay từ các thực vật bị chôn trong đất. Khi thiếu khí oxy, bị đè nén dưới áp suất và nhiệt độ cao các chất hữu cơ trong các vi sinh vật bị chuyển hóa thành các hợp chất tạo nên dầu. Dầu tích tụ trong các lớp đất đá xốp, do nhẹ hơn nước nên dầu duy chuyển dần lên trên cho đến khi gặp phải các lớp đất đá không thẩm thấu và tích tụ lại ở đấy tạo nên một mỏ dầu.

Do nhẹ hơn nước nên dầu xuất hiện lộ thiên ở nhiều nơi, vì thế loài người đã tìm thấy dầu hàng ngàn năm trước công nguyên. Thời đó, dầu thường được sử dụng trong chiến tranh. Còn rất nhiều dấu tích của việc khai thác dầu mỏ được tìm thấy ở Trung Quốc khi dân cư bản địa khai thác dầu mỏ để sử dụng trong việc sản xuất muối ăn như các ống dẫn dầu bằng tre được tìm thấy có niên đại vào khoảng thế kỷ 4. Khi đó người ta sử dụng dầu mỏ để đốt làm bay hơi nước biển trong các ruộng muối.

Mãi đến thế kỷ 19, người ta mới bắt đầu khai thác dầu theo mô hình công nghiệp. Người ta cũng bắt đầu đi tìm những mỏ dầu lớn. Những cuộc khoan dầu đầu tiên được tiến hành trong thời gian từ 1857 đến 1859. Lần khoan dầu đầu tiên có lẽ diễn ra ở Wietze, Đức, nhưng cuộc khoan dầu được toàn thế giới biết đến là của Edwin L. Drake vào ngày 27 tháng 8 năm 1859 ở Oil Creek, Pennsylvania. Drake khoan dầu theo lời yêu cầu của nhà công nghiệp người Mỹ George H. Bissel và đã tìm thấy mỏ dầu lớn đầu tiên chỉ ở độ sâu 21,2 m.

Các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Các sản phẩm thu được từ việc lọc dầu có thể kể đến là dầu hỏa, benzen, xăng, sáp parafin, nhựa đường v.v.

Xăng là một phân đoạn của quá trình chưng cất dầu mỏ, có các hydrocarbon từ C6H14 đến C12H24 được pha trộn lẫn với nhau.

Xăng có 3 loại chính

xăng ether: Có nhiệt độ sôi trong khoảng từ 40-70oC, được sử dụng như là một dung môi.
xăng nhẹ: Có nhiệt độ sôi trong khoảng từ 60-100oC.
xăng nặng: Có nhiệt độ sôi trong khoảng 100-150oC.

Xăng dầu là một trong những nguyên liệu quan trong để sản xuất điện năng và cũng là nhiên liệu cho tất cả các loại phương tiện giao thông vận tải. Do đặc tính dễ bay hơi, xăng nhẹ còn được sử dụng trong công nghệ sơn phủ như là một dung môi.

Chỉ số octane
Chỉ số octan là một đại lượng đặc trưng định lượng quy ước về chất lượng nhiên liệu cho động cơ đốt trong dựa trên khả năng kích nổ của nó.

Ví dụ: Người ta trộn nhiên liệu với một lượng chất oxi hoá cần thiết, đặt vào một xilanh dài và chắc chắn rồi đốt một đầu. Phản ứng oxi hoá bắt đầu lan truyền trong xilanh với tốc độ 10-20m/sec. Do một nguyên nhân nào đó, các peroxit xuất hiện trong hỗn hợp, tác dụng giống như một chất xúc tác. Tốc độ phản ứng tăng lên rõ rệt, áp suất và nhiệt độ cũng tăng lên theo, phản ứng truyền trong xilanh nhanh lên hàng trăm lần và trở nên không điều khiển được. Kết quả là.....bùm, xi lanh bị nổ ! Đối với động cơ đốt trong, hiện tượng kích nổ đương nhiên là có hại: sóng nổ phá huỷ xilanh, vòng đệm và van, động cơ bị quá nhiệt và mau chóng bị hỏng. Cho nên một trong những nhiệm vụ quan trọng là tạo ra những nhiên liệu mới cho động cơ khó bị kích nổ. Các nhà Bác Học đã làm sáng tỏ rằng: Các loại nhiên liệu có chứa nhiều hidrocacbon mạch thẳng,không phân nhánh dễ bị kích nổ nhất. Độ ổn định của xăng đối với hiện tượng kích nổ được đánh giá theo thang octan và đặc trưng bằng chỉ số octan như đã nói !

Hiện nay, người ta thường sử dụng hai chất làm tăng chỉ số octan thông dụng như methyl tert-butyl ete (MTBE) và tert-amyl metyl ete (TAME).
TAME
MTBE
Quy ước:

Chỉ số kích nổ của isooctane (2,2,4-trimetylpentan), một chất không bị kích nổ được quy định là 100 và n-heptan rất dễ bị kích nổ được coi là 0. Dựa vào thang octan mà người ta có thể đánh giá được độ ổn định đối với hiện tượng kích nổ. Chẳng hạn xăng Mogas-83 có độ bền chống kích nổ tương đương hỗn hợp 83% isooctan và 17% n-heptan.