Nghiên cứu tận dụng nguồn mỡ cá tra, cá basa để điều chế dầu nhờn sinh học

Lời cảm ơnnước về dầu nhờn sinh học như nghiên cứu của nhà hoá học Girma Biresaw làm việc tại cơ quan nghiên cứu nông nghiệp ARS thuộc bộ nông nghiệp Mỹ đãnghiên cứu sản xuất dầu nhờn si

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA KHỎA HỌC

Bộ MÔN HÓA HỌC

LUẬN VÀN TÕT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG NGUÔN MỎ CẢ TRA

CÁ BASA ĐẺ ĐIỂU CHẾ DẦU NHỜN SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

TS BÙI THỊ BƯU HUẼ HUỲNH VÃN CẢN

MSSV: 2041706 LỚP: CỦ NHÂN HÓA HỌC KHÓA: 30

Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN

# "

Em xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Bửu Huê, người đã cho em những ý tưởng

khoa học, đã chỉ dạy, hướng dẫn tận tình, cô đã truyền đạt kiến thức cũng nhưcác phương pháp cần thiết để xử lý một vấn đề khoa học

Em xin chân thành cảm ơn đến tất cả quý thầy cô trong bộ môn Hóa - Khoa Khoa

Học và thầy cô trong trường Đại Học cần Thơ, quý thầy cô đã tận tâm truyền đạtnhững kiến thức rất quý báo giúp em tự tin giải quyết một vấn đề khoa học

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình là điểm tựa về mặt tinh thần

vừng chắc cho tôi trong suốt bổn năm đại học và xin chân thành cảm ơn đến tất

cả những người bạn đã động viên, giúp đờ giúp tôi hoàn thành luận văn này

Cần Thơ, ngày 1 tháng 6 năm 2008

Cần Thơ, ngày tháng năm

PHIẾU ĐÈ NGHỊ ĐÈ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

VA ”

1 Cán bộ hưó'ng dẫn: TS Bùi Thị Bửu Huê

2 Đe tài: “Nghiên cứu tận dụng nguồn mờ cá basa để điều chế dầu nhờn sinh

học”

3 Địa điếm thực hiện: Phòng thí nghiệm Hóa Hữu Cơ Bộ Môn Hóa Học

-Khoa -Khoa Học - Trường Đại Học cần Thơ

4 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Văn cần

MSSV: 2041706Lớp: Cử nhân hóa học - Khóa 30

Đồng Bằng Sông Cửu Long mồi năm tiêu thụ khoảng 400.000 tấn cá tra, cábasa với lượng mỡ khoảng 60.000 tấn Tuy nhiên nếu lượng mỡ này không tậndụng mà thải ra môi trường thì sẽ gây ảnh hướng nghiêm trọng đến môi trườngtheo chiều hướng xấu

Trước thực trạng trên cần phải có những nghiên cứu tận dụng các nguồn phếphấm trên góp phần bảo vệ môi trường Đã có nhiều nghiên cún trong và ngoài

Lời cảm ơn

nước về dầu nhờn sinh học như nghiên cứu của nhà hoá học Girma Biresaw làm

việc tại cơ quan nghiên cứu nông nghiệp (ARS) thuộc bộ nông nghiệp Mỹ đãnghiên cứu sản xuất dầu nhờn sinh học từ dầu thực vật, trong nước một nhómnhà khoa học của đại học quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu về vấn đề sử dụng dầuthực vật đổ sản xuất chất bôi tron tại Việt Nam Các loại dầu được khảo sát làdầu dừa, dầu lạc, dầu thầu dầu, dầu hạt cao su, dầu sở, nhưng chưa thấy đề cậpđến nguồn mờ cá basa Chính vì vậy chúng tôi chọn hướng nghiên cứu là “nghiêncứu tận dụng nguồn mờ cá basa để điều chế dầu nhờn sinh học” Nghiên cứu nàykhông những giúp giải quyết vấn đề về môi trường mà còn góp phần vào việc tìm

ra các sản phẩm mới, sạch thân thiện với môi trường

6 Nội dung chính

Khảo sát các điều kiện tốt nhất đê tông hợp dầu nhờn sinh học từ mỡ cá basa

bàng phương pháp khuấy cơ học thông thường có gia nhiệt bao gồm:

• Tỉ lệ mol phản ứng giữa methyl este với trimethylolpropan

• Lượng xúc tác

• Thời gian phản ứng

• Nhiệt độ phản ứng

• Áp suấtTrên cơ sở điều kiện tốt nhất tìm được ở phương pháp khuấy cơ học thông

thường sẽ nghiên cứu ứng dụng phương pháp vi sóng

Phiếu đề nghị đề tài luận văn tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Cần Thơ, ngày tháng năm

PHIẾU ĐÈ NGHỊ ĐÈ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

VA ”

1 Cán bộ hướng dẫn: TS Bùi Thị Bửu Huê

2 Đe tài: “Nghiên cứu tận dụng nguồn mờ cá basa đổ điều chế dầu nhờn sinh

học”

3 Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Hóa Hũu Cơ Bộ Môn Hóa Học

-Khoa -Khoa Học - Trường Đại Học cần Thơ

4 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Văn cần

MSSV: 2041706Lớp: Cử nhân hóa học - Khóa 30

Đồng Bằng Sông Cửu Long mồi năm tiêu thụ khoảng 400.000 tấn cá tra, cábasa với lượng mờ khoảng 60.000 tấn Tuy nhiên nếu lượng mờ này không tậndụng mà thải ra môi trường thì sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trườngtheo chiều hướng xấu

Trước thực trạng trên cần phải có những nghiên cứu tận dụng các nguồn phếphấm trên góp phần bảo vệ môi trường Đã có nhiều nghiên cún trong và ngoài

Phiếu đề nghị đề tài luận văn tốt nghiệp

nước về dầu nhờn sinh học như nghiên cứu của nhà hoá học Girma Biresaw làm

việc tại cơ quan nghiên cứu nông nghiệp (ARS) thuộc bộ nông nghiệp Mỹ đãnghiên cứu sản xuất dầu nhờn sinh học từ dầu thực vật, trong nước một nhómnhà khoa học của đại học quốc gia Hà Nội đã nghiên cúu về vấn đề sử dụng dầuthực vật để sản xuất chất bôi trơn tại Việt Nam Các loại dầu được khảo sát làdầu dừa, dầu lạc, dầu thầu dầu, dầu hạt cao su, dầu sở, nhưng chưa thấy đề cậpđến nguồn mỡ cá basa Chính vì vậy chúng tôi chọn hướng nghiên cứu là “nghiêncứu tận dụng nguồn mờ cá tra, cá basa để điều chế dầu nhờn sinh học” Nghiêncứu này không những giúp giải quyết vấn đề về môi trường mà còn góp phần vàoviệc tìm ra các sản phẩm mới, sạch thân thiện với môi trường

6 Nội dung chính

Khảo sát các điều kiện tốt nhất đe tổng họp dầu nhờn sinh học từ mờ cá basa

bằng phương pháp khuấy cơ học thông thường có gia nhiệt bao gồm:

• Tỉ lệ mol phản ứng giữa metyl este với trimethylolpropan

• Lượng xúc tác

• Thời gian phản ứng

• Nhiệt độ phản ứng

• Áp suấtTrên Cơ sở điều kiện tốt nhất tìm được ở phương pháp khuấy cơ học thông

thường sẽ nghiên cún ứng dụng phương pháp vi sóng

Nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHẶN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hưó'ng dẫn: TS Bùi Thị Bửu Huê

2 Đe tài: “Nghiên cứu tận dụng nguồn mỡ cá basa để điều chế dầu nhờn sinh

học”

3 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Văn cần

MSSV: 2041706Lớp: Cử nhân hóa học - Khóa 30

4 Nội dung nhận xét

b Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp

Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

Những vấn đề còn hạn chế:

Nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn

c Nhận xét đối với từng sinh viên thamgia thực hiện đề tài:

Nhận xét và đánh giá của cán bộ phản biện

3 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Văn cần

b Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệpĐánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

Nhũng vấn đề còn hạn chế:

Nhận xét và đánh giá của cán bộ phản biện

c Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài:

Mục lục

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

PHIÉU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ii

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DÂN iv

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN vi

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH HÌNH VÀ sơ ĐỒ XV PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU CHUNG 1

PHẦN HAI: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN 5

I Khái niệm 5

II Lịch sử phát triên của dầu nhờn 5

III Công dụng của dầu nhờn 6

III 1 Bôi trơn máy 6

111.2 Ch

Mục lục

V 3 Phân loại theo ý nghĩa sử dụng 15

VI Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn 16

VI 1 Khối lượng riêng và tỉ trọng 16

VI.2 Màu sắc của dầu nhờn

16

VI.3 Độ nhớt của dầu nhờn .17

VI.4 Chỉ số độ nhớt 17

VI.5 Tính bay hơi của dầu nhờn

17

VI.6 Tính bảo vệ kim loại của dầu nhờn 17

VI.7 Độ sạch của dầu nhờn 19

VI.8 Độ ổn định oxi hóa 19

VI.9 Tính tạo bọt của dầu bôi trơn 19

VI 10 Tính tạo nhũ và tính tách nhũ của dầu bôi trơn 19

I X

Mục lục

1.3 Các loại axit bco trong mờ cá basa 28

1.5 1 Phân loại theo độ nhớt 1415

Mục lục

II Phương pháp transester hóa dầu mở 30

II 1 Các loại xúc tác dùng trong phản úng transester hóa 32

II 1.1 Sử dụng xúc tác axit 32

11.1.2 Sử dụng xúc tác bazơ .32

11.1.3 Sử dụng xúc tác enzym .34

II 1.4 Sử dụng xúc tác zeolit 34

PHẦN BA: THỤC NGHIỆM 35

CHƯƠNG I: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cửu 36

I Nội dung nghiên cứu 36

II Phương pháp nghiên cứu 38

II 1 Cơ sớ đế dự đoán các vết xuất hiện trên bảng mỏng 38

CHƯƠNG II: PHẦN THựC NGHIỆM 40

I Hóa chất, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu 40

1.1 Hóa chất 40

X

Danh Mục Trang Hình

Hình 1: Ký hiệu chỉ loại dầu nhờn “10W-30” đuợc bán ở Mỹ 14

Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất dầu nhờn gốc từ mazut 23

Sơ đồ 4: Điều chế dầu nhờn sinh học từ mờ cá basa 39

Sơ đồ 6: Quy trình điều chế metyl este của các axit béo 48

Giới thiệu chung

PHẦN MỘT GIỚI THIỆU CHUNG

3 5

-Giới thiệu chung

A Phần đặt vấn đề

Chúng ta đang sống trong thời đại khoa học và công nghệ, nền công nghiệp hiện

đại đã và đang xâm nhập vào mọi khía cạnh trên thế giới và xu hướng quốc tếhóa nên đời sống kinh tế cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ Sự phát triển ấyđòi hỏi phải có sự bền vững Đe có sự phát triển bền vững thì môi trường cũngphải bền vững theo chiều hướng tốt Tuy nhiên thực trạng hiện nay trong nướccùng như trên thế giới vấn đề bức xúc của xã hội là vấn đề ô nhiễm môi trường.Trong đó các sản phẩm từ dầu mỏ như dầu nhờn đã qua sử dụng, các khí thải từcác động cơ các phế phẩm từ ngành chế biến lương thực thực phẩm như mờ cátra, cá basa đã góp phần không nhỏ vào sự ô nhiễm môi trường

Hiện nay, dầu nhờn là chất bôi trơn chủ yếu trong các ngành công nghiệp vàdân dụng Mỗi năm Việt Nam tiêu thụ khoảng 120.000 tấn dầu bôi trơn mà toàn

bộ lượng dầu này phải nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu thành phấm hoặc dầugốc cùng với các loại phụ gia Trong khi đó hầu như toàn bộ dầu đã qua sử dụnglại dùng không đúng mục đích hoặc thải trực tiếp vào môi trường gây ảnh hưởngnghiêm trọng đến môi trường

Đồng Bằng Sông Cửu Long mỗi năm tiêu thụ khoảng 400.000 tấn cá tra, cábasa với lượng mờ khoảng 60.000 tấn Tuy nhiên nếu lượng mờ này không tậndụng mà thải ra môi trường thì sẽ gây ảnh hướng nghiêm trọng đến môi trườngtheo chiều hướng xấu

Trước thực trạng trên cần phải có những nghiên cứu tận dụng các nguồn phếphẩm trên góp phần bảo vệ môi trường Đã có nhiều nghiên cúu trong và ngoàinước về dầu nhờn sinh học như nghiên cứu của nhà hoá học Girma Biresaw làmviệc tại cơ quan nghiên cứu nông nghiệp (ARS) thuộc bộ nông nghiệp Mỳ đãnghiên cứu sản xuất dầu nhờn sinh học từ dầu thực vật, trong nước một nhómnhà khoa học của đại học quốc gia Hà Nội đã nghiên cúu về vấn đề sử dụng dầuthực vật để sản xuất chất bôi trơn tại Việt Nam Các loại dầu được khảo sát là

Giới thiệu chung

dầu dừa, dầu lạc, dầu thầu dầu, dầu hạt cao su, dầu sở, nhung chưa thấy đề cập

đến nguồn mỡ cá basa Chính vì vậy chúng tôi chọn hướng nghiên cúu là

“nghiên cứu tận dụng nguồn mỡ cá basa đê điều chế dầu nhờn sinh học”.Nghiên cứu này không những giúp giải quyết vấn đề về môi trường mà còn gópphần vào việc tìm ra các sản phẩm mới, sạch thân thiện với môi trường

B Mục tiêu nghiên cửu

Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng transester hóa giữatrimethylolpropan với methyl este, xúc tác là sodium methylate theo hai phươngpháp:

Phương pháp khuấy từ gia nhiệt có gắn hệ thống áp suất kémPhương pháp vi sóng

Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm thu được ứng với các điều kiện tối

ưu tìm được

3

-Phần hai: Lược khảo tài liệu

PHẦN HAI

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

4

-Phần hai: Lược khảo tài liệu

CHƯƠNG I: TÓNG QUAN VÈ DẰU NHỜN

I Khái niệm

Dầu nhờn được chế luyện từ dầu mỏ, nó có thế có màu đen nâu hay màu lục

Phạm vi độ sôi khoảng 350°c và tỉ trọng d= 0.88 - 0.95

II Lịch sử phát triển của dầu nhờn 1131

Cách đây 100 năm, thậm chí con người vẫn chưa có khái niệm về dầu nhờn

Tất cả các loại máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng dầu mờ lợn và sau

đó dùng dầu ôliu Khi dầu ôliu khan hiếm thì người ta chuyền sang sử dụng các

loại dầu thảo mộc khác

Khi ngành chế biến dầu mỏ ra đời, sản phẩm chủ yếu tại các nhà máy chế biến

dầu mỏ là dầu hỏa, phần còn lại là mazut (chiếm 70 - 90 %) không được sử dụng

và coi như bỏ đi Nhưng khi ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển thì lượng cặnmazut càng ngày càng lớn, buộc con người phải nghiên cứu để sử dụng nó vàomục đích có lợi Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thảo mộchoặc mờ lợn với tỉ lệ thấp để tạo ra dầu bôi trơn, nhưng chỉ ít lâu sau người ta đãbiết dùng cặn dầu mỏ để chế tạo ra dầu nhờn

Năm 1870 ở Creem (Nga), tại nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo được dầu

nhờn từ dầu mỏ, nhưng chất lượng thấp Nhà bác học người Nga nổi tiếng D I.Mendeleep chính là một trong những người chú ý đầu tiên đến vấn đề dùngmazut để chế tạo ra dầu nhờn

Năm 1870 - 1871, Ragorzin đã xây dựng một xưởng thí nghiệm dầu nhờn nhỏ

Năm 1876 - 1877, Ragorzin xây dựng ở Balakhan nhà máy chế biến dầu nhờn

đầu tiên trên thế giới Nhà máy này đã sản xuất được bốn loại dầu nhờn: dầu

cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông

Các mẫu dầu nhờn của Ragorzin đã được mang đến triển lãm quốc tế tại Pari

năm 1878 và đã gây được sự chú ý đối với chuyên gia các nước Phát huy kết

5

-Phần hai: Lược khảo tài liệu

1879, Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinôp nhà máy thứ haichuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu Chính Mendeleep cũng đã làm việc ởcác phòng thí nghiệm và những phân xưởng của nhà máy này vào những năm

1880 - 1881 Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của ông, ngành sản xuất dầu nhờn đãđược xây dựng và chỉ trong vòng mấy năm sau đó, ngành chế tạo dầu nhờn đãthực sự phát triển và đánh dấu một bước ngoặt trong lịch sử chế tạo chất bôi trơn

111.1 Bôi trơn máy

Dầu nhờn có nhiều công dụng trong đó công dụng quan trọng nhất là bôi trơncác bề mặt có chuyển động trượt giữa các chi tiết, làm giảm ma sát, do đó làmgiảm tổn thất cơ giới trong động cơ nên làm tăng hiệu suất có ích của toàn độngcơ

Nguyên nhân của việc giảm ma sát là do khi bôi trơn sẽ có sự thay thế ma sát

trực tiếp giữa các chi tiết máy bàng ma sát nội tại của màng chất bôi trơn thể lỏngngăn cách các chi tiết máy Ma sát nội tại giữa các màng chất lỏng này luôn nhỏhơn nhiều so với các dạng ma sát khác

111.2 Chống ăn mòn kim loại

III.2.1 Nguyên nhân của sự mài mòn kim loại

Nước là nguyên nhân góp phần gây nên sự rỉ sét của các chi tiết được chế tạo

từ kim loại Một thê tích nhiên liệu đôt cháy trong động cơ sinh ra một thê tích

Phần hai: Lược khảo tài liệu

ỈII.2.2 Chống ăn mòn kim loại của dầu nhem

Dầu nhờn sẽ tạo một lớp màng mỏng phủ trên bề mặt các chi tiết ma sát có tácdụng chống rỉ trong thời gian ngừng hoạt động, nhất là những bộ phận ẩm ướt.Ngoài ra dầu nhờn còn có tác dụng hạn chế tối đa sự lan truyền các chất axitđược sinh ra từ các loại nhiên liệu nhiều lưu huỳnh trong động cơ diesel

III.3 Làm mát máy

111.3.1 Mục đích của việc làm mát

Việc làm mát nhằm làm giảm nhiệt độ của các chi tiết máy

111.3.2 Sự cần thiết của việc sử dụng dầu nhèm

Nhiều người cho rằng việc làm mát động cơ hoàn toàn dựa vào hệ thống nướclàm mát Trên thực tế hệ thống nước làm mát chỉ thực hiện được 60% công việclàm mát Nước chỉ làm mát phần trên động Cơ là các đỉnh xylanh, lòng xylanh vàcác van còn trục khuỷu, các ô đờ, trục cam, các bánh răng, pittong và nhiều chitiết khác được làm mát bằng dầu nhờn Qua số liệu thực nghiệm cho thấy nhiệt

độ cháy thường là 1090 1650°c, những phần chính của van có thể lên tới 540 1095°c, nhiệt độ pittông có thể lên tới 540°c Thiếc (Sn) và chì (Pb) là hai kim

7

-Phần hai: Lược khảo tài liệu

111.3.4 Quá trình làm mát

Dầu nhờn ở trạng thái lỏng chảy qua các bề mặt ma sát và mang theo nhiệt sẽlàm mát vật liệu Chức năng làm mát đòi hỏi dầu phải chịu nhiệt cao, không bịbiến chất do tác dụng của oxy trong không khí ở nhiệt độ cao

111.4 Dầu nhờn làm kín máy

Ở một số động cơ ô tô tại vị trí piston, máy phát, bơm thủy lực làm việc ở ápsuất cao, do đó yêu cầu độ kín cao Vì vậy dầu nhờn dựa vào khả năng bámdính và tạo màng lấp kín các khe hở, bảo đảm quá trình làm việc bình thườngcho thiết bị

111.5 Dầu nhem làm sạch máy

Dầu nhờn sè có tác dụng cuốn trôi các vấy tróc, sau đó các cặn bân sẽ bị giữ lạitại các bộ phận lọc của hệ thống bôi trơn

Trong động cơ diesel, khi nhiên liệu cháy tạo ra muội than sẽ bám cặn trênthành piston gây cháy xecmăng, làm nghèn các bộ lọc Trong động cơ dùngxăng pha chì, khi xăng cháy cũng tạo ra một lượng muội chì Các hiện tượngtrên góp phần tạo ra hai loại cặn trong dầu nhờn trong quá trình làm việc: cặnbùn và cặn cứng

- Cặn bùn được tạo thành do sự kết hợp giữa hơi nước, bụi, sản phẩm xuống cấp

và nhiên liệu cháy chưa hoàn toàn Cùng với thời gian cặn bùn sẽ tích tụ nhiều,đóng cục lại sẽ làm hạn chế sự lưu thông của dầu nhờn

- Cặn cứng là sản phẩm của quá trình oxi hóa các họp phần kém ổn định cótrong

dầu tại nhiệt độ và áp suất cao Cặn cứng làm thành lóp áo cứng trêncác chitiết

Phần hai: Lược khảo tài liệu

III.6 Chức năng bảo vệ bề mặt

Sự tiếp xúc các chi tiết máy với các tác nhân gây ăn mòn như: oxy, độ ẩm củakhông khí, khí thải hay khí cháy từ nhiên liệu đốt trong động cơ hay các lò đốt,môi trường làm việc dẫn đến bề mặt vật liệu bị oxy hóa hay bị ăn mòn Vì vậydầu nhờn có tác dụng tạo lớp màng bao phủ bề mặt các chi tiết ngăn cách sự tiếpxúc với các yếu tố môi trường

Dầu nhờn thương phẩm bao gồm hai hợp phần là dầu gốc (base lubes) và phụgia (additives) Dầu gốc được sử dụng nhiều nhất là các phân đoạn dầu khoánggốc dầu mỏ, được chế biến theo công nghệ truyền thống Ngoài ra còn có thêdùng một sổ loại dầu gốc tổng hợp hay dầu gốc động thực vật

IV l Dầu gốc chế biến từ dầu mỏ

Dầu gốc chế biến từ dầu mỏ có nhiều chủng loại Tuy vậy chúng được sản xuất

từ quy trình pha trộn trên cơ sở bốn loại nguyên liệu là:

- Phân đoạn dầu nhẹ (light traction): sôi trong khoảng 350 - 400°c

- Phân đoạn dầu trung bình (midle íraction): sôi trong khoảng 400 - 450°c

- Phân đoạn dầu nặng (heavy neutral): sôi trong khoảng 450 - 500°c

- Phân đoạn dầu cặn (bright stock): sôi khoảng trên 500°c

Thông thường có bốn loại dầu gốc tương ứng với bốn phân đoạn chưng cất nói

trên là : dầu gốc SN 150, dầu gốc SN 300, dầu gốc SN 450, và dầu gốc cặn BS 150.

(Solvent Neutral - chỉ dầu trung tính làm sạch bàng dung môi)

BS (Bright Stock - dầu cặn).

150; 300; 450 chỉ độ nhớt quy ước ở 100°F (37,8°C).

9

-Phần hai: Lược khảo tài liệu

như những yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế người ta có the chia bốn phân đoạn dầu

nhờn theo nhũng phạm vi độ sôi khác nhau sao cho hợp lý và kinh tế nhất

IV 1.1 Thành phần hydrocacbon của dầu gốc

Thành phần chủ yếu của dầu bôi tron là các họp phần hydrocacbon, bao gồmcác nhóm khác nhau:

a Nhóm hydrocacbon naphtalen - paraíìn

Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu bôi tron, hàm lưọng của chúng

có thể lên tới 40 - 80% tùy thuộc loại dầu mỏ Nhóm này có cấu trúc chủ yếu làhydrocacbon vòng naphtalen, có kết hợp với nhánh alkyl hoặc ữơ-alkyl sốcacbon trong phân tử có thể từ 20 - 70 nguyên tử cacbon Loại hydrocacbon này

có tính bôi tron tốt, có tính ổn định hóa học tốt, do đó chúng là thành phần tốtcủa dầu bôi trơn

Ngoài ra còn có các hydrocacbon dạng /7-parafin và /sơ-parafỉn với hàm lượng

không lớn

b Nhóm hydrocacbon thom và naphtalen thom

c Nhóm hydrocacbon rắn

Phần hai: Lược khảo tài liệu

triệt để hay không, nhưng dù sao chúng vẫn còn tồn tại trong dầu với hàm lượng

nhỏ sự có mặt của nhóm hydrocacbon này làm tăng nhiệt độ đông đặc, giảm khảnăng sử dụng dầu ở nhiệt độ thấp, nhưng lại làm tăng tính ổn định của độ nhớttheo nhiệt độ và tính ốn định chống oxi hóa

Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là paratin rắn có thành phần chủ yếu làalkan có mạch cacbon lớn hon 20 và xerezin là hồn hợp các hydrocacbonnaphten có mạch nhánh alkyl dạng thắng hoặc dạng nhánh và một lưọng khôngđáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và mạch nhánh alkyl

Ngoài những thành phần chủ yếu kể trên trong dầu bôi tron còn có các họp chấthữu cơ chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy tồn tại ớ các hợp chất nhựa, asphalten Đây lànhững thành phần làm giảm chất lượng của dầu bôi tron, chúng có màu sẫm, dễ

bị biến chất, tạo cặn trong dầu khi làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao Tuynhiên sự có mặt của chúng với hàm lượng nhỏ sè làm tăng tính bám dính của dầunhờn đối với bề mặt kim loại giúp cho khả năng chống ăn mòn, mài mòn các chitiết máy

Nhờ tính ưu việt của dầu nhờn tông hợp là có thê làm việc trong phạm vi nhiệt

độ rộng hon, trơ về mặt hóa học, ít tiêu hao, tiết kiệm năng lượng, không gây độchại, mà dầu nhờn tổng họp ngày càng có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vựckhác nhau như dùng làm dầu nhờn động cơ, dầu bánh răng,

Dầu nhờn tổng họp gồm bốn nhóm chủ yếu là hydrocacbon tổng hợp, các este

Phần hai: Lược khảo tài liệu

IV 2.1 Nhóm hydrocacbon tổng họp

Hydrocacbon tổng hợp được sản xuất nhờ quá trình polyme hóa các oleíin,alkyl hoá các oleíìn hay các clo - paraĩin bằng benzen, ngưng tụ - khử clo cácdẫn xuất clo - paraíĩn, trên thực tế thường dùng các chất như polyisobuten, cácoligome của các oleíin, các polyalkylbenzen Bản chất hóa học của chúng làcác hydrocacbon khá tinh khiết

Hydrocacbon tổng hợp là loại dầu tổng hợp phát triển nhanh nhất, chúng thường

được sản xuất tù’ các nguyên liệu lấy từ dầu thô Khác với dầu bôi trcm gốckhoáng, các hydrocacbon có giới hạn sôi hẹp, nhiệt độ đông đặc thấp, độ nhớt ítthay đồi theo nhiệt độ về chất lượng nhóm dầu tổng hợp này không thua kémdầu chế biến bằng công nghệ hydrocracking Ngoài ra khả năng tiếp nhận phụgia của chúng khá tốt Một trong những loại dầu tổng hợp thuộc nhóm này đượcdùng phổ biến là dầu polyalphaoleíin (PAOs) dùng bôi trơn trong động cơ ô tô vàtrong công nghiệp, rất phổ biến ở Mỳ và Châu Âu

IV.2.2 Nhóm các este hữu CO’

Các este hữu cơ dùng làm dầu nhờn tổng họp bao gồm các este diaxit và cáceste polyol có công thức hóa học như sau:

Phần hai: Lược khảo tài liệu

Các este polyol được điều chế từ polyglycol và monoaxit no Các axit điểnhình được dùng có từ 5 - 10 nguyên tử cacbon lấy từ nguồn dầu động thực vật.Dầu tổng hợp gốc este polyol có nhiệt độ đông đặc -30 tới -70°c, chỉ số độ nhớt

1 2 0 - 160, độ bền nhiệt khá cao Chúng được dùng phổ biến nhất đe pha chế dầumáy bay phản lực kiêu mới, pha chế dầu động cơ ôtô, máy nén khí,

IV 2.3 Nhóm este photphat

Ưu điểm của este photphat là tính chịu nhiệt cao hơn nhiều so với dầu khoáng

và tính bôi trơn cũng tốt hơn Một lượng đáng kể sản phẩm này được dùng làmchất bôi trơn cho máy nén nhũng nơi ở nhiệt độ cao, tránh sự bén lửa thưòng xảy

ra đối với những loại dầu khoáng thông thường, cấu trúc điển hình của estephotphat như sau:

o(Ar)_ R— o— P— o — R -(Ar)

0—R (Ar)

R: nhóm alkyl

IV 2.4 Nhóm polvalkyl glycol

Nhóm polyalkyl glycol (PAGs) là những hợp chất polyme được tổng họp trên

cơ sở các monome, mà chất đơn giản nhất trong nhóm này là etylen glycol, ngoài

ra còn có những polyme của etylen hoặc propylen oxit hoặc của cả hai Cũng códạng polyglycoete như:

H - ( OCH2 - CH2)n - OHCác polyalkyl glycol có hai loại là tan trong nước và không tan trong nước

Polyalkyl glycol tan trong nước được dùng rộng rãi làm dầu phanh (dầu thắng)

- 1 3

Phần hai: Lược khảo tài liệu

Polyalkyl glycol không tan trong nước dùng pha chế các loại dầu thủy lực côngnghiệp, dầu bôi trơn các máy nén lạnh kiểu trục vít Chúng được sử dụng tốt ởnhiệt độ môi trường thấp, đồng thời cũng đảm bảo bôi trơn ở nhiệt độ rất cao

Ngoài ra còn có các nhóm dầu tổng họp khác như các họp chất chứa halogenchủ yếu là: flo, clo, các hợp chất hữu cơ chứa silic như: este silicat, Silicon vàsilan, các amin thom, những dẫn xuất của cacbamit, các họp chất dị vòng chứanitơ, bo, photpho Tóm lại dầu nhờn gốc tổng hợp ngày càng phát triển vềchủng loại và tăng nhanh về khối lượng sử dụng

V Phân loại dầu nhòn

v.l Phân loại dầu nhờn theo độ nhót I 5 1

Theo phương pháp này, các nhà sản xuất dầu nhớtthống nhất dùng cách phân loại của hiệp hội kỹ sưôtô Mỹ SAE (Society of Automotive Engineers).Cách phân loại của SAE tùy thuộc vào sản phẩm

Hình 1: Kỷ hiệu chỉ loại dầu nhờn

"10W-30" của Castrolđược bán ở Mỹ

Hệ thống phân loại của SAE khá phức tạp, nó liên quan tới nhiều khái niệm khác

nhau Đối với dầu đa cấp, sau chừ SAE là các ký hiệu như 5W, 10W hay 15W,20W Những số đứng trước chữ "W" dùng đê chỉ khoảng nhiệt độ mà loại dầuđộng cơ đó có độ nhớt đủ để khởi động xe lúc lạnh Đe xác định nhiệt độ khởiđộng theo ký tự này, chỉ cần lấy 30 trừ đi các số đó nhưng theo nhiệt độ âm Ví

dụ, dầu 10W sẽ khởi động tốt ở âm 20°c, dầu 15W khởi động tốt ở âm 15°c.Các loại dầu động cơ ở các nước hàn đới thường là loại 5W, 10W, 15 w nhưng

đa số các sản phẩm ở Việt Nam chỉ là loại 15 w hay 20W Mặc dù không có ý

Phần hai: Lược khảo tài liệu

nghĩa quan trọng khi khởi động vì thời tiết ở Việt Nam thường không quá lạnh,

nhưng đế đạt được các yêu cầu khởi động lạnh, các nhà sản xuất phải thêm vàocác chất phụ gia nên dầu có số càng nhỏ thì giá dầu càng cao Đứng sau chừ "W"

ở loại dầu đa cấp có thể là chừ 40, 50 hoặc 60 Đây là ký tự dùng để chỉ khoảng

độ nhớt ở 100°c của các loại dầu nhờn Thông thường, số càng lớn thì độ nhớtcàng lớn và ngược lại Với nhừng động cơ hoạt động ở vùng nhiệt độ cao, chỉ sổnày phải cao hơn, khoảng trên 60 Do sự thay đổi nhiệt độ nên tùy thuộc mùa màngười ta dùng loại 40 hoặc 50 Trong mùa đông, trời lạnh, nhiệt độ động cơ thấpnên chỉ cần dùng loại nhỏ như 30, 40 Ở mùa hè, nhiệt độ động cơ cao nên có thểdùng loại 50

Do đặc tính của dầu đa cấp nên người ta thường gọi nó là "dầu bốn mùa" Khi

có chữ "W", chúng ta có thê hiếu nó dùng được cho cả mùa đông và mùa hè

Ngoài loại đa cấp, nhiều nhà sản xuất cho ra cả loại dầu đơn cấp và chỉ có kýhiệu như SAE 40, SEA 50 Loại dầu này thường được dùng cho các loại động cơ

2 kỳ, máy nông nghiệp, công nghiệp

V 2 Phân loại dầu theo tính năng

Khi phân loại theo tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất thống nhất phân theo tiêuchuẩn của Viện dầu mỏ Mỳ API (American Petroleum Institute) API phân ratheo cấp s (Service) dùng để dành dầu cho động cơ xăng và c (Commercial) chocác động cơ diesel Với động cơ xăng, API phân ra nhiều loại với thứ tự tiến dần

từ SA, SB, sc tới mới nhất là SM Đổi với động cơ diesel, API chia thành CA,

CD, cc tới CG, CH và CE Càng về sau, chất lượng sản phẩm càng tốt do các nhàsản xuất phải thêm vào những chất phụ gia đặc biệt đe thích nghi với những côngnghệ động cơ mới

V 3 Phân loại theo ý nghĩa sử dụng

Phần hai: Lược khảo tài liệu

Trong thực tế dầu động cơ chiếm một tỉ lệ khá lớn trong công nghiệp sản xuất

dầu bôi trơn nói chung (khoảng 40%) và được sử dụng phổ biến

VI Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhem

Yêu cầu phẩm chất cùa dầu nhòìi

- Dầu nhờn phải bôi tron tốt trong mọi điều kiện

- Độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ và áp suất

- Có tính ôn định chống oxy hóa tốt

- Không có lẫn tạp chất và nước

VI l Khối lưọng riêng và tỉ trọng

Khối lượng riêng (Density) đo bàng g/cm3 hay kg/m3 là khối lượng của mộtđơn vị thê tích Tỉ trọng (relative density) là tỉ số khối lượng riêng của một chất

ở nhiệt độ nào đó, so với khối lượng riêng của nước ở 4°c Ký hiệu dt/4, trong đó

t°c là nhiệt độ tại đó xác định tỉ trọng Thông thường dùng tỉ trọng tiêu chuẩn ở20°c ký hiệu d20/4-

Khối lượng riêng và tỉ trọng là một tính chất cơ bản và cùng với những tính chấtvật lý khác nó đặc trưng cho từng loại phân đoạn sản phẩm dầu mỏ cũng nhưdùng để đánh giá phần nào chất lượng của dầu thô Với dầu bôi trơn, khối lượngriêng ít có ý nghĩa để đánh giá chất lượng Tuy nhiên một giá trị bất thường nào

đó của khối lượng riêng cũng giúp ta phán đoán về sự có mặt trong dầu một phầnnhiên liệu, dung môi, thậm chí một chất khí nào đó

VI 2 Màu sắc của dầu nhờn

Phần hai: Lược khảo tài liệu

VI.3 Độ nhớt của dầu nhờn

Độ nhớt là một tính chất cơ bản và quan trọng nhất của dầu nhờn, là đại lượngkiểm tra sự thay đổi dầu trong quá trình sử dụng Độ nhớt của dầu thay đối theonhiệt độ Khi nhiệt độ cao, độ nhớt giảm và ngược lại Neu dầu nhờn có độ nhớtquá lớn sẽ làm trở lực tăng, các chi tiết của động cơ sẽ bị mài mòn khi khởi động

và khả năng lưu thông của dầu nhờn kém Neu dầu nhờn có độ nhớt nhỏ sẽ làmcho khả năng bám dính lên các chi tiết của động cơ kém, dầu nhờn dễ bị đẩy rakhỏi bề mặt bôi tron hon

Độ nhớt của các nhóm hydrocacbon thay đổi theo thứ tự' sau:

Nhóm hydrocacbon parafín< nhóm hydrocacbon thơm < nhóm naphtalen

Độ nhớt của dầu nhờn thường được đo bằng poazơ (P), centipoazơ (cP) (đối với

độ nhớt động lực), hoặc stoc (St), centistoc (cSt) (đối với độ nhớt động học)

VI 4 Chỉ số độ nhót

Chỉ số độ nhớt là trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đối độ nhớt của dầu bôi

trơn theo nhiệt độ, đây cũng là một đặc tính quan trọng nữa của dầu nhờn Dầunhờn được coi là bôi trơn tốt khi độ nhớt của nó ít bị thay đổi theo nhiệt độ, tanói ràng dầu có chỉ số độ nhớt cao Ngược lại, nếu độ nhớt thay đổi nhiều theonhiệt độ có nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp

VI 5 Tính bay hoi của dầu nhờn

Thành phần chính yếu của dầu nhờn là các hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao, do

đó chúng rất khó bay hơi Tuy vậy người ta vẫn phải đánh giá tính bay hơi củadầu nhờn vì có thể có những thành phần nhẹ lẫn trong dầu