Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Chơng Dầu bôi trơn 1.1 Tổng quan Dầu bôi trơn vật liệu quan trọng kinh tế quốc gia Tất máy móc, thiết bị dạng kích cỡ khác thực đợc chức hiệu loại dầu bôi trơn thích hợp Do có nhiều chủng loại từ dầu bôi trơn có cấp chất lợng thấp đến cao đợc dùng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng từ đặc biệt đến loại dầu đa dụng, dùng rộng r i nhiều lĩnh vực Các nớc giới sản xuất dầu bôi trơn theo tiêu chuẩn, quy định riêng phù hợp với điều kiện sử dụng máy móc nớc Thông thờng việc bôi trơn máy móc phải sử dụng dầu nhà chế tạo chúng quy định Đất nớc ta sau nhiều năm đổi mới, với xu hội nhập quốc tế diễn nhanh chóng, nên sử dụng nhiều máy móc nớc khác sản xuất Trong thực tế, việc tuân thủ quy định dầu bôi trơn mà nhà chế tạo đề khó khăn Vì để bôi trơn loại máy móc, thiết bị h ng nớc khác chế tạo, thay loại dầu bôi trơn có tính tơng đơng với dầu mỡ mà h ng chế tạo quy định Vì vậy, việc sử dụng vật liệu bôi trơn nói chung, dầu mỡ bôi trơn nói riêng quy trình bôi trơn phù hợp với quy định nhà chế tạo thiết bị, góp phần lớn đảm bảo cho máy móc, thiết bị hoạt động ổn định, giảm chi phí bảo dỡng, nâng cao tuổi thọ sử dụng độ tin cậy chúng kinh tế - Dầu mỡ bôi trơn có bốn chức bản, là: + Làm giảm ma sát, giảm cờng độ mài mòn, ăn mòn bề mặt ma sát nhằm đảm bảo cho động cơ, máy móc đạt công suất tối đa + Làm sạch, chống tất loại mài mòn để đảm bảo tuổi thọ sử dụng động + Làm mát + Làm kín Bôi trơn biện pháp làm giảm ma sát đến mức thấp nhất, cách tạo bề mặt ma sát lớp chất (chất bôi trơn) Chất bôi trơn dạng lỏng (dầu nhờn hay gọi dầu nhớt), dạng đặc (mỡ bôi trơn) hay dạng rắn Trong số chiếm đa phần chất bôi trơn dạng lỏng, chất bôi trơn dạng đặc, sau dạng rắn Chất bôi trơn dạng thờng chiếm áp dụng vài trờng hợp riêng biệt nh bôi trơn ổ trục có nhiệt độ cao chân không, nơi dùng dầu hay mỡ bôi trơn đợc BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn - Để đảm bảo cho dầu bôi trơn thực tốt chức nêu trên, dầu bôi trơn phải có phẩm chất tốt Cụ thể dầu bôi trơn phải có tính bám dính tốt, phải có độ nhớt thích hợp, phải có độ bền hoá học, học, sinh học , phải có độ dẫn nhiệt tốt, không gây ăn mòn hoá học, tẩy rửa phân tán tốt cặn, muội sinh trình sử dụng động cơ, thiết bị - Việc lựa chọn, sử dụng dầu bôi trơn thích hợp đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo cho dầu bôi trơn thực đợc chức cách tốt Cơ sở quan trọng để lựa chọn dầu bôi trơn thích hợp dựa vào nguyên lý bôi trơn: + Đối với chi tiết làm việc có chuyển động nhanh cần dùng dầu có độ nhớt thấp ngợc lại + Khe hở mặt tiết làm việc lớn dầu bôi trơn cần có độ nhớt cao + Nhiệt độ làm việc cao dùng dầu có độ nhớt cao + Số vòng quay lớn, áp suất trục nhỏ dùng dầu có độ nhớt thấp + áp suất trục lớn, số vòng quay nhỏ dùng dầu có độ nhớt cao + Phạm vi thay đổi nhiệt độ lớn dùng dầu có tính nhiệt nhớt tốt (chỉ số độ nhớt cao) + Môi trờng làm việc tiếp xúc với không khí, khí cháy nhiệt độ cao dùng dầu có tính chống oxy hoá chống ăn mòn + Môi trờng làm việc tiếp xúc với nớc nớc chọn dầu có tính chống tạo nhũ chống tạo bọt + Thời gian sử dụng dầu lâu, chọn dầu có tính chống oxy hoá tốt, tính ổn định cao - Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu mỡ nhờn dầu mỏ dầu thực vật Dầu gốc đợc sản xuất từ dầu mỏ thông qua trình chế biến đợc gọi dầu gốc khoáng dầu có nguồn gốc từ thực vật đợc tổng hợp qua trình tổng hợp hóa học đợc gọi dầu gốc tổng hợp Thành phần dầu bôi trơn dầu gốc phụ gia đợc pha trộn để nâng cao chất lợng dầu bôi trơn Bản chất dầu thô trình chế biến định tính chất vật lý hoá học dầu gốc tạo thành 1.2 Dầu gốc Dầu gốc khoáng đợc sử dụng pha chế dầu bôi trơn thích hợp chủ yếu thu đợc từ trình chng cất chân không sản phẩm đáy tháp chng cất khí Dầu gốc khoáng thờng chứa loại hydrocacbon sau đây: - Parafin mạch thẳng mạch nhánh; - Hydrocacbon no đơn đa vòng (naphten) có cấu trúc vòng xyclohexan gắn BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn với mạch nhánh parafin - Hydrocacbon thơm đơn vòng đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl - Các hợp chất chứa vòng naphten, vòng thơm mạch nhánh ankyl phân tử - Các hợp chất hữu có chứa dị nguyên tố, chủ yếu hợp chất chứa lu huỳnh, oxi và nitơ Các parafin mạch thẳng, dài loại sáp rắn nên hàm lợng chúng dầu bôi trơn phải giảm tới mức tối thiểu, đặc biệt dầu bôi trơn sử dụng nhiệt độ thấp Trong đó, parafin mạch nhánh lại thành phần tốt cho dầu bôi trơn chúng có độ ổn định nhiệt tính nhiệt nhớt tốt Mạch nhánh dài đặc tính thể rõ ràng hơn parafin mạch nhánh Tơng tự nh hydrocacbon vòng no vòng thơm Có thể nói tính chất mong muốn có hydrocacbon vòng naphten vòng thơm, loại có tỉ lệ số vòng phân tử thấp nhng mạch nhánh lại dài mang tính parafin Số vòng ngng tụ nhiều mà mạch nhánh parafin ngắn tính chất nhiệt nhớt hydrocacbon không thích hợp để làm dầu bôi trơn Để đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lợng dầu gốc, dầu gốc cần đợc chế biến sâu thu đợc từ phân đoạn tháp chng cất chân không nh trình: chiết, tách, hydrotreating nhằm loại bỏ cấu tử không mong muốn khỏi dầu gốc Việc lựa chọn dầu gốc để pha chế dầu bôi trơn phụ thuộc vào độ nhớt, mức độ tinh chế, độ ổn định nhiệt khả tơng hợp với chất khác (chất phụ gia) vật liệu mà dầu bôi trơn tiếp xúc trình sử dụng Công nghệ sản xuất dầu gốc bao gồm bớc sau: - Chng cất chân không - Tách nhựa, asphalten - Tách aromatic - Tách parafin - Xử lý hydro Nhìn chung, dầu gốc khoáng thành phần chủ yếu dùng để pha chế dầu bôi trơn, tính chất dầu gốc khoáng không đủ để cung cấp tính bôi trơn thích hợp cho tất loại động cơ, máy móc, thiết bị Vì dầu gốc khoáng có thành phần hóa học tơng tự nhau, điều làm hạn chế tính chất bôi trơn dầu gốc khoáng điều kiện làm việc khác Ưu nhợc điểm dầu tổng hợp so với dầu gốc khoáng: BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Ưu điểm: - Cho phép điều chế loại dầu gốc có tính chất nh đ định trớc chúng đợc tổng hợp phản ứng hóa học từ chất có phân tử lợng nhỏ - Cho phép tạo chất có tính chất u việt dùng để làm dầu gốc cho dầu bôi trơn, so với dầu gốc tổng hợp, dầu gốc khoáng dù có dùng nhiều phơng pháp phức tạp (xử lý hydro) tách đợc hết cấu tử không mong muốn khỏi hỗn hợp dầu gốc Vì dầu gốc khoáng đợc sử dụng để sản xuất loại dầu nhờn có yêu cầu bôi trơn trung bình đại diện cho thuộc tính dầu Dầu gốc tổng hợp tạo tính chất riêng biệt mà dầu gốc khoáng nh: hoàn toàn không cháy, hòa lẫn với nớc - Dầu gốc tổng hợp có khoảng nhiệt độ làm việc rộng nhiều so với dầu khoáng, khoảng từ 550C đến 3200C Nhợc điểm: - Nhợc điểm lớn dầu gốc tổng hợp đòi hỏi nhiều công đoạn tổng hợp hóa học phức tạp, giá thành dầu gốc cao - Không sản xuất đợc với số lợng lớn nh dầu gốc khoáng dù nguồn nguyên liệu lớn nhiều so với dầu gốc khoáng - Không có tính đa dạng nh dầu gốc khoáng hỗn hợp có mặt số cấu tử thực loại chức riêng biệt Thành phần dầu gốc tổng hợp chủ yếu bao gồm phần sau: - Hydrocacbon tổng hợp nh: Oligome olefin, polyme, copolyme, ankyl hydrocacbon thơm, polybuten, hydrocacbon no mạch vòng - Este hữu cơ: chủ yếu este diaxit, este polyol axit béo - Polyglycol: Chủ yếu polyme etylen, propylen oxit có trọng lợng phân tử cao hai - Este photphat: chủ yếu este ankyl/aryl photphat 1.2.1 Chng cất chân không Giai đoạn thứ công nghệ sản xuất dầu gốc tách lấy phân đoạn riêng biệt có độ nhớt khác Bớc đầu trình chng cất chân không phần cặn lại trình chng cất khí Do đó, mục đích bớc điều chỉnh độ nhớt nhiệt độ chớp cháy dầu gốc Chng cất chân không nhằm điều chỉnh độ nhớt nhiệt độ chớp cháy dầu gốc BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn LVGO Tháp chng cất chân không Gasoil chân không nhẹ MVGO Gasoil chân không trung bình Cặn khí Cặn chân không Hình 1: Tháp chng cất chân không sản xuất dầu nhờn 1.2.2 Tách nhựa, asphalten Sự có mặt nhựa, asphalten dầu gốc nguyên nhân làm cho dầu gốc có độ nhớt cao, số độ nhớt (VI_Viscosity Index) thấp, có độ bền oxi hoá thấp, dễ gây ăn mòn làm xấu màu dầu (do thờng có dị nguyên tố chúng), nguyên nhân xuất keo làm tính đồng dầu Để tách nhựa, asphalten thông thờng ngời ta dung phơng pháp chiết với dung môi thích hợp Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc vào tính chọn lọc nó, tức vào khả phân tách hai nhóm cấu tử khác mặt hoá học Dung môi dùng phải rẻ, sẵn có, bền mặt hoá học sử dụng, không gây ăn mòn dễ sử dụng Ngày nay, ngời ta thờng sử dụng propan làm dung môi cho trình chiết tách nhựa, asphalten Hiệu suất trình chiết phụ thuộc vào ba yếu tố bản: chất dung môi, nhiệt độ tiến hành tỉ lệ dung môi nguyên liệu Đối với dung môi propan, trình chiết thờng đợc tiến hành 40 - 960C với tỉ lệ dung môi: nguyên liệu : 1.2.3 Tách aromactic Các hydrocabon thơm có số độ nhớt thấp, độ nhớt lớn, đồng thời chúng bền, dễ bị oxi hoá làm tăng khuynh hớng tạo cốc trình sản xuất dầu gốc ngời ta phải loại aromatic Việc tách aromatic đợc thực phơng pháp chiết Có ba dung môi thờng đợc sử dụng furfurol, phenol n-metyl-2pyrolydon (NMP) Nếu đem BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Nguyên liệu Tháp chiết phân đoạn chng cất Cột cất dung môi Rafinat Dung môi Dung môi Rafinat dung môi dung môi hoà trộn kỹ với phân đoạn dầu sau để yên hỗn hợp tách lắng hai pha hai lớp đợc tạo thành Pha chiết chứa hầu nh toàn dung môi với cấu tử tan mà chủ yếu hydrocabon thơm; pha lại gồm cấu tử không tan, chủ yếu hydrocabon no dung môi Sau tách dung môi, phần chiết lại không biến đổi mặt hoá học Cột cất dung môi phần chiết Phần chiết dung môi Rafinat Phần chiết Hình 2: Sơ đồ chiết Aromatic, nhựa asphalten 1.2.4 Tách parafin (tách sáp) Hỗn hợp parafin mạch thẳng (sáp) có nhiệt độ nóng chảy cao hoà tan dầu mỏ Vì chúng không đợc phép có mặt dầu nhờn thành phần, ngoại trừ hàm lợng thấp, loại dầu đợc sử dụng điều kiện đặc biệt Trên thực tế, hầu nh tất loại dầu gốc khoáng phải qua trình tách parafin Tách parafin khâu quan trọng khó khăn trình sản xuất dầu gốc Có hai quy trình đợc sử dụng cho mục đích Quy trình thứ làm lạnh kết tinh sáp; quy trình thứ hai dùng trình cracking chọn lọc để bẻ g y phân tử parafin tạo thành sản phẩm nhẹ, phơng pháp đợc gọi phơng pháp tách parafin dùng chất xúc tác 1.2.4.1 Tách sáp phơng pháp kết tinh Sáp dầu mỏ bao gồm hợp phần dễ tách riêng kết tinh làm lạnh phân đoạn có chứa chúng Nh cách kết tinh dễ dàng xử lý dầu chứa sáp thành dầu không chứa sáp Quá trình dựa nguyên lý làm lạnh dầu để kết BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn tinh parafin rắn sau lọc ly tâm tách riêng phần rắn khỏi pha lỏng Tuy nhiên, phơng pháp không liên tục, đòi hỏi có áp suất cao nhiều khâu; độ nhớt cao dầu làm cho trình lọc khó khăn đặc biệt với dầu có độ nhớt lớn; không áp dụng phơng pháp với nhiều loại dầu có loại sáp vi tinh thể Chính thế, để khắc phục nhợc điểm ngời ta kết hợp làm lạnh với việc sử dụng dung môi Thông thờng ngời ta thờng sử dụng hỗn hợp dung môi khác để làm tăng tính linh hoạt trình Hỗn hợp mytyl etyl xeton (MEK) với metyl izo butyl xeton (MIBK) MEK với toluen hay đợc sử dụng 1.2.4.2 Quá trình hydro cracking chọn lọc Quá trình hydrocracking chọn lọc dùng để tách parafin từ dầu có hai loại: loại thứ dùng loại chất xúc tác nhằm hạ nhiệt độ đông đặc; loại thứ hai dùng hai loại chất xúc tác vừa để hạ nhiệt độ đông đặc vừa để tăng độ bền oxi hoá sản phẩm Chất xúc tác đợc sử dụng zeolit tổng hợp Các chất xúc tác bẻ g y mạch hydrocacbon mạch thẳng hydrocacbon có mạch dài cách chọn lọc Phơng pháp có nhiều u điểm so với phơng pháp kết tinh nh hiệu suất cao, không cần có công đoạn làm hydro, vốn đầu t thấp, cho phép sản xuất dầu gốc có nhiệt độ đông đặc thấp từ nguyên liệu có hàm lợng parafin cao 1.2.5 Làm hydro Quá trình tinh chế sản phẩm dầu đ tách parafin trình cần thiết nhằm loại bỏ chất hoạt động mặt hoá học, có ảnh hởng đến tính chất hoá lý dầu gốc Ví dụ hợp chất chứa nitơ ảnh hởng mạnh đến màu sắc nh độ bền màu dầu gốc phải loại bỏ chúng yêu cầu trình tinh chế hydro RSH + H2 - H2S + RH C5H5N + H2 C5H12 + NH3 Sau tiến hành tách loại H2S, NH3 thu đợc dầu gốc có độ bền hoá lý cao phẩm chất tốt phù hợp cho trình sản xuất dầu bôi trơn thơng phẩm 1.2.6 Cách gọi tên dầu gốc Phân loại dầu gốc - Phân loại theo thành phần: Căn vào thành phần loại Hydrocacbon chiếm u dầu gốc mà phân dầu gốc thành loại nh: dầu khoáng farafin, dầu gốc khoáng naphten, dầu gốc khoáng aromatic Bảng cho thấy khác tính chất vật lý hóa học dầu bôi trơn có cấu trúc khác Dầu gốc aromat đợc dẫn bảng để so sánh mà không đợc dùng để sản xuất dầu bôi trơn BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Bảng Đặc tính vật lý hóa học loại dầu khoáng khác Tính chất/ thành phần hóa học Độ nhớt 40oC, cSt Độ nhớt 100oC, cSt Chỉ số độ nhớt Tỷ trọng 200C Nhiệt độ chớp cháy, oC Điểm anilin, oC Nhiệt độ đông đặc, oC Phân tử lợng, đvc Chỉ số khúc xạ Phân tích qua đất sét % hợp chất phân cực % thành phần thơm % thành phần no Loại nguyên tử cấu trúc nhóm (phân tích cấu trúc nhóm) % CA % CN % CP Dầu parafin 40 6,2 100 0,8628 229 107 -15 440 1,4755 Dầu naphten 40 5,0 0,9194 174 73 -30 330 1,5068 Dầu aromat 36 4,0 -185 0,9826 160 17 -24 246 1,5503 0,2 8,5 91,3 3,0 43 54 6,0 80 14 32 66 19 37 44 41 36 23 - Phân loại theo độ nhớt: Phần chng cất đợc sử dụng làm nguyên liệu cho trình sản xuất dầu gốc thờng nằm khoảng 11 đến 150 cSt 400C Độ nhớt phân đoạn cặn khoảng 140 đến 1200 cSt Dầu gốc khoáng có cách gọi tên tạo khác biệt phân đoạn đầu chng cất dầu cặn theo độ nhớt: + Các phân đoạn dầu gốc trung tính SN (Sovent Neutral) đợc phân loại theo độ nhớt Saybolt (SUS) 1000F: SN 70, SN 150, SN 500 Chẳng hạn, dầu gốc SN 150 phân đoạn dầu chng cất có độ nhớt 150 SUS 1000F (29 cSt 400C) + Các phân đoạn cặn BS (Bright Stock) đợc phân loại theo độ nhớt Saybolt 210 F: BS 150, BS 250 Chẳng hạn, dầu BS 150 phân đoạn dầu cặn có độ nhớt 150 SUS 2100F (30,6 cSt 1000C) - Phân loại theo số độ nhớt (VI): + Dầu có số độ nhớt cao (HVI): VI > 85, đợc sản xuất từ dầu gốc parafin qua công đoạn tách chiết dung môi tách sáp + Dầu có số độ nhớt trung bình (MVI): 30 < VI < 85, đợc sản suất từ BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn hai phần cất naphten parafin + Dầu có số độ nhớt thấp (LVI): VI < 30, đợc sản suất từ phân đoạn dầu gốc naphten đợc dùng số độ nhớt độ oxy hóa không cần thiết trọng Công nghệ hydrocracking tạo dầu gốc có số độ nhớt cao 140, loại dầu có số độ nhớt cao (VHVI) siêu cao (SHVI) hay gọi dầu gốc bán tổng hợp Dầu gốc bán tổng hợp dạng trung gian giữ dầu gốc khoáng tiêu biểu hydrocacbon tổng hợp, chúng tạo dầu gốc có tính chất tốt - Phân loại theo nhóm: Ngoài hệ thống phân loại đ biết, ngời ta phân loại dầu gốc theo nhóm dựa vào tiêu hàm lợng lu huỳnh (S) số độ nhớt theo tiêu chuẩn API nh bảng Dầu gốc Bảng Phân loại dầu gốc theo nhóm HC no (%) Hàm lợnglu huỳnh (%) Chỉ số độ nhớt (%) Nhóm I Nhóm II Nhóm III < 90 90 > 0,03 0,03 90 0,03 80 - 120 80 120 > 120 1.3 Phụ gia 1.3.1 Tổng quan Phụ gia hợp chất hữu cơ, kim vô cơ, chí nguyên tố, đợc thêm vào chất bôi trơn để nâng cao tính chất riêng biệt vốn có bổ sung tính chất chứa có dầu gốc nhằm thu đợc dầu bôi trơn có phẩm chất tốt thoả m n yêu cầu tính mục đích sử dụng Thờng loại phụ gia đợc dùng nồng độ từ 0,01 đến 5% Tuy nhiên, nhiều trờng hợp phụ gia đợc đa vào khoảng nồng độ dao động từ vài phần triệu đến 10% Phần lớn loại dầu bôi trơn cần nhiều loại phụ gia khác để thoả m n tất yêu cầu tính Trong số trờng hợp phụ gia riêng biệt đợc pha thẳng vào dầu gốc Trong trờng hợp khác, hỗn hợp loại phụ gia đợc pha trộn thành phụ gia đóng gói, sau đơc đa tiếp vào dầu Có loại phụ gia có chức nhng có nhiều phụ gia đảm nhiều chức Nh phụ gia ZnDDP có chức chống oxi hoá, giảm mài mòn, ức chế ăn mòn Do có phụ gia đơn chức phụ gia đa chức Các loại phụ gia khác hỗ trợ lẫn nhau, gây hiệu ứng tơng hỗ, BM Lọc Hóa dầu Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn hiệu ứng đối kháng Trờng hợp sau làm giảm hiệu lực phụ gia, tạo sản phẩm phụ không tan sản phẩm có hại khác Những tơng tác hầu hết phụ gia hoá chất hoạt động chúng tác dụng qua lại phụ gia đóng gói dầu tạo chất Dầu gốc ảnh hởng đến phụ gia qua hai tính chính: tính tơng hợp tính hoà tan Tinh hoà tan đặc trng cho khả giữ phụ gia dầu, không cho chúng tách dầu gốc Tính tơng hợp đặc trng cho khả tơng thích dầu gốc với phụ gia, không làm giảm hiệu lực phụ gia, đặc trng cho khả bảo toàn cấu trúc phân tử hiệu tác dụng phụ gia Tính hoà tan tính tơng hợp phụ thuộc vào chất dầu gốc Dầu gốc tổng hợp có tính tơng hợp tốt song có tính hoà tan dầu gốc khoáng ngợc lại, có tính hoà tan tốt tính tơng hợp Trong trình sử dụng, dầu bôi trơn dễ bị biến chất làm giảm phẩm chất chất lợng Các phụ gia đợc sử dụng để ngăn chặn trình vật lý, hoá học xảy làm giảm chất lợng dầu bôi trơn Các chức phụ gia (16): - Làm tăng độ bền oxi hoá - Khử hoạt tính xúc tác kim loại - Chống ăn mòn - Chống gỉ - Chống tạo cặn bám cặn bùn - Giữ tạp chất bẩn dạng huyền phụ - Tăng số độ nhớt - Giảm nhiệt độ đông đặc - Làm dầu trộn lẫn với nớc - Chống tạo bọt - Ngăn chặn phát triển vi sinh vật - Làm cho dầu có khả bám dính tốt - Tăng khả làm kín - Làm giảm ma sát - Làm giảm ngăn chặn mài mòn - Chống kẹt xớc cac bề mặt kim loại 1.3.2 Giới thiệu số loại phụ gia điển hình 1.3.2.1 Phụ gia chống oxi hoá dầu Hầu hết hợp phần dầu bôi trơn tác dụng nhanh chậm với oxi tạo thành trình oxi hoá Khả bền oxi hoá hợp chất hydrocabon tăng dần theo thứ tự: BM Lọc Hóa dầu 10 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Bảng 5: Kết tiêu hóa lý dầu gốc SN150 TT Tên tiêu 10 11 12 13 14 Cảm quan Độ nhớt động học 400C Độ nhớt động học 1000C Chỉ số độ nhớt (VI) Khối lợng riêng 150C Khối lợng riêng 300C Hàm lợng nớc Độ khử nhũ Độ tạo bọt 93,50C Nhiệt độ chớp cháy Độ mầu Ăn mòn đồng Hàm lợng cặn cacbon Khả OXH: - Độ nhớt động học 1000C sau oxh - Axit tan nớc - Axit tan dầu - Tổng hàm lợng cặn BM Lọc Hóa dầu Phơng pháp Nhìn mắt thờng ASTM D 445 ASTM D 445 ASTM D 2270 ASTM D 1298 ASTM D 1298 ASTM D 95 ASTM D 1401 ASTM D 892 ASTM D 92 ASTM D 1500 ASTM D 130 ASTM D 524 GOST 981-75 57 Đơn vị Kết cSt cSt kg/l kg/l %V ml/ml/ml/ph ml/m C % Trong 29,13 5,01 95 0,8738 0,8648 Vết 40/40/3/12 30/0 230 1,0 1a 0,14 cSt 5,36 mg KOH/g mg KOH/g % 0,36 1,12 0,112 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Bảng 6: Kết tiêu hóa lý dầu gốc SN500 TT Tên tiêu 10 11 12 13 14 Cảm quan Độ nhớt động học 400C Độ nhớt động học 1000C Chỉ số độ nhớt (VI) Khối lợng riêng 150C Khối lợng riêng 300C Hàm lợng nớc Độ khử nhũ Độ tạo bọt 93,50C Nhiệt độ chớp cháy Độ mầu Ăn mòn đồng Hàm lợng cặn cacbon Khả OXH: - Độ nhớt động học 1000C sau oxh - Axit tan nớc - Axit tan dầu - Tổng hàm lợng cặn BM Lọc Hóa dầu Phơng pháp Nhìn mắt thờng ASTM D 445 ASTM D 445 ASTM D 2270 ASTM D 1298 ASTM D 1298 ASTM D 95 ASTM D 1401 ASTM D 892 ASTM D 92 ASTM D 1500 ASTM D 130 ASTM D 524 GOST 981-75 58 Đơn vị Kết cSt cSt kg/l kg/l %V ml/ml/ml/ph ml/m 00C % Trong 98,50 10,93 95 0,8844 0,8755 Vết 40/40/0/6 40/0 260 1,0 1a 0,12 cSt 11,59 mg KOH/g mg KOH/g % 0,54 1.45 0,1226 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Bảng 7: Kết tiêu hóa lý dầu gốc BS150 TT Tên tiêu 10 11 12 13 14 Cảm quan Độ nhớt động học 400C Độ nhớt động học 1000C Chỉ số độ nhớt (VI) Khối lợng riêng 150C Khối lợng riêng 300C Hàm lợng nớc Độ khử nhũ Độ tạo bọt 93,50C Nhiệt độ chớp cháy Độ mầu Ăn mòn đồng Hàm lợng cặn cacbon Khả OXH: - Độ nhớt động học 1000C sau oxh - Axit tan nớc - Axit tan dầu - Tổng hàm lợng cặn Phơng pháp Nhìn mắt thờng ASTM D 445 ASTM D 445 ASTM D 2270 ASTM D 1298 ASTM D 1298 ASTM D 95 ASTM D 1401 ASTM D 892 ASTM D 92 ASTM D 1500 ASTM D 130 ASTM D 524 GOST 981-75 Đơn vị Kết cSt cSt kg/l kg/l %V ml/ml/ml/ph ml/m C % Trong 467,60 30,94 96 0,9002 0,8909 Vết 40/40/3/17 35/0 305 4,5 1a 0,45 cSt 32,23 mg KOH/g mg KOH/g % 0,16 0,91 0,0091 1.6.2 Lựa chọn phụ gia Phụ gia dùng để pha chế dầu bôi trơn phải có đợc tính chất chung để đợc đa cách hiệu vào dầu gốc, tính chung là: - Tan hoàn toàn dầu gốc - ổn định hóa học - Không độc hại - Có tính tơng hợp - Độ bay thấp - Hoạt tính khống chế đợc - Tính linh hoạt Dầu động thờng chứa hệ phụ gia đa thành phần, bao gồm: Phụ gia cải thiện số độ nhớt, tẩy rửa phân tán, tribology, ức chế oxy hóa, chống tạo bọt BM Lọc Hóa dầu 59 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Các phụ gia tơng tác với bề mặt, làm ảnh hởng xấu tới chức dầu Ví dụ: Phụ gia phân tán, tẩy rửa tơng tác với ZDDP lẫn phụ gia cực áp làm xấu khả chống oxy hóa tính giảm mài mòn dầu Mặt khác, cần lu ý chức phụ gia thờng phụ thuộc vào khả tan củ chúng chất bôi trơn mà ZDDP có khả tách khỏi khối chất bôi trơn bám vào bề mặt chi tiết máy đợc bôi trơn lmf giảm mài mòn Trong phụ gia đóng gói có chứa phụ gia phân tán kéo giữ ZDDP lại dung dịch mà ngăn cản tác động ZDDP Mặt khác, phụ gia hoạt động bề mặt cạnh tranh lẫn Ví dụ ZDDP số phụ gia chống gỉ, thụ động hóa kim loại hấp phụ lên bề mặt kim loại chúng cạnh tranh bề mặt Hậu phụ gia chống gỉ thay phụ gia chống mài mòn bề mặt có hại cho ức chế mài mòn Tơng tự nh phuj gia chống mài mòn chỗ phụ gia chống gỉ Thông thờng phụ gia tạo khả phòng ngừa cần thiết cho dầu sử dụng nhiệt độ cao, áp suất cao tốc độ cao Trong chất phụ gia nh loại chất bôi trơn khác loại phụ gia đặc thù đợc lựa chọn phụ thuộc vào mục đích sử dụng dầu bôi trơn đặc tính dầu gốc Điều liên quan đến khả tan phụ gia phản ứng lại tùy theo thành phần dầu gốc Bảng đa loại phụ gia đợc dùng để pha chế loại dầu bôi trơn khác 1.6.3 Điều chỉnh hàm lợng kim loại, trị số kiềm tổng trình pha chế dầu nhờn Khi điều chỉnh độ nhớt, điều chỉnh làm cho nồng độ phụ gia dầu tăng lên giảm đi, điều dẫn đến hàm lợng kim loại, trị số kiềm tổng nằm vùng quy định Lúc phải phối hợp điều chỉnh cho độ nhớt, TBN nh hàm lợng kim loại phải nằm vùng quy định Có mẻ pha chế điều chỉnh độ nhớt nhng phân tích tiêu cho kết nằm vùng cho phép cần phải điều chỉnh cho số trở khoảng giới hạn quy định Song nh việc điều chỉnh luôn phải phối hợp cho độ nhớt, TBN hàm lợng kim loại phải nằm vùng cho phép Đối với loại phụ gia mang tính kiềm, nh phụ gia tẩy rửa hợp chất chứa Ca, Mg kết xác định TBN kết phân tích hai kim loại quang phổ hấp thụ nguyên tử hỗ trợ kiểm tra lẫn Vì việc điều chỉnh tính toán nh sau: Nếu TBN hàm lợng kim loại Ca, Mg thấp vùng BM Lọc Hóa dầu 60 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn quy định phải tính toán thêm lợng phụ gia tẩy rửa Nếu TBN hàm lợng kim loại cao ta phải thêm lợng dầu gốc thích hợp vào cho độ nhớt dầu gốc thêm vào tơng đơng với độ nhớt dầu cần điều chỉnh Bảng 8: Các loại phụ gia đợc dùng để pha chế loại dầu bôi trơn khác Loại dầu bôi trơn Phụ gia Dầu động Dầu thủy lực Dầu bánh Dầu công cụ Dầu tuabin nớc Chất cải thiện số độ nhớt Chất ức chế oxi hóa Chất phân tán - tẩy rửa Chất ức chế ăn mòn Chất ức chế gỉ Chất Chống mài mòn Chất chống tạo bọt Phụ gia Tribology Chất cải thiện số độ nhớt Chất ức chế oxi hóa Chất chống tạo bọt Phụ gia Tribology Chất ức chế gỉ Chất ức chế oxi hóa Chất chống tạo bọt Phụ gia Tribology Chất ức chế gỉ Chất ức chế ăn mòn Chất ức chế gỉ Phụ gia Tribology Chất ức chế oxi hóa Chất ức chế ăn mòn Chất ức chế gỉ Chất tạo nhũ, khử nhũ Đối với phụ gia không mang tính kiềm, nh phụ gia chống mài mòn Diankydithiophotphat kẽm trị số kiềm tổng hàm lợng kim loại không liên quan với Do kết phân tích kim loại không tham khảo cho kết TBN Trong trơng hợp điều chỉnh phải phụ thuôc vào thành phần mà có điều chỉnh khác để tất kết đạt nh mong muốn BM Lọc Hóa dầu 61 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn 1.7 Một số loại dầu bôi trơn Trong thực tế, dầu bôi trơn đợc chia thành hai loại bản: dầu động dầu công nghiệp Trong loại dầu, để giúp cho việc sử dụng dầu cách thích hợp, ngời ta tiếp tục chia thành loại dầu khác dựa vào tiêu kỹ thuật dựa vào mục đích sử dụng 1.7.1 Dầu động Dầu động dầu bôi trơn đợc sử dụng để bôi trơn động Dầu động nhóm dầu quan trọng loại dầu bôi trơn Tính bình, chúng chiếm khoảng 40% tổng loại dầu bôi trơn giới Tại Việt Nam dầu động chiếm khoảng 70% lợng dầu bôi trơn Tại nớc phát triển khác tình hình tơng tự Mỗi loại động yêu cầu loại dầu bôi trơn thích hợp tơng ứng Tuy nhiên, động nh dầu bôi trơn phải đảm bảo thực đợc chức năng: bôi trơn, làm mát, làm kín làm Mức độ đạt đợc chức tới đâu phụ thuộc vào loại dầu đợc lựa chọn phù hợp với đặc tính thiết kế ban đầu động cơ, nhiên liệu đợc sử dụng, điều kiện vận hành Chất lợng bảo dỡng động quan trọng, liên quan tới tuổi thọ động lẫn chu kỳ thay dầu Việc phân loại dầu động có nhiều phơng pháp, phổ biến phân loại dầu động dựa cấp độ nhớt phân loại theo tiêu chuẩn chất lợng 1.7.1.1 Phân loại dầu động theo cấp độ nhớt SAE (Society of Automotive Engineers) Đối với phơng pháp ngời ta chia dầu động thành ba loại bản: dầu mùa đông, dầu mùa hè dầu bốn mùa Dầu mùa đông đợc ký hiệu SAE SW: loại dầu có độ nhớt đợc xác định 180C Dầu mùa hè đợc ký hiệu SAE n (n số hiệu ví dụ 50, 60 đợc trình bày cụ thể phần tiếp theo): loại dầu động có độ nhớt đợc xác định 1000C Dầu bốn mùa đợc ký hiệu SAE SW/n: loại dầu có cấp độ độ nhớt tơng đơng với dầu SAE SW xác định độ nhớt 180C tơng đơng với dầu SAE n xác định độ nhớt 1000C Ví dụ: Dầu bốn mùa đợc ký hiệu SAE 50W/60 nghĩa dầu có cấp độ nhớt 60 vận hành điều kiện mùa hè cấp độ nhớt 50W vận hành mùa đông BM Lọc Hóa dầu 62 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Bảng 9: Cấp độ nhớt SAE dầu động Cấp độ Độ nhớt nhiệt độ (0C), mPa.S, max Độ nhớt 1000C, mm2/s nhớt SAE Khởi động Khả bơm Min Max OW 3250 30 30.000 35 3,8 5W 3500 -25 30.000 -30 3,8 10W 3500 -20 30.000 -25 4.1 15W 3500 -15 30.000 -15 5.6 20W 4500 -10 30.000 -15 5.6 25W 6000 -5 30.000 -10 9.3 20 5.6 [...]... 1.3.2.8 Phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc Dầu gốc khoáng có thể chứa sáp Khi dầu bôi trơn đợc sử dụng hay bảo quản trong môi trờng nhiệt độ thấp sáp sẽ kết tinh thành các tinh thể có cấu trúc kiểu BM Lọc Hóa dầu 33 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn lới mắt cáo và ngăn cản sự chảy của dầu Chính vì vậy trong nhiều loại dầu bôi trơn cần có phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc Các phụ gia. .. khi đó sẽ kéo theo sự ổn định (giảm khả năng hoạt động) của các gốc hydropeoxit trung gian, kết quả là tạo ra các sản phẩm diakyl dithiophotphoryl disulfide không hoạt động BM Lọc Hóa dầu 18 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Loại phụ gia Bảng 3: Một số loại phụ gia chống Oxy hoá Tên phụ gia Công thức hoá học 2,6 diter butyl paracresol Các dẫn xuất của Phenol 4,6 diankyl... gây bẩn dầu và chúng bao quanh mỗi tiểu phân bằng các phân tử tan trong dầu, nhờ đó giữ đợc các cặn của dầu không bị kết tụ và đóng cặn lại trong động cơ Với phụ gia phân tán là ankenyl polyamin suxinimit, ankylhydroxybenzyl polyamin Các phụ gia phân tán có cấu tạo gồm ba phần cơ bản: nhóm a dầu và nhóm phân cực Hai phần đợc nối với nhau bằng nhóm nối BM Lọc Hóa dầu 27 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng... các phụ gia luôn có sự ảnh hởng lẫn nhau thể hiện qua tính tơng hỗ và tính đối kháng Trong trờng hợp này, tính tơng hỗ giữa phụ gia gốc amin thơm và phụ gia gốc dẫn xuất của phenol đợc thể hiện ở phản ứng dới đây: - Phụ gia chống oxi hoá bằng cách phân huỷ các hydropeoxit (hydropeoxit là một trong những chất sinh ra gốc tự do thúc đẩy quá trình oxi hoá) tạo sản phẩm bền BM Lọc Hóa dầu 16 Sản phẩm dầu. .. đợc giải thích qua hai phản ứng của Diels-Alder và Ene: BM Lọc Hóa dầu 28 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn - Tổng hợp các Polyamin theo sơ đồ dới đây: - Từ các hợp chất điều chế ở trên ta sẽ tổng hợp đợc các ankenyl polyamin suxinimit dới các dạng nh amit, este BM Lọc Hóa dầu 29 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Trong đó: R Ankenyl từ... rộng r i trong các dầu cacte động cơ Chúng cũng đợc xem nh những phụ gia có chức năng ức chế gỉ 2 Các phụ gia ankylhydroxybenzyl polyamin đợc tổng hợp nh sau: BM Lọc Hóa dầu 30 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Trong đó R nhóm polyizobutenyl (PIB) trọng lợng từ 500 2000 và x = 2 5 3 Các Este photphonat: Các chất này cũng đợc sử dụng làm các chất phụ gia ức chế gỉ, chúng... Hóa dầu 24 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Hoặc nh: - Ankylsalixylat: Đợc dùng nhiều cho dầu động cơ nh chất tẩy rửa và chất chống oxy hóa Chúng cho phép thỏa m n phần lớn chức năng tẩy rửa Đặc biệt là tính năng ngăn cản cặn bám trên pittông động cơ diezen Có thể điều chế các Ankylsalixylat nh dới đây: Ankylsalixylat trung tính: BM Lọc Hóa dầu 25 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ. .. đợc sử dụng nh là phụ gia phân tán nhiều tác dụng, điển hình nh: DOCP, polymetarylat, copolyme BM Lọc Hóa dầu 31 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Cơ chế hoạt động của polymetarylat nh sau: Copolyme: 1.3.2.7 Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt Trong quá trình sử dụng, dầu bôi trơn có thể bị oxi hoá, chịu những tác động khác nhau làm cho tính nhớt nhiệt của dầu bôi trơn bị... hoá: 1.3.2.9 Phụ gia chống tạo bọt Trong thực tế sự tạo bọt của dầu là một vấn đề nan giải Khi xảy ra hiện tợng tạo bọt làm cho dầu bị thất thoát nhiều, làm khó khăn khi vận hành hệ bôi trơn tribology, ngăn cản sự lu thông tuần hoàn của dầu gây nên bôi trơn không đầy đủ, làm tăng thời gian phản hồi của hệ thuỷ lực Đồng thời, sự tạo bọt mạnh làm tăng sự BM Lọc Hóa dầu 34 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng... loại Trong thực tế, phụ gia cực áp thờng chỉ có tác dụng tốt khi xảy ra phản ứng hoá học Điều này cũng đồng nghĩa với việc gia tăng khả năng mài mòn hoá học Các phụ gia cực áp đợc sử dụng rộng r i là các loại dầu béo đợc sunfua hoá, các este, các hydrocacbon nh polybuten, dibenzyl disunfua, dibutyl disunfua - Hydrosunfua: - Sunfua olefin: BM Lọc Hóa dầu 36 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia ... lực phụ gia, tạo sản phẩm phụ không tan sản phẩm có hại khác Những tơng tác hầu hết phụ gia hoá chất hoạt động chúng tác dụng qua lại phụ gia đóng gói dầu tạo chất Dầu gốc ảnh hởng đến phụ gia. .. xác định: cách thứ áp dụng cho sản phẩm dầu mỏ có giá trị VI < 100; cách thứ hai áp dụng cho sản phẩm dầu mỏ có VI > 100 BM Lọc Hóa dầu 41 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn... Lọc Hóa dầu 25 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng Viết Cờng http://www.ebook.edu.vn Ankylsalixylat kiềm: Ankylsalixylat kiềm cao: - Photphonat: BM Lọc Hóa dầu 26 Sản phẩm dầu mỏ & Phụ gia Dơng