Đang tải... (xem toàn văn)
tái sinh dầu nhờn thải
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN ĐỀ TÀI: TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI GVHD: Th.S LÊ TẤN THANH LÂM 1 MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Với bất kỳ cơ thể sống nào muốn sống và hoạt động được nhất thiết phải có nguồn thức ăn để nuôi cơ thể. Đối với các trang bị mấy móc, động cơ cũng vậy, dầu nhờn chính là nguồn thức ăn không thể thiếu và rất cần thiết cho chúng và cho một nền công nghiệp hóa hiện đại hóa trên toàn thế giới. Và từ thuở xa xưa, các bậc thiên tài đã nghiên cứu và đúc kết nghiên cứu một cách ngắn gọn, song rất hàm xúc dưới dạng ca dao tục ngữ lưu truyền cho tới ngày nay, đó là : “ không bôi trơn thì không đi được” Tái sinh dầu nhờn cho phép không những tiết kiệm đáng kể nhiên liệu mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, một vấn đề mà cả thế giới đang quan tâm. Vì vậy ngay cả khi việc cung ứng dầu nhờn đảm bảo thì vấn đề tái sinh dầu thải vẫn phải được đề cập đến. Hiện nay trên thế giới có tới 15 – 20 công nghệ tái sinh khác nhau từ đơn giản nhất như phương pháp axit cổ điển đến hiện đại như phương pháp đa tầng sử dụng kiểu tẩy bằng những dung môi lựa chọn hoặc bằng hidro. Các phương pháp đa tầng tạo ra dầu gốc rất hoàn hỏa nhưng vốn đầu tư xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, công nghệ phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao. Việt Nam nhu cầu về dầu bôi trơn hiện nay vào khoảng 60.000 tấn/năm với nhiều chủng loại khác nhau trong đó dầu động cơ chiếm hơn 50%. Toàn bộ lượng dầu nhớt này phải nhập từ nước ngoài dưới dạng lỏng chứa nhiều chất phụ gia, đòi hỏi bảo quản đặc biệt. Với đặc điểm như vậy việc tái sinh dầu nhớt thải đối với nước ta là vô cùng cần thiết và quan trọng. Đứng trước tình hình đó chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu rõ quy trình tái chế dầu nhớt thải để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế. 1.2. Mục tiêu đề tài Ta có thể thấy được vai trò và tầm quan trọng không thể thiếu của dầu nhớt trong quá trình hoạt động của các loại máy móc, thiết bị và động cơ cũng như ý nghĩa và mục đích sử dụng của dầu nhớt. Hơn thế nữa, ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, với nền công nghiệp ngày càng phát triển và xâm nhập vào mọi hang cùng ngõ hẻm trên toàn thế giới, cũng như xu hướng quốc tế hóa đời sống kinh tế diễn ra mãnh liệt trên toàn cầu, thì dầu nhớt đòi hỏi cần phải được nghiên cứu nhiều hơn để cho ra các chuẩn loại dầu nhớt khác nhau với chất lượng và số lượng ngày càng đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Do đó việc tái sinh dầu nhớt sẽ hạn chế ô nhiễm môi trường do lượng dầu thải thải ra, cũng như phát triễn kinh tế. 1.3. Phương pháp thực hiện Từ trước tới nay, việc tái sinh dầu thải của ta vẫn được thực hiện bằng phương pháp axit. Do đặc điểm của phương pháp cũng như việc chưa hoàn chỉnh của công nghệ nên hiệu quả tái sinh thấp, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp và công nghệ tái sinh dầu nhờn khác nhau dựa trên các thiết bị phức tạp như : xử lý bằng hóa chất, chưng cất chân không, trích ly và hidro hóa làm sạch. Tất cả những phương pháp tái sinh dầu nhờn hiện đại đều cho ra dầu nhờn hoàn toàn có thể thay thế dầu nhờn gốc ban đầu. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải có chi phí xây dựng tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp. Do điều kiện hiện tại, không có khả năng thực nghiệm, tiếp xúc với các chuyên gia nên nhóm chúng em có thể đưa ra những phương pháp dưạ trên những tài liệu đã có sẵn. 2. TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Dầu nhờn 2.1.1.1. Lịch sử phát triển của dầu nhờn Khi con người lần đầu tiên chế tạo ra những chiếc xe có bánh và xe cổ kéo thì chất bôi trơn cũng được tìm ra và sử dụng. Và kỹ thuật cùng với chất bôi trơn đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Màng dầu mỏng được bôi lên trên bề mặt làm việc đã tạo ra khả năng hoạt động nhịp nhàng và lâu bền cho các cơ cấu do con người chế tạo ra. Nhà bác học Nga nổi tiến D.l.Mendeleep chính là một trong những người đầu tiên đặt vấn đề dùng mazut để sản xuất ra dầu nhờn. Từ năm 1867, người ta đã bắt đầu chế biến dầu mỏ thành dầu nhờn. Năm 1870 ở Cream (Nga), tại nhà máy Xakhanxkidơ bắt đầu chế biến dầu nhờn từ dầu mỏ. Năm 1876 – 1877, Ragorin đã xây dựng ở Bulakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế giới có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất được 4 loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông. Đến năm 1879 thì Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinop nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu. Chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, nền công nghiệp hiện đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẽm trên toàn thế giới và xu hướng quốc tế hóa nền kinh tế thế giới cũng ngày còn phát triển mạnh mẽ. Tất cả những đặc điểm đã nêu trên của thời đại đã đặt ra sự cần thiết là phải có nền công nghiệp bôi trơn tiên tiến, hiện đại và nó đang được đặt ra một nhiệm vụ hết sức to lớn cho các quốc gia là phải xây dựng cho được một nền công nghiệp dầu mỏ hiện đại, đáp ứng, thỏa mản nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế quốc dân đang không ngừng phát triển. Hiện nay, để đáp ứng được nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng trưởng của nền kinh tế phát triển, trên thế giới đã sản xuất ra nhiều loại dầu nhờn khác nhau. 2.1.1.2. Định nghĩa Dầu nhờn là loại dầu dùng để bôi trơn cho các động cơ. Dầu nhờn là hỗn hợp bao gồm dầu gốc và phụ gia, hay người ta thường gọi là dầu nhờn thương phẩm. Phụ gia thêm vào với mục đích là giúp cho dầu nhờn thương phẩm có được những tính chất phù hợp với chỉ tiêu đề ra mà dầu gốc không có được. 2.1.1.3. Tầm quan trọng của dầu nhờn Ngày xưa, các bậc thiên tài đã tìm ra một nguyên lý rằng: “Khi các bề mặt được bôi trơn so với không được bôi trơn thì tính trược sẽ dễ dàng hơn và bề mặt ít nóng hơn khi làm việc”. Quả thật vậy, tất cả các bộ phận máy móc lớn hay nhỏ dù có tinh chế kỹ đến thế nào thì những bề mặt của chúng vẫn không khỏi không có những chổ gồ ghề rất nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được. Khi hai bề mặt phẳng chuyển động thì những chổ lồi lõm vô cùng bé đó cũng sẽ ngăn cản nhau, tạo ra một lực cản gọi là lực ma sát, chính lực này đã làm cho các bộ phận máy móc bị nóng lên, và khi nhiệt độ lên quá cao làm cho các mặt tinh chế chảy dính lên trên các mặt của vật bị cọ sát. Do đó, lực ma sát tăng lên và làm cho các bộ phận máy móc bị hư hỏng. Và có lực ma sát thì làm cho các chi tiết máy móc bị mài mòn dẫn đến độ chính xác của máy móc giảm sút, đồng thời ảnh hưởng đến cả tính chính xác của công việc và năng suất của máy móc đồng thời lại tiêu hao năng lượng (vì muốn vận hành được máy móc cần phải có năng lượng nhưng do có ma sát nên một phần năng lượng bị tiêu hao vào việc chống lại lực ma sát). Như vậy, lực ma sát trong những trường hợp này là những lực ma sát có hại. Muốn giảm bớt lực ma sát này và hậu quả của nó thì nhất thiết phải có dầu mỏ bôi trơn. Tổn thất do ma sát và do mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân. Chẳng hạn như: • CHLB Đức: Thiệt hại do mài mòn và do ma sát các chi tiết hàng năm từ 32 – 40 tỷ DM. Trong đó ngành công nghiệp là 8,3 – 9,4 tỷ, ngành năng lượng là 2,67 – 3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17 – 23 tỷ. • Canada: Tổn thất hàng năm do ma sát là lên đến hơn 5 tỷ USD Canada. Chi chí sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu tư ban đầu. Riêng trong ngành lâm nghiệp, chi phí sửa chữa gấp 3,5 chi phí ban đầu đầu tư. • Việt Nam: Theo ước tính của các chuyên gia cơ khí thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dưỡng hàng năm lên vài triệu USD. Chính vì vậy, việc làm giảm tác động của lực ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất máy móc, thiết bị cũng như người sử dụng chúng. Để thực hiện điều này người ta đã dùng dầu bôi trơn. Khi hai mặt phẳng của chi tiết chuyển động thì chúng được cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu, nếu sử dụng loại dầu nhờn phù hợp với các điều kiện làm việc của máy móc thì hệ số ma sát sẽ giảm đi 100 – 1000 lần so với khi chưa có lớp dầu ngăn cản. 2.1.1.4. Chức năng của dầu nhờn : Khi cho dầu nhờn vào động cơ ta nhận thấy rằng động cơ hoạt động êm hơn, máy ít nóng hơn, lâu mài mòn hơn... vậy dầu nhờn có chức năng như thế nào??? Chức năng dầu nhờn như sau: Làm giảm ma sát, chống mài mòn và chống xước: Đây là mục đích chính của dầu nhờn, bởi vì khi máy móc làm việc thì các bộ phận máy móc có các bề mặt chi tiết cọ sát nhau sinh ra sức cản làm cho máy móc hư mòn. Với sự có mặt của dầu nhờn thì hai bề mặt tiếp xúc nhau được tách ra chỉ còn ma sát nội tại của dầu nhờn, ma sát này nhỏ hơn rất nhiều so với ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của chỉ tiết máy. Do đó, ma sát giảm đi đáng kể, dẫn đến độ mài mòn giảm và các bề mặt tiếp xúc được bảo vệ khỏi bị xước. Như vậy, dầu nhờn trong động cơ có tác dụng làm cho máy trơn giảm đi sự cọ sát, giảm bớt sự mài mòn, bị xước của máy giúp máy hoạt động êm hơn và đảm bảo cho máy móc làm việc có công suất tối đa. Tác dụng làm mát máy: Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt ở các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đưa ra ngoài, hơn nữa ở bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đưa ra ngoài để tránh sự hư hỏng máy móc. Người ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nước làm nguội. Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt ở các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đưa ra ngoài, hơn nữa ở bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đưa ra ngoài để tránh sự hư hỏng máy móc. Người ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nước làm nguội. Tác dụng làm kín, khít: Cho dù cố gắng đến mấy thì người ta cũng không thể nào khắc phục những chỗ hở trong quá trình gia công và dù cố gắng đến mấy thì con người vẫn không thể nào làm được cho bề mặt kim loại hoàn toàn nhẳn, và rồi khi hoạt động thì các bề mặt chi tiết cũng không thể nhẵn được mãi. Chính những chỗ hở này đã gây nên hiện tượng xì hơi ở buồng nổ của động cơ. Và ta hình dung rằng nếu trong xilanh không có dầu nhờn thì hơi thừa sẽ từ buồng nổ qua các khe hở nhỏ đưa vào trong cacte. Khi ta cho dầu nhờn vào thì dầu nhờn sẽ lắp đầy kít những khe hở nhỏ thành màng dầu có tác dụng ngăn hơi thừa không đi qua được và đảm bảo được công suất cho động cơ. Dầu nhờn có độ bám dính cao thì tính năng làm kín sát càng cao. Tác dụng tẩy rửa: Khi động cơ làm việc, do sự tiếp xúc của hai bề mặt kim loại sinh ra các hạt mịn kim loại đồng thời khi máy móc hoạt động thì luôn luôn hút không khí vào, bụi cát cũng theo không khí mà vào động cơ, khi hổn hợp đốt cháy sẽ hình thành mụi than, bản thân dầu nhờn ở những nơi có nhiệt độ cao sẽ sinh ra hiện tượng bốc hơi, tách ly tạo thành hydrocacbya như keo... Những chất sinh ra này luôn luôn thanh trừ khỏi bề mặt cọ sát. Công việc này sẽ do dầu nhờn đảm nhiệm. Nhờ vào trạng thái chảy lỏng dầu được lưu chuyển qua các bề mặt chi tiết và cuốn theo các tạp chất có hại nêu trên và đưa cào cacte dầu, rồi từ cacte đưa vào bầu lọc, dầu nhờn qua bầu lọc được biến thành dầu sạch còn các chất cặn bẩn thì ở lại trong bầu lọc. Bảo vệ bề mặt kim loại: Bề mặt chi tiết, máy móc khi làm việc thường tiếp xúc với oxy, hơi nước làm cho kim loại bị ăn mòn. Nhờ dầu nhờn tạo thành màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại nên ngăn cách được kim loại với tác nhân gây ăn mòn, nhờ vậy mà bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị ăn mòn. Dầu nhờn còn được dùng để bảo quản dụng cụ kim loại trong bảo quản và vận chuyển để chống han rỉ. Với những chức năng ưu việt vừa nêu trên thì dầu nhờn ngày càng khẳng định rõ vai trò vô cùng quan trọng của mình trong sự phát triển của ngành công nghiệp trên thế giới. 2.1.1.5. Thành Phần Hóa Học Của Dầu Nhờn: 2.1.1.5.1.Các hợp chất Hydrocacbon Các hydrocacbon Naphten và Parafin: Các hydrocacbon này được gọi chung là nhóm hydrocacbon Naphten – Parafin là thành phần chủ yếu có trong dầu nhờn gốc. Hàm lượng nhóm này tùy thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi mà chúng chiếm từ 41 – 68 % trong thành phần hóa học của dầu nhờn. Hàm lượng n – parafin và iso – Parafin có ít hơn so với các thành phần hydrocacbon khác ngay cả khi đi từ nguồn dầu mỏ họ parafinic để chế biến dầu nhờn. Các iso – Parafin thì lại có số lượng ít hơn cả n – parafin, chúng có cấu trúc mạch nhánh dài, ít nhánh phụ và các nhánh hầu như là nhóm metyl. Các hợp chất n – parafin thường có khoảng 20 cacbon, những hợp chất n-parafin có phân tử lượng lớn thường là những Parafin rắn (gọi là sáp), chúng làm giảm độ linh động của dầu nhờn cho nên cần phải làm giảm tới mức tối thiểu. Nhưng ngược lại, các iso – parafin lại là những cấu tử tốt cho dầu nhờn vì chúng có độ nhớt thích hợp và tính nhớt nhiệt rất tốt. Bảng: Chỉ số độ nhớt của iso-Parafin C21-24 Hydrocacbon Số nguyên tử C trong phân tử Chỉ số độ nhớt 2 – metyl – eicozan 3 – metyl – eicozan 4 – metyl – eicozan 5 – metyl – eicozan 2 – metyl – tricozan 2,2 – dimetyl – docozan 2,4 – dimetyl – docozan 2,4,6 – trimetyl – heiecozan 21 21 21 21 24 24 24 24 165 146 145 140 170 163 144 118 Từ bảng ta thấy rằng nếu mạch càng dài, nhánh phụ ở vị trí đầu mạch và có nhánh thì chúng có trị số nhớt đặc biệt cao và là những cấu tử thích hợp cho dầu nhờn gốc có chất lượng cao. Thành phần hydrocacbon naphten trong nhóm hydrocacbon naphten – parafin này có cấu trúc chủ yếu là các hợp chất vòng naphten, có kết hợp các các nhánh alkyl hoặc iso alkyl và có nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 – 40, hoặc có khi lên đến 60, số vòng có thể từ 1 đến 5 vòng (cũng có loại dầu đã phát hiện có số vòng đến 7 hoặc 9). Cấu trúc có thể ở 2 dạng: cấu trúc không ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 1 – 6 vòng) và cấu trúc ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 2 – 4 vòng ngưng tụ). Cấu trúc nhánh của các vòng naphten cũng rất đa dạng, chúng khác nhau bởi số nhánh, chiều dài mạch, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí phân nhánh của mạch trong vùng. • Phân đoạn nhớt nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclohexan và • cyclopentan. Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu là các vòng naphten có các mạch nhánh alkyl, iso alkyl với số vòng từ 2-4 vòng. • Phân đoạn nhớt nặng chứa các hợp chất vòng ngưng tụ với số vòng từ 2 đến 4 vòng. Bảng: Thành phần Naphten và iso-Parafin trong phân đoạn dầu nhờn đã loại n – Parafin và thơm của dầu họ trung gian Loại hydrocacbon % thể tích Iso – Parafin 26 Naphten 1 vòng 8 Naphten 2 vòng 15 Naphten 3 vòng 15 Naphten 4 vòng 13 Naphten 5 vòng 11 Naphten 6 vòng 7 Naphten 7 vòng 3 Naphten 8 vòng 1 Naphten 9 vòng 1 Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten - thơm: Thành phần và cấu trúc của nhóm này có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy hóa, tính bền nhiệt, tính chống mài mòn, độ hấp thụ phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và hàm lượng của nhóm hydrocacbon này. Tuy nhiên hàm lượng và cấu trúc của chúng còn phụ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn. • Phân đoạn nhớt nhẹ (350 - 400 o C) có mặt chủ yếu các hợp chất dãy đồng đẳng benzen và Naphten. • Phân đoạn nhớt nặng hơn (400 - 450 o C) có chứa các hydrocacbon thơm đa vòng dạng đơn hay dạng kép. • Phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn chứa các chất thuộc dãy đồng đẳng của naphten, antraxen, và một lượng lớn các hợp chất hydrocacbon đa vòng. Các hydrocacbon thơm là những loại có 1, 2, 3 vòng thơm, còn loại có 5 vòng thơm trở lên rất ít. Tuy nhiên, đại bộ phận hợp chất thơm trong dầu nhờn là loại lai hợp, lai hợp naphten và hydrocacbon thơm hay parafin. Nhìn chung, các hydrocacbon naphten hay hydrocacbon thơm 1 vòng hoặc 2 vòng với mạch nhánh parafin dài khi có cùng nhiệt độ sôi thì độ nhớt của chúng cũng xấp xĩ nhau. Khi tăng chiều dài mạch nhánh thì độ nhớt tăng lên rõ rệt và chỉ số độ nhớt cũng tốt, đặc biệt nhánh alkyl lại phân nhánh. Còn naphten và hydrocacbon cacbon nhiều vòng hoặc dạng lai hợp naphten-hydrocacbon thơm thường có độ nhớt rất cao song chỉ số độ nhớt lại rất thấp. Như vậy, những hợp chất này không phải là những cấu tử cần thiết cho dầu gốc để chế tạo dầu bôi trơn có chất lượng tốt, mặt khác trong quá trình làm việc thì các hợp chất này có xu hướng tạo nhựa mạnh làm giảm nhanh chóng tính năng sử dụng của dầu nhờn. Tóm lại, những hợp chất hydrocacbon có cấu trúc gồm naphten hay hydrocacbon thơm một vòng có nhánh iso-Parafin dài, các hợp chất iso-parafin là những cấu tử tốt cho dầu nhờn vì chúng không chỉ có độ nhớt đảm bảo mà chúng còn có chỉ số độ nhớt cao làm cho dầu nhờn có chất lượng tốt. Hydrocacbon rắn: Ngoài các hydrocacbon trên thì còn có nhóm hydrocacbon rắn gồm dãy các parafin có cấu trúc và phân tử khác nhau, các hydrocacbon naphten chứa từ 1 đến 3 vòng trong phân tử và có mạch nhánh dài có cấu trúc dạng thẳng hoặc iso, các hydrocacbon thơm có số vòng và số mạch nhánh khác nhau. Các hydrocacbon rắn được tách ra trong quá trình sản xuất dầu nhờn gốc cho nên hàm lượng của chúng trong dầu nhờn là rất ít. Có hai loại hydrocacbon rắn: • Parafin là hổn hợp chủ yếu của các phân tử n-alkan với khối lượng khá cao ( lớn hơn 20 cacbon). • Xerexin là hổn hợp chủ yếu của hydrocacbon naphten rắn có mạch nhánh dạng thẳng hoặc dạng iso, trong đó iso là chủ yếu. Bảng: Thành phần hydrocacbon trong dầu Hydrocacbon % thể tích trong dầu nhờn n-Parafin Izo-Parafin Naphten 1 vòng Naphten 2 vòng Naphten 3 vòng Hydrocacbon thơm 1 vòng + Naphten Hydrocacbon thơm 2 vòng + Naphten Hydrocacbon thơm 3 vòng + Naphten Hydrocacbon thơm nhiều vòng ngưng tụ với các chất Phi hydrocacbon 2.1.1.5.2.Các thành phần khác: Các hợp chất nhựa và asphanten: 13.7 8.3 18.4 9.9 16.5 10.5 8.1 6.6 8.0 Các chất nhựa và asphanten là những cấu tử không mong muốn của dầu nhờn. Sự có mặt của chất nhựa và asphanten làm cho dầu có màu tối. Trong quá trình sử dụng và bảo quản dầu nhờn, khi dầu có điều kiện tiếp xúc với oxi không khí ở nhiệt độ thường hay nhiệt đô cao thì các hợp chất này cũng rất dễ bị oxi hóa tạo nên các sản phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn tùy theo mức độ bị oxi hóa. Những hợp chất này làm tăng độ nhớt nhưng cũng tạo cặn không tan và đọng lại trong dầu nhờn.Khi sản xuất dầu nhờn thì người ta tiến hành loại bỏ chúng . Các hợp chất phi hydrocacbon: Các hợp chất này dưới tác dụng của oxi cũng dễ tạo ra những hợp chất giống như nhựa. Những hợp chứa lưu huỳnh trong dầu nhờn thường là: các sunfua, diunfua các sunfua dị vòng hoặc các sunfua nối với vòng thơm 1 vòng hay nhiều vòng ngưng tụ với vòng Naphten, các thiophen và các thiophen nhiều vòng v.v... khi sử dụng để bôi trơn thì chúng sẽ tạo ra những hợp chất SO2 và SO3 gây ăn mòn các chi tiết của động cơ . Các hợp chất chứa nitơ có mặt trong dầu nhờn thường là cacboazol, pirol và các đồng đẳng của chúng, ngoài ra thì còn có các hợp chất pridin, quinon. Các hợp chất chứa oxi chủ yếu là các hợp chất axit naphtenic gây ăn mòn đường ống dẫn, các bể chứa hợp kim Pb, Cu, Zn, Fe... ngoài axit naphtenic ra thì còn có rất ít axit asphantenic. Ngoài những hợp chất phi hydrocacbon nêu trên thì trong dầu nhờn còn có các nguyên tố kim loại như là: Ni, Va, Cu, Fe .v.v... với số lượng không nhiều. Tuy nhiên, sự có của những hợp chất này không hoàn toàn có hại mà nó làm tăng khả năng bám dính của dầu nhờn lên bề mặt kim loại. Nguyên nhân có thể là do sự hấp phụ hóa học của phần có cực của chúng lên bề mặt kim loại, trong quá trình đó các axit có thể tọa lớp với kim loại bề mặt 1 hợp chất kiểu như xà phòng và nhờ đó mà bám chắc vào bề mặt kim loại. 2.1.1.6. Các tính chất sử dụng của dầu nhờn Để dầu nhờn có được những chức năng vừa nêu trên thì dầu nhờn cần phải có những tính chất sau: 2.1.1.6.1.Tính chất bôi trơn làm giảm ma sát Khi một vật chuyển động lên một vật khác thì xuất hiện lực ma sát. Chính lực ma sát này cản trở chuyển động của các chi tiết đó. Để giảm đi sự cản trở này người ta dùng dầu nhờn có tính bôi trơn tốt, tức là khả năng chảy loãng ra trên bề mặt các chi tiết. Tính chất phức tạp này gọi là tính chất bôi trơn của dầu nhờn .Theo nguyên lý bôi trơn , thì khi dầu được đặt vào giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau, chúng sẽ chảy loang và bám chắc vào bề mặt tạo nên một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt tiếp xúc nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động chỉ có các phân tử trong lớp dầu tiếp xúc trượt lên nhau tạo nên ma sát chống lại lực tác dụng gọi là lực ma sát nội (hay ma sát lỏng của dầu nhờn). Nhờ thế làm giảm ma sát của các chi tiết hoạt động trong động cơ máy móc. Đặc trưng cho ma sát nội là độ nhớt, vì vậy việc nghiên cứu đến tính chất sử dụng dầu nhờn phải bắt đầu từ độ nhớt và đây cũng là yêu cầu cơ bản nhất đối với dầu nhờn . Độ nhớt của dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ là rất quan trọng ở nhiều khía cạnh. Nó có ảnh hưởng đến độ kín khít, tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn, và khả năng tạo cặn. Do vậy, trong các động cơ chuyển động khứ hồi, độ nhớt của dầu có tác động chính đến lượng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu, và hoạt động chung của cả động cơ. 2.1.1.6.2.Tính lưu động Dầu nhờn, khi họat động trong môi trường nhiệt độ thấp thì nhất thiết phải có được tính lưu động phù hợp để dầu nhờn có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, chẳng hạn như dầu nhờn động cơ thì duy chuyển từ thùng chứa sang cacte và chảy ngay được vào bơm khi động cơ khởi động. Trong trường hợp này, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn không phải là một chỉ tiêu tin cậy để cho biết là liệu dầu này có thể chảy được vào bơm dầu hay không mà cần phải tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên các thiết bị mô phỏng sự khởi động nguội và thiết bị thử nhiệt độ giới hạn của bơm. Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu Việt Nam thì tính chất này không quan trọng lắm. 2.1.1.6.3.Tính ổn định chống oxi hóa Tính chất này rất đáng được lưu tâm vì các sản phẩm dầu nhờn do bị oxi hóa nên sinh ra các chất tạo cặn, tăng cường ăn mòn các ổ đỡ kim loại, hợp kim Pb/Cu. Hơn nữa, các sản phẩm của quá trình oxi hóa xuất hiện làm cho dầu nhờn thay đổi màu và thay đổi một số tính chất hóa lý của dầu nhờn như: không khí sẽ làm khuấy trộn dầu trong cacte (đối với dầu nhờn động cơ), độ axit tăng lên, độ nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong dầu nhờn xuất hiện các chất lắng ở dạng nhủ v.v... Đây là nguyên nhân chính làm cho các chi tiết máy móc, động cơ và hệ thống bôi trơn bị bẩn do các lớp cặn cacbon. Khi động cơ làm việc ở nhiệt độ cao là điều kiện cho quá trình oxi hóa xảy ra mạnh. Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác cũng làm cho dầu nhờn bị oxi hóa là: • Lượng dầu chứa được trong cacte ít. • Thời gian thay dầu lâu. • Công suất ra của động cơ rất cao... Do vậy, khả năng chống oxi hóa là một yêu cầu quan trọng đối với dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ đốt trong. Khả năng chống oxi hóa của dầu nhờn thường được tăng cường bằng cách cho thêm vào dầu các loại phụ gia chống oxi hóa. 2.1.1.6.4.Tính phân tán, tẩy rửa Trong quá trình làm việc, các loại cặn cơ học sinh ra luôn là mối hiểm họa đối với các thiết bị các thiết bị máy móc đặc biệt là các động cơ đốt trong, chúng là bụi, muội than, và các mạt kim loại. Các cặn này có thể bám trên bề mặt cần bôi trơn làm tăng ma sát giữa các bề mặt và là nguyên nhân gây nên hiện tượng mài mòn mạnh. Không những thế, mà lượng nhiệt do ma sát gây ra có thể gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến động cơ hoạt động thiếu chính xác, hiệu suất cũng giảm. Để chống lại những hiện tượng vừa nêu trên thì người ta cho vào dầu nhờn các chất phụ gia tẩy rửa và phân tán phù hợp. Các phụ gia này ngăn ngừa khả năng tạo cặn và duy trì hoạt động của động cơ. Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữ cho bên trong động cơ được sạch sẽ, còn các phụ gia phân tán giữ cho các cặn cứng ở dạng keo, ngăn không cho chúng tạo thành cặn vecni, cặn lắc hay cặn bùn. Hơn nữa, các phụ gia này còn có khả năng trung hòa, có trị số kiềm tổng TBN đạt tới 50 - 70, để trung hòa các sản phẩm axit trong quá trình cháy nhiên liệu. 2.1.1.6.5.Khả năng chống gỉ và ăn mòn Dầu nhờn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng thì cần phải có một số khả năng sau đây: • Ngăn ngừa hiện tượng gỉ và ăn mòn, do nước ngưng tụ và các sản phẩm cháy ở nhiệt độ thấp cũng như chế dộ hoạt động không liên tục gây ra. • Chống lại mài mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra. • Bảo vệ các ổ đỡ hợp kim đồng - chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxi hóa dầu gây ra. Chỉ cần thiếu một trong các yếu tố trên cũng gây ra sự ăn mòn trong các chi tiết máy móc động cơ, thiết bị. Do đó, các loại dầu nhờn cần phải được pha chế bảo đảm tốt mọi tính năng chống mài mòn, ăn mòn. Đặc biệt trong các trường hợp dầu nhờn động cơ xăng, khả năng chống ăn mòn - nhất là ăn mòn ổ đồng- chì và chống gỉ do nước ngưng tụ và các sản phẩm không cháy được hoặc không cháy hết trong nhiên liệu gây ra là hết sức quan trọng. Dầu sử dụng cho động cơ điezel phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ đỡ hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây ra. Trong trường hợp này thì các chức năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm các phụ gia tẩy rửa. 2.1.1.6.6.Khả năng chống lại sự tạo muội than, tạo cặn Trong buồng đốt của động cơ, nhiệt độ tăng lên rất cao và mọi hợp chất hữu cơ đều có thể rất dễ bị cháy, nhưng thường thì động cơ không đủ thời gian (quá trình xảy ra trong khoảng thời gian 1% giây) và không đủ oxi để cháy hoàn toàn nhiên liệu và dầu lọt vào buồng đốt luôn có điều kiện tạo thành mồ hóng, các hạt cốc, các sản phẩm chưa cháy hết. Việc tạo thành muội than trên các chi tiết động cơ bắt đầu từ việc hình thành lớp màng keo trên các chi tiết đó. Trong động cơ khi làm việc thì những phân tử dầu mới, mồ hóng và các hạt cốc không ngừng rơi vào màng keo. Sự thay đổi đáng kể do màng dầu bị các sản phẩm cháy làm bẩn dẫn đến tạo thành lớp than rắn trên bề mặt kim loại gọi là muội than. Bề dày của lớp muội than không ngừng tăng lên và chỉ tăng lên đến một độ dày nhất định vì khi bề dày lớp muội than tăng thì mép trên của nó sẽ gần vùng nhiệt độ cao hơn và do bị nóng nhiều hơn, những phân tử dầu mới sẽ gây ra sự thay đổi cũng nhiều hơn và cũng không có khả năng bám chắc trên bề mặt muội. Đến một lúc nào đó lớp muội không tăng lên được nửa và sẽ xuất hiện thế cân bằng cho tới khi do một số nguyên nhân nào đó mà vùng nhiệt độ cao hoặc sẽ không tiến đến gần sát bề mặt lớp muội hoặc không tách ra xa bề mặt đó. Việc tạo muội trong buồng đốt làm giảm hoạt động lâu bền của động cơ, tăng chi phí sử dụng do những nguyên nhân sau: • Nhiệt độ các chi tiết phủ muội than tăng lên và khi lượng muội than tăng lên thì thể tích buồng đốt bị thu hẹp, làm tăng tỷ lệ nén của động cơ, khả năng trao đổi nhiêt kém đi sẽ tạo điều kiện xảy ra cháy kích nổ. • Khi có muội than trên các chi tiết buồng đốt sẽ hạn chế lượng hổn hợp nhiên liệu đi vào động cơ làm giảm công suất động cơ. • Muội than có thể phá vỡ quá trình đốt cháy bình thường nhiên liệu trong bộ chế hòa khí động cơ, các hạt muối bị đốt cháy đỏ lên buồng đốt sẽ có thể là nguyên • • • nhân làm nguyên liệu cháy sớm. Muội đóng ở đế supap sẽ làm supap khó đóng, làm cháy supap. Muội than ở bugi đánh lửa sẽ làm cho nó không đánh lửa được. Các hạt muội than từ buồng đốt rơi xuống đáy cacte dầu sẽ làm nóng vòng găng, tăng độ mài mòn các chi tiết làm việc và các chất lắng đọng khác nhau trên các chi tiết động cơ cũng như trong hệ thống bôi trơn. Như vậy, muội than rất có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn, chúng gây ra rất nhiều tác hại. Khi dầu nhờn có chất lượng tốt thì trong quá trình sử dụng sẽ không có hoặc ít có muội than hình thành trên bề mặt các chi tiết. Do đó, dầu nhờn cần phải có tính chống lại sự tạo thành muội than. Ngoài sự tạo muội than của dầu nhờn thì chúng còn có khả năng tạo cặn. Việc tạo cặn của dầu nhờn cũng gây ra rất nhiều tác hại cho động cơ như là: làm tắc các rãnh dầu, đường dầu và các bầu lọc, làm cho các dầu mới bị giảm phẩm chất, cặn có thể quánh và rắn lại đến mức không thể dùng phương pháp cơ học để làm sạch... do vậy dầu nhờn phải có tính chống lại sự tạo cặn. 2.1.1.7. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn và cách xác định các chỉ tiêu đó 2.1.1.7.1.Trị số axit và kiềm • Chỉ số kiềm mạnh TBN (Total Base Number): là lượng axit đã được tính chuyển ra số mg KOH tương ứng, cần thiết để trung hòa lượng kiềm có trong 1g mẫu và • được xác định theo phương pháp ASTM – D.2896 . Chỉ số axit mạnh TAN (Total Acid Number): là số mg KOH cần thiết để trung hòa lượng axit có trong 1g mẫu và được xác định theo phương pháp ASTM – D.664. Các chất mang tính axit có mặt trong dầu nhờn là: axit vô cơ, axit hữu cơ, este, keo, nhựa và các chất phụ gia... Các chất mang tính kiềm có mặt trong dầu nhờn là: các phụ gia tẩy rửa, muối kim loại... Sự có mặt của axit trong dầu nhờn gây ra những tác hại như sau: khi có nhiệt độ cao thì chúng gây ăn mòn các chi tiết kim loại của máy móc, động cơ và ống dẫn, làm giảm tính ổn định chống oxi hóa của dầu. Ngoài ra, chúng còn là những chất có hại cho chất lượng của dầu. Có 3 phương pháp dùng để xác định trị số trung hòa: • Phương pháp I: ASTM – D.974 (xác định trị số axit và kiềm bằng phương pháp chuẩn độ có dùng chất chỉ thị màu) đây là phương pháp chủ yếu thích hợp với các loại dầu màu sáng. Phương pháp II: ASTM – D.664 (xác định trị số axit của các sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế) phương pháp này được dùng cho các sản phẩm tối màu. • Phương pháp III: ASTM – D.2896 (xác định trị số kiềm của các sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế dùng axit Percloric) phương pháp này được dùng để xác định các hợp chất kiềm có trong các sản phẩm dầu mỏ. • 2.1.1.7.2.Độ nhớt Nhìn chung, mọi người đều công nhận rằng độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản đối với các loại dầu bôi trơn. Độ nhớt là ma sát nội tại trong lòng chất lỏng cản trở sự chảy của chất lỏng, được sinh ra bởi áp lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng. Độ nhớt, nó là một yếu tố quan trọng quyết định trong việc tạo thành màng dầu bôi trơn ở hai điều kiện thủy động (màng dày) và bôi trơn thủy động đàn hồi (màng mỏng). Thêm vào đó độ nhớt còn có thể xác định khả năng khởi động động cơ dễ dàng ở điều kiện lạnh và khả năng chịu được sự sinh nhiệt trong ổ bi, bánh răng, xylanh, nó cũng đánh giá khả năng làm kín khít của dầu cũng như mức độ tiêu hao và thất thoát. Thông thường sử dụng 3 loại độ nhớt sau: độ nhớt động học, độ nhớt động lực, độ nhớt quy ước µ η • Độ nhớt động lực (kí hiệu là hoặc là ): là lực cản tác động lên chất lỏng khi có hai lớp chất lỏng chuyển động tương đối nhau trong khoảng cách 1cm, diện tích 1cm2, dưới tác động của một lực là 1din, vận tốc chuyển động 1cm/giây Đơn vị độ nhớt động lực thông thường là Pa.s. Công thức tính độ nhớt động lực như sau: η = ρ × νt ρ là mật độ dầu ở cùng nhiệt độ đo trong thời gian chảy t, g/cm 3 - t là thời gian chảy, s Trong đó: - η • là độ nhớt động lực tính bằng cP hay mPas. Độ nhớt động học (kí hiệu là ν ): là tỷ số giữa độ nhớt động lực và mật độ của chất lỏng. Nó là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực Độ nhớt động học tính theo công thức sau: ν = C× t Trong đó: là độ nhớt động học, tính bằng cSt hay mm2/s. C là hằng số của nhớt kế, mm2/s2. t là thời gian chảy, s. • Độ nhớt quy ước: là tỷ số giữa thời gian chảy qua nhớt kế (tính bằng giây) của - - ν 200 ml sản phẩm dầu cần thử nghiệm ở nhiệt độ cần thiết, và thời gian chảy của 200 ml nước cất ở 20oC. Giá trị của tỷ số này biểu thị thành dộ nhớt quy ước Engle (0E). Nhớt kế Engle được dùng để đo độ nhớt qui ước. Nguyên tắc: dựa trên cơ sở so sánh thời gian chảy của 200ml chất lỏng cần xác định với thời gian chảy của 200ml nước cất ở 20oC qua nhớt kế Engle. Giữa độ nhớt quy ước và độ nhớt động học có mối quan hệ thực nghiệm, nó được biểu thị bởi công thức gần đúng như sau: - Nếu độ nhớt động học ν từ 1 đến 120 mm2/s thì: ν t = 7,31×o E − - Nếu độ nhớt động học ν 6,31 o E >120 mm2/s thì: ν t = 7,4×o E hay Có những phương pháp xác định độ nhớt: o E = 0,0135 × ν t ASTM – D.445: dùng để xác định độ nhớt động học của các chất lỏng có màu trong suốt và mờ đục, hay các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đặc biệt là dầu bôi trơn, thường đo ở nhiệt độ 40 và 100oC. • ASTM – D.1532: dùng để xác định độ nhớt của những chất lỏng bôi trơn hàng không ở nhiệt độ thấp và số % chuyển đổi độ nhớt sau khoảng thời gian là 3h và 72h mẫu được đặt ở nhiệt độ thấp. • ASTM – D.2893: đo độ nhớt ở nhiệt độ thấp của các chất bôi trơn hay dùng cho ôtô, dùng nhớt kế quay Brookfield. • Đồ thị sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ được dẫn ra trong tiêu chuẩn D – 341 (các độ nhớt – nhiệt độ dùng cho các sản phẩm dầu lỏng) là những phương tiện thuận lợi để xác định chính xác độ nhớt động học của một loại dầu khoáng hay hydrocacbon lỏng ở bất kỳ nhiệt độ nào nằm trong vùng giới hạn đã cho. Các đồ thị của sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ sẽ được thiết lập khi ta biết độ nhớt động học ở hai nhiệt độ khác nhau. • ASTM-D.2162: hướng dẫn dùng những nhớt kế mẫu và dầu có độ nhớt chuẩn để kiểm tra các nhớt kế đo hàng ngày. • Thông thường người ta xác định độ nhớt của dầu nhờn ở nhiệt độ là 40 và 100 oC thì người ta có thể đánh giá được là loại dầu nhờn đó là tốt hay xấu, có còn được sử dụng được hay không. Người ta còn dùng độ nhớt để phân loại dầu bôi trơn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng. 2.1.1.7.3.Chỉ số độ nhớt Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi theo nhiệt độ, áp suất. Chỉ số độ nhớt cao chứng tỏ là dầu đó ít thay đổi theo nhiệt độ, và ngược lại. Đối với dầu bôi trơn thì khi nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt càng giảm. Chỉ số nhớt kế VI (Viscosity Index) là con số ở trên thang đo qui ước, là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ... Mức độ giảm độ nhớt của dầu nhờn khi nhiệt độ tăng là phụ thuộc vào thành phần hóa học của dầu nhờn. • Trong quá trình sử dụng dầu có biểu hiện thay đổi chỉ số độ nhớt thì đó là dầu nhiễm bẩn có lẫn các sản phẩm khác. Đôi khi quá trình oxi hóa cũng là nguyên nhân làm tăng chỉ số độ nhớt trong quá trình sử dụng. Việc giảm chỉ số độ nhớt VI cũng có thể là có những lực phá vỡ cấu trúc phân tử của các phụ gia Polyme có mặt trong dầu bôi trơn. 2.1.1.7.4.Màu sắc Màu dầu rất khác nhau: từ trong suốt đến màu sẫm hoặc màu đen kịt. Sự khác nhau về màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về dầu thô dùng chế biến ra nó, về khoảng nhiệt độ sôi, về phương pháp và mức độ làm sạch trong quá trình tinh luyện, về hàm lượng và bản chất của phụ gia pha vào trong dầu. 2.1.1.7.5.Khối lượng riêng và tỷ trọng Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độ tiêu chuẩn. Tỷ trọng là tỉ số giữa khối lượng riêng của một chất lỏng đã cho ở nhiệt độ qui định với khối lượng riêng của nước ở cùng điều kiện nhiệt độ đó. Khối lượng riêng của một chất bôi trơn ít có ý nghĩa trong vịêc đánh giá chất lượng. Khối lượng riêng của dầu đã sử dụng cũng gần bằng khối lượng riêng của dầu mới. Một giá trị khối lượng riêng bất thường cho thấy rằng dầu bị lẫn các sản phẩm khác hay một dung môi hay một chất khí. Có các phương pháp xác định khối lượng riêng và tỷ trọng: • Tiêu chuẩn ASTM-D.1250 cung cấp những bảng cho phép tính chuyển khối lượng riêng và tỷ trọng đo được ở bất kỳ nhiệt độ nhiệt độ nào trong khoảng từ -17,8 oC (oF) đến 160oC (500oF) về nhiệt độ tiêu chuẩn ở 15,6oC (60oF). • Phương pháp đo ASTM-D.941 (khối lượng riêng và tỷ trọng của chất lỏng đo bằng Pycnomet Lipkin có hai capila) dùng cho các phép đo khối lượng riêng của chất lỏng bôi trơn bất kỳ có độ nhớt nhỏ hơn 15 mm/s ở 12oC. • Phương pháp ASTM-D.1298 thường dùng trong phòng thí ngiệm. Người ta sử dụng một tỷ trọng kế bằng thủy tinh để xác định khối lượng riêng, tỷ trọng, hay trọng lượng API của tất cả các sản phẩm dạng lỏng. 2.1.1.7.6.Điểm chớp cháy và bắt lửa Điểm chớp cháy của dầu được định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển là 101,3 kPa, mẫu được nung nóng. Khi có ngọn lửa thì sẽ chớp cháy và lan truyền tức thì trên bề mặt mẫu. Nhiệt độ thấp nhất mà ở đó mẫu tiếp tục cháy trong 5 giây được gọi là điểm bắt lửa. Điểm bắt lửa và điểm chớp cháy của dầu mới thay đổi theo độ nhớt. Dầu có độ nhớt cao thì sẽ có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn. Thông thường độ bắt cháy phụ thuộc vào loại dầu thô. Dầu naphten thường có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn dầu parafin có cùng độ nhớt. Quy luật chung là đối với các hợp chất như nhau thì có điểm chớp cháy và bắt lửa tăng khi mà trọng lượng phân tử tăng. Để xác định điểm chớp cháy và bắt lửa của dầu bôi trơn người ta thường dùng ASTM-D.92 (xác định điểm chớp cháy và bắt lửa cốc hở) và ASTM-D.93 (xác định điểm chớp cháy và bắt lửa cốc hở). Phương pháp này còn được dùng để xác định độ nhiễm bẩn của dầu bôi trơn bởi những lượng nhỏ các chất dể bay hơi. 2.1.1.7.7.Điểm Anilin Một hổn hợp gồm hai thành phần là hổn hợp hydrocacbon và anilin không tan trong nhau chia thành hai lớp, khi tăng nhiệt độ lên thì hổn hợp thành đồng nhất (tan hoàn toàn). Khi làm nguội từ từ đến một nhiệt độ xác định nào đó thì hổn hợp lại bắt đầu phân lớp, biếu hiện bằng hiện tượng đục lên của dung dịch. Nhiệt độ ứng với thời điểm xuất hiện hiện tượng đục này thì được gọi là điểm anilin Điểm anilin thường được sử dụng để xác định hàm lượng aromat, naphten và parafin có trong hổn hợp, ngoài ra còn xác định hiệu ứng hòa tan của dầu vào các chất hữu cơ, mà các chất này làm kín trong hệ thống thủy lực, các chất cách điện. Điểm anilin được xác định theo phương pháp ASTM – D.661 bằng cách trộn lẫn các thể tích tương đương của dầu, anilin và n – heptan, gia nhiệt cho đến khi hỗn hợp tan trong đồng thể sau đó làm lạnh từ từ, nhiệt độ mà tại đó hổn hợp tách thành hai pha chính là điểm anilin. 2.1.1.7.8.Cặn cacbon Cặn cacbon được tạo ra khi cho bay hơi và nhiệt phân một sản phẩm dầu mỏ. Cặn này không phải là cặn cacbnon hoàn toàn mà nó là một loại cốc và còn bị biến đổi của quá trình nhiệt phân. Cặn cacbon chính là sản phẩm cháy trong điều kiện thiếu không khí. Hàm lượng cặn cacbon còn dùng để đánh giá mức độ tinh luyện của dầu và nó cũng giúp cho việc lựa chọn các loại dầu nhờn cho những mục tiêu thích hợp khác nhau. Nếu chúng ta sử dụng dầu nhờn có hàm lượng cặn cacbon lớn có thể sẽ gây mài mòn và làm tắc nghẽn kim phun, tắc nghẽn hệ thống. Lượng cặn cacbon trong dầu nhờn động cơ mà cao thì nó có thể gây ra hiện tượng kích nổ hay làm tắc kim phun trong động cơ điezel hay có thể làm giảm thể tích của buồng đốt do nó bám dính vào thành xylanh xupap. Các phụ gia có mặt trong dầu nhờn cũng góp phần làm ảnh hưởng đến hàm lượng cặn. Có hai phương pháp xác định hàm lượng cặn cacbon: • Phương pháp ASTM – D.524 (xác định hàm lượng cặn cacbon của các sản phẩm dầu mỏ theo Ramsbottom) mẫu được nung nóng ở nhiệt độ nhất định trong một quả cầu thủy tinh có lỗ nhỏ để cho các thành phần bay hơi bốc hết đi. Phần cặn nặng trong bóng thủy tinh tiếp tục cracking hóa và cốc hóa. Phần còn lại đem cân và xác định hàm lượng cặn cacbon theo Ramsbottom. • Phương pháp thứ hai là ASTM – D.189. Hai phương pháp này chỉ khác nhau ở dụng cụ tiến hành là chính còn về nguyên tắc là đun nóng để thực hiện quá trình cracking và cốc hóa rồi cân lượng cặn còn lại. 2.1.1.7.9.Hàm lượng tro và tro sunfat Hàm lượng tro được định nghĩa là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại sau khi đốt cháy một mẫu dầu nhờn.Thành phần chính của tro là: những oxit kim loại của Ca, Mg, Al, Fe, V, Ni, Na, và oxit Silic do các muối thủy phân tạo thành. Tro sunfat là hàm lượng cặn còn lại sau khi than hóa mẫu, sau đó phần cặn được xử lý bằng axit sunfuric và đun nóng đến khối lượng không đổi. Hàm lượng tro lớn hơn quy định thì có thể nói rằng dầu bị nhiễm tạp chất, hoặc do sản phẩm của quá trình mài mòn hoặc do các kim loại tan trong dầu và các loại tạp chất khác. Nếu dầu nhờn thải có hàm lượng tro quá lớn thì khi thải ra ngoài môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường. Có hai phương pháp xác định hàm lượng tro: • Phương pháp ASTM – D.482 dùng để xác định hàm lượng tro của các loại dầu nhờn không có chứa phụ gia tạo tro (dầu tuabin và nhiều loại tuần hoàn có độ nhớt cao) hoặc là có chứa phụ gia không tạo tro (dầu máy nén, dầu bánh răng, dầu động cơ khí). • Phương pháp ASTM – D.874 dành riêng cho các loại dầu có chứa các phụ gia tạo tro. Phương pháp này không nên dùng cho các dầu nhờn gốc cũng như các loại dầu nhờn không có phụ gia. 2.1.1.7.10. Hàm lượng lưu huỳnh Lưu huỳnh có thể có sẵn trong dầu khoáng hoặc dầu gốc hay là trong các phụ gia. Nó có thể hoạt động hóa học hay ở dạng tương đối trơ ở dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ. Dạng lưu huỳnh hoạt động gây ăn mòn, đặc biệt đối với đồng và các hợp chất chứa đồng. Ngược lại, một ít hàm lượng lưu huỳnh ở dạng trơ thì có tác dụng tốt, bởi vì nó làm tăng khả năng bám dính trên bề mặt vật liệu bôi trơn. Các phương pháp xác định: • ASTM – D.129 (phương pháp dùng bom) được áp dụng để xác định tổng hàm lượng trong mọi loại dầu bôi trơn với điều kiện hàm lượng lưu huỳnh ít nhất phải bằng 1%. Nguyên tắc của quá trình là bật tia lửa điện để đốt cháy một lượng nhỏ mẫu trong môi trường oxi hóa ở áp suất cao. Sản phẩm cháy thu hồi, lưu huỳnh ở dạng kết tủa với BaSO4 và được đem cân. • ASTM – D.1266 (phương pháp đèn) dùng để xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng cộng có nồng độ từ 0,01 đến 0,4% trong các sản phẩm dầu. Để xác định hàm lượng lưu huỳnh có trong dầu bôi trơn hay các sản phẩm dầu mỏ có hàm lượng lưu huỳnh cao không thể đốt trực tiếp mà dùng phương pháp pha trộn. • ASTM – D.1552 (phương pháp nhiệt độ cao) xác định tổng hàm lượng lưu huỳnh có trong dầu bôi trơn, có hàm lượng lưu huỳnh lớn hơn 0,06%. 2.1.1.7.11. Chỉ số khúc xạ Chỉ số khúc xạ là tỷ số của tốc độ một sóng ánh sáng trong không khí so với tốc độ sóng ánh sáng đó trong dầu ở điều kiện nhất định. Do chỉ số khúc xạ phụ thuộc vào thành phần của dầu nhờn cho nên phép đo này rất hiệu dụng trong việc kiểm tra tính đồng nhất của dầu gốc cũng như các dầu bôi trơn khác. Đối với phân đoạn hydrocacbon hay các loại dầu có phân tử lượng tương đương thì chỉ số khúc xạ sẽ tăng từ các hợp chất parafin, naphten, rồi đến aromat. 2.1.1.7.12. Hàm lượng nước Hàm lượng nước có trong dầu nhờn là lượng nước được tính bằng % theo trọng lượng thể tích hay theo ppm. Hàm lượng nước trong dầu nhờn là một đặc trưng quan trọng đối các loại dầu: dầu thủy lực, dầu ôtô, dầu bánh răng công nghiệp, dầu tuabin, dầu xylanh, dầu công nghiệp, đặc biệt là nó rất quan trọng đối với dầu biến thế. Nước có trong dầu biến thế sẽ làm giảm điện áp đánh thủng gây nguy hiểm cho máy biến thế. Nước có trong dầu không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự oxi hóa mà nó còn tạo nên nhủ tương. Trong một vài trường hợp thì nước thủy phân các phụ gia tạo nên bùn mềm và xốp. Có thể loại nước trong dầu nhờn bằng phương pháp lọc, ly tâm, chưng cất chân không. 2.1.1.7.13. Sức căng bề mặt Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực bên trong tác dụng lên bề mặt chất lỏng do sức hút của các phân tử nằm dưới bề mặt. Phương pháp tiêu chuẩn ASTM-D.971 đo sức căng bề mặt bằng cách xác định lực cần thiết để nhất một vòng dây bạch kim ra khỏi bề mặt chất lỏng có sức căng bề mặt lớn hơn, nghĩa là hướng lên từ mặt phân chia nước dầu. Sức căng bề mặt của dầu nhờn ít có ý nghĩa so với việc dùng nó để kiểm tra chất lượng của dầu. Tuy nhiên, phương pháp rất có ích trong việc đánh giá chất lượng của dầu nhờn đã sử dụng. Thông qua sức căng bề mặt có thể dự đoán khả năng bền oxi hóa của dầu nhờn. 2.1.1.7.14. Điểm đông đặc Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn được giữ tính linh động ở điều kiện đã cho. Để xác định điểm đông đặc theo phương pháp ASTM – D.97, trước tiên dầu được đun nóng để dảm bảo các cấu tử trong dầu tan hoàn toàn, sau đó làm lạnh theo tốc độ quy định, cứ 3o lại kiểm tra tính linh động của dầu một lần. Nhiệt độ đông đặc của dầu được xác định bằng cách lấy nhiệt độ là tại đó dầu không linh động nghĩa là khi ta nghiên bình đựng nó, rồi cộng thêm 3oC. Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp không tan và khi làm lạnh dầu thì những sáp này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đang cài vào nhau tạo thành một cấu trúc cứng, giữ dầu trong túi rất nhỏ của cấu trúc đó làm cho dầu mất tính linh động. Để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu thì người ta sử dụng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc. 2.1.1.7.15. Hàm lượng Clo Hàm lượng Clo là tất cả lượng Clo có mặt trong mẫu. Khi tiến hành xác định hàm lượng Clo có mặt trong mẫu có thể đánh giá độ nhiễm bẩn của dầu nhờn thải hoặc xác định lượng phụ gia của dầu nhờn. Có hai phương pháp xác định hàm lượng Clo: phương pháp dùng bom ASTM – D.808 xác định Clo bằng trọng lượng chuẩn và phương pháp ASTM – D.1317 xác định Clo bằng thể tích. Cả hai phương pháp này đều có thể áp dụng cho dầu nhờn mới hay dầu nhờn đã sử dụng cũng như dùng cho các loại mỡ. 2.1.1.7.16. Sự pha tạp nhiên liệu Việc lẫn nhiên liệu vào dầu nhờn động cơ làm cho độ nhớt của dầu nhờn giảm xuống, tăng khả năng mài mòn, làm giảm nhiệt độ chớp cháy làm giảm tỷ trọng... Sự pha tạp chất quá mức của nhiên liệu vào dầu còn có thể do trục trặc trong quá trình vận hành máy. Người ta xác định lượng nhiên liệu xăng lẫn vào trong dầu nhờn động cơ theo phương pháp chưng cất ASTM – D.322 hoặc phương pháp sắc kí ASTM – D.3525. Và xác định hàm lượng nhiên liệu dầu điezel lẫn vào trong dầu nhờn động cơ theo phương pháp ASTM – D.3524. 2.1.1.7.17. Cặn không tan Cặn không tan trong dầu nhờn là các chất bẩn, mạt kim loại do bị mài mòn, đất cát bụi, muội nhiên liệu và các sản phẩm oxi hóa. Các cặn muội có mặt trong dầu nhờn động cơ làm tăng độ đặc của dầu và tạo ra các cặn bùn làm tắc các rãnh dầu, bầu lọc dẫn tới tình trạng nóng chảy bạc lót ổ đỡ, kẹt trục khủyu. Cặn không tan làm cho dầu mới giảm phẩm chất ngay khi vừa cho vào. Cặn bẩn lâu ngày sẽ quánh lại và đóng rắn đến mức không thể dùng các phương pháp cơ học để làm sạch được. Theo phương pháp ASTMD.893 có hai cách xác định hàm lượng cặn không tan là phương pháp ly tâm và phương pháp dùng chất đông tụ. 2.1.1.7.18. Chỉ số kết tủa Lượng chất kết tủa hay cặn (tính bằng cm) được tách ra từ hổn hợp theo thể tích là 10% dầu và 90% naphtalen bằng cách quay li tâm ở những điều kiện nhất định được gọi là chỉ số kết tủa. Thông thường dầu mỏ được tinh chế tốt thì không có tạp chất không tan trong naphtalen còn loại dầu được tinh chế một phần hay dầu đen thường chứa các hợp chất không tan trong naphtalen. Những hơp chất này làm giảm chất lượng của dầu vì chúng kém bền nhiệt, kém bền oxi hóa. Phương pháp ASTM – D.91 chỉ xác định tổng các chất rắn hay các chất không tan trong dầu để nhận biết thành phần cần phải tách rồi mới tiến hành phân tích. 2.1.1.7.19. Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số xà phòng hóa biểu thị hàm lượng kiềm tác dụng với 1g dầu khi đun nóng theo một cách nhất định. Chỉ số xà phòng hóa cho biết lượng các chất béo có trong dầu nhờn. Các loại dầu khoáng có thể chứa các phụ gia, như các chất béo, có thể phản ứng với kiềm để tạo thành các xà phòng kim loại. Dầu động cơ đã sử dụng có thể chứa các axit tự do, este và chúng có thể chuyển thành xà phòng kim loại khi đun nóng. Theo phương pháp ASTM – D.129 thì chỉ số xà phòng hóa được xác định là số miligam KOH tiêu tốn cho 1g dầu trong điều kiện nhất định. 2.1.1.7.20. Độ bền oxi hóa Độ bền oxi hóa của dầu nhờn là khả năng chống lại sự oxi hóa dầu khi dầu tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao, áp suất cao. Quá trình oxi hóa dầu nhờn làm sinh ra các sản phẩm có hại như là axit, cặn, nhựa... làm tăng độ nhớt, tăng khả năng ăn mòn và làm giảm tuổi thọ của dầu. Vì thế, khả năng chống oxi hóa cao là một yêu cầu quan trọng đối với các loại dầu, đặc biệt là tua bin, dầu biến thế vì chúng làm việc trong thời gian rất lâu mới thay dầu. Hầu hết, các hợp phần của dầu nhờn đều tác dụng nhanh hay chậm với oxi và quá trình oxi hóa chủ yếu là quá trình làm biến chất dầu động cơ và dầu máy nén. Nếu dầu nhờn có độ bền oxi hóa thấp thì thường xuyên phải thay dầu gây nên chi phí chạy máy tăng lên. Bảng: Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu PLC Racer 4T Các chỉ tiêu Phương pháp thử Đơn vị Cấp độ SAE Độ nhớt động học ở 100oC ASTM – D.445 cSt Độ nhớt động học ở 40oC ASTM – D.445 cSt Chỉ số độ nhớt, min ASTM – D .2270 Trị số kiềm tổng, min ASTM – D.2896 mgKOH/g o Nhiệt độ chớp lửa ASTM – D.92 C o Nhiệt độ đông đặc ASTM – D.97 C Hàm lượng nước, max ASTM – D.95 %V Tỷ trọng ở 15oC ASTM – D.1298 Kg/l Bảng: Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu PLC Racer 2T Extra Tính chất Độ nhớt động học ở 100oC Nhiệt độ chớp lửa Nhiệt độ đông đặc Tỷ trọng ở 15oC Phương pháp thử ASTM – D. 445 ASTM – D. 92 ASTM – D. 97 ASTM – D. 1298 Đơn vị cSt o C o C Kg/l PLC Racer 4T 40 14.6 157 95 3.3 220 -9 0.05 0.89 PLC Racer 2T Extra 8.2 86 -9 0.894 2.1.2. Dầu nhờn thải 2.1.2.1. Giới thiệu chung Dầu nhờn phế thải là dầu nhờn sau khi sử dụng được một thời gian nhất định thì không còn khả năng đáp ứng được các yêu cầu bôi trơn của các thiết bị máy móc, động cơ và bị thải ra. Trong thành phần dầu nhờn thải có các thành phần gây ra sự giảm phẩm cấp chất lượng là: • Các hợp chất có màu tối, sản phẩm của quá trình oxi hóa như các hợp chất nhựa, axit. • Các hạt kim loại sinh ra do mài mòn thiết bị. • Nước bị lẫn vào từ các nguồn khác nhau như hơi ẩm trong không khí, sản phẩm của quá trình oxi hóa, dầu thải thu gom không đúng qui định... • Bụi, cặn từ bên ngoài lẫn vào. • Nhiên liệu do sự ngưng đọng của hỗn hợp làm việc của động cơ trên thành xylanh và trộn lẫn với dầu nhờn. • Do tác dụng của các của các cấu tử phân tán tẩy rửa của phụ gia sẽ chứa nhiều tạp chất phân tán mịn tạo thành hệ huyền phù bền vững trong dầu. Các thành phần này làm cho dầu nhờn có màu tối, độ nhớt thay đổi (có thể tăng hoặc giảm), chỉ số độ nhớt giảm, thành phần cơ học và hàm nước trong dầu tăng lên. Đặc tính của dầu nhờn bị thay đổi và không thích hợp với yêu cầu sử dụng, nếu qua một thời gian sử dụng nhất định mà không thay dầu nhờn thì sẽ làm cho máy móc hư hỏng mau chóng. Nhưng nếu dầu nhờn thải tháo ra mà bỏ đi thì có những tác hại như sau: • Gây ô nhiễm môi trường. • Lãng phí rất lớn, nhất là với một nước đang phát triển như nước ta. Nếu việc thu hồi dầu nhờn sau khi đã sử dụng được thực hiện tốt, có biện pháp và có qui định khuyến khích thực hiện... thì có thể tái sử dụng dầu nhờn này đến 50% . Sự cần thiết phải thu hồi dầu nhờn thải và tái sinh chúng còn có liên quan tới hai mục tiêu chính của xã hội hiện nay, đó là : • Giữ gìn tài nguyên thiên nhiên. • Cải thiện môi trường. 2.1.2.2. Nguyên nhân làm thay đổi tính chất dầu nhờn: Các yêu cầu cơ bản đặc ra với tính chất sử dụng của dầu: dầu khoáng cần phải có tính chất bôi trơn tốt, đảm bảo được bôi trơn lỏng hoàn toàn và độ bền đáng tin cậy của màng dầu trong mọi ổ ma sát của các cơ cấu máy trong dải vận tốc, nhiệt độ, cũng như tải trọng lớn. Sự bảo toàn màng dầu trên bề mặt là cần thiết để khắc phục tình trạng ma sát bán khô gây mài mòn và phá hủy chi tiết máy. Dầu nhờn cũng phải bền về mặt hóa học để chống lại sự oxi hóa bởi oxi trong không khí, trong các điều kiện nhiệt độ cao cũng như không thay đổi tính chất của mình trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Một loại dầu nhờn không ổn định sẽ chịu một sự oxi hóa rất nhanh và tạo ra các cặn rắn. Những cặn này là nguyên nhân gây ra sự bẩn máy móc, làm cháy cũng như làm gẫy các séc-măng trong động cơ... Trong quá trình oxi hóa, dầu sẽ xuất hiện các hợp chất axit có tính ăn mòn, chúng sẽ rút ngắn thời gian làm việc của dầu cũng như thời gian làm việc của thiết bị. Dầu không chỉ cần bền về mặt oxi hóa bởi oxi không khí mà còn phải đảm bảo là không phải bị biến đổi trong quá trình hoạt động dưới áp suất, độ ẩm, nhiệt độ cao. Vì vậy, độ bền hóa học của dầu được xác định bởi các chỉ tiêu như: tính bền oxi hóa, độ cốc hóa, chỉ số axit, chỉ số xà phòng... 2.1.2.2.1.Sự Oxi hóa: Khi làm việc trong các động cơ, máy móc và các thiết bị khác, khi bảo quản trong kho cũng như khi vận chuyển dầu đều tiếp xúc với oxi của không khí. Sự tiếp xúc này là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự biến đổi về mặt hóa học của dầu, đó gọi là quá trình oxi hóa. Trong quá trình oxi hóa, các tính chất lý hóa học của dầu sẽ bị thay đổi. Theo quy luật, sự thay đổi này dẫn đến sự giảm sút các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn. Nếu sự oxi hóa xảy ra ở mức độ đủ sâu thì có thể phải loại bỏ dầu nhờn khỏi hệ thống bôi trơn của máy móc và thay dầu nhờn mới. Khả năng chống lại quá trình oxi hóa như tốc độ oxi hóa, mức độ oxi hóa cũng như đặc trưng của các sản phẩm tạo thành, phụ thuộc vào bản chất của dầu, nhiệt độ, áp suất không khí, vào bề mặt tiếp xúc của dầu với không khí, vào sự có mặt của các tạp chất có khả năng xúc tác hoặc ức chế đối với quá trình oxi hóa và vào thời gian làm việc của dầu nhờn. Trong tất cả các hydrocacbon có mặt trong dầu nhờn thì hợp chất hydrocacbon thơm có độ bền oxi hóa cao nhất, sau đó đến hydrocacbon naphten và các hydrocacbon parafin dễ bị oxi hóa nhất ở nhiệt độ cao. Trong quá trình làm sạch dầu nhờn, chỉ còn lại một lượng rất nhỏ các hợp chất nhựa và chúng là những chất chống oxi hóa tự nhiên trong dầu. Quá trình oxi hóa các chất nhựa trong dầu cho ta các sản phẩm không tan mà tụ lại ở dạng asphanten và cacben. Ở giải nhiệt độ 20 - 30 oC thì quá trình oxi hóa trong dầu xảy ra rất chậm. Cùng với sự tăng nhiệt độ, tốc độ oxi hóa cũng sẽ tăng lên đáng kể. ở nhiệt độ 270 - 300oC và cao hơn thì đồng thời với sự bùng nổ của oxi hóa còn có sự phân hủy nhiệt của các hydrocacbon tạo thành CO2, nước và các hợp chất chứa cacbon khác. Sự tăng áp suất của oxi cũng thúc đẩy quá trình oxi hóa. Sự oxi hóa dầu nhờn trong lớp màng mỏng ở môi trưòng khí trơ như trong nitơ xảy ra chậm hơn so với trong môi trường oxi. Diện tích tiếp xúc của dầu với không khí càng lớn thì càng tạo điều kiện cho oxi khuyết tán vào trong dầu và làm tăng khả năng phản ứng polyme hóa dưới tác động của oxi tạo ra các sản phẩm nhựa và asphanten. Các kim loại có vai trò xúc tác mạnh nhất là Fe, Cu, Ni, Pb, Mn và Zn. Các kim loại như Al, Sn không thúc đẩy quá trình oxi hóa còn muối của nó thì laị có tác động kìm chế quá trình này. Các muối kim loại tạo thành trong quá trình làm việc của dầu nhờn như muối của axit naphtenic có tác động thúc đẩy sự oxi hóa dầu. Nước cũng có tác dụng thúc đẩy sự oxi hóa vì chúng có khả năng làm tăng hoạt tính cho các xúc tác nói trên. Trong giai đoạn đầu tiên thì quá trình oxi hóa xảy ra chậm sau đó cường độ tăng dần đến một điểm cực đại rồi chậm dần đến lúc không đổi (bằng 0). Trong quá trình làm việc của dầu nhờn trong động cơ, đồng thời với quá trình phân hủy và tạo ra các sản phẩm oxi hóa đầu tiên như: các axit hữu cơ, phenol, rượu, andehyt, các chất nhựa... còn nảy sinh các quá trình bật 2 mà người ta gọi là quá trình thứ cấp chẳng hạn như là quá trình polime hóa và ngưng tụ. Sản phẩm của quá trình oxi hóa dầu nhờn sẽ có từ 8 -18% các hợp chất có tính axit, 39 - 57% các chất nhựa, 4 -11% các hợp chất khác. Quá trình oxi hóa và polime hóa có sự oxi hóa sẽ diễn ra theo 2 hướng như sau: • Từ các hydrocacbon tạo thành các hydroperoxit sau đó đến các axit chứa oxi, các extronit, rồi tạo ra các axit asphantogen. Hướng này tạo thành các sản phẩm có tính axit. • Từ hydrocacbon tạo thành hydroperoxit rồi tạo thành các chất nhựa, các asphanten, cacben, và cuối cùng là các hợp chất cacboit. Hướng này tạo thành các sản phẩm có tính trung tính. Sản phẩm của quá trình oxi hóa sâu và ngưng tụ là các axit chứa oxy, axit asphantogen, các asphanten, các cacben, các hợp chất cacboit. Các chất này, khác với nhựa và axit, nó không tan trong dầu. Chúng tạo hệ keo hoặc ngưng tụ thành cặn trong dầu. Dầu trong quá trình chịu tác động lâu dài của áng sáng, cùng với sự xâm nhập của không khí sẽ làm sẫm màu dầu, do lúc này trong dầu tạo ra các chất nhựa và các chất khác. Trong tối hoặc ngoài ánh sáng phân tán, quá trình oxi hóa xảy ra với tốc độ chậm hơn khá nhiều. Một thông số tiêu biểu nhất xem dầu còn có thể sử dụng được hay không là chỉ số axit, trong đó không chỉ chú ý đến hàm lượng axit mà còn chú ý đến các dạng axit tạo thành. Các axit có phân tử lượng nhỏ có khả năng ăn mòn rất lớn nhưng chỉ khi dầu có lẫn một hàm lượng nước nào đó. Trong các dầu không lẫn nước người ta thấy rằng các axit kể cả các axit có phân tử lượng nhỏ cũng không gây ra một sự ăn mòn đáng kể nào. Các sản phẩm keo dính của các quá trình oxi hóa tạo thành có thể kết tụ trên đường ống dẫn dầu trên các van của động cơ, ngăn ngừa sự luân chuyển cũng như sự bôi trơn của dầu và có thể là nguyên nhân gây hư hỏng máy móc. Như vậy, xu hướng của dầu đối với việc tạo thành các chất keo tụ ở nhiệt độ thấp như các asphanten, cacben, cacboit cũng như các xà phòng chứa đồng, sắt của các axit naphtenic và các axit khác có ý nghĩa nhỏ hơn việc làm tăng trị số axit của dầu. Việc tăng khả năng chống oxi hóa của dầu trong giải nhiệt độ trung bình có thể đạt đuợc nhờ các phụ gia chống oxi hóa. 2.1.2.2.2.Sự nhiễm bẩn bởi các tạp chất: Các mạt kim loại có lẫn trong dầu do sự mài mòn của các bề mặt kim loại của các chi tiết. Các tạp chất như là bụi, cát trong không khí rơi vào dầu trong quá trình sử dụng và tích lũy lại trong dầu. Các tạp chất này gây ra sự mài mòn lớn cho các bề mặt của chi tiết trong quá trình làm việc. Đối với các máy móc, thiết bị làm việc trong môi trường nhiều bụi thì hàm lượng tạp chất này rất lớn, thậm chí đến vài phần trăm. Trong quá trình làm việc của dầu thì dầu còn bị nhiễm nước, nguyên nhân là do nước có từ không khí xung quanh, từ các sản phẩm cháy của nhiên liệu, và do cả sự không kín của hệ thống làm mát động cơ. Nước nằm trong dầu ở dạng hào tan hoặc dạng nhủ tương, tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể mà nó có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác. Tóm lại, trong quá trình dầu làm việc thì dầu luôn luôn bị nhiễm bẩn bởi các tạp chất cơ học và nước. 2.1.2.2.3.Sự làm loãng bởi nhiên liệu: Đối với các động cơ đốt trong, dầu nhờn không chỉ có vai trò bôi trơn, tản nhiệt mà chúng còn có tác dụng làm kín, khít các khe hở không cho các khí cháy từ xylanh lọt xuống cacte bằng một lớp màng dầu mỏng ở thành xylanh. Khi nhiên liệu được đưa vào xylanh của động cơ thì chúng được tạo thành hạt gồm không khí, hơi và các giọt dạng sương mù của nhiên liệu. Các hạt nhiên liệu này có thể đọng ở trên thành xylanh và có thể trộn lẫn với dầu nhờn. Ngoài ra, trong giai đoạn đầu của quá trình làm việc, đặc biệt là khi động cơ khởi động, hơi nhiên liệu có thể ngưng tụ lại trong bề mặt của xylanh và sẽ chảy xuống pha loãng dầu. Thông thường, dầu nhờn hàng không đã sử dụng thì lượng nhiên liệu có thể bị lẫn vào là khoảng từ 2 - 3%, còn trong dầu ôtô đã sử dụng thì chứa khoảng 3 - 7%. Như vậy, loại nhiên liệu sử dụng có thành phần cất càng nặng, tức là nhiệt độ sôi càng cao, thì nó càng bay hơi chậm hơn, ngưng tụ dễ dàng hơn và sự pha loãng dầu càng mạnh hơn. Sự lẫn nhiên liệu vào trong dầu nhờn dẫn đến việc làm giảm nhiệt độ bắt cháy và độ nhớt của dầu nhờn. 2.1.2.2.4.Sự phân hủy bởi nhiệt: Khi dầu tiếp xúc với các phân tử nhiệt độ cao của máy móc thì xảy ra sự phân hủy nhiệt, cracking. Kết quả của quá trình này là tạo ra các sản phẩm nhẹ dễ bay hơi cùng với các cấu tử nặng. Ngoài ra, dầu còn chịu sự đốt nóng cục bộ khá lớn. Xu hướng dầu khoáng đối với sự phân hủy nhiệt phụ thuộc trướcc hết là vào thành phần hydrocacbon trong nó. Các hydrocacbon trong dầu mà có cấu trúc càng phức tạp thì, mạch càng dài thì nó càng dễ dàng bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Tốc độ phân hủy của các hydrocacbon tăng lên cùng với sự tăng nhiệt độ và trong một khoảng nhiệt độ xác định nào đó (ví dụ 400 - 450 oC) thì tốc độ phân hủy của dầu tăng theo định luật Vanhoff. Theo qui luật này khi nhiệt độ tăng lên 10 oC thì tốc độ phân hủy sẽ tăng lên khoảng 2 lần. Một số các kim loại như Cu, Zn làm giảm một cách đáng kể nhiệt độ phân hủy của hydrocacbon bởi vì nó thể hiện vai trò xúc tác trong quá trình này. 2.2. Các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải 2.2.1. Bản chất của quá trình tái sinh Nếu thải dầu phế thải ra ngoài môi trường thì gây ô nhiễm môi trường rất nặng bởi lẽ nó chứa rất nhiều chất bẩn độc hại như: nước, nhiên liệu chưa cháy hết và các sản phẩm oxi hóa dầu, cát, bụi, tạp chất cơ học, các hạt kim loại bị bào mòn của các chi tiết máy rơi vào trong quá trình làm việc. Tất cả chúng lơ lửng trong dầu và làm tính chất lý hóa học của dầu thay đổi. Tiến hành tái sinh dầu nhờn thực chất là quá trình tách loại bỏ hết những chất bẩn ra khỏi dầu nhờn thải, phục hồi lại những tính chất ban đầu của dầu nhờn gốc. Có rất nhiều phương pháp để tiền hành tái sinh dầu nhờn thải như là: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp lý hóa.... 2.2.2. Các phương pháp tái sinh 2.2.2.1. Các phương pháp vật lý Nhìn chung, thì tái sinh dầu nhờn thải bằng phương pháp vật lý chỉ áp dụng với những dầu có độ oxi hóa chưa sâu, đặc biệt là dầu nhờn động cơ có phụ gia phân tán tấy rửa thì phương pháp vật lý không thể xử lý được. Các phương pháp vật lý gồm: • Lắng: các hạt kim loại, asphanten, nước nằm trong dầu sẽ tự lắng xuống khi dầu ở trạng thái tĩnh. Việc lắng dựa vào nguyên lý ngưng lắng các hạt dưới tác dụng của trọng lực. Sự ngưng lắng sẽ tốt hơn ở nhiệt độ cao bởi vì ở điều kiện nhiệt độ cao thì độ nhớt giảm xuống, tạo điều kiện cho các hạt lắng nhanh hơn. Nhiệt độ lắng tốt nhất là 80 - 90oC. Nếu để dầu tự lắng ở điều kiện nhiệt độ thường thì thời gian lắng sẽ lâu hơn và hiệu quả thấp hơn. Quá trình lắng chỉ áp dụng cho lọc sơ bộ. • Ly tâm: là quá trình đông tụ thông dụng để tách các tạp chất cơ học, nước ra khỏi dầu. Phương pháp này còn được áp dụng để rửa dầu bằng cách cho thêm nước vào dầu để các hợp chất có khả năng tan trong nước tách khỏi khối dầu, rồi sau đó ly tâm để tách hết các chất cần tách ra. • Lọc: được sử dụng để tách sơ bộ hoặc tái sinh các loại dầu biến chất không sâu. Lọc chỉ tách ra được các tạp chất cơ học không tan trong dầu. • Chưng cất: là phương pháp tái sinh dầu nhờn khá phổ biến trên thế giới. Nó có ưu điểm là tách loại được hoàn toàn nước, nhiên liệu, tạp chất cơ học có lẫn trong dầu. Tuy nhiên, nó phải luôn đi kèm với các phương pháp làm sạch khác như hấp phụ, làm sạch bằng hydro, trích ly bằng dung môi chọn lọc do nó không tách hết được các cấu tử tối màu. 2.2.2.2. Các phương pháp hóa lý 2.2.2.2.1.Đông tụ Đông tụ là phương pháp chủ yếu để tăng cường tính chất lọc cho những dầu thải không lọc. Bản chất của phương pháp đông tụ là sự tập hợp những hạt keo, tạo ra những chất keo tụ lắng xuống. Có thể tiến hành đông tụ bằng tác động cơ học, bằng nhiệt, bằng dòng điện hoặc bằng chất đông tụ. Chất đông tụ có thể là chất điện ly, chất hoạt động bề mặt hoặc các chế phẩm tẩy rửa tổng hợp. Những chất đông tụ điển hình là: H 2SO4, Na2CO3, Na2SiO3, Na3PO4. Chất đông tụ hoạt động bề mặt là loại ion hoặc không ion. Tốt hơn cả là những chất hoạt động bề mặt anion gốc sulfonat mà phổ biến hơn cả là loại Sulfonol RSO 3Na trong đó R là gốc cacbon từ 12 – 18C. Chất đông tụ có khả năng làm mất điện tích của các hạt keo làm chúng ngừng xô đẩy nhau và dính lại với nhau tạo thành hạt lớn lắng xuống đáy. Qua nghiên cứu người ta đã xác định được rằng dùng chất hoạt động bề mặt điện ly để đông tụ các tạp chất phân tán mịn trong dầu thải không lọc là có hiệu quả nhất. Dầu nhờn phế thải, do tác dụng của phân tán tẩy rửa của phụ gia sẽ chứa nhiều tạp chất phân tán mịn tạo thành những huyền phù bền vững trong dầu. Tái sinh loại dầu nhờn này đòi hỏi phải qua đông tụ sơ bộ các tạp chất. Do thành phần dầu nhờn thải luôn luôn thay đổi nên cần phải có một loạt các chất hoạt động bề mặt khác nhau về hiệu quả động tụ và giá thành để tăng tính kinh tế. Các hạt keo trong dầu nhờn thải mang điện tích, chúng không ngừng xô đẩy nhau và phân tán đều trong toàn bộ thể tích dầu. Khi có mặt của chất đông tụ, các hạt keo trung hòa điện tích ngừng xô đẩy nhau và khi đó bắt đầu dính lại với nhau. Kết quả là các hạt lớn dần và lắng xuống đáy. Như vậy, quá trình đông tụ thực chất là làm giảm mối liên kết của các hạt với môi trường phân tán xung quanh nó. Quá trình đông tụ chỉ xảy ra khi đảm bảo đủ điều kiện nhiệt độ, thời gian xử lý, lượng và nồng độ chất đông tụ cũng như sự tiếp xúc của chúng tốt với dầu nhờn thải. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự đông tụ liên quan chủ yếu đến độ nhớt của dầu nhờn thải. Khi độ nhớt giảm thì chất động tụ dễ dàng tiếp xúc với dầu nhờn thải, vì vậy mà nên thực hiện quá trình ở điều kiện nhiệt độ cao. Song không nên thực hiện ở nhiệt độ cao quá 100oC vì ở nhiệt độ này dầu sẽ sôi và bắn ra ngoài. Tốt nhất là nên để nhiệt độ từ 80 – 90oC. Quá trình đông tụ không xảy ra tức thời, muốn đông tụ hoàn toàn phải có thời gian nhất định. Trong điều kiện các yếu tố khác bảo đảm (tiếp xúc tốt, nồng độ chất đông tụ đủ, nhiệt độ đủ cao...) thì thời gian để đông tụ xảy ra hoàn toàn là từ 20 – 30 phút. Đông tụ thường được tiến hành trong bể lắng đáy hình nón được trang bị những thiết bị đun nóng và khuấy trộn. 2.2.2.2.2.Hấp phụ Hấp phụ là quá trình tập trung các chất bẩn trên bề chất hấp phụ. Chất hấp phụ có khả năng hấp phụ trên bề mặt của mình một lượng lớn các chất asphan, axit, este và các sản phẩm oxi hóa khác trong dầu nhờn thải. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất và trị số bề mặt chất hấp phụ. Đặc tính của chất hấp phụ có ý nghĩa không kém. Ví dụ, silicagen hấp thụ tốt nhựa asphan còn oxit nhôm lại hấp phụ tốt axit hữu cơ phân tử thấp. Để tăng khả năng hấp phụ thì cần phải hoạt hóa chúng. Trong tái sinh dầu nhờn thải, người ta dùng chất hấp phụ phổ biến nhất là đất sét tẩy màu rồi đến silicagen, oxit nhôm... Về nguyên tắc chất hấp phụ càng được nghiền nhỏ thì khả năng hấp phụ càng lớn, tuy nhiên nó lại gây cản trở cho việc lọc sau hấp phụ. Trong tái sinh dầu nhờn thải bằng chất hấp phụ, nhiệt độ và thời gian sử lý có ý nghĩa quan trọng. Khi tăng nhiệt độ thì hiệu quả hấp thụ giảm do chuyển động nhiệt của các phân tử được hấp phụ tăng lên do đó khó giử được trên bề mặt chất hấp phụ. Ở nhiệt độ thấp, do độ nhớt của các phân tử dầu nhờn thải cao cho nên các phân tử dầu khuếch tán quá chậm đối với bề mặt chất hấp phụ. Thường thì dầu nhờn thải được làm sạch khi cường độ khuấy trộn cao 1000 – 1400 vòng/phút, trong khoảng thời gian là 30 phút. Lượng chất hấp thụ phụ thuộc vào độ hoạt động của chất hấp phụ và độ nhiễm bẩn của dầu nhờn thải. Phương pháp làm sạch dầu nhờn thải bằng hấp phụ là phương pháp tiếp xúc được sử dụng phổ biến vì công nghệ đơn giản, dể thực hiện và hiệu quả cao. 2.2.2.3. Các phương pháp hóa học 2.2.2.3.1.Làm sạch bằng axit Sunfuric Làm sạch bằng axit sunfuric là một phương pháp hóa học đồng thời cũng là phương pháp hóa lý, bởi lẽ axit sunfuric ngoài tác dụng làm sạch các chất có hại nó còn lại là một dung môi tốt cho nhiều hợp chất đồng thời còn là một chất đông tụ rất tốt cho dầu nhờn. Tất cả các chất có hại (trừ axit hữu cơ) được tách ra khỏi dầu nhờn thải cùng với guđron axit (cặn nhớt nặng do phần lớn asphanten hòa tan trong axit H 2SO4 cùng với cacben và cacboit axit những sản phẩm của quá trình oxi hóa dầu nhờn). 2.2.2.3.2.Làm sạch bằng kiềm Phương pháp làm sạch bằng kiềm là giai đoạn cuối cùng sau khi làm sạch bằng axit sunfuric, là giai đoạn đầu của việc làm sạch bằng kiềm – đất sét hay cũng có thể sử dụng phương pháp này một cách độc lập trong quá trình tái sinh dầu nhờn thải. Những chất kiềm được sử dụng làm sạch phổ biến nhất là: Na 2CO3, NaOH hoặc là Na3PO4. Khi xử lý dầu sơ bộ bằng axit sunfuric thì những chất còn lại trong dầu nhờn được trung hòa tạo thành các axit sunfonaftenic, các este axit. Trường hợp dùng phương pháp kiềm độc lập để tái sinh dầu nhờn thì kiềm chỉ tác dụng với các axit hữu cơ tạo thành những muối natri (xà phòng), chúng hòa tan tốt trong nước. Những cặn kiềm lắng xuống nước và được tách ra trong quá trình lắng dầu. Xà phòng còn lại trong dầu ở trạng thái lơ lửng được tách ra bằng phương pháp rửa nước nóng. Trong quá trình xử lý dầu nhờn bằng kiềm có thể xảy ra sự thủy phân xà phòng tạo ra nhũ gây trở ngại cho quá trình làm sạch. Nồng độ kiềm và nhiệt độ xử lý ảnh hưởng đến hai hiện tượng này. Nồng độ kiềm tăng thì sự thủy phân của xà phòng giảm nhưng lại dễ dàng tạo nhủ. Nhiệt độ tăng thì khả năng thủy phân tăng nhưng khả năng hòa tan của xà phòng trong nước cũng tăng. Do phá nhủ rất khó khăn cho nên trong thực tế người ta tiến hành xử lý ở điều kiện nhiệt độ cao và nồng độ axit thấp. 3. CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Theo một sáng chế ở Úc dầu nhờn thải được tái sinh bằng phương pháp đông tụ bởi tổ hợp của dung môi tổng hợp có chứa nhóm cacbonyl với dung dịch điện ly. Đặc điểm nổi bậc của sáng chế này là nước không cần tách ra khỏi dầu nhờn thải trước khi xử lý vì nước là thành phần thiết yếu trong quá trình đông tụ. Song việc tổng hợp các dung môi loại này rất phức tạp và tốn kém. Ở Đức có một phương pháp tái sinh dễ thực hiện hơn. Theo phương pháp này người ta xử lý sơ bộ dầu nhờn thải bằng dung dịch của hỗn hợp Na 2CO3 hoặc K2CO3 với Na2SO4 hoặc K2SO4 sau đó xử lý tiếp bằng các phương pháp quen biết như làm sạch bằng sunfuric, bằng dung môi hay bằng hydro. Phương pháp này cho dầu tái sinh khá sạch, phụ gia dễ kiếm song công nghệ cồng kềnh, phức tạp. • Để tái sinh dầu máy cán thải, theo phương pháp được đề xuất ở Pháp, ≥ người ta dùng dung dịch kiềm mạnh muối vô cơ có PH 9 mà trước hết là hydroxit và cacbonat của kim loại nhóm 1 và 2. - Bên cạnh những sáng chế mới được đề xuất này, mỗi nước đều có phương pháp tái sinh riêng phù hợp với điều kiện cụ thể của từng nước. Dưới đây điểm qua tình hình tái sinh dầu thải của thế giới trong những năm gần đây: Balan: chủ yếu là tái sinh đầu động cơ. Phương pháp tái sinh dầu ở đây chủ yếu như sau: dầu thải được khử nước, được xử lý bằng axit rồi bằng kiềm và cuối cùng được tẩy màu bằng đất sét rồi lọc ép. Có chưng cất chân không trước hoặc sau khi xử lý. - Pháp: người ta dùng propan lỏng để khử cặn bằng cách chiết rồi xử lý tiếp bằng axit, bằng đất sét rồi chưng cất chân không. Ngoài ra còn dùng chất đông tụ. - Italta: ở đây thì tỏ ra tiến bộ hơn Pháp, người ta dùng propan lỏng để tách chiết hai lần nhưng việc xử lý tiếp dầu được thực hiện bằng hydro và cuối cùng là chưng cất chân không. Phương pháp này cho hiệu quả cao nhưng chi phí lại rất tốn kém. - Mỹ: sử dụng phổ biến là phương pháp Berc. Làm kết tủa cặn bẩn bằng hỗn hợp chuyên dụng trộn với đầu thải đã được tách nước sau đó chưng cất chân không cho ra những sản phẩm khác nhau. Phương pháp này đắt, thiết bị phức tạp khó vận hành. - Phương pháp được coi là hiện đại nhất hiện nay là phương pháp Recyclon của Hà Lan. Theo phương pháp này, người ta phun các hóa chất chuyên dùng vào dầu thải đã khử nước, sau đó chưng cất phân tử ở điều kiện chân không sâu. - Liên Xô: hiện nay việc tái sinh dầu thải được thực hiện chủ yếu bằng cách ngưng tụ rồi chưng cất chân không và cuối làm sạch bằng hydro rồi thêm phụ gia để được dầu nhờn thành phẩm. Cặn được dùng làm chất đốt với nhiên liệu. Nhìn chung, các dây chuyền công nghệ mới gồm hai công đoạn chính: chưng cất dầu thải để khử nước và cacbua hydro nhẹ, sau đó làm sạch những chất đã cất bằng hydro. Trong dây chuyền tái sinh mới sự tẩy rửa bằng hydro là giai đoạn quyết định, nó được thực hiện lần lượt trong thiết bị phản ứng bảo vệ rồi trong thiết bị phản ứng chính cho sự tẩy rửa bằng hydro. • Công nghệ xử lý dầu nhớt thải theo phương pháp chưng cất (tái chế nóng) là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay so với phương pháp tái chế lạnh, đang được trung tâm môi trường triển khai, mang lại hiệu quả cao do khả năng thu hồi đạt tới 85%, không có phụ phẩm, không ô nhiễm môi trường Dầu sau khi xử lý, tái chế từ dầu thải bẩn lẫn tạp chất, ngậm nước, xăng rửa… sẽ trở thành dầu công nghiệp có màu đỏ vàng, ánh xanh trong suốt, đảm bảo tối thiểu các tiêu chuẩn về độ nhớt, độ chớp cháy, độ chống ô xy hoá trở lại…hiện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống như các lò đốt gốm, sứ, gạch tuynel, nồi hơi, nồi đốt rác, máy nổ, máy nông ngư cụ. 4. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ DẦU NHỜN 4.1. Quy trình 4.1.1. Khử nước Trong dầu thải bao giờ cũng có nước đó là do quá trình sử dụng và quá trình thu gom, bảo quản dầu thải chưa đúng cách. Tác hại của nước như sau: Tạo nhủ tương nước dầu. Làm giảm nồng độ axit cho vào trong giai đoạn sau. Vì vậy, khâu đầu tiên của quá trình tái sinh dầu nhờn là khử nước có trong dầu bằng cách khuấy và đun nóng mẫu dầu thải lên 120oC và giữ trong 5 phút. 4.1.2. Làm sạch bằng axit sunfuric H2SO4 4.1.2.1. Mục đích Tiến hành làm sạch dầu nhờn thải bằng axit sunfuric với mục đích là tách một phần hay tách toàn phần các hợp chất sau ra khỏi dầu nhờn thải: • Các hợp chất hydrocacbon đói. • Các hợp chất chứa lưu huỳnh. • Các hợp chất chứa nitơ. • Các hợp chất chứa oxy. • Các hợp chất nhựa. • Các hợp chất asphanten. • Các hợp chất kém ổn định. • • Cải thiện được một số tính chất như sau: • Độ ổn định chống oxi hoá. • Lượng cặn cacbon. • Khả năng phá nhủ. • Màu và mùi của dầu. 4.1.2.2. Cơ sở của phương pháp Làm sạch bằng axit sunfuric là sự kết hợp giữa hai phương pháp hoá lý và hoá học. Trong đó axit sunfuric không chỉ có tác dụng phản ứng với các hợp chất có hại có trong dầu nhờn thải mà còn là một chất điện ly mạnh để keo tụ. 4.1.2.2.1.Về mặt hoá học Khi cho axit sunfuric vào dầu thải, axit tham gia vào nhiều phản ứng phức tạp. Thông thường, axit sunfuric không tác dụng với các hợp chất Parafin và Naphten nhưng trong sản phẩm phụ của quá trình thấy có các hydrocacbon này, vì chúng kết hợp với sunfo axit và este axit tạo nhủ. Các hydrocacbon thơm bị sunfo hóa, mức độ này tùy thuộc vào cấu trúc nhánh alkyl đính bên. Các hydrocacbon thơm có mạch bên dài và có nhiều mạch bên thì khó bị sunfo hóa. Các hydrocacbon lai hợp naphten – thơm bị sunfo hóa khi lượng axit nhiều. Các hydrocacbon đói tác dụng với axit sunfuric tạo thành este axit xảy ra ở điều kiện nhiệt độ thấp. Các este của axit sunfuric nước tan trong nước và khi trung hòa tạo thành muối tương ứng. Khi cho tác dụng với nước hay cho tác dụng với nước kiềm thì este của axit sunfuric sẽ bị thủy phân tạo thành rượu tương ứng. Phản ứng này xảy ra ở điều kiện nhiệt độ bình thường. Các este của axit sunfuric kết hợp với hydrocacbon đói tạo thành các polimer. Các hydrocacbon đói kết hợp với sunfuric ở nhiệt độ 40oC thì tạo thành các este trung tính: Các este trung tính có thể tạo thành khi đốt nóng hỗn hợp este axit của axit sunfuric: Este trung tính này là chất lỏng không màu, không hòa tan trong nước nhưng hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ. Chúng dễ hòa tan trong dầu đã làm sạch của quá trình. Các hợp chất chứa lưu huỳnh kết hợp với axit sunfuric, chẳng hạn như là Mecaptan, tạo thành khí SO2 và đisunfua theo phương trình sau: 2 RSH + H2SO4 RS RS + SO2 + H2O Đisunfua RS – RS tạo thành dễ hòa tan trong sản phẩm làm sạch. Cho axit sunfuric đậm đặc tác dụng lên Thiophen (C4H4S) và các đồng đẳng của nó tạo thành axit thiofen- sunfuric. Các disunfua, sunfua, thiophan chúng không tác dụng với axit sunfuric nhưng chúng lại tan rất tốt trong axit sunfuric, đặc biệt là điều kiện ở nhiệt độ thấp. Trong quá trình xử lý dầu thải thì còn tạo ra axit naphtenic. Một phần axit naphtenic thì bị sunfo hóa, còn một phần thì hòa tan trong axit sunfuric. 4.1.2.2.2.Về hoá keo Dầu nhờn thải có thể coi là một dung dịch keo và các chất bẫn có lẫn trong dầu là những hạt keo, chúng mang điện và luôn luôn chuyển động xô đẩy nhau không ngừng. Khi cho axit sunfuric với nồng độ đủ lớn vào vì đây là chất điện ly mạnh cho nên chúng có tác dụng ép mỏng lớp điện tích kép của hạt keo và hạ thấp hàng rào năng lượng tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm và keo tụ. Sự keo tụ được nhận biết qua một vài dấu hiệu như có sự thay đổi màu, xuất hiện hiện tượng vẩn đục, sự bắt đầu kết tủa của pha phân tán... Để tăng hiệu suất cho quá trình keo tụ thường thì tiến hành khuấy trộn mạnh. Bởi vì ta biết rằng nguyên nhân của sự keo tụ là cân bằng hấp phụ của chất làm bền bị phá vỡ, các hạt keo bị mất tính ổn định và bị phá vỡ. Cho nên khi khuấy trộn thì có tác dụng phá vỡ cân bâng hấp phụ. Quá trình keo tụ còn xảy ra rất tốt ở điều kiện nhiệt độ cao vì ở điều kiện nhiệt độ cao thì thì cũng xảy ra sự khử hấp phụ chất làm bền và làm tăng chuyển động Brown làm cho các hạt keo dễ vượt qua được hàng rào thế năng để keo tụ. Song ở điều kiện nhiệt độ thấp thì keo tụ cũng xảy ra tốt vì là khi nhiệt độ giảm thì độ tan của các chất giảm, độ quá bảo hoà tăng lên dẫn tới sự keo tụ. 4.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên kết quả tái sinh dầu nhờn bằng axit H2SO4 Yếu tố nhiệt độ Nhiệt độ xử lý vô cùng quan trọng trong việc làm sạch dầu nhờn thải bằng axit sunfuric H2SO4. Nhiệt độ phụ thuộc vào độ nhớt của dầu nhờn cần làm sạch. Thông thường tái sinh dầu nhờn thải bằng axit sunfuric, muốn nhận được dầu nhờn có chất lượng tốt thì tiến hành ở nhiệt độ thấp. Khi làm sạch dầu nhờn có độ nhớt 18 – 25 mm 2/s ở 50oC thì tiến hành tái sinh ở nhiệt độ 55 – 80oC. Nguyên liệu dầu nhờn có độ nhớt là từ 3 – 5 mm 2/s ở 50oC thì tiến hành nhiệt độ làm sạch là từ 30 – 35oC. Yếu tố lưu lượng axit Mức độ tách các chất nhựa, asphanten ra khỏi dầu nhờn tăng lên khi tăng lượng axit. Nhưng không tăng theo tỉ lệ mà những lượng axit tăng ban đầu sẽ có tác dụng mạnh hơn còn những lượng axit tăng sau ít có tác dụng. Yếu tố nồng độ axit sunfuric Nồng độ axit cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình tái sinh dầu nhờn. Khi nồng độ axit thấp thì axit chỉ khử được một phần các hydrocacbon đói cũng như các hợp chất khác. Đồng thời khi nồng độ axit thấp thì về lĩnh vực hoá keo là không đủ để hạ thấp hàng rào năng lượng tạo khả năng keo tụ. Khi tăng nồng độ axit thì sẽ tăng sự tạo thành axit sunforic hóa. Thông thường, quá trình tái sinh dầu nhờn bằng axit thì nồng độ axit hợp lý nhất là trong khoảng từ 92 – 98%. Yếu tố thời gian tiếp xúc Trong quá trình làm sạch thì thời gian khuấy trộn dầu với axit thường tiến hành từ 30 – 70 phút. Thời gian này phụ thuộc vào thể tích thiết bị khuấy trộn và tính chất của dầu nhờn thải. Nếu bề mặt tiếp xúc của dầu nhờn và axit càng lớn khuấy trộn axit với dầu nhờn càng ít. Vì vậy, việc khuấy trộn phải thực hiện liên tục trong suốt thời gian xử lý dầu. Axit sunfuric không chỉ tác dụng với các chất của nguyên liệu trong lúc khuấy mà còn cả khi lắng gudron axit. Thời gian lắng sau khi khuấy trộn thường là từ 2 – 8 giờ đối với phân đoạn dầu nhờn cất, còn với dầu nhờn nặng khoảng 20 giờ. Trong phương pháp tái sinh dầu nhờn bằng axit sunfuric thì tốc độ lắng và sự lắng hoàn toàn của các chất có hại rất có ý nghĩa. Để tăng nhanh sự lắng đọng thì người ta cho thêm vào dầu nhờn đang xử lý các chất lắng đọng. Chất lắng đọng tốt nhất mà thường được sử dụng là thủy tinh lỏng, đất sét. Dầu sau khi tiến hành tái sinh bằng phương pháp axit thì cần phải trung hòa và tách những chất có hại. 4.1.2.4. Quá trình tiến hành Lấy 300 ml mẫu đã loại nước ở bước thứ nhất cho vào cốc thuỷ tinh loại 500 ml. Đem đun nóng ở nhiệt độ cần thí nghiệm và khuấy với tốc độ 60 – 80 vòng/phút. Sau khi mẫu đạt đến nhiệt độ cần thí nghiệm thì bắt đầu cho axit sunfuric 98% với hàm lượng cần thí nghiệm và khuấy. Sau thời gian khuấy 40 phút thì mang mẫu ra và để lắng trong vòng 18h sau đó lắng bỏ cặn. Sau khi xử lý axit xong, ta sẽ có được các bảng kết quả về hàm lượng axit, thời gian khuấy trộn, nhiệt độ xử lý, nồng độ axit. 4.1.3. Trung hoà bằng kiềm Sau khi sử lý dầu nhờn bằng axit sunfuric thì trong dầu sẽ còn axit, đây là điều bất lợi cho dầu nhờn động cơ vì nó sẽ phá huỷ máy cho nên sau khi xử lý axit thì phải tiến hành trung hoà axit dư. Những chất kiềm thường được dùng là NaOH, Na 2CO3 hay là Na3PO4, với những chất kiềm này ngoài nhiệm vụ trung hoà axit dư trong đầu sau tái sinh thì những chất kiềm này còn có thể tác dụng với các axit hữu cơ tạo thành những muối natri (xà phòng), những muối này tan trong nước và được tách ra trong quá trình lắng dầu. Khi cho kiềm vào dầu sau khi dã xử lý axit ta nhận thấy có sự thay đổi màu dầu điều đó có nghĩa là kiềm cũng có tác dụng làm sạch các tạp chất mà trong quá trìng xử lý bằng axit không xử lý hết. Trong quá trình trung hòa có ảnh hưởng bởi các yếu tố về nồng độ kiềm và nhiệt độ dầu. Khi nồng độ kiềm tăng lên thì sự thuỷ phân của xà phòng giảm nhưng lại dễ tạo nhủ. Khi tăng nhiệt độ thì tăng khả năng tạo nhủ thấp nhưng khả năng thuỷ phân của xà phòng trong nước thì lại tăng lên. Như vậy, tốt nhất là nên sử dụng kiềm yếu và ở điều kiện nhiệt độ cao. 4.1.4. Rửa kiềm Sau khi trung hòa kiềm xong phải dùng nước để khử hết bazơ còn thừa. Cách làm như sau: dùng nước sôi 100oC đổ vào mẫu để lắng trong 8 giờ rồi tháo nước. Quá trình rửa kiềm này có thể tiến hành nhiều lần cho tới khi không còn kiềm trong mẫu. Để kiểm tra được bazơ có còn trong mẫu hay không thì ta cũng dùng thuốc chỉ thị màu (phenolphlatein) như sau: dùng một ống thủy tinh cho nước cất vào cùng với dầu đã tẩy bazơ với khối lượng nhiều hơn nước, rồi lắc mạnh trong 3 phút. Sau đổ dầu ở trên ra nhỏ mấy giọt phenolphlatein vào. Nếu nước không có màu thì chứng tỏ bazơ đã hết, nếu nước có màu hồng thì bazơ vẫn còn cho nên phải tẩy vài lần nửa cho hết bazơ. 4.1.5. Hấp phụ Để làm cho màu dầu sau khi tái sinh đạt hiệu quả như mong muốn thì bước tiếp theo là cho hấp phụ những chất bẩn chưa được tách hết trong hai quá trình trên. Các chất mà có thể sử dụng làm chất hấp phụ là đất sét, vôi và nhôm oxit. Nhưng việc sử dụng đất sét có nhược điểm là cặn của quá trình gây ra ô nhiễm môi trường và khó xử lý nên dùng vôi và nhôm oxit để làm chất hấp phụ. Sau khi tiến hành xử lý dầu theo hai bước trên thì trong dầu vẫn có thể còn lại một ít các chất nhựa, các chất chứa lưu huỳnh, nước, chúng là những chất làm cho màu dầu tối và là những chất phân cực. Vì vậy, để hấp phụ được những chất này thì cần phải chọn những chất hấp phụ phân cực. Vôi và nhôm oxit là những chất hấp phụ phân cực. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hấp phụ: • Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học đều tỏa nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra ở hấp phụ vật lý thấp (vài kcal/mol), còn ở hấp phụ hóa học thì nhiệt lượng tỏa ra lên tới hàng chục, thậm chí hàng trăm kcal/mol, tương đương với hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học. • Vì sự hấp phụ tỏa nhiệt nên theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng, lượng chất bị hấp phụ giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy vậy, ở nhiệt độ thấp, hấp phụ hóa học thường diễn ra chậm và khi nhiệt độ tăng thì tốc độ hấp phụ có thể tăng theo. Điều này liên quan đến hàng rào năng lượng hoạt hóa đặc trưng cho tương tác hóa học giữa các phân tử bị hấp phụ và các tiểu phân của lớp bề mặt. Hấp phụ • hoá học mà tốc độ phụ thuộc vào năng lượng hoạt hóa gọi là hấp phụ hoạt hóa. Thường đối với cùng một chất, trong những khoảng nhiệt độ khác nhau có thể quan sát thấy cả hai kiểu hấp phụ. ở nhiệt độ thấp quan sát thấy sự hấp phụ vật lý, ở nhiệt độ cao quan sát thấy sự hấp phụ hóa học. Cả hai quá trình thường bị ngăn chia bởi một vùng trung gian. Trong vùng này lượng chất bị hấp phụ tăng lên khi nhiệt độ tăng. Dầu nhờn thải sau khi được làm sạch sơ bộ vẫn còn lẫn một lượng hợp chất nhựa nhất định nên mầu của dầu còn tối và độ ổn định oxy hóa thấp. Quá trình hấp phụ nhằm mục đích tách lượng nhựa này ra khỏi dầu để dầu có độ trong, có màu sáng hơn và ổn định hơn. Để sự hấp phụ xảy ra với hiệu suất cao thì việc chọn lựa chất hấp phụ và điều kiện hấp phụ là rất quan trọng. Đối với các qúa trình làm sạch dầu nhờn bằng phương pháp hấp phụ, các chất hấp phụ silicagen, oxit nhôm, đất sét luôn là những chất hấp phụ sử dụng rộng rãi nhờ khả năng làm sạch cao và dễ kiếm. Hình : Quy trình tái chế dầu nhờn thải 4.2. Phụ gia và pha chế phụ gia cho dầu nhờn: 4.2.1. Giới thiệu chung: Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí là các nguyên tố được thêm vào dầu bôi trơn như dầu mỡ nhờn, chất lỏng chuyên dụng để nâng cao các tính chất riêng cho các sản phẩm cuối cùng. Thường mỗi loại phụ gia được dùng ở nồng độ từ 0,01 đến 5%. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, một phụ gia có thể được đưa vào ở nồng độ giao động từ vài phần triệu đến trên 10%. Phần lớn thì gần như các loại dầu nhờn đều cần nhiều loại phụ gia để thoả mãn các yêu cầu sử dụng. Trong một số trường hợp các phụ gia riêng biệt được pha thẳng vào dầu gốc. Một số trường hợp khác, hổn hợp các loại phụ gia được pha trộn thành phụ gia đóng gói, sau đó mới pha vào dầu nhờn. Ngày nay, hầu như các chủng loại dầu bôi trơn và chất lỏng bôi trơn đều chứa ít nhất là một loại phụ gia, một số loại dầu như dầu động cơ, dầu bánh răng... có chứa nhiều loại phụ gia khác nhau. 4.2.2. Các chủng loại phụ gia: Phụ gia chủ yếu được sử dụng nhằm cải thiện hay tạo ra những tính chất cần thiết của dầu nhờn mà gốc không có được. Một phụ gia có thể đảm nhiệm một hoặc nhiều chức năng khác nhau. Sau đây là một vài chức năng quan trọng của phụ gia: • Làm tăng độ bền oxy hoá. • Chống ăn mòn. • Chống gỉ. • Chống tạo cặn bám và cặn bùn. • Giữ các chất trong dầu ở dạng huyền phù. • Tăng chỉ số độ nhớt. • Giảm nhiệt độ đông đặc. • Chống tạo bọt. • Tăng khả năng làm kín. • Làm giảm ma sát. • Chống bề trầy xước bề mặt. • Ngăn chặn sự phát triển vi sinh. • Tăng khả năng bám dính của dầu. • Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn. • Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác của kim loại trong quá trình oxy hoá và ăn mòn. 4.2.2.1. Phụ gia ức chế quá trình oxy hoá: Phụ gia này nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu (tăng độ bền oxy hoá), khắc phục hiện tượng cháy vòng găng, giảm bớt hiện tượng ăn mòn chi tiết tạo cặn. Có hai nhóm phụ gia chống oxy hoá: • Phụ gia kìm hãm 1 quá trình oxy hoá dầu ở một lớp dày ngay trong khối dầu: nhóm này quan trọng nhất là các chất ức chế oxy hóa, đó là các chất có chứa nhóm phenol hay amin, có thể chứa hai nhóm đồng thời như các phenol có chứa nitơ hoặc lưu huỳnh, các kẽm di-ankyl di-thiophotphat, các hợp chất của photpho, lưu huỳnh... các chất ức chế này có nồng độ thấp (khoảng 0,005 đến 0,5%). • Phụ gia kìm hãm quá trình oxy dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại, đó là các chất thơm nhiệt, được pha với tỷ lệ 0,5 đến 3%, chúng làm chậm quá trình oxi hoá dầu ở lớp mỏng trên chi tiết động cơ ở nhiệt độ tương đối cao (200 - 300 oC), ngoài ra, có tác dụng bảo vệ, chống gỉ cho ổ đỡ. Các chất thơm nhiệt được dùng là các chất hữu cơ chứa photpho, lưu huỳnh, kẽm. Các loại chất thơm nhiệt dường như là các chất thơm quan trọng nhất vì khi động cơ ngừng làm việc là lúc dầu ngừng tuần hoàn và khi đó chất thơm tẩy rửa cũng ngừng hoạt động thì khi đó chất thơm nhiệt lại ngược lại, sẽ hoạt động mạnh hơn, nó không cho các lớp dầu mỏng trên các chi tiết chưa nguội có khả năng biến thành sạn. 4.2.2.2. Phụ gia tẩy rửa: Với nồng độ 2 - 10%, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan trong dầu, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chì trên các bộ phận của động cơ đốt trong. Chúng tác dụng bằng cách hấp thụ lên các hạt không tan, giữ chúng lại trong dầu nhằm giảm tối thiểu cặn lắng và giữ sạch các chi tiết động cơ. Tác nhân quan trọng nhất có tính tẩy rửa là các phụ gia có chứa kim loại, chúng bao gồm: sunphonat, phenolat và salixilat của canxi hoặc magie được sử dụng như các chất chứa kim loại. 4.2.2.3. Phụ gia tăng chỉ số độ nhớt: Phụ gia được sử dụng làm tăng chỉ số độ nhớt là các polime tan được trong dầu, nghĩa là chúng làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ giảm đi (tăng chỉ số độ nhớt) cũng như là để tạo ra các loại dầu mùa đông. Các phụ gia này chia làm hai nhóm: dạng hydrocacbon và dạng este. • Dạng hydrocacbon có các loại: polyisobutylen, copolyme etylen- propylen, copolyme styren - butadien đehdro hoá, copolyme styren - izopren. • Dạng este gồm: Polymetacrylat, polyacrylat và các copolime của este styrenmaleic. Tuy nhiên, các chất cải thiện chỉ số độ nhớt hiện nay là các polyme của etylenpropylene và polyizobutylen. 4.2.2.4. Phụ gia phân tán: Phụ gia này được sử dụng để ngăn ngừa, làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Các phụ gia phân tán quan trọng nhất bao gồm: • Ankenyl-poly-amin-suxinimit. • Ankyl-hydroxybenzyl-polyamin. • Este-polyhydroxy-suxinic. • Poly-aminamit-imidazonlin. • Polyamin suxinic. • Este photpholat. Như vậy các chất phân tán được sử dụng đều có chứa các nhóm chức như amin, imit, amit... hoặc các nhóm hydroxy-este nên các polyme như polymetacrylat cũng cho khả năng phân tán. Mặt khác, do chúng có tính nhớt nhiệt nên chúng được sử dụng như là các phụ gia phân tán nhiều tác dụng. 4.2.2.5. Phụ gia ức chế ăn mòn: Là phụ gia có chức năng làm giảm tối thiểu việc tạo thành các peoxit hữu cơ, axit và các thành phần oxi hoá khác làm xuống cấp dầu động cơ, bảo vệ ổ đỡ vầ bảo vệ các bề mặt khỏi ăn mòn. 4.2.2.6. Chất ức chế rỉ: Nếu như động cơ làm việc không có thời gian ngừng lâu thì dầu nhờn làm chức năng chống rỉ tương đối tốt vì khi động cơ ngừng trong thời gian ngắn thì dầu nhờn chưa kịp chảy hết các chi tiết. Nhưng nếu động cơ ngừng lâu hoặc bảo quản lâu thì thành xylanh, cổ trục khuỷu thì các chi tiết đánh bóng hoặc mài sẽ bị rỉ. Rỉ là sự hình thành sắt hydroxit Fe(OH)2 , là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn bề mặt. Có nhiều hợp chất được dùng để ức chế rỉ như: các axit béo, các amin hữu cơ, các xà phòng kim loại của axit béo... thường pha vào dầu với tỷ lệ 0,1 đến 1%. Ngoài các chất phụ gia vừa nêu trên thì còn có rất nhiều các loại phụ gia khác như là phụ gia chống mài mòn, phụ gia biến tính, giảm ma sát, phụ gia hạ điểm đông đặc, phụ gia ức chế tạo bọt... Tóm lại, phụ gia cho dầu bôi trơn là một hợp phần công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là dầu nhờn động cơ. Vấn đề pha chế dầu động cơ là một công việc khó khăn, phức tạp tốn kém, đòi hỏi nhiều ngành kỹ thuật tham gia, nó cũng là sức mạnh cạnh tranh của các công ty dầu nhờn. Vậy thì tỷ lệ phụ gia pha như thế nào với dầu gốc sẽ tạo ra dầu thành phẩm chất lượng cao, không những làm giảm những mặt hạn chế của dầu gốc, nâng cao phẩm cấp đối với các chất đã có sẵn của dầu và tạo cho dầu những tính chất mới cần thiết. Trong thực tế, một vài loại dầu động cơ có thể chứa hơn 20% phụ gia các loại. Dưới đây sẽ cho ta thấy thành phần pha chế tổng quát động cơ SAE 30 hoặc SAE 40. Thành phần dầu nhờn thương phẩm Dầu gốc Chất tẩy rửa Chất phân tán không tro Kẽm di-ankyl dithiophotphat Phụ gia chống oxi hoá và chống mài mòn Chất biến tính ma sát Chất hạ điểm đông đặc Chất ức chế tạo bọt % trọng lượng 71,5 – 96,2 2 – 10 1–9 0,5 – 3 0,1 – 2 0,1 – 3 0,1 – 1,5 2 – 15 ppm Bảng : Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các loại phụ gia trong dầu nhờn thương phẩm. 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Dầu nhờn thải sau khi tái sinh bằng phương pháp axit kết hợp với việc trung hòa kiềm, xử lý hấp phụ bằng γ -Al2O3 thì cho ta hiệu suất hơn 70%, dầu có màu gần với dầu gốc. Tuy nhiên, độ nhớt và một vài thông số khác là chưa phù hợp với dầu nhờn gốc. Do vậy, muốn sử dụng được dầu nhờn sau khi tái sinh làm dầu gốc thì cần phải nghiên cứu và khảo sát kỷ càng hơn để thu được chất lượng cũng như hiệu suất cao hơn. Việc tiến hành tái sinh dầu thải sẽ làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường, tận dụng được triệt để vật tư phế liệu, tiết kiệm được ngoại tệ đồng thời làm tăng nguồn nhiên liệu để sản xuất dầu nhờn và giải quyết được vấn đề công ăn việc làm cho người lao động. Phương pháp xử lý bằng axit sunfuric thì qui trình công nghệ đơn giản, dể thực hiện và phù hợp với qui mô sản xuất nhỏ, phù hợp với điều kiện của Việt Nam hiện nay. Trong quá trình tái chế cần chú ý: Dầu đổ lẩn lộn với nhau vẫn tái sinh được, nhưng tốn rất nhiều axit, do vậy khi thu gom dầu thải cần phải để riêng từng loại dầu nhờn khác nhau để giảm bớt hàm lượng axit cần dùng. Có như thế giá thành sản phẩm sau khi tái sinh mới thấp, phẩm chất dầu đảm bảo và lượng kiềm dùng để trung hoà không cần phải tốn nhiều. Sau khi đun lần đầu để khử nước thì cũng tiến hành lọc sơ bộ một lần để giảm bớt các chất bẩn có trong dầu thải, và do đó lượng axit dùng cũng sẽ giảm đi. Khi đun dầu lần cuối ở nhiệt độ cao, nếu dầu có hiện tượng trào bọt thì ban đầu cho vào một lượng nhỏ và đun tới nhiệt độ cần đun, sau đó cho từ từ lượng dầu còn lại để khắc phục hiện tượng trào bọt. Ngoài ra, dầu nhờn và axit sunfuric cũng là những chất rất độc hại cho nên khi tiến hành làm thí nghiệm cần phải chú ý những điều sau: Khi dùng dầu nhờn bẩn phải hết sức thận trọng, giử gìn sạch sẽ. Tránh để dầu nhờn tiếp xúc với da với mắt và các đồ dùng cá nhân. Đồng thời tránh tiếp xúc lâu với dầu động cơ đã sử dụng. Giữ dầu ở nhiệt độ thường và tránh những nguồn gây toa lửa điện. Khi tiếp xúc với dầu nhờn thì cần phải có găng tay, áo bảo hộ lao động. Khi thu gom dầu thải nếu không cẩn thận sẽ ảnh hưởng không tốt đến tính chất của dầu tái sinh 5.2. Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO [...]... của dầu thay đổi Tiến hành tái sinh dầu nhờn thực chất là quá trình tách loại bỏ hết những chất bẩn ra khỏi dầu nhờn thải, phục hồi lại những tính chất ban đầu của dầu nhờn gốc Có rất nhiều phương pháp để tiền hành tái sinh dầu nhờn thải như là: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp lý hóa 2.2.2 Các phương pháp tái sinh 2.2.2.1 Các phương pháp vật lý Nhìn chung, thì tái sinh dầu nhờn thải. .. sản phẩm dầu nhờn do bị oxi hóa nên sinh ra các chất tạo cặn, tăng cường ăn mòn các ổ đỡ kim loại, hợp kim Pb/Cu Hơn nữa, các sản phẩm của quá trình oxi hóa xuất hiện làm cho dầu nhờn thay đổi màu và thay đổi một số tính chất hóa lý của dầu nhờn như: không khí sẽ làm khuấy trộn dầu trong cacte (đối với dầu nhờn động cơ), độ axit tăng lên, độ nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong dầu nhờn xuất... động bề mặt điện ly để đông tụ các tạp chất phân tán mịn trong dầu thải không lọc là có hiệu quả nhất Dầu nhờn phế thải, do tác dụng của phân tán tẩy rửa của phụ gia sẽ chứa nhiều tạp chất phân tán mịn tạo thành những huyền phù bền vững trong dầu Tái sinh loại dầu nhờn này đòi hỏi phải qua đông tụ sơ bộ các tạp chất Do thành phần dầu nhờn thải luôn luôn thay đổi nên cần phải có một loạt các chất hoạt... nhóm 1 và 2 - Bên cạnh những sáng chế mới được đề xuất này, mỗi nước đều có phương pháp tái sinh riêng phù hợp với điều kiện cụ thể của từng nước Dưới đây điểm qua tình hình tái sinh dầu thải của thế giới trong những năm gần đây: Balan: chủ yếu là tái sinh đầu động cơ Phương pháp tái sinh dầu ở đây chủ yếu như sau: dầu thải được khử nước, được xử lý bằng axit rồi bằng kiềm và cuối cùng được tẩy màu bằng... NGHỆ TÁI CHẾ DẦU NHỜN 4.1 Quy trình 4.1.1 Khử nước Trong dầu thải bao giờ cũng có nước đó là do quá trình sử dụng và quá trình thu gom, bảo quản dầu thải chưa đúng cách Tác hại của nước như sau: Tạo nhủ tương nước dầu Làm giảm nồng độ axit cho vào trong giai đoạn sau Vì vậy, khâu đầu tiên của quá trình tái sinh dầu nhờn là khử nước có trong dầu bằng cách khuấy và đun nóng mẫu dầu thải lên 120oC và... Trong tái sinh dầu nhờn thải bằng chất hấp phụ, nhiệt độ và thời gian sử lý có ý nghĩa quan trọng Khi tăng nhiệt độ thì hiệu quả hấp thụ giảm do chuyển động nhiệt của các phân tử được hấp phụ tăng lên do đó khó giử được trên bề mặt chất hấp phụ Ở nhiệt độ thấp, do độ nhớt của các phân tử dầu nhờn thải cao cho nên các phân tử dầu khuếch tán quá chậm đối với bề mặt chất hấp phụ Thường thì dầu nhờn thải. .. phương pháp này một cách độc lập trong quá trình tái sinh dầu nhờn thải Những chất kiềm được sử dụng làm sạch phổ biến nhất là: Na 2CO3, NaOH hoặc là Na3PO4 Khi xử lý dầu sơ bộ bằng axit sunfuric thì những chất còn lại trong dầu nhờn được trung hòa tạo thành các axit sunfonaftenic, các este axit Trường hợp dùng phương pháp kiềm độc lập để tái sinh dầu nhờn thì kiềm chỉ tác dụng với các axit hữu cơ tạo... trọng lượng thể tích hay theo ppm Hàm lượng nước trong dầu nhờn là một đặc trưng quan trọng đối các loại dầu: dầu thủy lực, dầu ôtô, dầu bánh răng công nghiệp, dầu tuabin, dầu xylanh, dầu công nghiệp, đặc biệt là nó rất quan trọng đối với dầu biến thế Nước có trong dầu biến thế sẽ làm giảm điện áp đánh thủng gây nguy hiểm cho máy biến thế Nước có trong dầu không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự oxi hóa mà... phương pháp tái sinh dầu nhờn thải 2.2.1 Bản chất của quá trình tái sinh Nếu thải dầu phế thải ra ngoài môi trường thì gây ô nhiễm môi trường rất nặng bởi lẽ nó chứa rất nhiều chất bẩn độc hại như: nước, nhiên liệu chưa cháy hết và các sản phẩm oxi hóa dầu, cát, bụi, tạp chất cơ học, các hạt kim loại bị bào mòn của các chi tiết máy rơi vào trong quá trình làm việc Tất cả chúng lơ lửng trong dầu và làm... của dầu nhờn ở nhiệt độ là 40 và 100 oC thì người ta có thể đánh giá được là loại dầu nhờn đó là tốt hay xấu, có còn được sử dụng được hay không Người ta còn dùng độ nhớt để phân loại dầu bôi trơn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng 2.1.1.7.3.Chỉ số độ nhớt Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi theo nhiệt độ, áp suất Chỉ số độ nhớt cao chứng tỏ là dầu đó ít thay đổi theo nhiệt độ, và ngược lại Đối với dầu ... pháp tái sinh riêng phù hợp với điều kiện cụ thể nước Dưới điểm qua tình hình tái sinh dầu thải giới năm gần đây: Balan: chủ yếu tái sinh đầu động Phương pháp tái sinh dầu chủ yếu sau: dầu thải. .. 2.1.2 Dầu nhờn thải 2.1.2.1 Giới thiệu chung Dầu nhờn phế thải dầu nhờn sau sử dụng thời gian định không khả đáp ứng yêu cầu bôi trơn thiết bị máy móc, động bị thải Trong thành phần dầu nhờn thải. .. công nghệ tái sinh dầu nhờn khác dựa thiết bị phức tạp : xử lý hóa chất, chưng cất chân không, trích ly hidro hóa làm Tất phương pháp tái sinh dầu nhờn đại cho dầu nhờn hoàn toàn thay dầu nhờn gốc