Tài liệu Nghiên cứu tối ưu hóa trị số octane và áp suất hơi bão hòa trong xăng khoáng nhằm pha trộn với ethanol tạo sản phẩm xăng sinh học

TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA TRỊ SỐ OCTANE VÀ ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA TRONG XĂNG KHOÁNG NHẰM PHA TRỘN VỚI ETHANOL TẠO SẢN PHẨM XĂNG SINH HỌC Học viên: Trương Thị Thu Hà Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 8520301 Khóa: 35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Nhận thức được những lợi ích nguồn NLSH đem lại như: giảm nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và bảo vệ môi trường, đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng triển khai sử dụng xăng sinh học (được pha trộn từ ethanol với xăng khoáng) trên thế giới và tại Việt Nam. Tuy nhiên, xăng E5 RON92 trên thị trường Việt Nam hiện nay, được pha trộn trực tiếp từ xăng khoáng có trị số octane 92 nên xăng E5 RON92 thường có trị số octane vượt yêu cầu từ 1,2-1,6 đơn vị RON, điều này rất lãng phí. Bên cạnh đó, giá trị RVP xăng khoáng RON92 trên thị trường khoảng 75 kPa khi pha trộn với ethanol 5-10%, thì E5/E10 rất dễ vượt yêu cầu (80 kPa), làm ảnh hưởng đến tính khởi động nóng của động cơ, thất thoát vật chất ra môi trường, gây ô nhiễm môi trường sống và dễ cháy nổ trong tồn trữ, vận chuyển và phân phối. Với lý do này, tác giả lựa chọn “Nghiên cứu tối ưu hóa trị số Octane và áp suất hơi bão hòa trong xăng khoáng nhằm pha trộn với ethanol tạo sản phẩm xăng sinh học” cho luận văn thạc sĩ của mình. Qua nghiên cứu, tác giả sẽ đưa ra trị số octane tối thiểu và giá trị RVP tối đa của xăng khoáng nhằm phối trộn với ethanol tạo sản phẩm xăng sinh học E5/E10 RON92/95 đáp ứng yêu cầu TCVN, QCVN. Góp phần tăng lợi nhuận NMLD DQ, tăng lượng xăng nội địa đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng và đóng góp vào sự phát triển kinh tế đất nước. Từ khóa: Xăng sinh học, E5 RON 92, E5 RON 95, E5/E10 RON 92, E5/E10 RON 95. RESEARCHING OF OCTANE NUMBER OPTIMIZATION AND REID VAPOR PRESSURE OF GASOLINE TO BLEND WITH ETHANOL FOR CREATING BIOGASOLINE PRODUCTS Abstract: Aware of the benefits that the source of biofuels has to offer as reducing the risk of adverse effects on human health, reducing the dependence on fossil fuels and protecting the environment, there have been many application implementations to use the bio-gasoline (blended from ethanol with traditional gasoline) on the world and Vietnam is also. However, the current E5 RON92 on the market (Vietnam) is mixed directly from ethanol and gasoline which has octane number 92, so bio-gasoline often has Octane number that exceed the requirement 1.2-1.5 unit. This was very wasteful. Besides, the RVP value of regular gasoline on the import market/ production is usually about 75 kPa when blending with 5-10% volume ethanol is very easy to exceed requirements (80 kPa). This affects the hot start-up of engine, dispersing material vapor into the environment, which causes pollution, flammability during storage, transportation and distribution. For these reasons, the author selected “ Researching of Octane number optimization and Reid Vapor Pressure of mineral gasoline to blend with ethanol for creating bio-gasoline products” for my master thesis. The achived results are to give the minimum octane number and the maximum RVP value of the gasoline which be mixed with the source of ethanol to create bio-gasoline products E5/E10 RON92/95 in response to requests and conform to Vietnam national standards. This contributes to meet the needs of the current energy consumption, ensuring the nation’s energy resources and increasing profits for the development of the country’s economy. Key words: Bio-gasoline, Ethanol-gasoline, E5 RON92, E5/E10 RON92, E5/E10 RON95. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................2 3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài.....................................................................3 5. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................ 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................5 1.1. Cơ sở và mục tiêu nghiên cứu...................................................................................5 1.1.1. Cơ sở nghiên cứu ............................................................................................ 5 1.1.2. Tính cấp thiết, mục tiêu và ý nghĩa nghiên cứu ..............................................8 1.2. Các nghiên cứu thử nghiệm, ứng dụng xăng sinh học ..............................................9 1.2.1. Giới thiệu về nhiên liệu xăng sinh học ...........................................................9 1.2.2. Các nghiên cứu và ứng dụng xăng sinh học trên thế giới ............................. 10 1.2.3. Các nghiên cứu và ứng dụng trong nước ......................................................12 1.3. Thị trường Việt Nam và định hướng sản xuất ........................................................14 1.3.1. Tình hình sử dụng Xăng sinh học tại Việt Nam ...........................................14 1.3.2. Tình hình sản xuất ethanol trong nước .........................................................15 1.3.3. Tình hình sản xuất xăng khoáng trong nước ................................................16 1.4. Quy trình Công nghệ sản xuất xăng sinh học .........................................................17 1.4.1. Công nghệ sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với ethanol ............................. 17 1.4.2. Công nghệ sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với xăng khoáng .....................20 1.4.3. Quy trình phối trộn sản xuất xăng sinh học RON92/95 ............................... 22 1.4.4. Quá trình xuất bán xăng sinh học .................................................................23 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ............................................................. 26 2.1. Phần mềm tính toán, tối ưu hóa LP và ứng dụng Nhà máy Lọc dầu ......................26 2.1.1. Giới thiệu phần mềm LP (Linear Programing/Quy hoạch tuyến tính) .........26 2.1.2. Mô hình phần mềm LP của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất .......................... 27 2.1.3. Quy trình tinh chỉnh, cập nhật mô hình LP Nhà máy lọc dầu Dung Quất....28 2.1.4. Đánh giá kiểm tra tính chính xác của mô hình LP/LP Health check ............31 2.1.5. Giới thiệu về hệ thống phối trộn sản phẩm xăng ..........................................31 2.1.6. Tính chất của xăng khoáng cần chú ý trong quá trình tính toán phối trộn ...32 2.1.7. Công thức tính toán tính chất mẻ trộn .......................................................... 32 2.1.8. Sơ đồ phối trộn và tồn chứa Xăng khoáng ...................................................33 2.1.9. Các giới hạn vận hành và lập lệnh phối trộn ................................................33 2.2. Hệ thống phối trộn tự động và hệ thống nạp phụ gia .............................................34 2.2.1. Hệ thống tự động tối ưu phối trộn ................................................................ 34 2.2.2. Hệ thống nạp phụ gia ....................................................................................35 2.3. Các thiết bị và phương pháp thử nghiệm ................................................................ 35 2.4. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp thử trên thiết bị thử nghiệm ...............38 2.4.1. Kiểm tra xác nhận/xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp xác định trị số Octane theo ASTM 2699-18 .....................................................................................38 2.4.2. Kiểm tra xác nhận/xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp xác định áp suất hơi bão hòa theo ASTM 5191-19...........................................................................41 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ........................................................46 3.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................46 3.1.1. Nguyên liệu ...................................................................................................46 3.1.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................46 3.2. Khảo sát thực trạng tính chất xăng khoáng và xăng E5 trên thị trường .................46 3.2.1. Tính chất xăng gốc RON 92-II sản xuất tại BSR .........................................46 3.2.2. Tính chất ethanol không biến tính ................................................................ 47 3.2.3. Tính chất xăng E5 trên thị trường tại tỉnh Quảng Ngãi ................................ 47 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol lên tính chất của xăng thương phẩm có trị số Octane 92 và Octane 95 .........................................................................49 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol đến trị số octane (RON) của xăng thương phẩm RON92, RON95 .............................................................................50 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol đến trị số RVP của xăng khoáng thương phẩm RON92, RON95 .........................................................................51 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol đến giá trị Oxy tổng của xăng khoáng thương phẩm RON92, RON95 ................................................................ 52 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol đến hàm lượng nước của xăng khoáng thương phẩm RON92, RON95 ................................................................ 53 3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ethanol đến khối lượng riêng ở 15oC của xăng khoáng thương phẩm RON 92, RON 95 ........................................................53 3.4. Phối trộn các bộ xăng khoáng từ các cấu tử và khảo sát sự thay đổi của RON, RVP khi pha trộn với ethanol ........................................................................................53 3.4.1. Phối trộn các bộ xăng khoáng để tối ưu hóa giá trị RON của xăng khoáng tạo xăng E5/E10 RON 92 .............................................................................................. 54 3.4.2. Phối trộn các bộ xăng khoáng để tối ưu hóa RON của xăng khoáng tạo xăng E5/E10 RON 95 ....................................................................................................56 3.4.3. Phối trộn các bộ xăng khoáng để đảm bảo RVP đạt yêu cầu khi pha trộn tạo xăng E5/E10 RON 92/95 .........................................................................................59 CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ ....................................................61 4.1. Thực tế hiện trạng và giải pháp ...............................................................................61 4.1.1. Hiện trạng......................................................................................................61 4.1.2. Giải pháp .......................................................................................................61 4.1.3. Khả năng tồn chứa, phối trộn và xuất bán ....................................................62 4.2. Sản lượng sản xuất và hiệu quả kinh tế ..................................................................62 4.2.1. Chế độ tối đa diesel .......................................................................................63 4.2.2. Chế độ tối đa xăng ........................................................................................64 4.2.3. Tối đa xăng không trộn FRN vào xăng (dầu thô ít naphtha) ........................64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 68 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC VIẾT TẮT BKHCN BCT : Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ (American Society for Testing and Materials) : Bộ Khoa học và Công nghệ : Bộ Công thương BSR Biodiesel : Công ty Cổ phần Lọc Hóa dầu Bình Sơn : Nhiên liệu dầu điêzen sinh học CDU : Cụm phân xưởng chưng cất dầu thô CCR : Cụm phân xưởng Reforming xúc tác Check tank : Bể chứa sau khi phối trộn, tại đây lấy mẫu phân tích sơ bộ vài chỉ tiêu trước khi chuyển ra bể chứa sản phẩm cuối để lấy mẫu cấp ASTM CO và HC CRM Diesel Ethanol DVPE EIA E5 E10 E20/E85 E100 E5/E10 RON92 E5/10 RON95 FRN HCAM chứng thư chất lượng : Khí Carbon mono oxit và Hydrocarbon : Mẫu chuẩn tham chiếu hay chất chuẩn phân tích có kèm theo giấy chứng nhận (Certified Reference Materials) : Nhiên liệu dầu điêzen (DO) : Cồn sinh học : Áp suất hơi khô tương đương tại nhiệt độ 37,8 °C (Dry Vapour Pressure Equivalent at a temperature of 37.8 °C , kPa) : Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ : Hỗn hợp của xăng khoáng và ethanol có hàm lượng ethanol từ 45% thể tích : Hỗn hợp của xăng khoáng và ethanol có hàm lượng ethanol từ 910% thể tích : Hỗn hợp của xăng khoáng và ethanol có hàm lượng ethanol tương ứng 20, 85% thể tích : Cồn sinh hoc 100% : Hỗn hợp của xăng khoáng RON92 và ethanol có hàm lượng ethanol từ 4% - 5% thể tích (E5) hoặc 9% - 10% thể tích (E10) : Hỗn hợp của xăng khoáng RON95 và ethanol có hàm lượng ethanol 4% - 5% thể tích (E5) hoặc 9% - 10% thể tích (E10) : Phân đoạn Naphtha (Full range naphtha) tách từ phân xưởng CDU : Phần mềm quản lý tính chất Dầu thô (Haverly Crude Assay Management system) HP steam : Hơi cao áp (High Pressure steam) HGO : Phân đoạn cắt Heavy gas oil từ cụm chưng cất khí quyển - CDU MP steam IC ISOM : Hơi trung áp (Medium Pressure steam) : So sánh liên phòng (Interlaboratory Comparison) : Cụm phân xưởng đồng phân hóa ISOMERATE /Light Naphtha LoQ : Sản phẩm isomerate/Naphtha nhẹ, thu được từ phân xưởng đồng phân hóa, dùng để phối trộn tạo xăng khoáng : Giới hạn định lượng (Limit of detection) LoD : Giới hạn phát hiện (Limit of Quantitation) LP : Linear Programing/Quy hoạch tuyến tính LIMs : Hệ thống quản lý iihong tin phòng thí nghiệm (Laboratory information management systems) LPG LGO Max Min Mix C4 : Khí dầu mỏ hóa lỏng : Phân đoạn cắt Light gas oil từ cụm chưng cất khí quyển - CDU : Giá trị tối đa : Giá trị tối thiểu : Khí C4 thu được sau tháp tách C3/C4, có trị số octane cao dùng phối trộn tạo xăng khoáng nhưng với tỷ lệ nhỏ hơn 5 %thể tích MTBE NHT NIR NLSH : Hợp chất methyl-t-butyl ether : Phân xưởng xử lý Naptha bằng hydro : Cận hồng ngoại (Near Infrared) : Nhiên liệu sinh học NMLD DQ NOx NTU PETROLIMEX PRF : Nhà máy Lọc dầu Dung Quất : Các hợp chất Nitơ oxit : Cụm phân xưởng xử lí Naphtha thu được từ phân xưởng RFCC : Tập đoàn xăng dầu Việt Nam : Nhiên liệu chuẩn gốc/sơ cấp tham chiếu PTN PV Oil QCVN QĐ-TTg QĐ-UBND REFORMATE (Primary Reference Fuel) : Phòng thí nghiệm : Tổng công ty Dầu Việt Nam : Quy chuẩn Việt Nam (Quy chuẩn Quốc gia) : Quyết định của Thủ tướng Chính phủ : Quyết định của Ủy ban nhân dân : Sản phẩm reformate có trị số octane cao, thu được từ phân xưởng reforming xúc tác liên tục, dùng để phối trộn tạo xăng khoáng RESIDUE : Phân đoạn cặn thu được từ cụm chưng cất CDU RFCC : Cụm phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi RFCC Naphtha : Sản phẩm Naphtha có trị số octane cao, thu được từ phân xưởng RFG RVP cracking xúc tác, dùng để phối trộn tạo xăng khoáng : Hiệp hội Nhiên liệu tái tạo (RFA - Renewable Fuels Association) : Áp suất hơi bão hòa (Reid Vapor Pressure) ở 37,8oC TĐC : Trị số Octane nghiên cứu/Research Octane Number : Tiêu chuẩn Quốc gia : Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng TK5201A/B/C : Các bể chứa sản phẩm xăng khoáng, ký hiệu TK-5201A/B/C và TK5203A/B/C TK5203A/B/C VAT VOC : Thuế giá trị gia tăng (Value Added Tax) : Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi VPCP TCCS Ton/h ppm %vol % wt : Văn phòng Chính phủ : Tiêu chuẩn cơ sở : Đơn vị tấn/giờ : Đơn vị phần triệu (Parts per million) : Phần trăm tính theo thể tích : Phần trăm tính theo khối lượng RON TCVN DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1. Một số chỉ tiêu chất lượng của xăng khoáng RON92-II, III và RON95-II -III 22 Một số chỉ tiêu chất lượng của Xăng E5 RON92-II, III, RON 1.2. 95-II, III và E10 RON92-II, III và RON95-II, III theo TCVN 8063:2015 24 1.3. Chỉ tiêu chất lượng của xăng E5/10 RON92-IV và E5/10 RON95-IV 25 2.1. Bảng tính chất điển hình của các cấu tử trộn xăng 31 2.2. Danh mục 5 các thiết bị phân tích và đặc tính kỹ thuật 36 3.1. Tính chất xăng khoáng thương phẩm RON 92-II sản xuất tại BSR 47 3.2. 3.3. Kết quả phân tích một số mẫu xăng sinh học trên địa bàn Tỉnh Quảng Ngãi Tính chất tiêu biểu của mẫu xăng khoáng thương phẩm RON 92 48 49 3.4. Tính chất tiêu biểu của mẫu xăng khoáng thương phẩm RON 95 49 3.5. Kết quả phân tích các bộ mẫu thử nghiệm E1-E10 trên nền xăng khoáng có RON 92 và RON 95 theo phương pháp ASTM D2699 50 3.6. Kết quả phân tích các bộ mẫu thử nghiệm E1 - E10 trên xăng khoáng RON 92 và RON 95 theo phương pháp ASTM D5191 52 3.7. Kết quả phân tích các bộ mẫu thử nghiệm E1-E10 trên nền xăng khoáng RON 92 và RON 95 theo phương pháp ASTM D4815 52 3.8. Kết quả phân tích các bộ mẫu thử nghiệm E1-E10 trên nền xăng khoáng RON 92 và RON 95 theo phương pháp ASTM E203/ASTM D6304 53 3.9. Kết quả phân tích các bộ mẫu thử nghiệm E1 - E10 trên nền xăng khoáng RON 92 và RON 95 theo phương pháp ASTM D4052 53 Số hiệu Tên bảng bảng Trang Tính chất của các cấu tử pha trộn xăng được sử dụng để tính 3.10. toán phối trộn cho bộ mẫu từ R1- R30 (mẫu lấy ngày 13/05/2019) 54 Tính chất của các cấu tử pha trộn xăng, được sử dụng để tính 3.11. toán phối trộn cho bộ mẫu từ R31 - R48 (mẫu lấy ngày 54 23/6/2019) 3.12. Bảng tính toán phối trộn các cấu tử tạo xăng khoáng có RON ≤ 92 55 3.13. Bảng kết quả phân tích RON, RVP các bộ xăng khoáng có RON≤ 92 và xăng khoáng pha trộn với ethanol 55 3.14. Bảng tính toán phối trộn các cấu tử tạo xăng khoáng có RON≤ 95 57 3.15. Bảng kết quả phân tích RON, RVP các bộ xăng gốc có RON ≤ 95 57 2.1. Bảng tính toán các bộ xăng khoáng có RON≤ 92 và RVP ≤ 75kPa 59 2.2. Bảng kết quả phân tích RON, RVP của bộ xăng khoáng và xăng sinh học 59 2.3. Bảng khảo sát sự thay đổi RVP trên các bộ xăng khoáng R39 – R48 và xăng sinh học E5, E7, E10 60 4.1. Bảng thử nghiệm giảm RVP của các cấu tử 62 4.2. Bảng tính toán hiệu quả khi chạy chế độ tối đa diesel 63 4.3. Bảng tính toán hiệu quả khi chạy chế độ tối đa xăng 64 4.4. Bảng tính toán hiệu quả khi chạy chế độ tối đa xăng 65 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1. 1.2. Tên hình Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên Thế giới năm 1970-2020 Ảnh hưởng của các nhiên liệu có tỉ lệ % ethanol khác nhau đến phát thải của động cơ Trang 5 7 1.3. Tình hình sản xuất ethanol nhiên liệu hàng năm trên thế giới 12 1.4. Công suất một số Nhà máy sản xuất ethanol tại Việt Nam 16 1.5. Các nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol 18 1.6. Sơ đồ Công nghệ sản xuất ethanol từ sắn lát 19 1.7. Sơ đồ Công nghệ sản xuất xăng khoáng RON92/95 20 1.8. Sơ đồ dòng phối trộn xăng sinh học theo phương pháp in-line 23 2.1. Các yếu tố đầu vào và kết quả đầu ra để xây dựng mô hình LP 27 2.2. Sơ đồ phối trộn và tồn chứa xăng khoáng 33 2.3. Sơ đồ hệ thống tự động tối ưu tính chất mẻ trộn 35 2.4. Màn hình phân tích 43 3.1. Biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của RVP vào hàm lượng ethanol phối trộn vào xăng khoáng 51 3.2. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ tăng RON/ 1% ethanol của bộ xăng khoáng R1-R15 56 3.3. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ tăng RON/ 1% Ethanol của bộ xăng khoáng R16-R30 58 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Năng lượng đã đi vào cuộc sống hằng ngày của con người và nó có vai trò rất lớn thể hiện sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống của chúng ta. Năng lượng được hiểu là dạng vật chất có khả năng sinh công, bao gồm nguồn năng lượng sơ cấp: than, dầu, khí đốt và nguồn năng lượng thứ cấp: là nhiệt năng, điện năng được sinh ra thông qua quá trình chuyển hoá năng lượng sơ cấp [8]. Con người có thể thu nhận năng lượng từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng nguồn nhiên liệu hóa thạch từ các tài nguyên thiên nhiên chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon cao nên đang được sử dụng nhiều nhất, và có thể chiếm trên 86% nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp [11]. Hiện nay, lượng tiêu thụ từ ba nguồn cung cấp khí, than, dầu mỏ đã, đang và sẽ tăng lên hàng năm, thậm chí là tăng rất nhanh. Tuy nhiên năng lượng hóa thạch là tài nguyên có hạn, do đó khi quá trình khai thác quá nhanh thì trữ lượng của chúng sẽ giảm xuống và đến thời điểm mà tại đó việc khai thác sẽ không còn đem lại lợi nhuận hoặc không thể khai thác được nữa. Quy luật này được Hubbert nêu ra trong học thuyết đỉnh điểm Hubbert [11]. Do tính hữu hạn của nguồn nhiên liệu hóa thạch và những tác động đến môi trường gây một số hậu quả đến môi trường sống, ảnh hưởng trực tiếp đến chính con người nên thế giới đang dần chuyển dịch theo hướng hệ thống năng lượng bền vững [50]. Nhiều nỗ lực đã và đang thực hiện nhằm tìm kiếm nguồn năng lượng tái tạo dồi dào, đa dạng và thân thiện hơn. Nguồn năng lượng mới đang được quan tâm từ những thập niên gần đây là nhiên liệu sinh học (NLSH). Ðây là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc từ động thực vật, có thể chế xuất từ chất béo của động thực vật như mỡ động vật, dầu dừa…; từ ngũ cốc như lúa mỳ, khoai, ngô, đậu tương…; từ chất thải trong nông nghiệp như rơm rạ, chất thải chăn nuôi…; từ sản phẩm thải trong công nghiệp như mùn cưa, gỗ thải… Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các nhiên liệu truyền thống (dầu mỏ, than đá…) như thân thiện với môi trường và là nguồn nhiên liệu tái tạo, giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch [50]. Nhiêu liệu sinh học thường được phân thành các nhóm sau: Cồn sinh học (Bioethanol): Là cồn (ethanol) được sản xuất thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ chứa tinh bột (ngô, sắn), các vật liệu cellulose, lignocellulose (rơm rạ, bã mía, vỏ trấu, ...). Việc sản xuất cồn sinh học từ sinh khối và phế thải nông nghiệp hiện được phát triển và là hướng đi có nhiều triển vọng. Diesel sinh học (Biodiesel): Sản xuất từ các loại dầu sinh học, thường thực hiện thông qua quá trình chuyển hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến là methanol. Diesel sinh học có thể sử dụng thay thế cho diesel có nguồn gốc dầu mỏ. 2 Khí sinh học (Biogas): Được tạo ra sau quá trình ủ lên men các loại vật liệu hữu cơ. Sản phẩm tạo thành ở dạng khí (khí methane và đồng đẳng khác), có thể dùng làm nhiên liệu đốt cháy thay cho khí từ dầu mỏ. Sản xuất khí sinh học đã được phát triển từ khá lâu và đã có nhiều nơi triển khai rộng rãi [3]. Một trong những loại nguyên liệu sinh học đề cập ở trên thì cồn sinh học (bioethanol) được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu pha trộn với xăng truyền thống để tạo ra loại nhiên liệu mang tên xăng sinh học và đã sử dụng phổ biến trong giao thông đường bộ (cho các loại động cơ đốt trong như xe ô tô và xe gắn máy) [39]. Và điều này đã giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường một cách đáng kể. Nhận thức được những lợi ích mà nguồn nhiên liệu sinh học đem lại, đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng triển khai thực tế để sử dụng loại xăng sinh học (được pha trộn từ ethanol với xăng truyền thống) tại các nước trên thế giới và tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc pha trộn này chủ yếu thực hiện trên nền xăng khoáng có trị số RON tối thiểu là 92,0. Điều này chưa mang lại lợi ích kinh tế thực sự. Với nhận định nêu trên, tác giả xin được lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa trị số octane và áp suất hơi bão hòa trong xăng khoáng nhằm pha trộn với ethanol tạo sản phẩm xăng sinh học” cho luận văn thạc sĩ của mình. 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1. Mục tiêu của việc nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm khi phối trộn ethanol từ 1-10 %vol vào xăng khoáng thương phẩm RON92 và RON95. - Tính toán, phân tích, đánh giá và lựa chọn phối trộn xăng khoáng từ các cấu tử trung gian của NMLD DQ có trị số octane phù hợp (thấp hơn 92, 95) khi pha trộn với Ethanol tạo xăng sinh học thương mại E5, E10 RON 92/95 đạt yêu cầu theo TCVN, QCVN. 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Xăng thương phẩm RON92, RON95 được sản xuất từ NMLD Dung Quất; xăng - sinh học E5 RON92 trên thị trường Quảng Ngãi. Các cấu tử pha trộn xăng: Mixed C4; Isomerate/Light Naphtha; Reformate; RFCC Naphtha; FRN từ cụm phân xưởng công nghệ của NMLD Dung Quất; Ethanol không biến tính: từ Công ty Cổ phần Nhiên liệu Tùng Lâm. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Các bước tiến hành nghiên cứu - Xác định các chỉ tiêu chất lượng của xăng khoáng sản xuất từ BSR và xăng E5 trên thị trường; - Khảo sát sự thay đổi đặc tính kỹ thuật mẫu thử nghiệm khi pha trộn từ 1 - 10% 3 ethanol vào xăng khoáng thương phẩm RON 92/ 95 của BSR. - Phối trộn các mẫu theo công thức được trích xuất từ phần mềm LP; - Pha chế xăng sinh học từ bộ xăng khoáng với tỉ lệ ethanol thay đổi: xác định các chỉ tiêu chất lượng, chứng minh sự phù hợp quá trình phối trộn; Đánh giá hiệu quả kinh tế với phương án sản xuất xăng khoáng đã lựa chọn với - các chế độ vận hành hành của Nhà máy thông qua phần mềm LP. 3.2. Phương pháp thử và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu - Sử dụng các thiết bị hiện đại, phương pháp thử hiện hành để phân tích, xác định và đánh giá các đặc tính kỹ thuật của xăng khoáng, xăng sinh học dùng làm nhiên liệu cho động cơ đánh lửa cưỡng bức được quy định theo TCVN, QCVN. - Thiết bị chính sử dụng gồm: Thiết bị đo chỉ số Octane; Thiết bị đo áp suất hơi tự động; Thiết bị đo tỷ trọng hiện số; Thiết bị phân tích sắc ký; Thiết bị đo hàm lượng nước bằng chuẩn độ điện lượng. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài Việc xây dựng, chứng minh phối trộn xăng khoáng có trị số octane và giá trị RVP phù hợp từ các cấu tử được sản xuất từ NMLD DQ để pha trộn với ethanol công nghiệp nhằm đạt được xăng sinh học E5, E10 có các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với TCVN 8063:2015, QCVN 1:2015/BKHCN và sửa đổi 1:2017 QCVN 1:2015/BKHCN đã mang lại lợi nhuận cao hơn, đồng thời tăng khả năng sản xuất xăng RON 95 thương phẩm tại NMLD DQ đáp ứng nhu cầu thị trường hiện nay và giảm giá thành xăng khoáng pha E5 góp phần khuyến khích người tiêu dùng sử dụng xăng E5. Góp phần tối ưu hóa trong quá trình sản xuất và chống gian lận trong kinh doanh xăng dầu, tăng lợi ích kinh tế Nhà nước. 5. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm 67 trang, được chia làm 4 chương và 2 phần gồm: Mở đầu; Kết luận và kiến nghị. Các chương chính như sau: - Chương 1: Tổng quan - - Gồm 21 trang: Nội dung trình bày về cơ sở và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu; Các nghiên cứu, ứng dụng và định hướng sản xuất xăng sinh học trên thế giới và tại Việt Nam; Quy trình công nghệ sản xuất xăng sinh học. Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Gồm 20 trang: Giới thiệu phần mềm tính toán, tối ưu hóa LP; Hệ thống phối trộn sản phẩm xăng, công thức tính toán tính chất mẻ trộn, hệ thống phối trộn tự động và hệ thống tự động tối ưu tính chất mẻ trộn; Trình bày các thiết bị và các phương pháp thử nghiệm; Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp thử nhằm đánh giá mức độ tin cậy, ổn định của 2 phép thử nghiệm: Xác định trị số octane 4 theo ASTM 2699 và áp suất hơi bão hòa theo ASTM D 5191 được đề cập trong nghiên cứu trên thiết bị sử dụng tại phòng thí nghiệm - BSR. - Chương 3: Thực nghiệm và kết quả Gồm 16 trang: Trình bày các kết quả khảo sát thực trạng, tính chất xăng khoáng sản xuất tại NMLD Dung Quất và xăng sinh học E5 RON92 trên thị trường Quảng Ngãi; Kết quả thử nghiệm về ảnh hưởng của hàm lượng ethanol (với các tỷ lệ pha trộn từ 1-10% ethanol) lên tính chất của xăng thương phẩm có trị số octane 92, 95; Phối trộn 48 bộ xăng khoáng (có trị số octane và áp suất hơi bão hòa theo nhận định) từ các cấu tử của NMLD DQ và chứng minh sự thay đổi của trị số octane, áp suất hơi bão hòa khi pha trộn từ 4 - 5% ethanol ( xăng E5 RON 92/95) và từ 9 - 10% thể tích ethanol (xăng E10 RON 92/95) là hoàn toàn phù hợp với những lựa chọn mà tác giả đã nhận định. - Chương 4: Đánh giá hiệu quả kinh tế Gồm 6 trang: Trình bày hiện trạng, giải pháp và khả năng phối trộn tồn chứa, phương án sản xuất/xuất bán xăng khoáng đã lựa chọn có trị số octane 90,8 91,1 (giá trị tính trung bình 91,0); Thực hiện đánh giá hiệu quả kinh tế qua phần mềm LP cho phương án sản xuất xăng khoáng có trị số octane ở ngưỡng an toàn là 91,2 dùng để pha chế xăng sinh học E5 RON92, với ước tính trong một số tình huống, tùy thuộc vào thị trường giả định:  Trường hợp nhà máy chạy chế độ tối đa diesel;  Trường hợp nhà máy chạy chế độ tối đa xăng;  Trường hợp tối đa xăng (không phối trộn FRN vào xăng khi nguồn dầu thô có ít Naphtha). - 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Cơ sở và mục tiêu nghiên cứu 1.1.1. Cơ sở nghiên cứu Tình hình nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên thế giới ngày càng tăng với các nguồn cung khác khau, trong đó năng lượng sơ cấp dưới dạng nhiên liệu hóa thạch ngày nay vẫn chủ yếu được sử dụng trực tiếp cho các phương tiện cơ giới, tức là vận tải. Theo Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) [11], ước tính đến năm 2006, nguồn năng lượng hóa thạch cung cấp nhiên liệu được sản xuất trên thế giới bao gồm 36,8 % dầu mỏ, than 26,6 %, khí thiên nhiên 22,9 %. Các nguồn nhiên liệu không hóa thạch bao gồm thủy điện 6,3 %, năng lượng hạt nhân 6,0 %, và năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu gỗ, tái chế chất thải chiếm 0,9 % [11]. Tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng mỗi năm khoảng 2,3 %. Tiêu thụ năng lượng chung ở Mỹ năm 2015 phụ thuộc nhiều nhất vào xăng dầu, khí đốt tự nhiên và than đá. Năng lượng tái tạo đã đóng góp tuy nhiên còn rất hạn chế. Có thể thấy rõ điều này qua biểu đồ hình 1.1 bên dưới: Hình 1.1. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên Thế giới năm 1970-2020 [39] Rõ ràng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng lớn, chỉ riêng đối với các nước trong khối ASEAN, mức tiêu thụ năng lượng của ASEAN tăng 60% trong 15 năm qua. IEA dự báo nhu cầu năng lượng của ASEAN có thể tăng thêm 66% nữa vào năm 2040. Điều này đã khiến khu vực này nói riêng và thế giới nói chung, đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng [62]. Đồng thời, cũng đối mặt với những tác động đến môi trường, ảnh hưởng môi trường sống của chúng ta. Do đó, việc sử dụng năng lượng tái tạo nhằm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một sự cần thiết. Các nguồn năng lượng tái tạo có thể là: Năng lượng mặt trời; Năng lượng gió; Thủy điện; Địa nhiệt; Năng lượng sinh học: ethanol; 6 Biodiesel; …. Nhiên liệu sinh học (NLSH) như Biodiesel, xăng sinh học đang được biết đến hiện nay là nguồn nhiên liệu góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch cách đây hàng ngàn năm và đang có nguy cơ cạn kiệt sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự tồn tại và phát triển của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Loại nhiên liệu này đã được nhiều nước trên thế giới sử dụng từ những năm 70 của thế kỷ trước. Đến nay, đã có khoảng trên 50 quốc gia trên thế giới sử dụng nhiên liệu sinh học [3] và Việt Nam cũng đã thiết lập đề án phát triển NLSH từ năm 2007, đến tháng 8/2010 PV Oil là đơn vị đầu tiên trong nước thực hiện nghiên cứu, sản xuất, đưa vào sử dụng thí điểm xăng sinh học E5 RON92 và kinh doanh chính thức. Theo ông Jim Miller, Chủ tịch Hội đồng Nông nghiệp và Tư vấn Chính sách Nhiên liệu sinh học (Mỹ) cho hay, việc pha xăng thông thường với ethanol sẽ giúp đạt được nhiều lợi ích thiết thực. Trong đó, lợi ích to lớn nhất là việc giảm nguy cơ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Bởi lẽ, việc pha xăng với ethanol sẽ giúp giảm phát thải khí hiệu ứng nhà kính, từ đó có thể giúp người dân hạn chế được phần nào việc tiếp xúc với các loại độc tố gây hại. Bên cạnh đó, việc thay thế nguồn năng lượng hóa thạch bằng ethanol còn mang lại lợi ích rõ rệt trong việc bảo vệ môi trường [19] Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ, động cơ sử dụng xăng sinh học E5 tạo ra rất ít khí thải CO và HC, ít hơn hẳn các loại xăng thông dụng tới 20%. Do sự có mặt của thành phần oxy trong xăng sinh học E5 là yếu tố giúp cho nhiên liệu được cháy triệt để hơn. Đây là cơ sở tạo ra ít khí thải độc hại CO và HC. Ngoài việc giảm đáng kể thành phần khí CO và HC, khả năng tăng tốc của xe cũng tốt hơn đối với xăng sinh học E5 [3], [59]. Theo Tạp chí của Hiệp hội quản lý chất thải và không khí đã có những nghiên cứu và đưa ra những ảnh hưởng của hỗn hợp ethanol-xăng đến hiệu quả năng lượng và phát thải khí thải của động cơ thể hiện ở các hình bên dưới: 7 (a) Ảnh hưởng của nhiên liệu pha trộn (b) Ảnh hưởng của nhiên liệu pha trộn ethanol đến phát thải CO ethanol đến phát thải CH (c) Ảnh hưởng của nhiên liệu pha trộn ethanol đến phát thải khí NOx Hình 1.2. Ảnh hưởng của các nhiên liệu có tỉ lệ % ethanol khác nhau đến phát thải của động cơ [61] Bên cạnh đó, việc pha trộn ethanol vào xăng còn giúp các doanh nghiệp tiết kiếm được chi phí pha trộn. Đặc biệt, giá của loại xăng sinh học này cũng thấp hơn các loại xăng khác cho nên sẽ phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng và tạo cho họ có thêm điều điện để lựa chọn nhiên liệu sử dụng [19]. Đối với sản phẩm xăng sinh học, ngoài những yếu tố nêu trên, việc phối trộn ethanol vào xăng mang lại lợi nhuận kinh tế cao vì cấu tử này giúp cải thiện trị số octane thay vì phải phối trộn từ các cấu tử reformate có giá thành cao. Với vai trò quan trọng trong sự cân bằng nhiên liệu của thế giới, lợi ích kinh tế lớn và tác động tích cực đối với môi trường, trong tương lai gần, triển vọng thị trường xăng sinh học ethanol được khẳng định sẽ gia tăng mạnh mẽ và là xu thế tất yếu của sự phát triển.Với tầm nhìn chiến lược, hiện nay rất nhiều quốc gia trên thế giới đã đưa 8 vào sử dụng nhiên liệu sinh học, đặc biệt là xăng sinh học [3]. Các tỷ lệ pha trộn vào xăng truyền thống có thể thay đổi trong một khoảng rộng, gồm có E5 (5%) [10], E10 (10%) [11], E85 (85%) và E100 (100%) [3], [32]. Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả sẽ tập trung các thử nghiệm để tạo xăng E5, E10. 1.1.2. Tính cấp thiết, mục tiêu và ý nghĩa nghiên cứu 1.1.2.1. Tính cấp thiết Xuất phát từ thực tế sản xuất và phân phối xăng E5 trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi từ ngày 30/7/2014 theo quyết định 879/QĐ-UBND của Ủy Ban nhân dân tỉnh Quảng Ngãi ngày 19/6/2014 và Thông báo kết luận số 255/TB-VPCP ngày 06 tháng 6 năm 2017 về “thực hiện Đề án phát triển nhiên liệu sinh học và Lộ trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu truyền thống”. Cho phép tồn tại hai loại xăng: RON 92 và E5 RON92 đến hết ngày 31 tháng 12 năm 2017. Kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2018, chỉ cho phép sản xuất kinh doanh xăng E5 RON 92 và xăng khoáng RON 95 nhằm góp phần bảo đảm mục tiêu an ninh năng lượng, giảm dần sự lệ thuộc vào xăng khoáng, cải thiện môi trường, đồng thời thực hiện tốt các cam kết của Chính phủ Việt Nam với quốc tế về giảm khí thải nhà kính, góp phần tạo thu nhập bền vững cho khu vực nông nghiệp và thúc đẩy tái cơ cấu ngành nông nghiệp [21]. Theo đó, từ ngày 1/1/2018 cho đến nay, trên thị trường Việt Nam không sử dụng xăng RON92 nữa mà xăng E5 RON92 được đưa vào sử dụng cùng với xăng RON95 trên toàn quốc. Từ khi triển khai thực hiện, BSR đã sản xuất cung cấp xăng khoáng có trị số RON 92 đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn, quy chuẩn dùng để sản xuất pha chế xăng E5 RON92 nên việc phối trộn sản phẩm xăng thương mại này chưa đem lại lợi nhuận cho Nhà máy. Một thực tế trị số RON của xăng E5 RON92 trên thị trường đạt khoảng 93,2-93,5 vượt mức yêu cầu tối thiểu 1,2-1,5 đơn vị RON. Cho nên tối ưu hoá giá trị RON của xăng gốc mà vẫn đảm bảo khi pha xăng sinh học đạt TCVN 8063:2015 và quy chuẩn quốc gia QCVN 1:2015/BKHCN là việc làm mang lại lợi ích kinh tế cho NMLD Dung Quất. Bên cạnh đó giá trị RVP xăng khoáng RON92 trên thị trường cho phép theo TCVN, QCVN đến 75 kPa khi pha trộn với E5 rất dễ vượt TCVN 8063:2015 và quy chuẩn quốc gia QCVN 1:2015/BKHCN, điều này làm tăng khả năng tạo nút hơi và gây hao hụt do bay hơi trong bảo quản đồng thời lượng hydrocacbon thất thoát ra môi trường gây ô nhiễm và dễ cháy nổ trong quá trình tồn trữ, vận chuyển và phân phối. Với những phân tích vừa nêu, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa trị số Octane và áp suất hơi bão hòa trong xăng khoáng nhằm pha trộn với ethanol tạo sản phẩm xăng sinh học” cho luận văn thạc sĩ của mình và đó cũng là nhiệm vụ rất cần 9 thiết không chỉ đối với BSR mà còn đỗi với các Nhà máy Lọc dầu hay các Công ty kinh doanh xăng dầu khác và các Nhà quản lý tại Việt Nam. 1.1.2.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm khi phối trộn ethanol từ 1-10 %vol vào xăng khoáng có RON92 và RON95. - Xây dựng, chứng minh việc phối trộn xăng khoáng từ các cấu tử trung gian của NMLD DQ có trị số RON phù hợp (thấp hơn 92, 95) khi pha trộn với Ethanol tạo xăng sinh học thương mại E5, E10 RON 92/95 đạt yêu cầu. 1.1.2.3. Ý nghĩa - Việc thực hiện đề tài sẽ đưa ra được trị số RON tối thiểu và RVP tối đa của xăng khoáng của NMLD Dung Quất để phối trộn với nguồn ethanol thành sản phẩm xăng sinh học E5/E10 RON92 và E5/E10 RON95 đạt TCVN 8063:2015 - - - và QCVN 1:2015/BKHCN và sửa đổi 1:2017 QCVN 1:2015/BKHCN. Số liệu nghiên cứu sẽ được làm cơ sở cho việc trình Bộ, ngành liên quan xem xét cho phép NMLD Dung Quất sản xuất xăng khoáng có trị số RON phù hợp cung cấp cho các đơn vị đầu mối pha trộn xăng sinh học E5 để đạt xăng E5/E10 có RON 92/95. Từ đó, xây dựng và Ban hành Tiêu chuẩn cơ sở xăng khoáng được sản xuất tại BSR, hoàn thiện các thủ tục cấp Giấy chứng nhận hợp quy cho xăng nền theo QCVN1:2015/BKHCN và Thông tư 04/2017/TT-BKHCN ngày 22/5/2017; Tăng khả năng sản xuất xăng thương phẩm RON 95 để đáp ứng nhu cầu thị trường và giảm chi phí cho khách hàng khi mua xăng khoáng pha trộn ethanol tạo xăng E5; Tối ưu hóa trong quá trình sản xuất, góp phần chống gian lận trong kinh doanh xăng dầu và tăng lợi ích kinh tế cho Nhà nước. 1.2. Các nghiên cứu thử nghiệm, ứng dụng xăng sinh học 1.2.1. Giới thiệu về nhiên liệu xăng sinh học Nhiên liệu xăng sinh học (biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng đã được sử dụng phổ biến trong giao thông đường bộ (cho các loại động cơ đốt trong như xe ô tô và xe gắn máy) [39]. Loại nhiên liệu này gồm xăng truyền thống phối trộn với ethanol sinh học, trong đó ethanol có thể thay đổi trong một khoảng rộng, gồm: - Xăng E5: Hỗn hợp của xăng khoáng và ethanol, có hàm lượng ethanol từ 4% đến 5% theo thể tích, ký hiệu là E5 [27]; - Xăng E10: Hỗn hợp của xăng khoáng và ethanol, có hàm lượng ethanol từ 9% đến 10% theo thể tích, ký hiệu là E10 [28]. Bên cạnh đó, tại một số nước còn sử dụng nhiên liệu sinh học ký hiệu E20, E85, 10 E100 tương ứng cho hàm lượng của ethanol 20, 85, 100% theo thể tích [3], [59]. 1.2.2. Các nghiên cứu và ứng dụng xăng sinh học trên thế giới Hiện nay, nhiên liệu sinh học được sử dụng phổ biến trên thế giới. Các quốc gia như Mỹ, Canada, các nước Tây Âu … đều có kế hoạch sản xuất nhiên liệu thay thế ở quy mô lớn để đáp ứng nhu cầu sử dụng nhiên liệu sinh học ngày càng tăng một cách ổn định. Trên thế giới có khoảng hơn 50 quốc gia đang sử dụng phổ biến các loại xăng sinh học E5, E10, có nước đã sử dụng từ cách đây hơn 40 năm. Họ đều thực hiện các chương trình bắt buộc sử dụng xăng sinh học nhằm giải quyết tình trạng khủng hoảng nhiên liệu, bảo đảm an ninh năng lượng, phát triển kinh tế và cải thiện chất lượng môi trường [2], [3]. - Brazil là nước đi đầu với chương trình quốc gia ủng hộ xăng pha cồn từ năm 1975, sử dụng cồn sản xuất từ mía để pha vào xăng với tỷ lệ lên đến 20%, thậm chí có thể lên đến 85% dùng trong ngành vận tải [50]. - Mỹ bắt đầu thử nghiệm sử dụng xăng pha cồn từ năm 1976 sau đợt khủng hoảng năng lượng năm 1973 [3]. Từ thời điểm đó, năng lực sản xuất ethanol cấp nhiên liệu của Mỹ đã tăng lên hơn 12 tỷ gallon mỗi năm và khối lượng sản xuất tiếp tục tăng. Từ năm 1978, Mỹ đã công nhận lợi ích của cồn trong nhiên liệu và dùng biện pháp giảm thuế đối với xăng pha cồn nhằm khuyến khích phát triển thị trường nhiên liệu này [3], [59]. Cho đến cuối những năm 1980, vai trò chính của ethanol trong thị trường nhiên liệu là một chất tăng cường RON và nó được xem như là một lựa chọn thay thế cho việc sử dụng chì trong xăng. Với giá trị octane 112,5, ethanol tiếp tục là một trong những chất tăng cường chỉ số octane kinh tế nhất sẵn có cho các máy lọc dầu hoặc các đầu mối phối trộn. Vào thời điểm đó, một số tiểu Bang bắt đầu sử dụng ethanol và các hợp chất chứa Oxy khác trong các chương trình NLSH bắt buộc để giảm phát thải khí thải carbon monoxit (CO), chẳng hạn như ethanol, mục đích thêm vào nhiên liệu để thúc đẩy quá trình đốt cháy hoàn chỉnh hơn do đó làm giảm lượng khí thải CO. Khí thải hydrocarbon (HC) cũng thường giảm, nhưng ở mức độ thấp hơn [59]. Năm 1990, Mỹ đã đưa ra chương trình nhiên liệu sinh học, bắt đầu từ tháng 11 năm 1992, tất cả các khu vực không đạt được hàm lượng phát thải CO đều thực hiện các chương trình nhiên liệu sạch trong những tháng mùa đông nhất định. Chương trình này đã thành công rực rỡ. Tiếp theo Mỹ lại có thêm đạo luật cho chương trình RFG: Bắt đầu từ ngày 1 tháng 1 năm 1995, các khu vực không đạt được ozone khác được phép "chọn tham gia" chương trình này theo yêu cầu của chính phủ. Các khu vực của một số tiểu bang đã "chọn tham gia" cho chương trình này. Mục đích của chương trình RFG là giảm phát thải ô tô của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), và Ôxít Nitơ (NOx). Chương trình cũng được thiết kế để giảm lượng khí thải độc hại (benzen, 1,3 butadien,