Báo cáo thực tập nhành công nghệ hóa dầu tại Công ty cổ phần phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏAPP

Lời Mở ĐầuĐối với mỗi sinh viên, tích lũy kiến thức lí thuyết qua sách vở, bài giảng trênlớp là rất quan trọng và cần thiết, nhưng thật là thiếu sót nếu không biết những líthuyết đó được

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

 Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Giáo Viên Hướng Dẫn

TS.Nguyễn Minh Việt

MỤC LỤC

Lời Mở Đầu 5

A – TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN 6

I – Khái quát về dầu nhờn: 6

1 Định nghĩa dầu nhờn: 6

2 Ý nghĩa dầu nhờn: 7

3 Các loại dầu nhờn: 7

4 Phân loại dầu nhờn: 8

a Theo độ nhớt: 8

b Theo tính năng: 9

5 Thành phần dầu nhờn: 9

a Dầu gốc: 9

b Dầu gốc khoáng: 10

c Cặn mazut: 10

d Cặn gurdon: 10

e Dầu nhờn tổng hợp: 12

f Phụ gia cho dầu nhờn: 12

II – Phương pháp chế biến dầu nhờn: 13

1 Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut: 13

2 Các qua trình chiết tách, trích lý bằng dung môi: 13

a Quá trình khử asphan trong phần cặn gurdon: 14

b Các quá trình tách bằng dung môi chọn lọc: 15

3 Quá trình tách sáp: 15

a Quá trình tách sáp bằng phương pháp kết tinh: 15

b Quá trình tách sáp bằng dung môi chọn lọc: 16

4 Quá trình làm sạch bằng hydro: 16

III – Đặc tính cơ bản, các chỉ tiêu đánh giá, ma sát và nguyên lý bôi trơn: 17

1 Đặc tính cơ bản: 17

a Độ nhớt và sức bám dầu bôi trơn: 17

b Tính ổn định của dầu nhờn: 18

c Tính ăn mòn: 18

2 Các chỉ tiêu đánh giá: 18

a Độ nhớt: 18

b Chỉ số độ nhớt: 19

c Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa: 19

d Nhiệt độ đông đặc: 19

e Trị số axit (TAN) và trị số kiềm (TBN): 19

f Hàm lượng nước: 20

g Hàm lượng cặn cacbon: 20

h Độ bền oxy hóa: 20

i Các phép thử chống mài mòn và chịu áp cao: 20

j Độ tạo bọt: 21

3 Ma sát và nguyên lý bôi trơn: 21

IV – Nguyên liệu sản xuất dầu nhờn: 23

1 Dầu gốc: 23

2 Phụ gia: 23

a Phụ gia phân tán: 25

b Phụ gia tẩy rửa: 25

c Phụ gia chống oxy hóa dầu: 26

d Phụ gia ức chế ăn mòn: 28

e Phụ gia ức chế gỉ: 28

f Phụ gia thụ động hóa kim loại: 29

g Phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc: 29

h Phụ gia chống tạo bọt: 30

i Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt: 31

j Phụ gia chống mài mòn: 32

B – THỰC TẬP TẠI NHÀ MÁY 34

I – Công ty phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mở APP (chí nhánh Hà Nội): 34

1 Lịch sử hình thành: 34

2 Phòng VILAS: 34

a Giới thiệu: 35

b Cơ sở vật chất: 36

3 Một số sản phẩm của công ty: 36

a Dầu bôi trơn: 36

b Mỡ bôi trơn: 40

c Dầu phanh và chất lỏng chuyên dụng: 41

II – Các phương pháp đánh giá chất lượng dầu nhờn: 43

1 Phương pháp xác định chỉ số độ nhớt ( ASTM - D2270): 43

2 Phương pháp xác định trị số kiềm (ASTM – D2896) và trị số axit (ASTM – D664): 44

3 Phương pháp xác đinh điểm chớp cháy cốc hở, chớp cháy cốc kín (ASTM – D93): 45

4 Phương pháp xác định độ tạo bọt (ASTM – D892): 45

5 Phương pháp xác định khả năng tách nước của dầu nhờn (ASTM – D1401): 46

6 Phương pháp xác định độ oxy hóa của dầu (ASTM – D2274): 47

7 Phương pháp xác định điểm đông đặc của dầu (ASTM – D97): 48

III – An toàn lao động và phòng cháy chứa cháy: 48

1 An toàn lao động : 48

2 An toàn phòng cháy chữa cháy: 49

KẾT LUẬN CHUNG 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Lời Mở Đầu

Đối với mỗi sinh viên, tích lũy kiến thức lí thuyết qua sách vở, bài giảng trênlớp là rất quan trọng và cần thiết, nhưng thật là thiếu sót nếu không biết những líthuyết đó được ứng dụng trong thực tế như thế nào.Là sinh viên năm thứ 4chuyên ngành công nghệ hóa dầu, chúng em đã được học khá nhiều kiến thức

về các quá trình hóa học, các thiết bị phục vụ cho công nghệ hóa chất, chính vìvậy đợt thực tập tại Công ty cổ phần phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏAPP lần này là một cơ hội rất tốt cho chúng em củng cố, kiểm tra lại vốn kiếnthức của mình, và cũng giúp chúng em biết những kiến thức lí thuyết rời rạcđơn lẻ đã được kết hợp thực tế như thế nào

Sau đây là bản báo cáo sơ lược mà em đã tìm hiểu được trong thời gian vừaqua.Vì thời gian thực tập ngắn nên những gì chúng em tìm hiểu được còn rấthạn chế, kính mong thầy cô giáo xem và cho ý kiến đánh giá để em củng cố lạilần nữa những kiến thức của mình

Cuối cùng, em xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa công nghệ hóahọc, các thầy cô trong tổ bộ môn hóa dầu trường Đại học công nghiệp Hà Nội,Ban Lãnh đạo công ty, các anh chị kĩ thuật viên của các phân xưởng và đặc biệt

là thầy giáoT.S Nguyễn Minh Việtngười đã dẫn dắt, tận tình hướng dẫn chỉ bảo

chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập này!

Em xin trân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 2 năm 2018

Sinh viên thực tậpTrần Thị Vân

đó dùng dầu ôliu Khi dầu ôliu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụngcác loại dầu thảo mộc khác Ví dụ, để bôi trơn cọc sợi máy dệt người ta sửdụng đến dầu cọ

dụng và coi như bỏ đi Nhưng khi ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển thìlượng cặn mazut càng ngày càng lớn, buộc con người phải nghiên cứu để sửdụng nó vào mục đích có lợi Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêmvào dầu thực vật hoặc mỡ lợn với tỉ lệ thấp để tạo ra dầu bôi trơn, nhưng chỉ ítlâu sau người ta đã biết dùng cặn dầu mỏ để chế tạo ra dầu nhờn

Năm 1870 ở Creem (Nga), tại nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo được dầunhờn từ dầu mỏ, nhưng chất lượng thấp Nhà bác học người Nga nổi

đề dùng mazut để chế tạo ra dầu nhờn Năm 1870 – 1871, Ragorzin đã xâydựng một xưởng thí nghiệm dầu nhờn nhỏ, và đến năm 1876 – 1877, Ragorzinxây dựng ở Balakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế giới cócông suất 100.000 put/năm 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 dầunhờn của Ragorzin đã được mang đến triển lãm quốc tế Pari năm 1878 và đãgây được nhiều hấp dẫn đối với chuyên gia các nước Phát huy kết quả đó,năm 1879, Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinôp nhà máy thứ hai chuyênsản xuất dầu nhờn để xuất khẩu Chính Mendeleep cũng đã làm việc ở cácphòng thí nghiệm và những phân xưởng của nhà máy này vào những năm

1880 – 1881 Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của ông, nhiều cơ sở khoa học củangành sản xuất dầu nhờn đã được xây dựng và chỉ trong vòng mấy năm sau

đó, ngành chế tạo dầu nhờn đã thực sự phát triển và đánh dấu một bước ngoặttrong lịch sử chế tạo chất bôi trơn

điều kiện để dầu nhờn được sử dụng rộng rãi hơn Trong các tác phẩm củamình, ông đã nêu lên khả năng có thể dùng hoàn toàn dầu nhờn thay thế chodầu thực vật và mỡ động vật, đồng thời nêu lên những nguyên lý bôi trơn.Cùng với những tiến bộ khoa học không ngừng, con người đã xây dựng đượcnhững tháp chưng cất chân không hiện đại thay thế cho những nhà máy chưngcất cũ kỹ, đây là bước phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dầu mỏ

Chúng ta đang sống trong thời đại khoa học và công nghệ, nền công nghiệphiện đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng, ngõ hẻm trên thế giới và xuhướng quốc tế hóa nên đời sống kinh tế cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ.Tất cả những đặc điểm nêu trên của thời đại đã đặt ra một nhiệm vụ hết sức to

đại, đáp ứng và thỏa mãn các nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế thế giới.Các tập đoàn tư bản lớn liên quan đến dầu nhờn như: Shell, Exxon-Mobil, BP, Chervon, Total, v.v đã có mặt trên hầu hết các nước trên thế giới

Họ cũng đã và đang áp dụng rộng rãi những thành tựu mới nhất của khoa học,đưa nền công nghiệp dầu mỏ hằng năm tăng trưởng không ngừng và sản xuấtdầu nhờn cũng không ngừng được nâng cao về mặt chất lượng cũng như sốlượng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại dầu nhờn mới

2 Ý nghĩa dầu nhờn:

Dầu nhờn giúp cho việc hoạt động của động cơ, đặc biệt là các pittong trở nên

dễ dàng hơn Ngoài ra, dầu nhờn còn tạo một lớp màng mỏng bao phủ lên pittong vừa tránh gây ăn mòn cũng như tránh cho pittong không tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân như: không khí, nước, cặn, bụi,

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 các lớp cặn bùn, tản nhiệt, làm mát và làm khít các bộ phận cần làm kín…

Trong các chức năng kể 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 sát một lớp chất được gọi là bôi trơn, hầu hết các chất bôi trơn là chất lỏng Do vậy các chất bôi trơi lỏng (dầu bôi trơn) được biết đến nhiều nhất trong ứng dụng kỹ thuật.

3 Các loại dầu nhờn:

và 2 kỳ (sau đây gọi tắt là dầu nhờn động cơ)

kỳ (động cơ hai chu trình)

4 Phân loại dầu nhờn:

a Theo độ nhớt:

Ở phương pháp phân loại theo độ nhớt, các nhà sản xuất dầu nhớt thống nhấtdùng cách phân loại của Hiệp hội kỹ sư ôtô Mỹ SAE (Society of AutomotiveEngineers) Các phân loại của SAE tùy thuộc vào sản phẩm dầu đó là đơn cấphay đa cấp Dầu đa cấp có độ nhớt thỏa mãn ở nhiều điều kiện nhiệt độ khácnhau còn dầu đơn cấp chỉ đáp ứng ở một nhiệt độ nào đó

Hệ thống phân loại của SAE khá phức tạp, nó liên quan tới nhiều khái niệmkhác nhau Tuy nhiên, có thể chỉ ra những yếu tố chính Đối với dầu đa cấp,sau chữ SAE là tiền tố như 5W, 10W hay 15W, 20W Những số đứng trướcchữ "W" dùng để chỉ khoảng nhiệt độ mà loại dầu động cơ đó có độ nhớt đủ

để khởi động xe lúc lạnh Để xác định nhiệt độ khởi động theo ký tự này, bạnchỉ cần lấy 30 trừ đi các số đó nhưng theo nhiệt độ âm Ví dụ, dầu 10W sẽ

Các loại dầu động cơ ở các nước hàn đới thường là loại 5W, 10W, 15W nhưng

đa số các sản phẩm ở Việt Nam chỉ là loại 15W hay 20W Mặc dù không có ýnghĩa quan trọng khi khởi động vì thời tiết ở Việt Nam thường không quá lạnh,nhưng để đạt được các yêu cầu khởi động lạnh, các nhà sản xuất phải thêmvào các chất phụ gia nên dầu có số càng nhỏ thì càng đắt Loại 15W và 20W

có mức giá trung bình nên được các hãng dầu nhờn nhập về hoặc sản xuất ởViệt Nam

Đứng sau chữ "W" ở loại dầu đa cấp có thể là chữ 40, 50 hoặc 60 Đây là ký tựdùng để chỉ khoảng độ nhớt ở 100 độ C của các loại dầu nhờn Thông thường,

số càng to thì độ nhớt càng lớn và ngược lại Ví dụ, với xe hoạt động khôngquá khắc nghiệt như động cơ ôtô chẳng hạn, chỉ số này ở khoảng 30, 40 hoặc

50 là đủ Với những động cơ hoạt động ở vùng nhiệt độ cao, chỉ số này phảicao hơn, khoảng trên 60 Do sự thay đổi nhiệt độ nên tùy thuộc mùa mà người

ta dùng loại 40 hoặc 50 Trong mùa đông, trời lạnh, nhiệt độ động cơ thấp nênchỉ 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", khách hàng có thể hiểu nó dùng được cho cả mùa đông và mùahè

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

b Theo tính năng:

Khi phân loại theo tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất lại thống nhất phân theotiêu chuẩn của Viện dầu mỏ Mỹ API (American Petroleum Institute)

API phân ra theo cấp S (Service) dùng để dành cho dầu đổ vào động cơ xăng

và C (Commercial) cho các động cơ diesel Hiện tại, với động cơ xăng, API

phân ra nhiều loại với thứ tự tiến dần từ SA, SB, SC tới mới nhất là SM Đối với động cơ diesel, API chia thành CA, CD, CC tới CG, CH và CI Càng về

sau, chấ2t lượng sản phẩm càng tốt do các nhà sản xuất phải thêm vào nhữngchất phụ gia đặc biệt để thích nghi với những công nghệ động cơ mới

Trên các sản phẩm dầu động cơ thương mại, các nhà sản xuất thường ghi đầy

đủ 2 cách phân loại này Tùy thuộc vào đặc điểm động cơ mà những hãng xehơi khuyến cáo người tiêu dùng sử dụng loại dầu nào Bạn có thể tự đánh giá

hay lựa chọn cho mình, nhưng tốt hơn cả hãy hỏi ý kiến của các chuyên giahay nhờ kỹ thuật viên của hãng tư vấn.

5 Thành phần dầu nhờn:

a Dầu gốc:

Dầu gốc là dầu thu được sau quá trình chế biến, xử lý tổng hợp bằng các quátrình xử lý vật lý và hóa học Dầu gốc thông thường gồm có ba loại là: dầuthực vật, dầu khoáng và dầu tổng hợp

Dầu thực vật chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt Nó chủ yếu là phốitrộn với dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp để đạt được một số chức năng nhấtđịnh Nhưng ngày nay người ta thường sử dụng dầu khoáng hay dầu tổng hợp

là chủ yếu Với tính chất ưu việt như giá thành rẻ, sản phẩm đa dạng và phongphú, dầu khoáng đã chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực sản xuất dầunhờn, nhưng dầu tổng hợp cũng được quan tâm nhiều bởi tính chất ưu việt củanó

b Dầu gốc khoáng:

Trước đây, thông thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut là nguyên liệuchính để sản xuất dầu nhờn gốc Nhưng về sau này khi ngành công nghiệpnặng và chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi lượng dầu nhờn ngày càng cao vàchủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu chuẩn về chất lượng ngày càngcao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của quá trình chưng cấtchân không có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờngốc có độ nhớt cao Tóm lại nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc làcặn mazut và gudron

c Cặn mazut:

Mazut là phần cặn của quá trình chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi cao hơn350°C Phần cặn này có thể đem đi đốt hoặc làm nguyên liệu để sản xuất dầunhờn gốc Để sản xuất dầu nhờn gốc người ta đem mazut chưng cất chânkhông thu được phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau:

sôi từ 300°C - 350°C

nhiệt độ từ 350°C - 420°C

 Phân đoạn dầu nhờn nặng ( HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil ) có nhiệt

độ từ 420°C - 500°C Thành phần của các phân đoạn này gồm nhữngphân tử hydrocacbon có số cacbon từ C21-40, những hydrocacbon trongphân đoạn này có trọng lượng phân tử lớn ( 1000 – 10000), cấu trúcphức tạp, bao gồm:

phụ là các parafin

nhánh ankyl, nhưng chủ yếu là 1 đến 3 vòng

 Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu là lai hợp giữa napten vàparaffin, giữa napten và hydrocacbon thơm

tố oxy, nitơ, lưu huỳnh cũng chiếm phần lớn trong phân đoạn dầunhờn Các hợp chất chứa kim loại cũng gặp trong phân đoạn này

d Cặn gurdon:

Cặn gudron là phần cặn còn lại của quá trình chưng cất chân không, có nhiệt

độ sôi trên 500°C Trong phần này tập trung các cấu tử có số nguyên tử cacbon

từ C41 trở lên, thậm chí có cả C80, có trọng lượng phân tử lớn, có cấu trúcphức tạp Do đó người ta không chia thành phần của phân đoạn này theo từnghợp chất riêng biệt mà người ta phân làm ba nhóm như sau:

phân tử lượng lớn, tập trung nhiều các hợp chất thơm có độngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa hydrocacbonthơm và napten, đây là nhóm chất nhẹ nhất có tỷ trọng xấp xỉbằng 1 Nhóm chất này hòa tan được các dung môi nhẹ nhưparaffin và xăng, nhưng người ta không thể tách nó bằng cácchất như silicagen hay là than hoạt tính vì đây là những hợpchất không có cực Trong phân đoạn cặn gudron, nhóm dầuchiếm khoảng 45 – 46%

môi như nhóm dầu nhưng nó là hợp chất có cực nên có thểtách ra bằng các chất như than hoạt tính hay silicagen Nhómchất nhựa gồm hai thành phần là các chất trung tính và axit.Các chất trung tính có màu nâu hoặc đen, nhiệt độ hóa mềmnhỏ hơn 100°C, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong

xăng, naphta Chất trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo dai vàtính kết dính Hàm lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độkéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10 – 15% khối lượng cặngudron Các chất axit là chất có nhóm-COOH, màu nâu sẫm,

tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong clorofom và rượuetylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt, chiếm1% trong cặn dầu mỏ

cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn 1, chứa hầu hết hợp chất dịvòng có khả năng hòa tan mạnh trong cacbon disunfua (CS2),nhưng không hòa tan trong các dung môi nhẹ như parafin hayxăng, ở 300°C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro.Trong quá trình thì nhóm dầu, nhựa, asphanten tồn tại ở trạngthái hệ keo, trong đó nhóm nhựa tan trong dầu tạo thành mộtdung dịch thật sự, người ta gọi là môi trường phân tán.Asphanten không tan trong nhóm dầu nên tồn tại ở trạng tháipha phân tán Ngoài ba nhóm chất trên, trong cặn godron còntồn tại các hợp chất cơ kim của kim loại nặng, các hợp chấtcacbon, cacboit, các hợp chất này không tan trong các dungmôi thông thường, chỉ tan trong pyridine

e Dầu nhờn tổng hợp:

Dầu nhờn sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu điểm như:công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ Nhưng ngày nay, để đáp ứngyêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổnghợp nhiều hơn Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từnhững hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước Nó

có thể có những tính chất tốt nhất của dầu khoáng, bên cạnh nó còn có các tínhchất khác đặc trưng như là: không cháy, không hòa tan lẫn trong nước

Ưu điểm của dầu tổng hợp là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng từ -55°C đến320°C, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đông đặc thấp, chỉ số độ nhớt cao…Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều,nhất là trong các động cơ phản lực Có hai phương pháp chính để phân loạidầu nhờn tổng hợp:

như: độ nhớt, khối lượng riêng

tổng hợp thành những loại chính sau: hydrocacbon tổng hợp,

este hữu cơ, poly glycol, và este photphat Bốn hợp chất chínhnày chiếm trên 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ trên thực tế.

f Phụ gia cho dầu nhờn:

Dầu nhờn thương phẩm để sử dụng cho mục đích bôi trơn là hỗn hợp của dầugốc và phụ gia Do đó, chất lượng của dầu bôi trơn ngoài sự phụ thuộc rấtnhiều vào dầu gốc, nó còn phụ thuộc vào phụ gia

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, vô cơ, thậm chí là những nguyên tố hóa họcđược thêm vào chất bôi trơn, nhằm nâng cao hay mang lại những tính chấtmong muốn Thông thường, hàm lượng phụ gia đưa vào là 0,01 – 5%, trongmột số trường hợp phụ gia được dùng từ vài phần triệu cho đến vài phần trăm

Do là những hợp chất hoạt động, vì vậy khi tồn tại trong dầu phụ gia có thể tácdụng với nhau và làm mất chức năng của dầu nhờn Ngược lại, chúng cũng cóthể tác động tương hỗ với nhau tạo ra một tính chất mới có lợi cho dầu nhờn,

do đó việc phối trộn các phụ gia cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng để loạitrừ những hiệu ứng đối kháng và nâng cao tính tác động tương hỗ Sự tác độngtương hỗ giữa phụ gia và dầu gốc cũng là một yếu tố cần được quan tâm khisản xuất dầu nhờn

Ngày nay, để đạt được các tính năng bôi trơn thì dầu có chứa nhiều phụ giakhác nhau Chúng có thể được pha riêng lẻ vào dầu nhờn hoặc phối trộn lạivới nhau để tạo thành một phụ gia đóng gói rồi mới đưa vào dầu nhờn

Yêu cầu chung cho phụ gia:

II – Phương pháp chế biến dầu nhờn:

Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ bao gồm các quá trình chính sau:

1 Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut:

Để nhận các phân đoạn dầu nhờn cất, quá trình đầu tiên để đi vào sản xuất dầunhờn là quá trình chưng chân không mazut để nhận các phân đoạn dầu nhờn cất và cặn gudron Mục đích của quá trình là nhằm phân chia hoàn thiện các phân đoạn dầu nhờn có giới hạn sôi hẹp và tách triệt để các chất nhựa -

asphanten ra khỏi các phân đoạn dầu nhờn cất và gudron

2 Các qua trình chiết tách, trích lý 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 chưng cất không thể loại ra được Các cấu tử này thường 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 là dựa vào tách chất hoà tan chọn lọc của dung môi được sử dụng Khi trộn dung môi với nguyên liệu ở điều kiệnthích hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽ được phân thành hai nhóm: nhóm cáccấu 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 có thể hoặc nằm trong pha extract hay pha rafinat tuỳ theo dung môi sử dụng Nhưng trong thực tế người ta quen gọi pha chứa sản phẩm làrafinat còn pha cần phải loại đi là pha extract Dựa vào bản chất của dung môi

mà người ta chia thành dung môi có cực và dung môi không cực hay dung môi hỗn hợp, nhưng dù là loại nào, dung môi được 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: nhóm có lợi và nhóm không có lợi cho dầu gốc Tính chất này được gọi là độ chọn lọc của dung môi.

liệu, không gây ăn mòn và dễ sử dụng

hồi dung môi, tiết kiệm được năng lượng

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

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

a Quá trình khử asphan trong phần cặn gurdon:

Trong gudron có nhiều các cấu tử không có lợi cho dầu gốc , nên nếu ta đưa vào trực tiếp trích ly thì không cho phép đạt được chất lượng như ta mong muốn,chính vì thế mà người ta tiến hành khử asphan trước Trong sản xuất dầu nhờn ,phổ biến sử dụng propan lỏng để khử chất nhựa asphan trong phân đoạn gudron.Quá trình này , ngoài việc tách các hợp chất nhựa –asphan còn cho phét tách cả các hợp chất thơm đa vòng làm giảm độ nhớt , chỉ số khúc xạ ,độ cốc hoá và nhận được dầu nhờ nặng có độ nhớt cao cho dầu gốc

Sản phẩm của quá trình này là phân đoạn dầu nhờn cặn nặng ,có độ nhớt

cao.phân đoạn này qua một số phân đoạn tiếp theo ta thu được phân đoạn dầu nhờn đưa đi pha chế hay đưa làm dầu nhờn sử dụng cho máy móc có tải trọng lớn cần thiết phải có độ nhớt cao

Sản phẩm phụ của qua trình này là anphanten-phần tách lấy để đưa đi làm nhựarải đường ,làm giáy giầu,giấy chống thấm

Quá trình này thường được đặt liên hợp với phân xưởng chân không cặn mazut

b Các quá trình tách bằng dung môi chọn lọc:

Làm sạch bằng dung môi chọn lọc là quá trình cần tách cấu tử cần thải ra khói dầu nhờn như ;các hydrocacbon thơm đa vòng và hydrocacbon naphten thơm

có mạch bên ngắn ,các hydrocacbon không no, hợp chất chứa lưu huỳnh , nitơ, các chất nhựa…

Các hợp chất nhựa và hydrocacbon thơm đa vòng là hợp chất có hại, không mong muốn có mặt trong dầu nhờn Sự có mặt của chúng khong những làm chodầu rất xấu Các hợp chất này bằng phương chưng cất không thể loại bỏ được Làm sạch dựa vào tính chất hoà tan chọn lọc của dung môi có cực ,cho phép sản xuất ra dầu nhờn chất lượng cao từ bất cứ loại dầu nào.Vai trò quan trọng trong quá trình là tác dụng của lực Vanderwaals(lực định hướng ,cảm ứng ,phân tán ) xảy ra giữa dung môi và các hợp chất phân cực cần phải tách đỉ trong dầu nhờn Yếu tố quan trọng trong quá trình làm sạch chọn lọc là đọ chọn lọc và khảnăng hoa tan của dung môi

Nguyên liệu cho quá trình là các phân đoạn của dầu nhờn cất (có khoảng nhiệt

chân không mazut ) Các phân đoạn dầu nhơn cặn (có nhiệt độ sôi tren ng

a Quá trình tách sáp bằng phương pháp kết tinh:

Khi tiến hành làm lạnh phân đoạn dầu nhờn, sáp được tách ra do chúng bị kết tinh Như vậy bằng cách kết tinh có thể sử lý dầu nhờn chứa sáp Quá trình này dựa vào nguyên lý kết tinh parafìn rắn bằng cách làm lạnh, sau đó tách chúng khỏi dầu nhờ lọc hay ly tâm Trong các dây truyền sản xuất trước đây, dầu được làm lạnh ở các dàn lạnh, sau đó hỗn hợp đặc chứa dầu và sáp được chuyển qua

bộ phận lọc ép áp suất Tại đây những tinh thể sáp được giữ lại, còn dầu nhờn được chảy qua khi lớp sáp đủ dày, xả áp và tháo các bánh sáp thô ra Phương pháp này có các nhược điểm sau:

đặc biệt là các loại dầu có độ nhớt cao

không triệt để do các vi tinh thể parafin được tạo ra trong quá trình không thể tách ra bằng lọc

b Quá trình tách sáp bằng dung môi chọn lọc:

Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta sử dụng dung môi để tăng độ linh động của dầu nhờn Do sáp cũng có thể hoà tan vào dung môi, nên phải tiến hành Ở nhiệt độ thấp và phải chọn dung môi thích hợp Một dung môi tách sáp tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:

dụ, các hợp chất nitơ có ảnh hưởng rất mạnh đến màu sắc cũng như độ bềnmàu của dầu gốc, vì thế phải loại bỏ chúng và đó chính là yêu cầu của quátrình tinh chế bằng hydro.

Tính chất của dầu nhờn sau khi hydro hoá làm sạch được thay đổi như sau:

a Độ nhớt và sức bám dầu bôi trơn:

tiết máy:

động của các chi tiết máy

bôi trơn tốt

phận máy là quan trọng để tăng tuổi thọ của máy, đảm bảo

động cơ làm việc bình thường Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ,nhiệt độ càng cao độ nhớt càng giảm.

2 Các chỉ tiêu đánh giá:

a Độ nhớt:

Độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản của dầu bôi trơn Độ nhớt làmột yếu tố trong việc tạo thành màng bôi trơn thuỷ động và hỗn hợp Thêmvào đó, độ nhớt quyết định khả năng khởi động dễ dàng ở điều kiện lạnh Nócũng đánh giá khả năng làm kín của dầu, cũng nh mức độ tiêu hao và thấtthoát Như vậy, đối với mỗi chi tiết máy, điều cơ bản đầu tiên là phải dùng dầubôi trơn có độ nhớt thích hợp

Nói chung, các phương tiện tải trọng nặng, tốc độ thấp thì phải sử dụng cácdầu bôi trơn có độ nhớt cao, còn những phương tiện tải trọng nhẹ, tốc độ caothì dùng dầu có độ nhớt thấp Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu quan trọng trongviệc theo dõi dầu trong quá trình sử dụng Nếu độ nhớt tăng thì đó là biểu hiệncủa dầu bị oxi hóa Còn nếu độ nhớt giảm thì có thể là nhiên liệu hay các tạpchất khác lẫn vào dầu

Độ nhớt có thể được xác định theo phương pháp ASTM D445, ASTM D2602

và ASTM D2893

b Chỉ số độ nhớt:

Đây là đại lượng đặc trưng cho tính nhớt nhiệt của dầu bôi trơn Dầu có chỉ số

độ nhớt càng cao thì ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt động học càng nhỏ vàngược lại

Chỉ số độ nhớt được xác định theo phương pháp ASTM D 2270

c Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa:

Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó hơi dầu tạo ra bị đốt cháy tức thời vàduy trì ngọn lửa trong thời gian nhỏ hơn 5s khi xuất hiện ngọn lửa trên bề mặtmẫu Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ mà tại đó hơi dầu tạo ra bị đốt cháy trongthời gian lớn hơn 5s

Nhiệt độ chớp cháy được dùng để chỉ ra mức độ lẫn nhiên liệu vào dầu bôitrơn

Người ta thường xác định nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa theo cácphương pháp ASTM D92 và ASTM D 93

d Nhiệt độ đông đặc:

Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu bôi trơn giữ được tínhlinh động ở điều kiện đã cho Nhiệt độ đông đặc cho biết giới hạn nhiệt độthấp nhất mà dầu bôi trơn có thể sử dụng được Nhiệt độ đông đặc được xácđịnh theo phương pháp ASTM D97

e Trị số axit (TAN) và trị số kiềm (TBN):

Trị số axít (TAN) cho biết lượng KOH (tính bằng miligam) cần thiết để trung hòa hết tất cả các hợp chất mang tính axit có trong 1 gam dầu mẫu Trị số kiềm(TBN) được hiểu là lượng axít HCL, được qui chuyển sang lượng KOH tương

đương (tính bằng miligam) cần thiết để trung hòa hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1 gam dầu mẫu.

Trị số axít là đại lượng cho phép ta đánh giá mức độ oxi hóa của dầu bôi trơn.Còn trị số kiềm biểu thị lượng chất phụ gia kiềm còn có hiệu quả trong dầu bôitrơn

Để xác định trị số axít và kiềm, người ta dùng ba phương pháp: ASTM D664,ASTM D974 và ASTM D1296

f Hàm lượng nước:

Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọnglượng thể tích hay ppm Hàm lượng nước được xác định theo các phươngpháp: ASTM D95, ASTM D96 và ASTM D1744

Hàm lượng nước trong dầu bôi trơn là một đại lượng quan trọng đối với loạidầu thuỷ lực, dầu ô tô, dầu bánh răng, dầu tua bin Đặc biệt là nó cực kì quantrọng với dầu biến thế

Nước trong dầu bôi trơn có thể là nguyên nhân gây ra sự ăn mòn, tạo cặn bùn

và do đó, làm xấu đi các tính chất bôi trơn của dầu

g Hàm lượng cặn cacbon:

Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu bôitrơn ở những điều kiện xác định Phép xác định cặn cacbon giúp cho việc lựachọn các loại dầu hiđrocacbon dùng vào những mục tiêu thích hợp

Cặn cacbon được xác định theo các phương pháp: ASTM D189 và ASTMD524

h Độ bền oxy hóa:

Độ bền oxy hóa là một chỉ tiêu quan trọng của dầu bôi trơn Các sản phẩm củaquá trình oxi hóa là các chất cặn, axít, làm tăng độ nhớt, tăng cường sự màimòn

Để xác định đặc tính oxi hóa của các loại dầu bôi trơn, người ta sử dụng cácphương pháp: ASTM D943, ASTM D2272, ASTM D2893 và ASTM D4742

i Các phép thử chống mài mòn và chịu áp cao:

Mét trong những chức năng chính của dầu bôi trơn là làm giảm độ mài mòncủa các bộ phận máy tiếp xúc cọ xát với nhau Các điều kiện chạy máy khácnhau, loại vật liệu khác nhau, hình dáng bề mặt, cũng như các yếu tố môitrường đã ảnh hưởng đến độ mài mòn

j Độ tạo bọt:

Khuynh hướng tạo bọt của dầu là một vấn đề cần xem xét nghiêm túc đối vớicác hệ thống bánh răng tốc độ cao, hệ thống bơm thể tích lớn và hệ thống bôitrơn văng Sự tạo bọt có thể dẫn tới hỏng hóc các hệ thống cơ học, làm giảmhiệu suất của dầu bôi trơn Để đánh giá độ tạo bọt, người ta sử dụng phươngpháp ASTM D892

Ngoài các chỉ tiêu kể trên, còn có các chỉ tiêu khác cũng đáng giá chất lượngdầu nhờn:

 Độ bền nhiệt.

3 Ma sát và nguyên lý bôi trơn:

a Ma sát:

hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt (Nói đơn giản là các lực cảntrở chuyển động của một vật, tạo ra bởi những vật tiếp xúc với nó, được gọi là

thường là do va chạm giữa phân tử của hai bề mặt gây ra chuyển

Trong đa số trường hợp trong thực tế, động năng của các bề mặt được chuyển

b Nguyên lý bôi trơn:

Tùy theo tải trọng, vận tốc giữa hai bề mặt và tính chất của chất bôi trơn màcác chế độ bôi trơn sau sẽ được hình thành:

Dầu được rút vào giữa hai bề mặt và chảy thành lớp, bề dầylớp dầu lớn hơn độ lồi lõm của các bề mặt Chế độ bôi trơnnày là hiệu quả nhất vì giảmtối đa ma sát giữa hai bề mặt kimloại, chỉ còn ma sát nhớt của các lớp dầu Máy móc trong cácđiều kiện làm việc bình thường được tính toán để bôi trơn ởchế độ này

thủy động Lúc này các bề mặt bị ép sát vào nhau do tải trọnglớn mà vận tốc lại rất nhỏ, chính là những lúc máy móc khởiđộng hoặc xuất hiện những tải trọng va chạm Lớp dầu sẽkhông đủ dầy để ngăn cách các bề mặt, do đó ma sát và mài

mòn rất lớn Đây là chế độ bôi trơn khắc nghiệt và đòi hỏi dầunhớt phải có các phụ gia chống mài mòn hiệu quả.

lớp dầu tương đương với độ lồi lõm cùa hai bề mặt nên khôngngăn cách chúng hoàn toàn

giữa hai bề mặt rất lớn, ví dụ các chỗ tiếp xúc giữa các bánhrăng, mấu cam Áp suất cực cao (cực áp) làm cho lớp dầu “rắnlại”, khiến cho các bề mặt bị biến dạng Các biến dạng này nếuquá lớn sẽ làm mòn rỗ các bề mặt Dầu nhớt cần có phụ giacực áp để bảo vệ cho các bề mặt trong điều kiện này Trongkhi máy móc làm việc thì vận tốc, tải trọng và nhiệt độ có thểthay đổi nên các chế độ bôi trơn nói trên sẽ thay đổi tương ứngnhư mô tả trong giản đồ Stribeck bên dưới

IV – Nguyên liệu sản xuất dầu nhờn:

1 Dầu gốc:

Hiện tại nhà máy nhập rất nhiều chủng loại dầu gốc, chủ yếu là dầu gốckhoáng, trong đó có 1 số loại dầu gốc chính như: SN500, BN 150, BS 70,SN700 USC, SN 700 được nhập từ cầu cảng biển, thông qua đường ống dẫn

đi vào bể chứa

2 Phụ gia:

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí là các nguyên tốđược thêm vào các chất bôi trơn để nâng cao các tính chất riêng biệt vốn cóhoặc bổ sung các tính chất chưa có của dầu gốc nhằm thu được dầu bôi trơn cóphẩm cấp tốt hơn thỏa mãn các yêu cầu tính năng đối với mục đích sử dụngnào đó Thường mỗi loại phụ gia được dùng ở nồng độ từ 0,01 đến 5% Tuynhiên, trong nhiều trường hợp phụ gia có thể được đưa vào ở khoảng nồng độdao động từ vài phần triệu đến 10%

Phần lớn các loại dầu bôi trơn cần nhiều loại phụ gia khác nhau để thỏa mãntất cả các yêu cầu tính năng Trong một số trường hợp các phụ gia riêng biệt

được pha thẳng vào dầu gốc Trong những trường hợp khác, hỗn hợp các loạiphụ gia được pha trộn thành phụ gia đóng gói, sau đó sẽ được đưa tiếp vàodầu.

Có loại phụ gia chỉ đảm nhiệm một chức năng nhưng cũng có nhiều loại phụgia đảm nhận nhiều chức năng cùng một lúc ví dụ ZnDDPcos chức năngchống oxy hóa, giảm mài mòn, ức chế ăn mòn Do vậy sẽ có phụ gia đơn chức

và phụ gia đa chức

Các loại phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau, gây ra hiệu ứng tương hỗ,hoặc hiệu ứng đối kháng Trường hợp sau có thể làm giảm hiệu lực của phụgia, tạo ra những sản phẩm phụ không tan hoặc những sản phẩm có hại khác.Những tương tác này do hầu hết các phụ gia đều là các chất hoạt động vì thếchúng tác động qua lại ngay trong phụ gia đóng gói hoặc trong dầu tạo ra cácchất mới

Dầu gốc ảnh hưởng đến phụ gia qua hai tính năng chính: tính tương hợp vàtính hòa tan Tính hòa tan đặc trưng cho khả năng giữ các phụ gia trong dầu,không cho chúng tách ra khỏi dầu gốc Tính tương hợp đặc trưng cho khả năngtương thích của dầu gốc với phụ gia, không làm giảm hiệu lực của phụ gia, đặctrưng cho khả năng bảo toàn cấu trúc phân tử và hiệu quả tác dụng của phụgia Tính hòa tan và tính tương hợp phụ thuộc vào bản chất của dầu gốc Dầugốc tổng hợp có tính tương hợp tốt song tính hòa tan lại kém còn dầu gốckhoáng thì ngược lại, tính hòa tan tốt còn tính tương hợp kém

Trong quá trình sử dụng, dầu bôi trơn rất dễ bị biến chất làm giảm phẩm cấpchất lượng Các phụ gia được sử dụng để ngăn chặn các quá trình vật lý cũngnhư hóa học xảy ra làm giảm chất lượng của dầu bôi trơn Một số chức năngchính của phụ gia là:

 Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật

Một số phụ gia điển hình như: