bài giảng phụ gia cho san phẩm dầu mỏ

dành cho sinh viên hóa dầu đại học bách khoa hà nội

Trang 1

PHỤ GIA CHO SẢN PHẨM DẦU MỎ

Trang 2

Mai Ngọc Phong – Công nghệ Hóa học 2007-2009 28-11-2009

Trang 3

2- Dầu nhờn

Trang 4

3 – Mỡ nhờn

Trang 5

1 Các loại dung môi

2 Parafin và Xerezin

3 Bi tum

4 Nguyên liệu cho tổng hợp hóa học

Trang 6

Nhiên liệu lỏng

-Xăng ô tô -Xăng máy bay

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Nhiên liệu rắn

Cốc dầu mỏ

Trang 10

Nhiên liệu khí

Trang 11

Dầu nhờn bôi trơn

Trang 12

nghiệp

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Dầu nhờn điện lực

Trang 19

Yêu cầu chất lượng của xăng động cơ

Trang 20

Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu diezen

Trang 21

Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu phản lực

-Cháy hoàn toàn -Nhiệt cháy cao -Có các tính chất vật lý phù hợp -Có tính lưu biến đảm bảo

-Có độ bay hơi phù hợp -Có độ ổn định cao

-Ít ăn mòn -An toàn cháy nổ

Trang 22

Yêu cầu chất lượng của dầu bôi trơn

-Có độ nhớt phù hợp -Bôi trơn tốt

-Chỉ số độ nhớt cao -Tính ổn định cao -Tính tẩy rửa tốt -Không có tạp chất -Ít ăn mòn

-Có khả năng bảo vệ

Trang 23

Yêu cầu chất lượng của dầu bôi trơn

-Ngoài ra: ít bay hơi, tạo bọt và tạo nhũ

tương

-An toàn cháy nổ

-Thân thiện môi trường

Trang 24

PHỤ GIA CHO SẢN PHẨM DẦU

MỎ

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ , cơ kim và vô

cơ, thậm chí là các nguyên tố, thêm vào: dầu mỡ nhờn, chất lỏng chuyên dụng, nhiên liệu để nâng cao các tính chất

Trang 25

PHỤ GIA CHO SẢN PHẨM DẦU

MỎ

Thường mỗi loại phụ gia được dùng

ở nồng độ từ 0,001 đến 5% , đến trên 10%.

Trang 26

PHỤ GIA CHO SẢN PHẨM DẦU MỎ

- Một số phụ gia nâng cao những phẩm chất

đã có sẵn của dầu

- một số khác tạo cho dầu những tính chất mới cần thiết

- Các loại phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ

lẫn nhau, gây ra hiệu ứng tương hỗ, hoặc

chúng có thể dẫn đến hiệu ứng đối kháng.

Trang 27

tổ hợp phụ gia đòi hỏi sự khảo sát

kỹ tác dụng tương hỗ qua lại giữa

các phụ gia cũng như cơ chế hoạt

động của từng loại phụ gia riêng và tính hòa tan của chúng.

Trang 28

Dầu gốc ảnh hưởng đến phụ gia

qua 2 tính năng chính:

-Tính hòa tan

-Tính tương hợp.

Trang 29

CÁC CHỦNG LOẠI PHỤ GIA

Phụ gia phổ biến nhất dùng cho dầu nhờn

và nhiên liệu

Phụ gia chủ yếu được sử dụng để đảm

nhiệm một chức năng nhất định, nhưng

có nhiều loại là phụ gia đa chức

Trang 30

- Chống sự tạo cặn bám và cặn bùn ( phụ gia rửa)

- Giữ các tạp chất bẩn ở dạng huyền phù ( phụ gia

phân tán)

- Tăng chỉ số độ nhớt ( phụ gia tăng chỉ số độ nhớt)

Trang 31

CÁC CHỦNG LOẠI PHỤ GIA

- Giảm nhiệt độ đông đặc ( phụ gia làm giảm nhiệt độ đông đặc)

- Làm dầu có thể trộn lẫn với nước ( phụ gia tạo nhũ)

- Chống tạo bọt ( phụ gia chống tạo bọt)

- Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật ( phụ gia diệt khuẩn)

- Làm cho dầu có khả năng bám dính tốt( tác nhân bám dính)

- Tăng khả năng làm kín( tác nhân làm kín)

- Làm giàm ma sát (phụ gia giảm ma sát)

- Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn( phụ gia chống mài mòn)

- Chống sự kẹt xước các bề mặt kim loại (phụ gia cực áp)

Trang 32

- Phụ gia tăng trị số octan

- Phụ gia tăng trị số xetan

- Phụ gia chống tạo cặn rắn trong

động cơ

- Phụ gia chống han rỉ

- Phụ gia chống tạo khói

Trang 33

MỘT SỐ NÉT VỀ PHÁT TRIỂN PHỤ GIA

-Ô tô xe máy ngày càng nhiều -Xu hướng sử dụng nhiều động cơ diezen -Bảo vệ môi trường: hộp xúc tác, hệ

thống bơm xăng điện tử , động cơ điện -Máy móc hoàn thiện đồi hỏi chất lượng dầu nhờn nâng cao

-Đòi hỏi tập hợp các loại phụ gia chất lượng cao

Trang 34

Có thể nói thời gia qua đã khảo sát hầu hết các họ hy

drocac bon chứa các nhóm chức khác nhau và các

nguyên tố khác nhau.

Chỉ một số hợp chất hữu cơ chứa một số nhóm chức và một số nguyên tố được áp dụng làm phụ gia.Trong phần lớn các phụ gia được sử dụng công nghiệp chứa các

nguyên tố Sau: O 2 ,S,p,N 2 , Cl 2, Ca,Ba,Zn,Mg , Sr., các

nhóm chức, axit, rượu,sunfo,

ditiophotphat,amin,triclometyl …trong đố có thể từ 1 đến

4 nguyên tố hay nhóm chức.

Trang 35

cấu tạo điện tử Chúng có vai trò tạo lớp màng bảo vệ Phụ gia chứa Ca, Ba,Zn ,Sr, Mg biểu thị tính kiềm cao.Chúng có vai trò trung hòa.

Trang 36

Tính chất phụ gia không chỉ phụ thuộc vào nhóm chức, nguyên tố đưa vào mà còn phụ thuộc vào vị trí trong

phân tử và cấu tạo của chính phân tử phụ gia.

Sử dụng phụ gia nhiều nhóm chức trong một phân tử có thể sẽ không tốt bằng hỗn hợp nhiều hợp chất hữu cơ chứa các nhóm chức khác nhau.

Trang 37

Trong thực tế sử dụng hàm lượng phụ gia tới hàng chục % thì lúc này phụ gia như là thành phần cấu tử của dầu nhờn Tăng hàm lượng phụ gia dẫn đến tăng giá thành của dầu nhờn.

Phải nghiên cứu được cơ chế tác dụng của phụ gia Sử

dụng 2 phương pháp: xây dựng mô hình mô phỏng trong phòng thí nghiệm và mô hình hóa phản ứng hóa học giữa phụ gia và sản phẩm lão hóa dầu nhờn , cũng như tác dụng với bề mặt bôi trơn.

Trang 38

Yêu cầu chung của phụ gia

Dễ hòa tan trong dầu.

Không hoặc ít hòa tan trong nước.

Không ảnh hưởng đến tốc độ nhũ hóa của dầu.

Không bị phân hủy bởi nước

Không bị bốc hơi ở điều kiện làm việc của hệ thống dầu nhờn.

Không làm tăng tính hút ẩm của dầu nhờn.

Hoạt tính có thể kiểm tra được.

Không độc, rẻ tiền, dễ kiếm.

Trang 39

Phô gia t ng trÞ sè octan Ăng trÞ sè octan

Khái niệm về trị số octan

Trang 40

Phô gia Ch×

Bao gåm c¸c chÊt

- tetrametyl chì (TML)

- tetraetyl chì (TEL)

Trang 41

Trang 42

C2H5Br t C2H4 + HBr

2HBr + PbO PbBr2 + H2O

Trang 43

Phụ gia t ng trị số octan Ăng trị số octan

Phụ gia Plutocen G

Plutocen G là hợp chất cơ kim sắt, có

độ tinh khiết cao và hàm l ợng sắt lớn Tên khoa học là dixyclopentadien sắt (Ferocen) hay bisxyclopentadienyl sắt (C 5 H 5 ) 2 Fe Phụ gia Ferrocene (C 10 H 10 Fe)

Trang 44

Phô gia Plutocen G

Trang 45

Phô gia Plutocen G

Ưu nhược điểm:

-Tăng trị số octan, không độc hại

-Tạo cặn trong động cơ

Trang 46

Mai Ngọc Phong – Cụng nghệ Húa học 2007-2009 28-11-2009

Các thông số Chỉ tiêu

Màu sắc bên ngoàiMùi đặc tr ngKhối l ợng phân tửThành phần chủ yếu: FerocenTiếp xúc với ánh sáng

Độ tan trong n ớc ở 25oC

Độ tan trong toluen

Điểm nóng chảyKhối l ợng riêng ở 15 oCNhiệt độ sôi, oC

Nhiệt độ bắt cháy, oC

áp suất hơi ở 40 oC

Độ tinh khiết, Kl

Vàng cam, dạng tinh thểGiống mùi long não

196

> 99% KlBền vững6,3 mg/lMax 0,01% Kl

173 - 175 oC1,49g/ml249

>1506,6 kPa99,9

Các đặc trưng của Plutocen G

Trang 47

Tû lÖ pha

Plutocen G, ppm

TrÞ sè octan sau khi pha cho c¸c lo¹i x¨ng

RON 80 RON 85 RON 90 RON 95

0 ppm:

RON MON

80,0 75,6

86,1 79,4

90,7 82,7

95,8 85,0

20 ppm:

RON MON

81,2 76,9

87,3 80,2

92,0 83,3

96,6 85,5

30 ppm:

RON MON

82,9 77,3

88,7 81,4

93,3 84,5

97,8 86,7

KÕt qu¶ pha chÕ phô gia Plutocen G vµo c¸c lo¹i x¨ng kh¸c nhau

Trang 48

Phô gia Metylxyclopentadienyl

mangan tricacbonyl (MMT)

Trang 49

Phô gia Metylxyclopentadienyl

Độ hòa tan trong nước Thấp

Độ hòa tan trong dung môi Ankan (xăng)

Các tính chất của MMT

Trang 50

Phụ gia Metylxyclopentadienyl

mangan tricacbonyl (MMT)

- Sử dụng với hàm l ợng thấp, chỉ từ 8-18mg/l.

- Thích hợp với mọi vật liệu chế tạo động cơ.

- Ng n chặn đ ợc sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm ăn chặn đưược sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm ưược sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm

- Không n mòn thiết bị ăn chặn đưược sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm

- Ít ảnh hưởng đến bộ chuyển đổi xúc tác t ảnh h ởng đến bộ chuyển đổi xúc tác.

- Rẻ hơn các phụ gia khác.

- Giảm thiểu khí thải độc hại.

Trang 51

Điều chế MMT

MMT (C9H7MnO3) được điều chế bằng phản ứng của hỗn hợp mangan (II) acetat

(Mn(CH3COO)2) và bis-cyclopentadien mangan (C10H10Mn) với hợp chất alkyl

aluminum (ví dụ: tri etyl aluminum – C12H30Al2 – Al2Et6) và CO ở nhiệt độ 65-175oC, áp suất 300-1500 psi

Thành phần phản ứng:

Mangan( II) acetat tri etyl aluminum

bis-cyclopentadien mangan

Trang 52

Phản ứng

Trang 53

Trang 54

Phụ gia tăn chặn đưược sự mất mát nhiệt do sự cháy sớm ng Trị số xe tan

Là cỏc chất khơi mào cho quỏ trỡnh o

xy húa

-Propyl nitrat

-Pepoxyt

Trang 55

Phụ gia chống tạo cặn cho nhiên liệu

Trang 56

Cơ chế tác dụng

- Các hợp chất đóng vai trò xúc tác oxy hóa giảm tạo cặn

- Các chất hoạt động bề mặt có vai trò làm xốp cặn, dẫn đến giảm bám cặn.

Trang 57

Các phụ gia chống tạo cặn phổ biến là các hợp chất chứa

-Photpho

-Bo

Trang 58

- Tricrezylphotphat dùng cho xăng pha Sử dụng chúng tăng gấp đôi thời gian làm việc của buzi

-Khi sử dụng chúng trong xăng chì sẽ tạo thành 3Pb3(PO4)2.PbBr2 (nóng chảy ở

955oC), một phần cuốn theo khói cháy.

Tác dụng của tricrezylphotphat tăng lên khi kết hợp với amin hay N- metylpirolidon

-Trong xăng nhiều chì dùng cho động cơ có tỷ số nén cao hỗn hợp của crezylphotphat với các hợp chất hữu cơ có cực (este, xeton, lacton) có hiệu quả rất cao.

-Cho nhiên liệu nhiều lưu huỳnh dùng tricrezylphotphat và nitrobenzol cộng với rượu izopropyl và nitrat crom

Tricrezylphotphat

Trang 59

-Monoalkylphenylphotphat

- diphenylcrezylphotphat

-Dimetylcxilylphotphat

-Lượng photphat sao cho nhiên liệu + phụ gia +

chất mang tỷ lệ P:Pb trong giới hạn 0,6:3 đến

1,2:3.

Trang 60

Alkyl của axit boric

RB(OH)2, R =C6-C8

Trang 61

este của axit boric

Tác dung: hạn chế quá trình cháy không điều khiển

Trang 62

Dẫn xuất của borazol

Trang 63

amid và amin

Trang 64

Hợp chất chứa halozen

1,1 diclo -2,2 diflo - 2,2 - dibrometan 1,2 - dimetyloxi -1-pheniletan

1-brom-2,2-dimetyloxipropan

Trang 65

Alkokxialkylphtalat

dùng cho nhiên liệu diezen

Trang 66

Các hợp chất chứa photpho, nitơ, các peroxit hữu cơ, các hydroperoxit,

este của axit béo, axit naphtenic, axit phtalen, mono metyleste của glyxerin

Để giảm tạo cặn dính trên bề mặt kim loại có thể dùng các este của glycol, rượu có phân tử bé.

Các hợp chất hữu cơ chứa kim loại: nitrophenlat Fe, alkolat nhôm, muối molidat hữu cơ Và một số hợp chất chứa crom, niken, coban, moliden, mangan, chì, thủy ngân, kim loại kiềm thổ v.v…

Các sản phẩm ngưng tụ của este rượu mạch thẳng (C8-C18) và axit 2 lần axit có nối đôi hoặc coplyme ste với axitk béo.

Trang 67

Phụ gia chống ăn mòn

Nguyên nhân Ăn mòn xảy ra trong quá trình lưu trử do hợp chất

lưu huỳnh, oxy, halozen hữu cơ, và do sản phẩm cháy

Cơ chế tác dụng của phụ gia là tạo màng hóa học hoặc hấp phụ trên

bề mặt Ngoài ra phụ gia còn tác dụng trung hòa các hợp chất axit trong nhiên liệu hoặc sản phẩm cháy tạo thành.

Phụ gia là muối của axit hữu cơ và các dẫn xuất của chúng.

Đối với nhiên liệu đốt lò dùng các muối hữu cơ của Mg, Mn, Zn, Ca,

Al, sulfonat, silicat, khoáng và silicon

Trang 68

Phụ gia chống khói

Trang 70

Didexylfulfosuxinat Ca

Pha 1% giảm khói 30%.

Trang 71

Hợp chất của Mn: dẫn xuất của Mn với oleat hoặc phenolat CO,

Ni, thiếc hoặc chì Hỗn hợp 0,19% Mn và 6,3% chì với 0,0125% giảm độ tạo muội 80%.

Trang 72

Axít 2 lần axit có hiệu quả cao (tác dụng malein anhydrite với olefin sau đó thủy phân):

Trang 74

Câc phụ gia khác

- Dẫn xuất của phốt phát hữu cơ: Các este, alkylphotphat, monoleat diamin.

- Muối hữu cơ của Mg, Ba, Ca, Zn (0,05-0,5% kim loại) BaO tác dụng với oxit lưu huỳnh tạo BaSO4 (bền nhiệt) và BaSO3 (ít ăn mòn).

- Muối của amin và canxi của sunfua axit có vai trò chống ăn mòn nhiên liệu nhiều lưu huỳnh.

Các hợp chất nitro hóa petrolatum petrolatum oxy hóa

Trang 75

Phụ gia chống oxy hóa

Quá trình oxy hóa

Hệ thống tribology

Điều kiện

ma sát Dầu bôi trơn Dầu bị ôxy hóa

Sản phẩm oxy hóa:

- axit

- Các chất khác

Tác dụng với thép và các kim loại như:

Sự biến chất dầu

Trang 76

Quá trình oxy hóa

Trang 77

CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA PHỤ GIA

Trang 78

Phụ gia chống oxy húa

+ Bao gồm các hoá chất phản ứng với các gốc khơi mào, các gốc peroxyt và hydroperoxyt để tạo thành các hợp chất không hoạt động.

+ Gồm nh ng chất hoá học có tác dụng phân huỷ nh ng ững chất hoá học có tác dụng phân huỷ những ững chất hoá học có tác dụng phân huỷ những hợp chất trên thành nh ng hợp chất kém hoạt động ững chất hoá học có tác dụng phân huỷ những .

Trang 79

+ ức chế gốc tự do

+ Phân huỷ các peroxyt

+ Thụ động kim loại

Trang 80

C¸c dÉn xuÊt cña phenol

3

CH

3

CH OH

Trang 81

Amin th¬m

Trang 82

Các hợp chất chứa lưu huỳnh

Trang 83

C¸c phenol chøa N hoÆc S

R

OH

R R

OH

phenolsunfua

Trang 84

Các kẽm diankyl dithiophotphat ( ZnDDP)

R R R

O

O O

S S S

S

Zn

phần tan Phần hoạt động Phần tan

trong dầu bề mặt trong dầu

R cú thể là ankyl bậc 1: CH3-

bậc 2: CH3- CH- CH3

Trang 85

Trung b×nh Trung b×nh

AliphaticbËc 2

KÐm Tèt

12

C R

Trang 86

Các hợp chất chứa lưu huỳnh

Hçn hîp sunfua cña hydrocacbon no vµ th¬m vµ ankylphenol lµ nh÷ng hîp chÊt chèng «xy ho¸ rÊt h÷u hiÖu V× chóng cã tÝnh céng h ëng do c¸c chÊt øc chÕ ankylaryl

C¸c diankyl sunfua t¹o thµnh c¸c cÊu tróc bÒn v÷ng kh«ng céng h ëng

Tiêu đề	Phụ gia cho sản phẩm dầu mỏ
Tác giả	Mai Ngọc Phong
Trường học	Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Chuyên ngành	Kỹ thuật Hóa học
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2009
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	7,8 MB