THIẾT kế THÁP TRÍCH LY làm SẠCH dầu

LỜI MỞ ĐẦU 3 PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4 CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN 4 I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DẦU NHỜN 4 I.1 Các hợp chất hydrocacbon 4 I.1.1 Các hydrocacbon naphten và paraffin 4 I.1.2 Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten thơm 5 I.1.3 Các hydrocacbon rắn 6 I.1.4. Các thành phần khác 6 I.2. Các hợp chất của lưu huỳnh, Oxi, Nitơ 7 II. CÁC TÍNH CHẤT VÀ TÍNH NĂNG CỦA DẦU NHỜN. 7 II.1 Các tính chất 7 II.1.1 Độ nhớt 7 II.1.2 Chỉ số độ nhớt (VI) 8 II.1.3 Trị số axit và kiềm 10 II.1.4. Màu sắc 11 II.1.5. Khối lượng riêng và tỷ trọng 12 II.1.6. Điểm chớp cháy và bắt lửa 13 II.1.7. Hàm lượng nước 13 II.2. Các phụ gia dầu nhờn 13 II.3. Các tính năng sử dụng của dầu nhờn 14 II.3.1. Tính chất ma sát 14 II.3.3. Tính bảo vệ ăn mòn 16 II.3.4.Tính lưu động 17 II.3.5.Cặn và tính phân tán tẩy rửa 17 III. PHÂN LOẠI DẦU NHỜN 18 III.1. Dầu động cơ 18 III.2. Dầu công nghiệp 19 IV. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT DẦU GỐC. 21 IV.1. Quy trình công nghệ chung. 21 IV.2. Công nghệ tách aromatic bằng dung môi chọn lọc 22 IV.2.1. Mục đích 22 IV.2.2. Cơ sở lý thuyết 22 IV.2.3. Các loại dung môi. 23 IV.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 26 IV.2.5.Công nghệ trích ly 28 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 32 CHƯƠNG 1: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ CÂN BẰNG 32 NHIỆT LƯỢNG 32 I. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 32 II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THÁP TRÍCH LY 32 II.1 Dòng vào 33 II.2. Dòng ra 33 III. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 34 III.1.Tính cân bằng nhiệt lượng cho tháp trích ly: 34 III.1.1 Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào 35 III.1.2 Nhiệt lượng của phenol mang vào 35 III.1.3.Nhiệt lượng của nước mang vào 35 III.1.4 Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra 36 III.1.5.Nhiệt lượng do dầu lẫn mang ra 36 III.1.6 Nhiệt lượng do nước mang ra 36 III.1.7 Nhiệt lượng do phenol mang ra ở pha chiết 36 III.1.8 Nhiệt lượng phenol mang ra ở pha rafinat 36 III.1.9 Nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh 37 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH 38 1. Đường kính tháp trích ly 38 2. Chiều cao tháp trích ly 38 3. Đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào 41 4. Đường kính ống dẫn phenol vào tháp 42 5. Đường kính của ống dẫn dung dịch rafinat ra khỏi tháp 42 6. Đường kính của ống dẫn dung dịch pha chiết 43 7. Đường kính ống tháo cặn 43 8. Đường kính ống dẫn nướcphenol vào tháp 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

Đồ án công nghệ Thiết kế tháp trích ly làm sạch dầu nhờn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, dầu nhờn là chất bôi trơn chủ yếucủa quá trình máy móc vận hành thiết bị, các động cơ Với vai trò hết sức quan trọngnhư vậy, dầu nhờn trở thành một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu ở các nhàmáy, xí nghiệp, cho các quá trình vận hành các thiết bị máy móc công cụ Cùng với sựphát triển của xã hội, các thiết bị máy móc ngày càng được đưa vào ứng dụng trongcông nghiệp và dân dụng hết sức đa dạng Do đó nhu cầu về dầu bôi trơn không ngừngtăng trong những năm qua Ở Việt Nam hiện nay chúng ta phải nhập từ nước ngoàidưới dạng dầu thương phẩm hoặc dầu gốc cùng với các loại phụ gia rồi pha chế

Năm 2008, ở nước ta đưa nhà máy lọc dầu đầu tiên ở Dung Quất vào hoạt động.Nguyên liệu cho quá trình sản xuất dầu nhờn gốc có thể sử dụng phần cặn của quátrình chưng cất khí quyển, từ đó không phải nhập từ nước ngoài các dạng dầu gốc,giảm được giá thành sản xuất và bảo vệ được môi trường cho nhà máy lọc dầu DungQuất

Với yêu cầu đó chúng em được giao đề tài: “Thiết kế tháp trích ly làm sạch dầu nhờn bằng dung môi phenol năng suất 45 tấn/giờ”.

Hiện nay trên thế giới công nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ gồmcác công đoạn chính sau:

- Chưng cất chân không nguyên liệu cặn mazut

- Chiết tách, trích ly bằng dung môi chọn lọc

- Tách hydrocacbon rắn (sáp hay petrolactum)

- Làm sạch cuối bằng hydro hóa

PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA

DẦU NHỜN

Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển động,giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết, tẩy sạch bề mặt, tránh tạo thành cáclớp cặn bùn tản nhiệt, làm mát và làm kín các bộ phận cần làm kín….Trong các chứcnăng trên thì chức năng bôi trơn là chức năng quan trọng nhất của dầu nhờn Bôi trơn

là biện pháp làm giảm ma sát đến mức thấp nhất bằng cách tạo ra giữa bề mặt ma sátmột lớp chất được gọi là bôi trơn, hầu hết các chất bôi trơn là chất lỏng Do vậy cácchất bôi trơn lỏng, dầu bôi trơn được biết đến nhiều nhất trong ứng dụng kĩ thuật

I THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DẦU NHỜN

Nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn là phân đoạn cặn sau chưng cất khíquyển có nhiệt độ sôi trên 350o C Trong phân đoạn này có chứa các hợp chấthydrocacbon với số nguyên tử cacbon từ 21 đến 40 hay cao hơn Do vậy, nhữnghydrocacbon trong phân đoạn này có phân tử khối rất lớn và có cấu trúc phức tạp, đặcbiệt là các hydrocacbon lai hợp tăng lên rất nhiều Mặt khác những hợp chất có trongphân đoạn cặn sau chưng cất khí quyển đều có mặt trong phân đoạn dầu nhờn Trongphân đoạn này ngoài hợp chất hydrocacbon khác nhau còn có các hợp chất dị nguyên

tố mà chủ yếu là các hợp chất phi hydrocacbon chứa các nguyên tố Oxi, Nito, lưuhuỳnh và một vài kim loại….Nói chung các hợp chất phi hydrocacbon là các hợp chất

có hại, chúng tạo ra màu sẫm của sản phẩm, làm giảm độ ổn định oxi hóa của sảnphẩm Vì vậy trong quá trình sản xuất dầu nhờn, người ta phải áp dụng các biện phápkhác nhau để loại bỏ chúng khỏi dầu gốc

I.1 Các hợp chất hydrocacbon

I.1.1 Các hydrocacbon naphten và paraffin

Các hydrocacbon này được gọi là các nhóm hydrocacbon naphten-parafin Đây là

nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu mỏ Hàm lượng của nhóm này tuỳ thuộc vàobản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi mà chiếm từ 41% đến 86% Nhómhydrocacbon này có cấy trúc chủ yếu là các hợp chất hydrocacbon vùng naphten (vòng

5 cạnh và 6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc iso alkyl và số nguyên tử cacbontrong phần tử có thể từ 20 đến 40 hay cao hơn

Cấu trúc này có thể ở 2 dạng: Cấu trúc không ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 2đến 4 vòng ngưng tụ) Cấu trúc nhánh của các naphten này cũng rất đa dạng Chúngkhác nhau ở số mạch nhánh, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạchtrong vòng Thông thường người ta nhận thấy rằng:

- Phần nhớt nhẹ có chứa chủ yếu các dãy đồng đẳng của xyclohexan vàxyclopentan

- Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánhalkyl, iso alkyl với số vòng từ 2 đến 4 vòng

- Phân đoạn nhớt cao xuất hiện các hợp chất chứa các vòng ngưng tụ với số vòng

I.1.2 Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten thơm

Thành phần và cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng đối vớidầu gốc Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy hoá,

tính bền nhiệt, tính nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, độ hấp thụ phụ gia phụ thuộc chủyếu vào tính chất và hàm lượng của nhóm hydrocacbon này Tuy nhiên hàm lượng vàcấu trúc của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phânđoạn

+ Phân đoạn nhớt nhẹ (350oC đến 400oC) phát hiện thấy hydrocacbon thơm 3vòng dạng đơn hoặc kép

+ Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứa các hợp chất thuộc dãy đồngđẳng của naphten, pharatren, antraxen và một số lượng đáng kể loại hydrocacbon đavòng

Các hydrocacbon thơm ngoài khác nhau về số vòng thơm còn khác nhau bởi sốnguyên tử cacbon ở mạch nhánh và vị trí mạch nhánh Trong nhóm này còn phát hiện

sự có mặt của các vòng thơm ngưng tụ đa vòng Một phần tử của chúng tổn tại ngaytrong dầu gốc với tỷ lệ thay đổi tuỳ thuộc vào dầu gốc của dầu mỏ, một phần nó đượchình thành trong quá trình chưng cất do các phản ứng trùng ngưng, trùng hợp dưới tácdụng của nhiệt độ Một thành phần nữa trong nhóm hydrocacbon thơm là loại

hydrocacbon hỗn hợp naphten-aromat, loại hydrocacbon này làm giảm phẩm chất củadầu thơm thương phẩm vì chúng có tính nhớt nhiệt kém và rất dễ bị oxy hoá tạo ra cácchất keo nhựa trong quá trình làm việc của dầu nhờn động cơ.

I.1.3 Các hydrocacbon rắn

Trong thành phần dầu nhờn chưng cất ra từ dầu mỏ còn có các hydrocacbon rắnbao gồm các hydrocacbon dãy parafin có cấu trúc và phân tử lượng khác nhau, cáchydrocacbon naphten có chứa từ 1 đến 3 vòng trong phân tử và có mạch nhánh dài vớicấu trúc dạng thẳng hoặc dạng iso, các hydrocacbon thơm có số vòng, số mạch nhánhkhác nhau Chúng đều có tính chất là dễ động đặc lại ở dạng rắn khi ở nhiệt độ thấp

Vì vậy các hydrocacbon rắn này cần phải được tách lọc trong quá trình sản xuất dầunhờn nên hàm lượng của chúng trong dầu nhờn thường rất thấp Các hydrocacbon rắnnày chia làm 2 loại: Parafin là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon naphten rắn cómạch nhánh dạng thẳng hoặc izo, trong đó dạng izo là chủ yếu

I.1.4 Các thành phần khác

Các chất nhựa asphanten

Dựa theo tính chất hoá lý người ta phân chia các chất nhựa asphaten thành nhóm:+ Chất nhựa trung bình: là loại hợp chất hữu cơ tan hoàn toàn trong các phânđoạn dầu mỏ, ete, benzen, CCl4, nhưng khó tan trong cồn, tỷ trọng gần bằng 1 Nhựatrung bình còn gọi là keo dầu mỏ

+ Asphanten: Là chất trung tính không hoà tan trong xăng nhẹ, khác với trung

tính là chúng kết tủa trong thể tích lớn ete dầu mỏ Asphanten hoà tan tốt trongbenzen, CCl4

+ Sunfuacacbon là một chất rắn, giòn, chóng chảy mềm, có màu sẫm hoặc đen,

có khả năng nhuộm màu rất mạnh, nên sự có mặt của chúng trong dầu sẽ làm cho màucủa không khí ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao, nhựa đều rất dễ bị oxy hoá.Những chất này làm tăng độ nhớt và đồng thời tạo ra cặn không tan động lại trongđộng cơ đốt trong, nên hàm lượng chất nhựa bị oxy hoá càng mạnh thì chúng càng tạo

ra nhiều loại cacbon, cacboxit, cặn cốc, tạo tàn Vì vậy việc loại bỏ các tạp chất nhựakhỏi phân đoạn dầu nhờn trong quá trìnhsản xuất là một khâu công nghệ rất quantrọng

I.2 Các hợp chất của lưu huỳnh, Oxi, Nitơ

Các hợp chất này dưới tác dụng của oxy cũng có thể tạo ra những chất giống nhưnhựa Ngoài ra những hợp chất chứa S nằm lại trong dầu nhờn chủ yếu là lưu huỳnhdạng sunfua khi được dùng để bôi trơn các động cơ đốt trong sẽ bị cháy tạo thành SO2

và SO3 gây ăn mòn các chi tiết động cơ Những hợp chất chứa Oxy, chủ yếu là cáchợp chất axit naphtenic có trong dầu gây ăn mòn các đường ống dẫn dầu, thùng chứalàm bằng các loại hợp kim của Pb, Cu, Zn, Sn, Fe Những sản phẩm ăn mòn này lạilắng động lại trong dầu, làm bẩn dầu và góp phần tạo cặn đóng ở các chi tiết của độngcơ

Tuy nhiên, sự có mặt của các hợp chất có cực này trong dầu nhờn lại có tác dụnglàm tăng độ bám dính của dầu lên bề mặt kim loại Nguyên nhân có thể do sự hấp phụhoá học của các phần tử có cực của chúng lên bề mặt kim loại, trong quá trình đó cácaxit có thể tạo nên với lớp kim loại bề mặt một hợp chất kiểu như xà phòng và nhờ đóbám chắc vào bề mặt kim loại

Để tăng thời gian sử dụng, cũng như các tính năng sử dụng của dầu nhờn, người

ta phải pha thêm vào dầu gốc các phụ gia khác nhau, tuỳ thuộc vào từng lĩnh vực cụthể mà nhà sản xuất thêm vào các phụ gia tương ứng Do đó thành phần hoá học củadầu nhờn rất phức tạp

II CÁC TÍNH CHẤT VÀ TÍNH NĂNG CỦA DẦU NHỜN.

II.1 Các tính chất

II.1.1 Độ nhớt

Có thể chuyển đổi giữa hai loại đơn vị này theo công thức:1 Pa.S = 10 P

Ngoài ra poazơ còn có thể chuyển đổi sang đơn vị động học thường dùng là Stoc(Sc) và centimet Stoc (cSt) mà giá trị phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu Theo đơn vị SI

thì độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản của dầu bôi trơn, đặc trưng cho trởlực ma sát mà trong toàn bộ chất lỏng Độ nhớt là một yếu tố trong điều kiện bôi trơn

ở hai điều kịên bôi trơn thuỷ động (màng dày) và bôi trơn thuỷ động đàn hồi (màngmỏng) Nó ảnh hưởng đến độ kín khít, làm mát, tổn hao công suất, khả năng chốngmài mòn, khả năng tạo cặn trong động cơ Do vậy, trong các động cơ, độ nhớt của dầu

có tác động chính đến lượng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu và hoạt độngchung của động cơ

Trong ôtô, xe máy, độ nhớt cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sự dễ dàng khởi động

và tốc độ trục khuỷu Độ nhớt quá cao gây ra sức cản nhớt khi nhiệt độ xung quanhthấp, làm giảm tốc độ trục khuỷu và do đó làm tăng tiêu hao nhiên liệu, mài mòn cácchi tiết và tăng lượng dầu tiêu hao

Như vậy, đối với mỗi chi tiết máy, điều cơ bản đầu tiên là phải dùng dầu có độnhớt thích hợp đối với điều kiện vận hành máy Nói chung các chi tiết có tải trọngnặng, tốc độ thấp thì sử dụng dầu bôi trơn có độ nhớt thấp Độ nhớt tăng thì chứng tỏdầu bị oxy hoá, còn nếu độ nhớt giảm thì trong dầu có lẫn tạp chất khác Vì vậy độnhớt được lấy làm cơ sở cho hệ thống phân loại dầu động cơ theo SEA (năm 1911) Theo đơn vị SI thì độ nhớt được định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diệntích (N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tương đối (m/S) giữa hai mặt phẳngnằm ngang được ngăn cách nhau bởi một lớp dầu dầy 1mm, đó là độ nhớt động được

tính bằng pascal giây (Pa.S)

Theo đơn vị CGS thì độ nhớt được tính bằng poazơ P (dyn.S/cm2) Động họcđược tính bằng m2/S hay mm2/S ( 1 mm2/S =1cSt)

Có nhiều phương pháp và nhiều dụng cụ đo độ nhớt nhưng quan trọng nhất lànhững dụng cụ mao quản, mà trong mao quản đó, thời gian chảy của dầu tỷ lệ với độnhớt động học Những chỉ tiêu kỹ thuật và những qui trình sử dụng các loại nhớt kếmao quản được mô tả trong ASTM D466 Một loại nhớt Kế khác (nhớt kế brookfield)

đo độ cản trở sự quay của xylanh ngâm trong dầu Với những hệ số chuyển đổi phùhợp, cho những xi lanh khác nhau, người ta có thể đo được độ nhớt từ nhỏ tới rất lớncủa dầu

II.1.2 Chỉ số độ nhớt (VI)

Chỉ số độ nhớt (VI) là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt củadầu bôi trơn theo nhiệt độ Đối với dầu bôi trơn thì nhiệt độ càng tăng độ nhớt của dầu

càng giảm Mức độ giảm độ nhớt của dầu nhờn khi nhiệt độ tăng phụ thuộc vào thànhphần của dầu Loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp thì độ nhớt của dầu thay đổi rất nhiềutheo nhiệt độ (các loại dầu naphten) Ngược lại với dầu này, các loại dầu khác thì chỉ

số độ nhớt cao thì độ nhớt của dầu thay đổi ít theo nhiệt độ (các loại dầu parafin) Đây

là một chỉ tiêu rất quan trọng đối với dầu bôi trơn

Trong quá trình sử dụng dầu có biểu hiện thay đổi chỉ số độ nhớt là do sự lẫn tạpcác sản phẩm khác Đôi khi chỉ số độ nhớt tăng là do quá trình Oxy hoá của dầu, chỉ

số độ nhớt giảm có thể do bị phá vỡ cấu trúc các phân tử phụ gia polyme trong dầu Đối với dầu bốn mùa thì chỉ số độ nhớt rất cần thiết, vì dầu có chỉ số độ nhớt cao

sẽ ít gây ra sự cản nhớt khi khởi động máy ở nhiệt độ thấp, do đó chiều dày màng dầulàm cho khả năng làm kín và chống ăn mòn tốt hơn, tiêu hao dầu ít trong phạm vinhiệt độ sử dụng rất rộng

Tuy nhiên đối với điều kiện Việt Nam chỉ cần dùng một mùa tức là dầu cho động

cơ không phải khởi động lạnh thì chỉ số này thường yêu cầu từ 90 mm2/S trở lên Theo tiêu chuẩn ASTM D2270 đưa ra cách tính chỉ số nhớt của dầu bôi trơn vàcác sản phẩm tương tự từ giá trị độ nhớt động học của chúng ở 400C và 1000C Chỉ số(VI) là một giá trị bằng số đánh giá sự thay đổi độ nhớt theo loại dầu chọn lọc chuyêndùng Hai loại dầu này có khác biệt rất lớn về VI: loại dầu có VI thấp là loại có độnhớt thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ (các loại dầu naphten) và loại dầu có VI cao làloại có độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ (các loại dầu parafin)

Theo điều này thì có hai cách tính độ nhớt áp dụng cho hai trường hợp:

Chỉ số độ nhớt dầu được tính theo công thức:

(L -U)

VI = -X 100

(L- H)Trong đó:

L: Độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có VI =0 và có cùng độ nhớt độnghọc ở 1000C với dầu mà ta cần phải tính VI, mm2/S

U : Độ nhớt động học ở 400C của dầu cần tính VI, mm2/S

H: Độ nhớt động học ở 400C của dầu có VI= 100 và có cùng độ nhớt động học ở

1000C với dầu mà ta cần tínhVI, mm2/S

Nếu giá trị độ nhớt động học của dầu ở 1000C nhỏ hơn hoặc bằng 70 mm2/S thìcác giá trị tương ứng của H và L được trong bảng ASTM D2270 Những giá trị nàokhông được ghi trong bảng nhưng vẫn thuộc phạm vi của bảng bằng phương pháp nộisuy tuyến tính ta vẫn nhận được giá trị cần tìm

+ Nếu độ nhớt động học ở 1000C lớn hơn 70 mm2/S thì giá trị L và H được tínhnhư sau:

L = 0,8358 Y2 + 14,67 Y -216

H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y -97Trong đó Y – độ nhớt ở 1000C của dầu cần tính chỉ số độ nhớt,

mm2/S VI = [canti log(N -1)/ 0,007157] + 100

Trong đó: N =(logH - logU)/logY

+ Nếu độ nhớt động học của dầu ở1000C nhỏ hơn hay bằng 70 mm2/S thì giá trị

H tương ứng được tra từ ASTM D2270 Nên độ nhớt đo được lớn hơn 70 mm2/S thìgiá trị H được tính như sau:

H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y - 97Ngoài ra còn một số phương pháp khác dùng để xác định chỉ số độ nhớt khánhanh nhưng chúng chỉ có tính chất tương đối như phương pháp dùng đồ thị sử dụngbảng đã được qui chuẩn, nội qui

II.1.3 Trị số axit và kiềm

Trị số axit và chỉ số kiềm liên quan đến trị số trung hoà dùng để xác định độaxit và độ kiềm của dầu bôi trơn

Độ axit và thường được biểu thị qua trị số axit tổng (TAN) cho biết lượng KOH

(tính bằng miligam) cần thiết để trung hoà tất cả các hợp chất mang tính axit có mặttrong 1g mẫu.

Độ kiềm trong dầu bôi trơn được biểu thị bằng trị số kiềm tổng (TBN), cho biếtlượng axit clohydric hay perelosic, được chuyển sang lượng KOH tương đương (tínhbằng miligam), cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong1g mẫu

Có 3 phương pháp xác định trị số trung hoà:

Phương pháp thứ nhất: ASTM D974 (xác định trị số axit và kiềm của các sảnphẩm dầu mỡ bằng phương pháp chuẩn độ có dùng chỉ thị màu) Đây là phương phápchủ yếu thích hợp đối với các loại dầu sáng màu

Phương pháp thứ 2: ASTM D664 (xác định trị số axit của các sản phẩm dầu mỏbằng phương pháp chuẩn độ điện thế) Phương pháp này dùng chủ yếu cho các loạidầu tối màu

Phương pháp thứ 3: ASTM D2896 (xác định trị số kiềm của các sảm phẩm dầu

mỡ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế dùng axit peselosie) Phương pháp này đượcdùng để xác định các hợp chất kiềm trong các sản phẩm dầu mỡ

Hiện nay có nhiều loại phụ gia được sử dụng nhằm nâng cao phẩm chất của dầubôi trơn Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo của chất phụ gia mà dầu nhờn có tính chấtaxit hay kiềm

Trong dầu nhờn cũng như trong dầu sử dụng, những chất được coi là có tínhaxit gổm: các axit vô cơ và hữu cơ, các ete, các hợp chất nhựa cũng như các chất phụgia Tương tự như vậy, các hợp chất được coi là có tính kiềm bao gổm các chất kiềm

vô cơ và hữu cơ, các muối của kim loại nặng, các phụ gia Rất nhiều phụ gia hiện nayđang được sử dụng cho dầu động cơ có chứa các hợp chất kiềm nhằm trung hoà cácsản phẩm axit của quá trình cháy, lượng tiêu tốn cuả các thành phần kiềm này là mộtchỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu Phép đo độ kiềm liên quan đến TBN hiện đangđược áp dụng cho hầu hết các động cơ, đặc biệt là dầu động cơ điezen

Chỉ số axit tổng của dầu là một đại lượng đánh giá mức độ biến chất của dầu doquá trình oxy hoá Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn, chỉ số TAN có giá trị ban đầunhỏ và tăng dần trong quá trìnhsử dụng dầu Mặt khác do một số phụ gia như phụ giachống ăn mòn có tính axit cao nên chỉ số TAN ban đầu không thể dùng để tiên đoánchính xác chất lượng của dầu

II.1.4 Màu sắc

Sự khác nhau về màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về dầuthô dùng để chế biến ra nó, về khoảng nhiệt độ sôi và mức độ làm sạch trong quá trìnhtinh luyện, về hàm lượng và bản chất phụ gia pha vào dầu đó Người ta nhận thấy rằngdầu bị tối màu dần trong quá trình sử dụng là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn hay sự bắtđầu của quá trình Oxy hoá Sự xẫm màu của dầu kèm theo sự thay đổi không lớn chỉ

số trung hoà và độ nhớt thường là dấu hiệu nhiễm bẩn của các chất lạ Các tạp chất cómàu làm màu thay đổi một cách rõ rệt nhưng có thể không làm ảnh hưởng đến cácthuộc tính khác Rất nhiều dầu mới có phụ gia sẫm màu và thông thường trong quátrình sử dụng dầu bị tối màu đi rất nhanh nên nói chung màu sắc ít có ý nghĩa đối vớidầu động cơ

Nói chung, các phương pháp so màu dựa trên cơ sở so sánh bằng mắt thường,lượng ánh sáng truyền qua một bề dày xác định của một số loại dầu với lượng ánhsáng truyền qua của một trong số dãy kín màu chuẩn Người ta dùng nguồn sáng tiêuchuẩn, còn mẫu được đặt trong buồng thử rồi so sánh với màu của các đĩa thuỷ tinhđược qui định có giá trị từ 0,5 - 0,8

Phép xác định màu của các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng chủ yếu cho cácmục đích kiểm tra trong quá trình sản xuất vì nó cho biết quá trình tinh luyện có tốthay không Tuy nhiên, đối với người tiêu dùng thì màu của dầu cũng là một chỉ tiêuquan trọng vì người ta nhìn thấy được và thường dầu thương phẩm có màu xấu hay tốtthì không được ưa chuộng

II.1.5 Khối lượng riêng và tỷ trọng

Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độtiêu chuẩn, tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất đã cho ở nhiệt độ quiđịnh với khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ qui định đó Tỷ trọng và khối lượngriêng của một loại dầu bằng nhau, nếu khối lượng của nước bằng 1

Trọng lượng API là một hàm đặc biệt của tỷ trọng chúng được xác định theophương trình:

141,5Trọng lượng API = -X 100

Tỷ trọng 60/600FKhối lượng riêng là một tính chất vật lý cớ bản và cùng với những tính chất vật

lý khác đặc trưng cho các phân đoạn nhẹ và nặng của dầu mỏ cũng như đánh giá chấtlượng của dầu thô, từ đó ta có thể đánh giá được khối lượng riêng nhỏ hơn các loạidầu gốc có chứa nhiều thành phần naphten và aromatia.

Các phương pháp xác định khối lượng riêng và tỷ trọng :

+ Phương pháp đo ASTM D941 (khối lượng riêng và tỷ trọng của chất lỏng đo bằngpycromet Lipkin có 2 capila) dùng cho phép đo khối lượng riêng của chất lỏng bôitrơn bất kì có độ nhớt nhỏ hơn 15 mm2/S ở 120C

+ Phương pháp đo ASTM D1298 thường dùng trong phòng thí nghiệm Người tathường sử dụng một ty trọng kế bằng thuỷ tinh để xác định khối lượng riêng, tỷ trọnghay trọng lượng API của tất cả các sản phẩm dạng lỏng

II.1.6 Điểm chớp cháy và bắt lửa

Nhiệt độ chớp cháy phản ánh hàm lượng các hydrocacbon nhẹ có trong dầu và chobiết tính nguy hiểm đối với hiện tượng cháy nổ khi bảo quản vận chuyển Nhiệt độchớp cháy càng thấp, càng gần với nhiệt độ của môi trường thì càng phải thận trọngkhi bảo quản, bốc rỡ Phải có các biện pháp đề phòng để giảm tối đa hiện tượng cháynổ

Điểm chớp cháy của dầu là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển, mẫuđược nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa trong những điều kiện đặc biệt của phươngpháp thử Mẫu sẽ bốc hơi và bốc cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì lên khắp

bề mặt của mẫu Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó mẫu tiếp tục cháy được trong 5 giâyđược gọi là điểm bắt lửa cao hơn Với các hợp chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy

và bắt lửa sẽ tăng khi trọng lượng phân tử tăng

Do khi nhiệt độ điểm chớp cháy được coi là đại lượng biểu thị cho tính an toàncháy nổ trong quá trình sử dụng và bảo quản dầu bôi trơn

Để xác định điểm chớp cháy và bắt lửa bằng phương pháp cốc kín Martens

Pensky-II.1.7 Hàm lượng nước

Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọnglượng, thể tích hay theo ppm (phần triệu) Nước trong dầu bôi trơn không những đẩynhanh sự ăn mòn và sự oxi hoá mà còn gây nên nhũ tương Trong một vài trường hợpnước còn làm thuỷ phân các phụ gia, tạo nên những bùn mềm xốp Cho nên hàmlượng nước trong dầu công nghiệp không được vượt quá 0,1%

II.2 Các phụ gia dầu nhờn

Các chất phụ gia bao gồm nhiều loại hợp chất, đơn chất khác nhau được cho thêmvào dầu gốc để nâng cao các tính chất sử dụng của chúng Phụ gia có thể được choriêng biệt vào dầu gốc hoặc cho vào ở dạng phụ gia đóng gói, tức là ở dạng hỗn hợpcác phụ gia đã được pha trộn sẵn theo từng mực yêu cầu đặt trước đối với từng tínhnăng của dầu thành phẩm Các phụ gia thường là các hợp chất có mức độ hoạt độnghoá học cao Do đó việc cho thêm chúng vào dầu gốc luôn cần được khảo sát nghiêncứu kỹ lưỡng để có hiệu quả cao nhất Việc cho thêm phụ gia cần dựa trên khả năngtạo hiệu ứng hỗ trợ hay hiệu ứng đối kháng trong quá trình làm việc của dầu thươngphẩm nhận được Có nhiều kiểu phân loại chúng: phụ gia chống oxi hoá, phụ gia tẩyrửa, phụ gia ức chế ăn mòn…

Xu thế chung hiện nay là phụ gia đa chức năng Các phụ gia loại này đồng thời có thểcải thiện một loạt các tính chất sử dụng quan trọng của dầu bôi trơn

II.3 Các tính năng sử dụng của dầu nhờn

Với các thành phần chủ yếu là các hydrocacbon, các loại dầu bôi trơn sẽ có tínhchất lí hoá học đặc trưng cho mình Trong quá trình làm việc các tính chất này sẽ thayđổi theo thời gian Các tính chất này sử dụng của dầu bôi trơn được hiểu là các tínhchất lí hoá của nó đươc thể hiện gắn liền với quá trình sử dụng của dầu nhờn trongthực tế

II.3.1 Tính chất ma sát

Tính chống ma sát của dầu nhờn đặc trưng bởi khả năng giảm tiêu tốn năng lượng

do ma sát của các cụm chi tiết khi dùng dầu để bôi trơn Đối với vật liệu để bôi trơnnói chung, để đánh giá tính chống ma sát của chúng người ta thường sử dụng các tínhchất lưu biến, các tính chất thay đổi cấu trúc dưới tác động cơ học Các tính chất nàyđược xác định bởi độ nhớt, tính dẻo, tính đàn hồi Đối với các loại dầu nhờn chỉ cầndựa vào độ nhớt và các vấn đề liên quan đến sự thay đổi của độ nhớt là đủ để đánh giátính chống ma sát

Giá trị độ nhớt của các loại dầu phụ thuộc vào thành phần cụ thể của mỗi loại.Đặc điểm của cấu tạo phân tử của các thành phần cũng như khối lượng phân tử Độnhớt của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất Các mối phụ thuộc này không phải làcác mối phụ thuộc tuyến tính mà thường là tuân theo các hàm mũ Quy luật chung là

khi nhiệt độ giảm, áp suất tăng thì độ nhớt tăng.

Người ta đặc biệt quan tâm đến khả năng thay đổi độ nhớt của dầu khi nhiệt độthay đổi Đặc tính này gọi là tính nhiệt của dầu nhớt và được đánh giá thông qua chỉ số

độ nhớt Dầu có chỉ số độ nhớt càng cao thì khi sử dụng thay đổi độ nhớt của nó sẽthay đổi trong khoang thời gian càng hẹp và càng ít ảnh hưởng đến quá trình bôi trơntrong khi làm việc ở các cụm chi tiết máy Chỉ số độ nhớt của dầu được tính dựa trêngiá trị độ nhớt đó ở hai nhiệt độ khác nhau theo các công thức hoặc theo các toạ độ lậpsẵn

Việc lựa chọn độ nhớt phù hợp của dầu bôi trơn khi sử dụng cần căn cứ vào các

tính toán, hướng dẫn của nhà chuyên môn Độ nhớt của dầu sử dụng cũng như đặc tínhnhớt nhiệt của nó cần đảm bảo khả năng bám dính của dầu trên bề mặt các chi tiết,đồng thời phải đáp ứng những yêu cầu khác như: khả năng chịu tải của màng dầu, khảnăng luân chuyển trong ống dẫn, khả năng làm mát, rửa trôi

Trong ngành công nghiệp chế biến dầu nhờn, người ta cải thiện độ nhớt và tínhnhớt nhiệt của dầu gốc, ngoài việc phải lựa chọn các thành phần phù hợp, người ta còn

sử dụng rộng rãi các loại phụ gia cải tiện độ nhớt và chỉ số độ nhớt Các phụ gia này

có thành phần chủ yếu là các polime tan trong dầu với trọng lượng phân tử lớn khoảng10.000-50.000 đvC

Tính chất này có ý nghĩa đặc biệt trong việc bảo đảm độ làm việc tin cậy củacác cụm chi tiết khi có tải trọng lớn Tính chất này được đặc trưng bởi khả năng hìnhthành các lớp màng mỏng trên bề mặt ma sát ở ranh giới dầu nhờn-kim loại Về bảnchất, lớp màng này hình thành theo cơ chế hấp thụ và được quyết định không chỉ bởicác thành phần có mặt trong dầu nhờn mà cả bởi bản chất của bề mặt kim loại tiếp xúcvới dầu bôi trơn Các thành phần có ảnh hưởng quyết định đến tính chống mài mòn cómặt trong dầu nhờn là các hợp chất có độ phân cực lớn, các hợp chất có khả năng tácdụng với bề mặt kim loại tạo hợp chất mới với tính cơ học khác hẳn với kim loại Cácloại dầu gốc có tính chống mài mòn kém nên người ta phải pha thêm các phụ gia đểtăng tính chất này Phụ gia thường dùng là các axit béo, một số dầu động thực vật hoặccác hợp chất hữu cơ có chứa Pb, Zn, Mo, S, Cl… Người ta còn dùng phụ gia chịu ápcho trường hợp dầu dùng bôi trơn các chi tiết làm việc dưới tải trọng nặng

II.3.2 Tính ổn định

Đối với các loại dầu bôi trơn thông dụng hiện nay, người ta quan tâm nhiều

nhất tới ổn định lý học và ổn định hoá học Tính chất ổn định được đặc trưng bởi khảnăng bảo toàn thành phần, tính chất của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc.

Các đặc tính quan trọng nhất trong ổn định lý học bao gồm tính khử nhũ vàmức độ tạo bọt của dầu nhờn Tính khử nhũ của dầu phụ thuộc vào sức căng bề mặtcủa dầu-nước Do đó được quyết định bởi nồng độ các chất hoạt động bề mặt có trongdầu Các chất này có tỷ lệ rất thấp trong dầu bôi trơn, bởi vậy người ta thường chothêm phụ gia vào để khử nhũ Các phụ gia như: Trialkylphotphat, polyetylenglycol

Sự tạo bọt trong dầu bôi trơn khi sử dụng là một vấn đề bất lợi cho tính chất củadầu nhờn cũng như mức độ cung cấp dầu tới các vị trí bôi trơn Mức độ tạo bọt trongdầu phụ thuộc vào độ nhớt, tỷ trọng nồng độ các chất hoạt động bề mặt Ta có thểngăn ngừa sự tạo bọt bằng cách thêm phụ gia chống tạo bọt: polimetylsilaxan, polimeacrylat, naphtenlenankyl hoá, hay các polime được clo hóa

Tính ổn định hóa đặc trưng bởi khả năng chống lại sự oxi hoá các thành phầncủa dầu bôi trơn trong quá trình làm việc Bởi vậy, thành phần dầu và các yếu tố tácđộng là vấn đề chi phối yếu tố này Để duy trì được tính ổn định của dầu ở mức chophép, ngoài việc chọn lựa thành phần của dầu còn phải cho thêm một số phụ gia ứcchế oxi hoá, phụ gia tẩy rửa hay còn gọi là phụ gia chống sự tạo cặn bám và cặn bùn.Các phụ gia này giữ tạp chất bẩn trong toàn bộ thể tích dầu (phụ gia phân tán)

Các phụ gia ức chế oxi hoá thường dùng phenol và các dẫn xuất của nó cácamin thơm, các phenol chứa N hoặc S, Zn, DDP và một số hợp chất khác

Các phụ gia tẩy rửa thông dụng bao gồm các sunfomat, fenolat, salixilat Cácphụ gia phân tán phổ biến hiện nay là ankyl hidroxylbenzyl polyamin…

II.3.3 Tính bảo vệ ăn mòn

Khả năng bảo vệ kim loại của dầu nhờn biểu hiện qua việc hình thành các lớpmàng mỏng trên bề mặt kim loại Các lớp mạng này có tác dụng ngăn ngừa sự thẩmthấu của chất khí, hơi nước vào bề mặt kim loại Việc hình thành các lớp màng nàykhi có sự tiếp xúc dầu và kim loại xảy ra theo cơ chế khác nhau và được quyết địnhbởi các thành phần có hoạt tính cao, có độ phân cực lớn có mặt trong dầu sử dụng

Các loại dầu gốc thường có tính bảo vệ thấp Do đó để tăng cường tính chấtnày, đặc biệt cho nhóm dầu bảo quản, các chất phụ gia chống gỉ được sử dụng rộngrãi Hiện nay các phụ gia chống gỉ thông dụng nhất được cho thêm vào là các aminhữu cơ, các muối canxi và magie của ankylsufonat, các este, axit béo

Bản thân các thành phần có trong dầu nhờn ít gây ăn mòn kim loại Tuy nhiêntrong quá trình làm việc, các thành phần này sẽ bị oxi hoá tạo ra các chất có khả năng

ăn mòn kim loại Mặt khác việc sử dụng các tổ hợp phụ gia khác nhau cho thêm vàodầu cũng là một nguyên nhân khiến cho tính ăn mòn tăng lên bởi sự có mặt của cácchất có khả năng gây ăn mòn kim loại Tính ăn mòn của dầu còn bị chi phối nhiều bởiđiều kiện làm việc cụ thể của cụm chi tiết như nhiệt độ, loại nhiên liệu sử dụng, thờigian tiếp xúc nhằm hạn chế tính ăn mòn của dầu các chất ức chế ăn mòn được chothêm vào dầu: Zn, DDP, các ankensunfua hoá, benzothiazol

II.3.4.Tính lưu động

Dầu trong động cơ hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp phải có khả nănglưu động để có thể dễ dàng di chuyển từ thùng chứa sang cacte động cơ và chạy ngayvào bơm dầu khi động cơ khởi động Trong trường hợp này, nhiệt độ động đặc củadầu không phải là một chỉ tiêu tin cậy cho biêt dầu có vào bơm dầu được hay không

mà dầu cần phải được thử nghiệm trực tiếp trên các thiết bị mô phỏng sự khởi độngnguôi và thiết bị thử nhiệt độ giới hạn của bơm

II.3.5.Cặn và tính phân tán tẩy rửa

Trong quá trình hoạt động, các loại cặn cơ học sinh ra là một trong những hiểmhoạ đối với các thiết bị máy móc đặc biệt là động cơ đốt trong Chúng hình thành ởdạng bụi, muội than và các mạt kim loại, các cặn cơ học này có thể bám trên bề mặtcần bôi trơn làm tăng ma sát giữ các bề mặt, gây hiện tượng mài mòn mạnh Khôngnhững thế, lượng nhiệt lớn có thể gây ra quá nhiệt cục bộ làm động cơ hoạt động thiếuchính xác, hiệu suất động cơ giảm mạnh Để chống lại hiện tượng này, dầu nhờn phải

có khả nằng kéo các loại cặn này ra khỏi bề mặt bôi trơn và giữ chúng ở trạng thái lơlửng, không cho chúng lắng trở lại Vì vậy dầu nhờn thường được pha thêm vào cácphụ gia phân tán tẩy rửa Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữ cho bên trong động cơsạch sẽ còn các phụ gia phân tán giữ các cặn cứng trong cacte ở dạng keo vẩn, ngănkhông cho chúng tạo thành cặn vecin, cặn bùn Ngoài ra, đa số các chất tẩy rửa và một

số chất phân tán đều có khả năng trung hoà các sản phẩm axit trong quá trình cháynhiên liệu và trong dầu bị oxi hoá nhờ vậy chúng giảm được khả năng tạo cặn

Do vậy, bây giờ phương pháp đó vẫn dùng và được đánh giá là dựa vào kết quảthực nghiệm các tính chất của dầu, đó là một phương pháp để đo tính tẩy rửa và phântán Qua đó có thể xem chúng phù hợp với loại hình sử dụng nào của động cơ

Cặn lắng: cặn mỏng, không tan được, đóng trên các chi tiết chuyển động trongcủa động cơ diezen.

Cặn bùn: cặn mềm, dài, màu sẫm, tích tụ trên các chi tiết không chuyển

động

Vecni: cặn mỏng, không tan được, đóng trên các chi tiết chuyển động của động

cơ xăng

III PHÂN LOẠI DẦU NHỜN

Dầu bôi trơn thường được chia thành các nhóm dựa trên lĩnh vực sử dụng củachúng cũng như cơ cấu sử dụng của các nhóm dầu trong thực tế Toàn bộ dầu bôi trơnđược chia làm 2 nhóm chính :

- Dầu động cơ

- Dầu công nghiệp

III.1 Dầu động cơ

Nhóm dầu động cơ là nhóm dầu quan trọng nhất trong thực tế sử dụng của ViệtNam và các nước phát triển khác, nhóm dầu này chiếm cỡ 60-70% tổng lượng dầu bôitrơn tiêu thụ hàng năm Các loại dầu động cơ (bao gồm dầu cho động cơ xăng và động

cơ điezen) chỉ dùng bôi trơn cho các chi tiết của động cơ và có rất nhiều loại khácnhau Chúng thường được phân loại dựa trên độ nhớt và phẩm chất chất lượng Cácnhà sản xuất dầu nhớt thống nhất dùng cách phân loại của Hiệp hội kỹ sư ô tô MỹSAE (Society of Automotive Engineers)

-Đặc điểm của dầu nhờn động cơ:

+ Làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất, nhiệt độ cao, oxi hoá mạnh tạo ranhựa

+ Làm việc trong nhiệt độ rộng: (nổ máy nhiệt độ ổn định, nhiệt độ cao)

-Yêu cầu đối với dầu nhờn động cơ

+ Đối với dầu nhờn động cơ có chỉ số độ nhớt cao

+ Độ bền kháng oxi hoá cao khẳng định thời gian làm việc của dầu nhờn

+ Phải có tính tẩy rửa, phân tán

Ngoài ra: Tính chất bôi trơn tốt, bảo vệ cao, lưu biết tốt, ít ăn mòn, ít tạo bọt, ít

ảnh hưởng môi trường, an toàn cháy nổ

Tính bảo vệ trong dầu không cao nên thường phải pha thêm phụ gia mới có

tính bảo vệ cao; chống ăn mòn điện hoá thông thường là bảo vệ theo màng ngăn cách

Nhược điểm: có máy móc làm việc theo thời vụ, vì vậy phải tháo các chi tiếtcủa máy móc ra Trên thế giới đã có dầu nhờn làm việc-bảo vệ, bảo vệ-làm việc.

Phân loại động cơ:

Qua thời gian lịch sử và đã được đặt tên từng loại mà người ta đã phân loạitheo lĩnh vực sử dụng (API, Toct, SAE ) Theo API phân loại xăng cho động cơ xăngtăng theo động cơ xăng: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, dầu nhờn cho động cơxăng tăng theo động cơ hiện đại dần

Phân loại SEA J300a do SAE (Society of Automotive Enginees-hội các kỹ sư ôtô) đề xướng và chia dầu động cơ theo cấp độ nhớt SEA dựa trên độ nhớt của dầu ở

1000C và -180C Theo các phân loại này, dầu động cơ có 11 cấp độ nhớt khác nhaubao gồm: OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60 Dầu có các cấp độnhớt gắn W (Winter) dùng cho vùng có khí hậu lạnh, các cấp còn lại dùng cho cácnhiệt độ cao hơn Các loại dầu này gọi là dầu đơn cấp (đơn chức) và có phạm vi sửdụng tính theo nhiệt độ không rộng lắm Các loại dầu đa cấp (đa chức) thoả mãn cácđiều kiện qui định ở cả hai cấp độ SEA có và không chứa chữ W Ví dụ 20W/50 cóphạm vi sử dụng rộng hơn hẳn so với loại đơn cấp dầu này còn gọi là dầu đa năng

Phân loại SEA J183 là kết quả nghiên cứu hợp tác của SEA ASTM (Hội thửnghiệm vật liệu Mỹ-Viện dầu mỏ Mỹ) được đưa ra từ năm 1971, thay thế cho cáchphân loại API 1952 không còn phù hợp thực tế lúc đó

Phân loại SEA (Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô châu Âu-Assocition of EurpeanAutumobile Constructor) áp dụng cho các loại dầu sử dụng cho các động cơ do một sốhãng xe hơi lớn ở châu Âu sản xuất

Bên cạnh các kiểu phân loại trên, do thực tế sử dụng ở nước ta cần lưu ý thêmcách phân loại dầu nhờn của Liên Xô cũ Các loại dầu động cơ của Liên Xô cũngđược phân loại TOCT 17479-72 Cách phân loại này cũng chia dầu động cơ theo cáccấp độ nhớt bao gồm 3Z, 4Z, 5Z, 6Z, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20 dầu đa năng 3Z/8, 4Z/8,4Z/6, 5Z/10, 5Z/12, 5Z/14, 6Z/10, 6Z/12, 6Z/14, 8Z/10 Theo lĩnh vực sử dụng có cácnhóm dầu khác nhau

Tất cả các kiểu phân loại dầu động cơ nêu trên đều không áp dụng cho các loạidầu dùng cho động cơ máy bay, kể cả động cơ piston và động cơ phản lực

III.2 Dầu công nghiệp

Nhóm dầu công nghiệp có chủng loại phong phú hơn nhiều so với nhóm động

cơ Dầu công nghiệp thường được chia thành các phân nhóm nhỏ dựa trên lĩnh vực sửdụng: Dầu bánh răng (dầu chuyển động), dầu máy nén, dầu biến thế, dầu máy công cụ,dầu thủy lực, chất lỏng gia công kim loại Kiểu phân loại chung thường dùng cho tất

cả các loại dầu công nghiệp đang sử dụng hiện nay là phân loại iso 3488 (InternationalStandard Organization-Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế) Cách phân loại này dựa trêngiá trị độ nhớt trung bình của dầu đo ở 400C Theo kiểu phân loại này dựa trên giá trị

độ nhớt trung bình của dầu đo được dưới 400C Theo kiểu phân loại này dầu côngnghiệp có 18 cấp độ nhớt khác nhau bao gồm: 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 23, 46, 100, 150,

220, 320, 460, 680, 1000 Các cấp độ nhớt này chính là giá trị trung bình của độ nhớtcao nhất và độ nhớt thấp nhất xác định ở 400C

Một số loại dầu công nghiệp có chủng loại lớn còn có các kiểu phân loại riêngnhằm tạo thuận lợi cho người sử dụng dầu Quan trọng nhất là trong số này là cácphân loại SEA J306c về thực chất cũng gần giống như phân loại SEA-J 300 dùng chodầu động cơ Các loại dầu truyền động được phân loại theo kiểu này dựa trên các cấp

độ nhớt SEA bao gồm các cấp 75W, 80W, 85W, 90, 140, 250 Theo kiểu phân loạinày người ta cũng chia các loại dầu truyền động đơn dụng và đa dụng tuỳ thuộc việcdầu đó có thoả mãn yêu cầu đặt ra đối với 1 hoặc 2 cấp độ nhớt SEA (ví dụ loại đơndụng: SEA - 75W, SEA - 90W, loại đa dụng: SEA 85W/140, SEA 80W/90D)

Phân loại AGMA (Amorican Gear Menuafactures Association - hội các nhà sảnxuất bánh răng Mỹ) chia các loại dầu truyền động theo phẩm cấp chất lượng của dầu.Kiểu phân loại này chia các dầu truyền động theo phẩm cấp chất lượng của dầu Kiểuphân loại này chia các dầu truyền động thành các nhóm: GL- 1, GL- 2, GL- 3, GL- 4,GL- 5, GL- 6 Các nhóm đứng càng về cuối dãy càng có chất lượng cao hơn và thaythế được cho nhóm đứng trước nó trong cùng một dãy Đây cũng là một kiểu phânloại mới, cho phép bổ sung các nhóm dầu truyền động mới có chất lượng cao hơn Đôikhi người ta còn gọi kiểu phân loại này là kiểu phân loại theo tính năng sử dụng

Phân loại iso 6743/4 chia các loại dầu thuỷ lực thành các loại dầu khác nhaudựa trên nguồn gốc, tính đặc trưng của chúng Các loại dầu thuỷ lực có nguồn gốc từdầu khoáng tinh chế (với các loại mang ký hiệu HH, Hl, HM, HR, HV, HG), các dầuthuỷ lực có nguồn gốc tổng hợp có khả năng chống cháy khác nhau (với các loại mang

kí hiệu HS, HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR, HFDS, HFDT)

Tóm lại, tuy khối lượng sử dụng không nhiều song số lượng chủng loại của dầu

bôi trơn là rất lớn Để sử dụng đúng các loại dầu bôi trơn đòi hỏi các nhà sử dụng phảinắm được các cách phân loại cụ thể áp dụng cho mỗi loại dầu khác nhau, từ đó chọnlựa các chủng loại phù hợp với điều kiện sử dụng dầu nhờn bôi trơn cũng như trongviệc phát huy tối đa công suất máy móc động cơ Đây là một vấn đề lớn, để giải quyếtmột cách trọn vẹn đòi hỏi phải có một cách nhìn tổng thể và sự công tác chặt chẽ củacác nhà chuyên môn không những trong lĩnh vực sản xuất dầu nhờn mà còn trong cáclĩnh vực khác nhau mà liên quan như lĩnh vực thiết kế, chế tạo máy móc, động cơ, lĩnhvực ma sát học.

IV PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT DẦU GỐC

IV.1 Quy trình công nghệ chung.

Việc tách các thành phần không mong muốn trong sản xuất dầu gốc được thựchiện nhờ các quá trình lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc chất lượng cao, ngay cảvới phân đoạn dầu nhờn của dầu thô chưa thích hợp cho sản xuất dầu nhờn

Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất dầu gốc

Công nghệ để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ bao gồm các công đoạn như sau:

- Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut

- Chiết tách aromatic bằng dung môi.

- Tách hydrocacbon rắn (sáp hay petrolactum)

- Làm sạch lần cuối bằng hydro hoá

IV.2 Công nghệ tách aromatic bằng dung môi chọn lọc

IV.2.1 Mục đích

Mục đích của quá trình này là tách các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng, cáchợp chất nhựa asphan chứa trong phân đoạn dầu nhờn bằng các dung môi có cực nhằmcải thiện thành phần hoá học của dầu nhờn Các cấu tử này thường làm cho dầu nhờnsau một thời gian bảo quản hay sử dụng biến đổi màu sắc, tăng độ nhớt, xuất hiện cáchợp chất có tính axit không tan trong dầu, tạo cặn nhựa và cặn bùn trong dầu Các quátrình này được xem như là các quá trình làm sạch chọn lọc dầu nhờn

IV.2.2 Cơ sở lý thuyết

Các hợp chất nhựa và hydrocacbon thơm đa vòng là các hợp chất có hại, khôngmong muốn có mặt trong dầu nhờn Sự có mặt của chúng không những làm cho chấtlượng dầu kém đi, chỉ số nhớt thấp mà chúng còn làm cho dầu sau một thời gian bảoquản hay sử dụng bị biến đổi màu sắc, tăng độ nhớt, xuất hiện các hợp chất có tính axitkhông tan trong dầu, tạo thành cặn nhựa và cặn bùn trong dầu Bằng phương phápchưng cất không thể loại bỏ các hợp chất này được Dựa vào tính chất hoà tan chọn lọccủa dung môi có cực, cho phép ta sản xuất ra được dầu gốc chất lượng cao từ bất cứdầu thô nào

Dựa vào khả năng tách chất hoà tan chọn lọc của dung môi được sử dụng, khitrộn dung môi với nguyên liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽđược phân thành 2 pha:

+ Pha thứ nhất gồm các cấu tử của dầu nhờn và một ít dung môi gọi là pharafinat Sau khi tách dung môi ra khỏi dung dịch rafinat thu được sản phẩm chính củaquá trình là dầu nhờn

+ Pha thứ hai gồm các cấu tử cần thải và phần lớn dung môi gọi là dung dịchchiết (hay pha extract) Sau khi tách dung môi ra khỏi dung dịch chiết ta thu được cácchất cần thải

Sản phẩm có ích có thể hoặc nằm trong pha extract hay pha rafinat tuỳ theo dungmôi sử dụng Nhưng trong thực tế người ta quen gọi pha chứa sản phẩm là pha rafinat

còn pha cần phải loại đi là pha extract Để lựa chọn được dung môi thích hợp thì phảixem xét các yếu tố sau:

- Dung môi phải có tính hoà tan chọn lọc, tức là phải có khả năng phân táchthành hai nhóm cấu tử: nhóm có lợi và nhóm không có lợi cho dầu gốc Tính chất nàyđược gọi là độ chọn lọc của dung môi

- Phải có độ chênh lệch tỷ trọng đủ lớn đối với nguyên liệu ban đầu và có độnhớt nhỏ để có thể dễ dàng tách sản phẩm ra khỏi dung môi

- Có nhiệt độ sôi khác xa so với các cấu tử cần tách để dễ dàng thu hồi dungmôi, tiết kiệm được năng lượng

- Phải bền về hoá học, không phản ứng với các cấu tử của nguyên liệu, khônggây ăn mòn và dễ sử dụng

Độ hoà tan của hydrocacbon trong dung môi có cực không chỉ phụ thuộc vào cấutrúc của hydrocacbon mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thường tuân theo một số quyluật sau:

• Khi tăng số vòng trong phân tử hydrocacbon thì độ hoà tan tăng

• Khi tăng chiều dài mạch alkyl, độ hoà tan giảm xuống

• Độ hoà tan giảm khi tăng số nguyên tử cacbon trong naphten

• Độ hoà tan của hydrocacbon thơm sẽ lớn hơn naphten Khi có cùng số nguyên

tử cacbon trong vòng

• Hydrocacbon parafin có độ hoà tan nhỏ nhất

IV.2.3 Các loại dung môi.

Ngày nay, người ta đang sử dụng phổ biến 3 loại dung môi có cực để tách phầnhydrocacbon thơm và cặn nhựa ra khỏi các phân đoạn dầu nhờn cất là phenol, furfurol

và N – metylpyrolydon Sau đây là một số tính chất của 3 loại dung môi đó: