Banner 01

CÔNG NGHỆ BROQUET

Berzelius là người đầu tiên trên thế giới sử dụng xúc tác vào năm 1835 nhằm đẩy nhanh tốc độ phản ứng trên các phản ứng khác nhau nhưng bản thân nó thì không thay đổi về mặt hóa tính. Ngày nay, chất xúc tác được mô tả như là “một chất có khả năng làm thay đổi mức độ của phản ứng hóa học trong khi hóa tính lại không thay đổi ở cuối phản ứng”. Chất xúc tác được sử dụng hàng ngày đặc biệt là trong công nghiệp nhưng người ta vẫn chưa biết nó thực tế hoạt động như thế nào.

image001

Có hai cách chủ yếu mà một chất xúc tác có thể tương tác với các chất tham gia phản ứng để cung cấp một mức năng lượng kích hoạt thấp hơn.

  • Thứ nhất, là HETEROGENEOUS CATALYSIS, chất xúc tác và chất phản ứng ở các pha khác nhau – tách biệt về mặt vật lý như là xúc tác kim loại hoạt động trong chất lỏng, khí hoặc hơi.
  • Thứ hai, là HOMOGENEOUS CATALYSIS, trong đó chất xúc tác tồn tại cùng pha với các chất tham gia phản ứng và khi đó hỗn hợp phản ứng có thành phần đồng nhất.

Việc phát triển chất xúc tác nhiên liệu của Henry Broquet vào năm 1941 trong khi đóng quân cùng với Không Quân Hoàng Gia Anh (RAF) ở Murmansk đã sử dụng chất xúc tác kim loại Thiếc của các nhà khoa học Nga trong đội của ông. Trong những năm 1940, xúc tác kim loại đã được bắt đầu sử dụng rộng rãi trong qui trình tinh chế than hóa lỏng và các sản phẩm của quá trình lọc dầu. Thiếc là một trong những thành phần của Broquet và có vai trò khá nổi bật, và việc dùng lưới làm từ Thiếc tấm như là một chất xúc tác đã được cấp bằng sáng chế cho nhà máy sản xuất đầu tiên tại Vương Quốc Anh. Ngày nay Thiếc cùng một số kim loại khác được dùng như là chất xúc tác với các loại nhiên liệu dầu mỏ có gốc là Hydrocarbon.

image002

Broquet dạng viên kim loại là chất xúc tác xử lý nhiên liệu dạng HETEROGENEOUS CATALYSIS và không hòa tan trong nhiên liệu, Broquet dưới dạng kim loại rắn và các chất tham gia phản ứng là nhiên liệu hydrocarbon dưới dạng lỏng. Chỉ có bề mặt bên ngoài của Broquet là tiếp xúc với nhiên liệu, làm gia tăng hoạt tính và tác dụng giữa các phân tử trong phản ứng. Nói chung, các chất tham gia phản ứng được tác động trên bề mặt của chất xúc tác chứ không phải bên trong chất xúc tác. Trong phản ứng trên các phân tử nhiên liệu tham gia phản ứng với các chất xúc tác làm yếu liên kết bên trong phân tử các chất phản ứng. Các phân tử chất phản ứng được tác dụng với chất xúc tác thì trở nên dễ dàng tham gia phản ứng hơn. Ngoài ra, quá trình này tập trung một cách hiệu quả các phân tử chất phản ứng trên bề mặt chất xúc tác và làm gia tăng tần số tác dụng giữa chúng. Hiệu quả của chất xúc tác phụ thuộc vào việc nó sẽ tác dụng vào các phân tử chất phản ứng mạnh ra sao. Phân tử của chất tham gia phản ứng càng bị tác dụng mạnh thì các liên kết bên trong nó càng trở nên yếu hơn. Bản thân chất xúc tác thì hầu như không hề bị tiêu hao.

qua-trinh-chay-cua-nhien-lieu

Với quá trình cháy của nhiên liệu bên trong động cơ, ý tưởng thay đổi nó bằng phương pháp hóa học thông qua việc tác động vào mức độ phản ứng thì không còn mới mẻ. Trước đây sử dụng các chất phụ gia nhiên liệu thông thường. Việc kiểm soát sự lan tỏa và phân nhánh bằng các chất phụ gia bao gồm cả phụ gia có chứa Chì Tera-Ethyl được biết đến rộng rãi nhưng nó chưa được hiểu cặn kẽ. Sự cháy, bản thân nó là một chuỗi các biến đổi phức tạp về hóa tính và lý tính, năng lượng được giải phóng khi các thành phần của nhiên liệu được chia nhỏ ra thành các phân tử ít phức tạp hơn. Tại cao trào của quá trình này CO2 được hình thành rất nhanh chóng. Do quá trình Oxy hóa từ CO thành CO2 không hề là một quá trình đơn giản (ngay cả khi không khí còn dư) nên môi trường bên trong buồng đốt lúc này trở nên bão hòa CO. Trạng thái bão hòa này hạn chế quá trình cháy tự nhiên và từ đó làm giảm hiệu suất cháy dẫn đến sự hình thành các sản phẩm không mong muốn bao gồm muội than bên trong động cơ.

Các kim loại vi lượng hòa tan có trong nhiên liệu và nó sẽ thúc đẩy các quá trình oxy hóa trong nhiên liệu. Tác dụng của Broquet với nhiên liệu gốc Hydrocarbon như xăng, dầu diesel là sự chống lại các tác động có hại trong khi lưu trữ nhiên liệu, quá trình oxy hóa các Hydrocarbon không bão hòa và các kim loại hòa tan.

Người ta ghi nhận rằng Sắt, Kẽm và Chì có thể thúc đẩy quá trình Oxy hóa làm giảm chất lượng nhiên liệu gốc Hydrocarbon, (Schenk 1971), Đồng và các hợp chất Đồng là chất kích hoạt gây mất ổn định nhất (Pederson 1949; Smith 1967).

Nguyên tố vi lượng Đồng được tìm thấy trong nhiên liệu, được sinh ra trong đường ống bằng Đồng kết nối trong hệ thống lọc dầu, phụ kiện đồng thau.

Mật độ đồng thấp khoảng 1.1 ppm đã được chứng minh là gây ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của nhiên liệu (Barusch& MacPherson 1965). Các kim loại khác thì hoặc là có một cách tự nhiên hoặc bị pha lẫn trong quá trình vận chuyển hoặc do tác động của acid hữu cơ hoặc các phân tử hữu cơ khác. Các kim loại đó tác dụng như là chất xúc tác bắt đầu với phản ứng chia tách với sự hiện diện của Oxy hoặc trong khi lưu trữ, hoặc trong buồng đốt tạo thành chất mùn, muội than và các chất sáp.

Các hợp chất kim loại vi lượng thường xuất hiện như “xà phòng kim loại’ hoặc các nguyên tử kim loại liên kết với các phân tử axit hữu cơ giữ chúng trong dung dịch. Bằng cách sử dụng các chất xúc tác nhiên liệu Broquet, chúng có thể thay đổi từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan và phản ứng với nước (thủy phân) hoặc các phản ứng oxy hóa khử (trao đổi điện tích).

Ngay cả trong khi lưu trữ, nhiên liệu sẽ giảm chất lượng, do bốc hơi, quá trình oxy hóa lặp lại, và sự sinh trưởng của vi sinh vật, rỉ sét.

Vì vậy hiệu quả Broquet là rất quan trọng, không chỉ khử hoạt tính hoặc làm thụ động kim loại và làm chậm sự oxy hóa gây giảm chất lượng nhiên liệu, mà còn chuyển đổi các kim loại thành Oxit là chất xúc tác quá trình oxy hóa và hỗ trợ quá trình cháy.

Hiệu quả của chất xúc tác nhiên liệu Broquet khi sử dụng cho nhiên liệu của bất kỳ động cơ chạy bằng nhiên liệu hydrocarbon là để lan truyền ngọn lửa nhanh hơn và ổn định hơn.Việc này giúp cho phép nhiều hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt được đốt cháy một cách có ích hơn và do vậy giảm thiểu hao phí ra đường ống thải hay sự chuyển đổi thành muội than, chất sáp và chất keo bám bên trong động cơ.

image003

Lợi ích việc sử dụng chất xúc tác xử lý nhiên liệu Broquet là sự gia tăng công suất hoặc tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải ô nhiễm, giữ sạch buồng đốt và các chi tiết bên trong động cơ.

Những cải thiện ấn tượng hơn và dễ nhận thấy khi Broquet được trang bị cho động cơ cũ, do hiệu quả ‘làm sạch’ của Broquet bên trong buồng đốt và các chi tiết của nó bên trong động cơ.

Broquet nên được trang bị cho động cơ khi mới. Làm như vậy, các động cơ được bảo vệ khỏi những thiệt hại gây ra bởi quá trình đốt cháy không hoàn toàn (ví dụ như sự mài mòn các chi tiết do ảnh hưởng của muội than), và giảm tải lên bộ chuyển đổi xúc tác (xe được trang bị) do sự giảm chất phát thải (hydrocarbon, carbon monoxide và Chì). Broquet hình thành một quan hệ đối tác lý tưởng và tự nhiên với bộ chuyển đổi xúc tác trong việc giảm lượng khí thải. Việc sử dụng Broquet kéo dài tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác và cũng đảm bảo rằng lượng khí thải từ động cơ được giảm một cách tối thiểu nhất tại thời điểm khởi động động cơ. Điều này cho phép bộ chuyển đổi xúc tác có thời gian để đạt nhiệt độ hoạt động của nó, mà không trở thành một “tác nhân gây ô nhiễm’.