Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol

Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC-THỰC PHẨM

-***** -ĐỒ ÁN MÔN HỌC

§Ò tµi:

THIẾT KẾ THÁP TRÍCH LY CHỌN LỌC DẦU NHỜN GỐC BẰNG DUNG MÔI PHENOL , NĂNG SUẤT 700.000 TẤN/NĂM

Gi¸o viªn híng dÉn: ThS Nguyễn Trần Thanh

Sinh viªn thùc hiÖn : Phan Thị Hoài

Nguyễn Đình Phú

Lê Phong Vũ Hiệp Nguyễn Quyết Thắng Đường Thị Ngọc Thúy

Líp : DH08H1

Vũng Tàu 4/2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

*******************

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN

1 Đề tài thiết kế :

Họ và tên sinh viên:(danh sách trên) Lớp: DH08H1

Ngành (nếu có): Công nghệ hóa học

Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp trich ly chọn lọc dầu gốc bằng dung môi phenol

2 Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu):

Năng suất làm việc của phân xưởng là 700.000 tấn/năm

Bảo dưỡng, dịnh kỳ và hỏng hóc, gặp sự cố kỹ thuật 35 ngày

Thời gian làm việc của dây chuyền: 8000 (h/năm)

Tỷ trọng của nguyên liệu d4

20 = 907 (kg/m3)

Tỷ lệ giữa dung môi phenol và nguyên liệu 3 : 1

Chi phí phenol nước % khối lượng so với phenol : 4.5%

Hiệu suất rafinat, % khối lượng so với nguyên liệu : 60%

Nồng độ trọng lượng rafinat trong phần làm sạch là: 0,881

T0 đỉnh tháp t1 = 700C , tđáy = 620C , ttrong tháp = 650C

- Nguồn năng lượng và các thông số khác tự chọn

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần nhận xét và đánh giá của cán bộ hớng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày … tháng … năm 2011 Cán bộ hớng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS.Nguyễn Trần Thanh

MỤC LỤC Trang

LỜI CẢM ƠN Error: Reference source not found

Vũng Tàu 4/2011 1

I.2.2 Các thành phần khác 8

I.2.2.1 Các chất nhựa asphanten 8

1 Mục đích và ý nghĩa của quá trình trích ly bằng dung môi phenol 26

Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà chng cất không thể loại ra đợc Các cấu tử này thờng là các chất nhựa, phi hydrocacbon, các hydrocacbon thơm mạch bên ngắn ngng tụ cao thờng làm cho dầu nhờn sau một thời gian bảo quản hay sử dụng lại biến đổi màu sắc, tăng độ nhớt, xuất hiện các hợp chất có tính axit không tan trong dầu, tạo cặn nhựa và cặn bùn trong dầu 26

Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi chọn lọc là dựa vào tính chất hoà tan có chọn lọc của dung môi đợc sử dụng Khi trộn dung môi vào nguyên liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử của nguyên liệu sẽ phân thành hai nhóm: nhóm hoà tan tốt trong dung môi tạo thành pha riêng gọi là pha trích (extrack); còn phần không hoà tan hay hoà tan rất ít trong dung môi gọi là rafinat Sản phẩm có ích có thể nằm trong pha trích hay rafinat tuỳ thuộc vào loại dung môi sử dụng Với dung môi phenol thì sản phẩm có ích không hoà tan vào dung môi này, nên chủ yếu trong pha trích là những cấu tử có hại đối với dầu nhờn 26

Do đó quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc đặc biệt có ý nghĩa trong việc sản xuất dầu nhờn Quá trình này làm tăng độ ổn định, chống oxy hoá cho dầu nhờn, tăng chỉ số độ nhớt, giảm tỷ trọng, giảm độ nhớt, giảm độ cốc hoá, làm sáng màu cho dầu nhờn Tuy nhiên, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn lại tăng lên 26

2 Sơ đồ nguyên tắc của quá trình trích ly lỏng - lỏng 27

.27

Hình 12: Sơ đồ nguyên tắc của quá trình trích ly 27

Quá trình trích ly lỏng - lỏng bao gồm 3 giai đoạn 27

- Giai đoạn 1 : Trộn lẫn dung dịch đầu với dung môi thứ: Cấu tử phân bố trong hỗn hợp đầu sẽ đi vào dung môi thứ cho đến khi đặt đợc cân bằng giữa hai pha 28

- Giai đoạn 2 : Tách hai pha, hai pha phân lớp nên tách ra rất dễ dàng, một pha gồm dung môi thứ và cấu tử phân bố gọi là dung dịch trích Một pha gồm dung môi đầu và một ít cấu tử phân bố còn lại (có thể có lẫn một ít dung môi thứ)

Thờng thì các cấu tử trong dung dịch đầu và dung môi thứ có hoà tan một phần vào nhau nên mỗi pha tối thiểu gồm 3 cấu tử 28

- Giai đoạn 3 : Hoàn nguyên dung môi: Tách dung môi ra khỏi dung dịch rafinat và dung dịch trích 28

Nh vậy để tách một hỗn hợp lỏng đồng nhất bằng phơng pháp trích ly thì phức tạp hơn chng luyện, nhng trong nhiều trờng hợp thì trích ly có nhiều u

Mỗi điểm nằm trên các cạnh của tam giác đều biểu diễn thành phần của dung dịch hai cấu tử Mỗi điểm nằm trong tam giác đều biểu diễn thành phần của dung dịch gồm ba cấu tử 29 .29 Hình 13: Biểu đồ pha hệ ba cấu tử 29 Hỗn hợp hai cấu tử M và L hoàn toàn tan lẫn vào nhau, dùng dung môi thứ G

có khả năng hoà tan chọn lọc M để tách chúng ra gọi là trích ly 29 Hỗn hợp đầu giả sử gồm hai cấu tử L và M hoà tan hoàn toàn vào nhau, có thành phần đợc biểu diễn ở F0 trên cạnh ML Nếu ta thêm dung môi thứ G vào hỗn hợp F0, ta thu đợc hỗn hợp 3 cấu tử mà thành phần của hỗn hợp này đợc biểu diễn ở điểm N nằm trên đờng thẳng F0G, vị trí của điểm N tuỳ thuộc vào tỷ lợng G/F0 30 Giả sử ở điểm N, hỗn hợp N là hỗn hợp dị thể, không hoà tan vào nhau phân thành 2 pha Pha rafinat gồm hầu hết là L, một phần dung môi thứ G và cấu tử phân bố M Pha trích gồm hầu hết là G, một phần là M và L Trong đó nồng độ của cấu tử phân bố trong pha trích EE' lớn hơn trong rafinat RR' 30 Tách dung dịch rafinat ra khỏi dung dịch trích (thờng bằng phơng pháp gạn) rồi thêm dung môi thứ G vào rafinat, ta đợc một hệ 3 cấu tử mới có thành phần đ-

ợc biểu diễn ở N1 Hỗn hợp N1 là hỗn hợp không đồng nhất sẽ phân thành hai pha rafinat R1 và pha trích E1 30

Rõ ràng thành phần của dung môi đầu trong R1 sẽ lớn hơn trong R, tiếp tục quá trình nh trên ta tìm cách tách dung môi thử ra khỏi rafinat thì cuối cùng ta thu

đợc rafinat gồm hầu hết là dung môi đầu 30

Cấu tử cần tách M có độ tinh khiết tối đa sau khi đã tách hết dung môi G chỉ đạt đến điểm Fm Tuy nhiên để đạt đợc hiệu quả tách cao hơn ta có thể thay đổi điều kiện của quá trình nh giảm nhiệt độ (tăng kích thớc của vùng dị thể), chọn dung môi có kích thớc vùng dị thể lớn hơn, có độ dốc đờng liên hợp lớn hơn 30

.37

.45

IV.2 Chiều cao của tháp trích ly 45

L ờI CảM ơN

Trớc hết nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn trờng ĐH Bà rịa vũng tàu nói chung và khoa hóa học - công nghệ thực phẩm nói riêng đã tạo điều kiện tốt cho chúng em đơc thực hiện đề tài báo cáo này

Đồng thời chúng em cảm ơn thầy Nguyễn Trần Thanh,các thầy cô trờng

ĐH bà rịa vũng tàu và các bạn sinh viên lớp DH08H1 đã giúp đỡ tận tình hoàn thành đồ án.

Chân thành cảm ơn

Nhóm sinh viên:

Vũng Tàu, ngày 20 thỏng năm 2011

MỞ ĐẦU

Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các ngành công nghiệp và dân dụng Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới càng phát triển Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu

mỡ bôi trơn ngày càng tốt chỉ số độ nhớt cao và chỉ số độ nhớt phải ít thay đổi theo nhiệt độ nhất là phải đáp ứng đợc yêu cầu: Chống mài mòn, bảo vệ kim loại, chống oxy hoá Bên cạnh đó khoa học kỹ thuật máy móc càng phát triển thì đòi hỏi công nghệ sản xuất dầu nhờn ngày càng hiện đại hơn Bởi vì sử dụng dầu mỡ bôi trơn tốt

sẽ làm giảm hao phí năng lợng do ma sát gây ra từ 15 đến 20 %

Ở nớc ta theo đánh giỏ của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài mòn

và các chi phí bảo dỡng hàng năm khoảng vài triệu USD Tổn thất do ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhng do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng dầu bôi trơn với

độ nhớt và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 % Vì vậy sử dụng dầu bôi trơn có chất lợng phù hợp với quy định của chế tạo máy thiết bị , kỹ thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảm bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn đợc thc hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lợng cao

Qua đây ta thấy rằng công nghệ chng cất chân không để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu thô gồm các phân đoạn chủ yếu sau:

- Chng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut

- Chiết tách , trích ly bằng dung môi

- Tách hydrocacbon rắn

- Làm sạch cuối cùng bằng hydro

Quá trình trích ly dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc là một quá trình sử dụng một dung môi để hoà tan cấu tử cần tách khỏi dầu nhờn mà những chất này làm cho chất lợng dầu nhờn kém đi Đồng thời qua đó ta tách ra những cấu tử có lợi cho dầu nhờn Trích ly là một phơng pháp làm sạch rất phổ biến hiện nay nhất là trích ly bằng dung môi chọn lọc để tạo ra loại dầu nhờn tốt cho công nghiệp Do đó bởi vì nhu cầu sử dụng dầu nhờn ngày càng cao cho nên nhà công nghệ phải nghiên cứu

và tính toán để nghiên cứu ra thiết bị sản xuất để tạo ra những loại dầu nhờn ngày càng tốt hơn Ở đây ta chỉ nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc phenol

Phần I

TỔNG QUAN Lí THUYẾT Chơng I

THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CễNG DỤNG CỦA

DẦU NHỜN

I.1 Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng 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 máy, tẩy sạch bề mặt tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần làm khít

Trong đời sống hàng ngày, chúng ta luôn đối mặt với lực ma sát chúng xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc của tất cả mọi vật và chống lại sự chuyển động của vật này sang vật khác Mặt khác đối với sự hoạt động của các máy móc, thiết bị, lực ma sát gây ra cản trở lớn Trên thế giới hiện nay xu thế của xã hội sử dụng máy móc càng

đòi hỏi máy móc phải bền nhng nguyên nhân gây ra hao mòn các chi tiết máy móc vẫn là sự mài mòn Không chỉ ở các nớc phát triển, tổn thất do ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân Ở nớc ta theo ớc tính của chuyên gia cơ khí, thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dỡng hàng năm tới vài triệu USD,chính vì vậy việc làm giảm tốc độ ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất ra các loại máy móc thiết bị, cũng nh những ngời sử dụng chúng

Để thực hiện điều này ngời ta sử dụng chủ yếu dầu hoặc mỡ bôi trơn Dầu nhờn hoặc

mỡ bôi trơn làm giảm ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly các bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại Khi dầu nhờn đợc đặt

giữa hai bề mặt tiếp xúc nên tạo ra một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng ra hai

bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với nhau Khi hai bề mặt này chuyển động, chỉ

có các lớp phân tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt tiếp xúc trợt lên nhau tạo nên một lực ma sát chống lại lực tác dụng gọi là ma sát nội tại của dầu nhờn, lực ma sát này nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt tiếp xúc khô với nhau Nếu hai bề mặt này đợc cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu phù hợp thì hệ số

ma sát giảm đi đến 100 đến 1000 lần so với khi cha có lớp dầu ngăn cách Dầu nhờn cho động cơ là loại dầu quan trọng nhất trong các loại dầu bôi trơn, tính trung bình chúng chiếm khoảng 40% tổng các loại dầu bôi trơn sản xuất trên thế giới Ở Việt Nam dầu nhờn động cơ chiếm 60% dầu nhờn bôi trơn Sự đa dạng của kích cỡ động cơ và đối tợng sử dụng dẫn đến các yêu cầu bôi trơn khác nhau Cùng với việc làm giảm ma sát trong chuyển động, dầu nhờn còn có một số chức năng khác góp phần cải thiện nhiên liệu, nhợc điểm của máy móc, thiết bị Chức năng của dầu nhờn đợc trình bày nh sau:

- Bôi trơn để làm giảm lực ma sát và cờng độ mài mòn, ăn mòn các bề mặt tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt động êm, qua đó đảm bảo cho máy móc có công suất làm việc tối đa và tuổi thọ động cơ đợc kéo dài

-Làm sạch, bảo vệ động cơ và các thiết bị bôi trơn, chống lại sự mài mòn, đảm bảo cho máy móc hoat động tốt hơn

- Làm mát động cơ, chống lại sự quá nhiệt của chi tiết

- Làm khít động cơ do dầu nhờn có thể lấp kín đợc những chỗ hở không thể nào khắc phục đựơc trong qua trình chế tạo và gia công máy móc

- Giảm mức tiêu thụ năng lợng của thiết bị, giảm chi phí bảo dỡng, sửa chữa cũng nh thời gian chết do hỏng hóc thiết bị

I.2.Thành phần hoá học của dầu nhờn

Dầu mỏ là thành phần chính để sản xuất dầu nhờn, thành phần chính của nó là hydrocacbon và phi hydrocacbon Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu nhờn là phần cất ở nhiệt độ sôi trên 3500c từ dầu mỏ (Phân đoạn gazoil chân không ) Vì vậy hầu hết các hợp chất có mặt trong phân đoạn này đều có mặt trong thành phần của dầu nhờn Trong phân đoạn này, ngoài thành phần chủ yếu là hỗn hợp của nhóm hydrocacbon chứa các nguyên tử ôxy, lu huỳnh, niken và kim loại (niken, vanadi ) những hợp chất nói trên có những tính chất khác nhau Có những phần có lợi cho dầu nhờn, song cũng có những thành phần có hại cần phải loại bỏ.

I.2.1.Các hợp chất hydrocacbon

I.2.1.1 Các hợp chất hydrocacbon naphten và parafin

Các nhóm hydro cacbon này đợc gọi chung là các nhóm hydrocacbon parafin Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu gốc, từ dầu mỏ Hàm lợng của nhóm này tuỳ thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi chiếm từ 40

naphten-đến 90 % Nhóm hydro cacbon này có cấu trúc chủ yếu là hydro cacbon vòng naphten (vòng 5-6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc izo alkyl và số nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 đến 70 cấu trúc vòng có thể ở hai dạng : cấu trúc không ngng tụ ( phân tử có thể chứa từ 1-6 vòng), cấu trúc ngng tụ ( phân tử có thể chứa từ 2-6 vòng ngng tụ) Cấu trúc nhánh của các vòng naphten này cũng rất đa dạng chúng khác nhau bởi một số mạch nhánh ,chiều dài của mạch, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạch trong vòng Thông thờng ngời ta nhận thấy rằng:

-Phân đoạn dầu nhờn nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclo hexan, xyclo pentan

-Phân đoạn dầu nhờn trung bình chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánh alkyl, izo-alkyl với số vòng từ 2-4 vòng

-Phân đoạn dầu nhờn cao phát hiện thấy các hợp chất các vòng ngng tụ từ 2-4 vòng

Ngoài hydro cacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon dạng n-paraphin và izo-paraphin Hàm lợng của chúng không nhiều và mạch cacbon thờng chứa không quá 20 nguyên tử cacbon và nếu số nguyên tử cacbon lớn hơn 20 thì paraphin sẽ ở dạng rắn và đợc tách ra trong qua trình sản xuất dầu nhờn.

I.2.1.2 Nhóm hydro cacbon thơm và hydrocacbon naphten-thơm

Loại này phổ biến ở trong dầu chúng thờng nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao Thành phần cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng đối với dầu gốc Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn nh tính ổn định chống oxy hoá, tính nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, tính hấp thụ phụ gia phụ thuộc vào tính chất và hàm lợng của nhóm hydro cacbon này Tuy nhiên hàm lợng và cấu trúc của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn

-Phân đoạn dầu nhờn nhẹ (350-4000C) có mặt chủ yếu các hợp chất các dãy đồng

đông đặc, giảm khả năng sử dụng dầu ở nhiệt độ thấp nhng lại làm tăng tính ổn định của độ nhớt theo nhiệt độ và tính ổn định oxy hoá

Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là parafin rắn (có thành phần chủ yếu là các ankan có mạch lớn hơn 20) và xerezin (là hỗn hợp của các hydrocacbon naphten

có mạch nhánh alkyl dạng thẳng hoặc dạng nhánh và một lợng không đáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và alkyl).

Ngoài những thành phần chủ yếu nói trên, trong dầu bôi trơn còn có hợp chất hữu cơ nh: lu huỳnh, nitơ, oxy, tồn tại ở dạng các hợp chất nhựa, asphanten Nhìn chung đây là những hợp chất có nhiều thành phần làm giảm chất lợng của dầu bôi trơn , chúng có màu sẫm, dễ bị biến chất, tạo cặn trong dầu khi làm việc ở nhiệt độ

và áp suất cao, chúng đợc loại khỏi dầu nhờ quá trình tách lọc và làm sạch

I.2.2 Các thành phần khác

Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon còn có các thành phần khác nh: nhựa asphanten, hợp chất chứa lu huỳnh, nitơ, oxy

I.2.2.1 Các chất nhựa asphanten

Các chất nhựa-atphanten bao gồm: Chất nhựa trung tính, asphanten, sunfuacacbon, các axit atphantic, cacbon và cacboit Đặc điểm của các hợp chất này

là có độ nhớt lớn nhng chỉ số nhớt lại rất thấp Mặt khác các chất nhựa có khả năng nhuộm màu rất mạnh, nên sự có mặt của chúng trong dầu sẽ làm cho màu của dầu bị tối Trong quá trình bảo quản và sử dụng, khi tiếp xúc với oxy không khí ở nhiệt độ thờng hoặc nhiệt độ cao, nhựa đều rất dễ bị oxy hoá tạo nên các sản phẩm có trọng l-ợng phân tử lớn hơn tuỳ theo mức độ bị oxy hoá Những chất này làm tăng cao độ nhớt và đồng thời tạo cặn không tan đọng lại trong các động cơ đốt trong, nếu hàm l-ợng chất nhựa bị oxy hoá càng mạnh thì chúng càng tạo ra nhiều loại cacbon, cacboit, cặn cốc, tạo tàn Vì vậy việc loại bỏ các tạp chất nhựa ra khỏi phân đoạn dầu nhờn trong quá trình sản xuất là một khâu công nghệ rất quan trọng

I.2.2.2 Các hợp chất của lu huỳnh, nitơ, oxy

Những hợp chất chứa S nằm lại trong dầu nhờn chủ yếu là lu huỳnh dạng sunfua khi đợc 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 các hợp

chất axit naphtenic có trong dầu gây ăn mòn các đờng ống dẫn dầu, thùng chứa làm bằng các hợp kim của Pb, Cu, Zn, Sn, Fe Những sản phẩm ăn mòn này lại lắng đọng lại trong dầu, làm bẩn dầu và góp phần tạo cặn đóng ở các chi tiết của động cơ.

Tóm lại, các hơp chất phi hydrocacbon là những hợp chất có hại làm ảnh hởng

đến chất lợng của dầu gốc Để tăng thời gian sử dụng, cũng nh các tính năng sử dụng của dầu nhờn ngời ta phải pha thêm vào dầu gốc các phụ gia khác nhau, tùy thuộc vào từng lĩnh vực cụ thể mà nhà sản xuất sẽ thêm vào các phụ gia tơng ứng Do đó thành phần hoá học của dầu nhờn rất phức tạp

I.3.Các tính chất cơ bản của dầu nhờn

I.3.1 Khối lợng riêng và tỷ trọng

Khối lợng riêng là khối lợng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độ tiêu chuẩn , đo bằng gam/cm3 hay kg/m3

Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lợng riêng của một chất đã cho ở nhiệt độ qui định và khối lợng riêng của nớc ở nhiệt độ qui định đó Do vậy tỷ trọng có giá trị đúng bằng khối lợng riêng khi coi trọng lợng của nớc ở 40c bằng 1 Trong thế giới tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng nh sau : 20

d Trong đó các chỉ số trên d là nhiệt độ của dầu hay sản phẩm dầu trong lúc thí nghiệm, còn chỉ số dới là nhiệt độ của nớc khi thử nghiệm Ngoài ra trên thị trờng dầu thế giới còn sử dụng độ0API thay cho tỷ trọng và 0API đợc tính nh sau :

0API = 15 , 6

6 , 15

5 , 141

d -131,5

I.3.2 Độ nhớt của dầu nhờn

Độ nhớt của một số phân đoạn dầu nhờn là một đại lợng vật lý đặc trng cho trở lực do ma sát nội tại của nó sinh ra khi chuyển động Do vậy độ nhớt có liên quan

đến khả năng bôi trơn của dầu nhờn

Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, dầu nhờn có độ nhớt phù hợp, bám chắc lên bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài có nghĩa là ma sát nội tại nhỏ

Khi độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm công xuất máy do tiêu hao nhiều công để thắng trở lực của dầu, khó khởi động máy, nhất là vào mùa đông nhiệt độ môi trờng thấp, giảm khả năng làm mát máy, làm sạch máy do dầu lu thông kém

Khi độ nhớt nhỏ, dầu sẽ không tạo đợc lớp màng bền vững bảo vệ bề mặt các chi tiết máy nên làm tăng sự ma sát, đa đến ma sát nửa lỏng nửa khô gây h hại máy, giảm công xuất, tác dụng làm kín kém, lợng dầu hao hụt nhiều trong quá trình sử dụng

Độ nhớt của dầu nhờn thờng đợc tính bằng Paozơ (P) hay centipaozơ(cP) Đối với độ nhớt động lực đợc tính bằng stốc (St) hoặc centi stốc (cS t)

I.3.3 Chỉ số độ nhớt

Một đặc tính cơ bản nữa của dầu nhờn đó là sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt

độ Thông thờng khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm Dầu nhờn đợc coi là dầu bôi trơn tốt khi độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ, ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ nhớt cao Ngựơc lại nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp

Chỉ số độ nhớt (VI) là trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ Quy ớc dầu gốc parafin độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ , VI=100

Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI =0 nh vậy chỉ số

độ nhớt có tính quy ớc

Dựa vào chỉ số độ nhớt , ngời ta phân dầu nhờn gốc thành các loại nh sau:

- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao

- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt trung bình

- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt thấp

Hiện nay cũng cha có quy định rõ ràng về chỉ số độ nhớt của các loại dầu gốc nói trên Trong thực tế chấp nhận là chỉ số độ nhớt của dầu nhờn cao hơn 85 thì đợc gọi là dầu có chỉ số độ nhớt cao Nếu chỉ số độ nhớt thấp hơn 30 thì dầu đó xếp vào loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp, còn dầu nằm giữa hai giữa hai giới hạn đó thì có chỉ

số độ nhớt trung bình Nhng trong chế biến dầu, từ công nghệ hydro cracking có thể tạo ra dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao (>140) Các loại dầu này đợc xếp vào loại có chỉ

số độ nhớt cao hay siêu cao

I.3.4 Điểm đông đặc, màu sắc

Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn không giữ đợc tính linh

động và bị đông đặc, ở nhiệt độ nhất định nào đó sẽ đông lại và làm cho động cơ khó khởi động Khi sản phẩm đem làm lạnh trong những điều kiện nhiệt độ nhất định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh

Màu sắc là một tính chất có ý nghĩa đối với dầu nhờn Dầu có thể có nhiều màu sắc khác nhau nh : vàng nhạt, vàng thẫm, đỏ

Trong một số trờng hợp màu sắc đợc coi là dấu hiệu để nhận biết sự nhiễm bẩn hoặc oxy hóa sản phẩm, nếu bảo quản dầu không tốt gây ra sự chuyển màu sắc nâu,

đen và nó biểu thị chất lợng đã giảm sút

I.3.5 Nhiệt độ chớp cháy của dầu nhờn

Đặc trng cho khả năng an toàn cháy nổ của dầu nhờn là nhiệt độ bắt cháy và chớp cháy

Nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dầu thoát ra trên bề mặt dầu, khi có mồi lửa lại gần thì bắt cháy

Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó lợng hơi thoát ra trên bề mặt dầu

có thể bắt cháy, khi mồi lửa lại gần và cháy ít nhất trong thời gian 5 giây

Nhiệt độ bắt cháy và chớp cháy của một số loại dầu bôi trơn thờng khác nhau từ 5ữ

600C, tuỳ thuộc độ nhớt của dầu, độ nhớt càng cao thì độ cách biệt càng lớn

Nhiệt độ chớp chỏy đặc trưng cho khả năng hỏa hoạn,

I.3.6 Trị số axit ,trị số kiềm ,axit-kiềm tan trong nớc

Trị số axit chính là trị số trung hoà và đợc dùng để xác định độ axit và độ kiềm của dầu bôi trơn

Trong dầu nhờn gốc đã qua chế biến vẫn chứa một lợng nhỏ axit nh axit naphtenic , axit oxycacboxylic, sau một thời gian dài sử dụng, hàm lợng các hợp chất này tăng lên do tác dụng oxy hoá của không khí đối với các hợp chất dễ phản ứng trong dầu Ngoài ra cũng có thể có một lợng nhỏ axit hữu cơ nhiễm vào dầu nhờn từ các hợp chất chứa lu huỳnh, tổng nhiên liệu điezen hoặc phụ gia chứa clo pha vào xăng Tính axit còn do một số loại phụ gia mang tính axit pha vào dầu

Trị số axít tổng (TAN) là chỉ tiêu đánh giá tính axit của dầu , đặc trng bởi số mg KOH cần thiết để trung hoà toàn bộ lợng axit có trong một (g) dầu

Trị số tan trong nớc biểu hiện sự có mặt của axit vô cơ, đợc phát hiện định tính theo

sự đổi màu của chất chỉ thị đối với lớp nớc tách khỏi dầu nhờn khi làm kiểm nghiệm Quy đinh tuyệt đối không đợc có axit vô cơ trong dầu

Trị số kiềm tổng (TBN) là lợng axit tính chuyển sang số mg KOH tơng ứng, cần thiết để trung hoà lợng kiềm có 1 g mẫu Tính kiềm trong dầu tạo ra bởi các phụ gia

có tính tẩy rửa, phụ gia phân tán , đó là những hợp chất cơ kim nh phenollat, sunfonat Tính kiềm là chỉ tiêu cần thiết để tiên đoán chất lợng dầu mỏ, nhằm bảo

đảm trung hoà các hợp chất axit tạo thành trong quá trình sử dụng ,chống hiện tợng rỉ sét trên bề mặt các chi tiết kim loại Ngoài ra trị số kiềm tổng còn dùng để đánh gía khả năng tẩy rửa của dầu, giữ cho bề mặt kim loại không bị cặn bẩn, tránh mài mòn

I.3.7 Hàm lợng tro và tro sunfat trong dầu bôi trơn

Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy đợc tính bằng (%)khối lợng các thành phần không thể cháy đợc nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại, từ chất bẩn và mạt kim loại

bị mài mòn

Hàm lợng tro có thể định nghĩa là lợng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại sau khi đốt cháy dầu

Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu, sau đó phần cặn đợc xử lý bằng

H2 SO4 vànung nóng đến khối lợng không đổi

Độ tro của dầu gốc nói lên mức độ sạch của dầu, thông thờng trong dầu gốc không tro Đối với dầu thơng phẩm không phụ gia hoặc có phụ gia không tro , một lợng nhỏ tro đợc xác định thấy sẽ phải xem xét lại chất lợng dầu

I.3.8 Hàm lợng cặn cacbon của dầu nhờn

Cặn cacbon là lợng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu nhờn trong những điều kiện nhất định cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon của dầu

Cặn cacbon của dầu bôi trơn là lợng cặn còn lại, đợc tính bằng phần trăm trọng lợng sau khi dầu trải qua quá trình bay hơi, cracking và cốc hoá trong những điều kiện nhất định

Các loại dầu khoáng thu đợc từ bất kì loại dầu thô nào đều có lợng cặn tăng theo độ nhớt cuả chúng Các loại dầu cất luôn có lợng cặn cacbon nhỏ hơn các loại dầu cặn

có cùng độ nhớt Các loại dầu parafin thờng có hàm lợng cặn cacbon thấp hơn các loại dầu naphten

Có thể coi trong một chừng mực nào đó , cặn cacbon đặc trng cho xu hớng tạo muội của dầu nhờn trong động cơ đốt trong

I.3.9 Độ ổn định oxy hoá của dầu bôi trơn

Độ ổn định của dầu bôi trơn biểu hiện khả năng cảu dầu chống lại những tác

động bên ngoài làm thay đổi chất lợng của dầu Dầu có ổn định cao khi thành phần hoá học và tính chất của nó ít thay đổi Thực tế nếu nhiệt độ không vợt quá 30-400 C thì có thể bảo quản dầu từ 5-10 năm mà chất lợng của dầu không thay đổi Sự thay

đổi xảy ra trong điều kiện sử dụng ở động cơ Dới tác động của không khí, ở nhiệt độ cao 200-3000Ccó tác dụng xúc tác kim loại, những thành phần kém ổn định của dầu

sẽ tơng tác với oxy tạo nên những sản phẩm khác nhau và tích luỹ trong dầu, làm giảm chất lợng của dầu nh tăng trị số axit tổng (TAN) làm tăng hàm lợng nhựa, tạo nhiều chất nhựa bám ở buồng cháy Sự thay đổi thành phần sẽ làm thay đổi độ nhớt

và làm giảm chỉ số độ nhớt của dầu

I.3.10 Công dụng của dầu bôi trơn

a.Công dụng làm giảm ma sát

Mục đích cơ bản của dầu nhờn là bôi trơn các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết chuyền động nhằm giảm ma sát Máy móc sẽ mòn ngay nếu không có dầu bôi trơn Nếu chọn đúng dầu bôi trơn thì hệ số ma sát sẽ giảm từ 100-1000 lần so với ma sát khô Khi cho dầu vào máy với một lớp dầu đủ dày, dầu sẽ xen kẽ giữa hai bề mặt, khi chuyển động, chỉ có các phần tử dầu nhờn trợt lên nhau Do đó máy móc làm việc nhẹ nhàng, ít bị mài mòn, giảm đợc công tiêu hao vô ích

b công dụng làm mát

Khi có ma sát thì bề mặt kim loại nóng lên, nh vậy một lợng nhiệt đã sinh ra

trong quá trình làm việc, lợng nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ số ma sát , tải trọng ,tốc độ Tốc độ càng lớn thì lợng nhiệt sinh ra càng nhiều , kim loại sẽ bị nóng làm cho máy móc dễ bị hỏng trong khi làm việc Nhờ trạng thái lỏng, dầu chảy qua các bề mặt ma sát đem theo một phần nhiệt truyền ra ngoài làm cho máy móc làm việc tốt

c Công dụng làm sạch

Khi làm việc, bề mặt ma sát sinh ra hạt kim loại mịn, những hạt rắn này sẽ làm

cho bề mặt bị xớc, hang Ngoài ra ,có thể có cát, bụi tạp chất ở ngoài rơi vào bề mặt

ma sát, nhờ dầu nhờn lu chuyển tuần hoàn qua bề mặt ma sát, cuốn theo các tạp chất

đa về cacte dầu và đợc lắng lọc

d.Công dụng làm kín

Trong các động cơ , có nhiều chi tiết truyền động cần phải kín và chính xác nh pittông - xilanh, nhờ khả năng bám dính tạo màng dầu nhờn có thể góp phần làm kín các khe hở , không cho hơi bị rò rỉ, bảo đảm cho máy móc làm việc bình thờng

e Bảo vệ kim loại

Bề mặt máy móc , động cơ khi làm việc thờng tiếp xúc với không khí, hơi nớc bị thải, làm cho kim loại bị ăn mòn có thể làm thành màng mỏng phủ kín bề mặt kim loại nên ngăn cách đợc với các yếu tố trên, vì vậy kim loại đợc bảo vệ

I.3.11 Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng

Sự ăn mòn mảnh đồng đợc định nghĩa nh sự oxy hóa trên bề mặt các chi tiết , gây tổn thất cho kim loại hay sự tích tụ của các cặn bẩn Ổ trục làm bằng hợp kim

đồng , ống lót trục làm bằng đồng thau, các bộ phận chuyển động làm bằng đồng thau phải đợc bôi trơn các loại dầu không ăn mòn Các loại dầu không quan trọng khác nh dầu thuỷ lực, dầu hàng không, dầu biến thế , dầu cắt gọt kim loại cũng cần phải không gây ăn mòn Vì vậy để xem một loại dầu có thích hợp cho thiết bị hay không có những kim loại dễ bị ăn mòn hay không , ngời ta phải tiến hành phép thử

ăn mòn mảnh đồng đôí với sản phẩm dầu mỏ bằng phép kiểm nghiệm độ mờ xỉn của mảnh đồng hay kiểm tra chứng chỉ chất lợng của dầu để kết luận đợc các tính chất u, nhợc điểm của dầu

Chơng II

CễNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC

II.1 Thành phần và tính chất của nguyên liệu để sản xuất dầu gốc

Nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn trong nền công nghiệp chế biến dầu mỏ và

khí, trớc đây ngời ta thờng dùng cặn mazut qua chng cất chân không ta thu đợc các phân đoạn dầu nhờn rồi qua các bớc làm sạch tiếp theo mới thu đợc dầu nhờn gốc

Về sau này ngành chế tạo máy phát triển ,và công nghiệp nặng phát triển đòi hỏi chủng loại dầu nhờn ngày càng phong phú và đòi hỏi số lợng cũng nh chất lợng ngày càng cao, nên các nhà công nghệ đã nghiên cứu và tận dụng phần cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất phân đoạn dầu nhờn cặn có độ nhớt cao Nh vậy nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu nhờn là cặn mazut và cặn gudron

Các hợp chất có mặt trong nguyên liệu gồm các loại sau:

-Các hợp chất dị nguyên tố chứa oxy, nitơ,lu huỳnh

II.1.1 Đặc tính của mazut dùng làm nguyêu liệu để sản xuất dầu nhờ (thu các phân đoạn dầu nhờn cất)

Mazut là phần cặn của quá trình chng cất ở áp suất thờng có nhiệt độ sôi từ

3500C trở lên Trong phân đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon với số lợng

nguyên tử cacbon từ C21-C35 hoặc có thể lên tới C40 do vậy những hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng lợng phân tử lớn và có cấu trúc phức tạp, đặc biệt là dạng hydrocacbon lai hợp tăng lên rất nhiều.

Loại hydrocacbon n-parafin, izo-parafin thờng có số lợng ít hơn so với naphten hay hydrocacbon thơm và dạng lai hợp, ngay cả ở dầu thô họ parafinic điều này vẫn

đúng Các izo-parafin có số lợng ít hơn n-parafin, chúng có đặc điểm cấu trúc mạch chính dài, ít nhánh phụ và các nhánh chỉ là các nhóm metyl

Các hydrocacbon naphten là loại chiếm đa số trong phân đoạn này, số vòng naphten có thể có từ 1- 4 vòng ( cũng có loại dầu đã phát hiện thấy naphten có số vòng đến 7 hoặc 9) xung quanh vòng naphten thừơng có nhánh phụ là các hydrocacbon parafin dài, nhánh phụ thờng là mạch alkyl thẳng hoặc nhánh

Các hợp chất thơm ở phân đoạn dầu nhờn thờng gặp là loại 1,2 hay 3 vòng thơm, còn lại nhiều vòng thơm ngng tụ lại tập trung chủ yếu ở phân đoạn gudron Đại bộ phận các hợp chất thơm ở phân đoạn dầu nhờn là loại lai hợp giữa naphten và hydrocacbon thơm hay parafin

Hàm lợng các hợp chất của lu huỳnh, nitơ, oxy tăng mạnh hơn 50% lợng lu huỳnh có trong dầu mỏ tập trung ở phân đoạn này , gồm các dạng đisunfua, thiophen, sunfua vòng Các chất nitơ thờng có dạng đồng đẳng của phyridin, pyrel và cacbozol, các hợp chất oxy ở dạng axit Các kim loại nặng nh :V, Ni, Cu, Pb Các chất nhựa asphanten đều có mặt trong phân đoạn

II.1.2 Đặc tính của gudron làm nguyên liệu sản xuất dầu nhờn có độ nhờn cao

Gudron là phần còn lại của quá trình chng cất chân không có nhiệt độ sôi trên

5000C, gồm các hydrocacbon có số nguyên tử cacbon lớn hơn C41, dới hạn cuối cùng

có thể đến C80

Thành phần của phân đoạn này rất phức tạp có thể chia thành 3 nhóm chính sau:

II.1.2.1.Nhóm chất dầu

Bao gồm các hydrocacbon có phân tử lợng lớn tập trung nhiều các chất thơm có

độ ngng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa thơm và naphten , đây là nhóm chất nhẹ nhất có tỷ trọng xấp xỉ bằng 1, hoà tan trong xăng, n-pentan, CS2 nhng không hoà tan trong cồn Trong phân đoạn cặn, nhóm dầu chiếm khoảng 45-46%

II.1.2.2 Nhóm chất nhựa

Nhóm này ở dạng keo quánh, gồm hai nhóm thành phần, đó là các chất trung tính và các axit

Các chất nhựa trung tính có màu đen hoặc nâu , nhiệt độ hoá mềm nhỏ hơn

1000C , tỷ trọng lớn hơn 1 dễ dàng hoà tan trong xăng , naphten Nhựa trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo và tính kêt dính Hàm lợng của nó ảnh hởng trực tiếp đến độ kéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10-15% khối lợng của cặn gudron

Các chất nhựa axit là chất có nhóm COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1 dễ hoà tan trong cloruafom và rợu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt nó chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ

II.1.2.3 Nhóm asphanten

Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể tỷ trọng lớn hơn 1,chứa phần lớn các hợp chất dị vòng có khả năng hoà tan mạnh trong cacbon đisunfua(CS2) Đun ở 3000C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro

Ngoài 3 nhóm chất chính nói trên , trong cặn gudron có các hợp chất cơ kim của kim loại nặng, các chất cacben, cacboit rắn giống nh cốc, màu sẫm không hoà tan trong các dung môi thông thờng chỉ tan trong pyridin

II.2.1 Các quá trình trích ly , chiết tách bằng dung môi

Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà bằng chng cất không thể loại bỏ đợc Các cấu tử này thờng làm cho dầu nhờn sau một thời gian bảo quản hay sử dụng bị biến đổi màu sắc tăng độ nhớt ,xuất hiện các hợp chất có tính axit không tan trong dầu, tạo thành cặn nhựa và cặn bùn trong dầu

Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi và dựa vào tớnh chất chất hoà tan chọn lọc của dung môi đợc sử dụng Khi trộn dung môi với nguyờn liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽ đợc phân thành hai nhóm:

Nhóm các cấu tử hoà tan tốt vào dung môi tạo thành pha riêng với tên gọi là pha chiết ( extract), còn phần không hoà tan hay hoà tan rất ít vào dung môi gọi là rafinat Sản phẩm có ích nằm trong pha chiết (extract) hay pha rafinat tuỳ theo dung môi sử dụng Nhng trong thực thế ngời ta quen gọi pha chứa sản phẩm là pha rafinat còn pha cần phải loại đi là pha extract Dựa vào bản chất của dung môi mà ngời ta chia thành dung môi có cực và dung môi không có cực hay dung môi hỗn hợp, nhng

dù là loại nào, dung môi đợc chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau:

-Phải có tính hoà tan chọn lọc, tức là phải có khả năng phân tách thành hai nhóm cấu tử là nhóm có lợi và nhóm không có lợi cho dầu gốc Tính chất này đợc gọi là độ chọn lọc của dung môi

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

-Có giá thành rẻ và dễ kiếm

- Có nhiệt độ sôi khác xa so với các cấu tử cần tách, để dễ dàng thu hồi dung môi, tiết kiệm đợc năng lợng

Ba loại dung môi có cực để tách phần hydrocacbon thơm và cặn nhựa ra khỏi các phân đoạn dầu nhờn cất hiện nay đang sử dụng phổ biến đó là phenol, furfurol

và, N-metylpirolydon Còn để tách các hợp chấn nhựa asphan trong phân đoạn gudron phổ biến là dùng propan lỏng.

II.2.1.1 Các quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc

a.Công dụng

Các quá trình này có nhiệm vụ tách các hydrocacbon thơm đa vòng, các chất nhựa asphan bằng các dung môi có cực nhằm cải thiện thành phần hoá học của dầu nhờn Các quá trình này đợc xem nh là các quá trình làm sạch chọn lọc của dầu nhờn

Cột tách dung môi rafinat

Cột tách dung môi trong phần chiết

Rafinat và dung môi

Dung môi

PhầnRafinat

dầu kém đi, chỉ số độ nhớt thấp mà chúng còn làm cho màu dầu rất xấu Các hợp chất này bằng phơng pháp chng cất không thể loại bỏ đợc Làm sạch dựa vào tính chất hoà tan chọn lọc của dung môi có cực, cho phép sản xuất ra dầu gốc chất lợng cao từ bất cứ dầu thô nào Vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch chọn lọc là độ chọn lọc và khả năng hoà tan của dung môi

Độ chọn lọc là khả năng phân tách rõ ràng các cấu tử nguyên liệu vào rafinat bao gồm các hợp chất có ích izo-parafin, naphten lai hợp parafin-naphten và các hợp chất thơm một vòng, còn phần trích ly chỉ có các cấu tử có hại nh là các hợp chất đa vòng, nhựa asphan và một lợng rất nhỏ các hợp chất có lợi

Khả năng hoà tan của dung môi là đại lợng đợc thể hiện bằng lợng dung môi cần thiết để hoà tan một lợng xác định các cấu tử của nguyên liệu, hay nói cách khác

là trong điều kiện để nhận rafinat có chất lợng xác định, lợng dung môi cần thiết càng ít để nhận đợc cùng một lợng rafinat chất lợng tơng đơng thì khả năng hoà tan của dung môi càng lớn Về nguyên lý độ chọn lọc và khả năng hoà tan là hai đại l-ợng ngợc nhau, tăng chỉ tiêu này sẽ dẫn tới giảm chỉ tiêu kia

Độ hoà tan của hydrocacbon trong dung môi có cực không chỉ phụ thuộc vào các cấu trúc hydrocacbon mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thờng tuân theo quy luật sau:

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

- Khi tăng chiều dài mạch ankyl độ hoà tan giảm xuống

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

- Độ hoà tan của hydrocacbon thơm sẽ lớn hơn naphten khi có cùng số nguyên tử cacbon trong vòng

-Hydrocacbon lai hợp naphten-thơm cú độ hũa tan cao hơn so với cỏc naphten

cú cấu trỳc tương tự

-Hydrocacbon farafin có độ hoà tan nhỏ nhất

Các u điểm khi làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc :

+ Không tác dụng hoá học với nguyên liệu, tránh đợc mất mát các cấu tử cần thiết.

+ Dung môi có khả năng tái sinh lại đợc nên chi phí dung môi ít hơn, dẫn đến làm tăng hiệu quả kinh tế của quá trình

+ Quá trình đợc tiến hành trên thiết bị một cách liên tục, nên công suất lớn

Như trờn đó núi, ngày nay người ta đang sử dụng phổ biến ba loại dung mụi

cú cực để tỏch cỏc hợp chất nhựa va thơm đa vũng ra khỏi nguyờn liệu dầu nhờn là phenol, furfurol và N-metylpyrolidon(NMP) Sau đõy là một số tớnh chất của cỏc loại dung mụi đú

Bảng 3: Một số tính chất của các dung môi

c) Sơ đồ cụng nghệ trớch ly bằng dung mụi phenol

VI

16

13

15

17

V

V+II

IV + II

II

18

21

19

20

II

24

23

22I

VI + II

II

II II

VI +II

VI + II

I

III + II

5

7

10

3I

II II

I

*Nguyờn tắc làm việc của sơ đồ

Nguyên liệu được bơm 7 đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt 1 được đưa vào tháp hấp thụ 4, ở đây nguyên liệu được tiếp xúc ngược dòng với hỗn hợp hơi đẳng phí phenol-nước đi ra từ tháp 16 Hơi nước bay ra từ đỉnh tháp 4 được đưa vào bộ phận chuẩn bị hơi đẳng phí phenol - nước hoặc thải ra ngoài không khí tuỳ theo sơ đồ Nguyên liệu

từ tháp hấp thụ 4 qua thiết bị làm lạnh 5 rồi đưa vào tháp trích ly 6 Phenol được đưa vào từ đỉnh tháp 6 lấy từ bể chứa 3 qua thiết bị gia nhiệt 8 Nước- phenol từ bể chứa

20 được cho vào tháp trích ly 6 Nhiệt độ của tháp 6 được điều chỉnh bằng nhiệt độ của nguyên liệu vào và nhiệt độ của tuần hoàn đáy sau khi qua trao đổi nhiệt ở thiết

bị 9

Tái sinh dung dịch rafinat được thực hiện hai cấp ở các thiết bị 11 và 12 Khi ra khỏi tháp 6, rafinat tự chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt 10, 13 và lò đốt 14 rồi vào tháp bay hơi 11 Hơi phenol tách ra ở đỉnh tháp 11 được cho qua làm lạnh, ngưng tụ ở các thiết bị 1 và 2 rồi vào bể chứa 3 Còn dung dịch rafinat chứa khoảng 5 đến 6% phenol

từ đáy tháp 11 được cho qua tháp tách 12

Hơi nước quá nhiệt được cho vào đáy thiết bị 12 để tách hơi phenol còn lại Hơi phenol- nước bay ra từ đỉnh tháp 12 được cho qua làm lạnh 22, ngưng tụ và cho vào

bể chứa 23 Rafinat cho qua trao đổi nhiệt 13 rồi vào bể chứa sản phẩm

Tái sinh extract được thực hiện ở 3 cấp Đầu tiên dung dịch extract từ đáy tháp 6, ược bơm 7 cho qua trao đổi nhiệt 15 rồi vào tháp làm khô 16 Hơi đẳng phí phenol-nước tách ra ở đỉnh tháp 16 được dẫn về cột hấp thụ 4 hoặc qua thiết bị làm lạnh 19 rồi vào bể chứa 20

Dung dịch chiết đã tách ẩm từ đáy tháp 16 được qua trao đổi nhiệt 17 rồi được bơm qua lò 18 và vào tháp bay hơi 21 Hơi phenol tách ra từ đỉnh tháp 21 qua 17 rồi trao đổi nhiệt 15, sau đó được làm lạnh ở thiết bị 1 và 2 rồi vào bể chứa 3 Hơi