Tải bản đầy đủ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIx

Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CễNG NGHỆ HểA HỌC
BỘ MễN CễNG NGHỆ HỮU CƠ - HểA DẦU
---------*****--------

ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG TRÍCH LY SẢN XUẤT DẦU NHỜN
BẰNG DUNG MễI FURFUROL
NĂNG SUẤT 450.000 TẤN/NĂM
Giáo viên hướng dẫn: TS. Lờ Văn Hiếu
Sinh viên thực hiện : Quỏch Văn Hũa
Lớp : Húa Dầu I – K48
1
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
HÀ NỘI 05 /2008
2
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol


LỜI CẢM ƠN !

Em xin bày tỏ lời cảm ơn đến cỏc thầy ,cụ giỏo trong bộ mụn Cụng
nghệ hưu cơ – húa dầu ,đặc biờt là thầy giỏo TS. Lờ Văn Hiếu đó hướng
dẫn em hoàn thành bản đồ ỏn tốt nghiệp này .
Mặc dự đó cú nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức cú hạn
nờn bản đồ ỏn cũn nhiều thiếu sút.
Em rất mong thầy ,cụ giỏo hướng dẫn,gúp ý để quyển đồ ỏn tốt
nghiệp của em được hoàn thiện hơn .
Em xin chõn thành cảm ơn !
Hà Nội ,ngày 20 thỏng 5 năm 2008
Sinh viờn thực hiện
Quỏch Văn Hũa
3
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HềA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
*******************

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tờn sinh viờn : Quỏch Văn Hũa
Lớp : Húa Dầu I - K48
Khoa : Cụng Nghệ Húa Học
Ngành học : Cụng Nghệ Hữu Cơ – Húa Dầu

1. Đề tài thiết kế :
Thiết kế phõn xưởng trớch ly sản xuất dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Năng suất 450.000 tấn/năm .
2. Nội dung cỏc phần thuyết minh và tớnh toỏn :
-Tổng quan lý thuyết về dầu nhờn
- Tớnh toỏn cụng nghệ :
- Thiết kế xõy dựng
- Tớnh toỏn kinh tế
- An toàn lao động và tự động húa
3. Cỏc loại bản vẽ :
- Bản vẽ dõy chuyền cụng nghệ A
0
, 1 bản
- Bản vẽ thiết bị chớnh A
1
, 1 bản
- Bản vẽ mặt bằng xõy dựng A
0
, 1 bản
4. Cỏn bộ hướng dẫn :
TS. Lờ Văn Hiếu
Ngày giao đề tài : Ngày thỏng năm 2008
Ngày hoàn thành đề tài : Ngày thỏng năm 2008
5. Thụng qua khoa .
Ngày thỏng năm 2008
CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
( Ký và ghi rừ họ tờn ) ( Ký và ghi rừ họ tờn )
4
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol

Phần nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn
1.Tinh thần,thái độ của sinh viên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
2. Chất lượng của đồ án tốt nghiệp
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
3. Đánh giá kết quả
Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:
(Điểm ghi bằng số và chữ)
Ngày … tháng … năm 2008
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
TS.Lê Văn Hiếu

5
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol


MỤC LỤC
Trang

6
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol

MỞ ĐẦU

Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vấn là chất bôi trơn chủ yếu trong các ngành
công nghiệp và dân dụng. Với vai trò quan trọng của mình, dầu nhờn đã trở thành
một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu. Cựng với sự phát triển của xã hội
các loại máy móc, thiết bị, công cụ được đưa vào ứng dụng trong công nghiệp và
dân dụng ngày càng nhiều dẫn đến mức tiêu thụ dầu mỡ bôi trơn tăng lên không
ngừng trong những năm qua. Theo thống kê, mức tiêu thụ dầu mỡ bôi trơn trên
thế giới hiện nay khoảng 40 triệu tấn mỗi năm và ở nước ta tuy mức tiêu thụ dầu
mỡ bôi trơn thấp hơn rất nhiều so với các nước phát triển nhưng cũng đạt ở mức
7
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
khoảng 100.000 tấn mỗi năm đối với mức tăng trưởng 4 -8 % / năm. Đây quả là
một con số không nhỏ. Toàn bộ lượng dầu nhờn này hầu như là nhập từ nước
ngoài dưới dạng thành phần hoặc dưới dạng dầu gốc cùng với các loại phụ gia rồi
tự pha chế.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới
càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày
càng tốt chỉ số độ nhớt cao và chỉ số độ nhớt phải ít thay đổi theo nhiệt độ nhất là
phải đáp ứng được yêu cầu: Chống mài mòn, bảo vệ kim loại, chống oxy hoá
.Bên cạnh đó khoa học kỹ thuật máy móc càng phát triển thì đòi hỏi công nghệ
sản xuất dầu nhờn ngày càng hiện đại hơn. Bởi vì sử dụng dầu mỡ bôi trơn tốt sẽ
làm giảm hao phí năng lượng do ma sát gây ra từ 15 đến 20 %.
Ở nước ta theo đánh giỏ của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài
mòn và các chi phí bảo dưỡng hàng năm khoảng vài triệu USD. Tổn thất do ma
sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhưng do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng
dầu bôi trơn vớ độ nhớt và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 %. Vì vậy sử dụng
đầu bôi trơn có chất lượng phù hợp với quy định của chế tạo máy thiết bị , kỹ
thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định,
8
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
giảm chi phí bảo dưỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ
tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảm bảo những yêu cầu
trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn được thưc
hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lượng cao.
Qua đây ta thấy rằng công nghệ chưng cất chân không để sản xuất dầu nhờn
gốc từ dầu thô gồm các phân đoan chủ yếu sau:
- Chưng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut.
- Chiết tách , trích ly bằng dung môi
- Tách hydrocacbon rắn
- Làm sạch cuối cùng bằng hydro
Quá trình trích ly dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc là một quá trìch sử dụng
một dung môi để hoà tan cấu tử cần tách khỏi dầu nhờn mà những chất này làm
cho chất lượng dầu nhờn kém đi. Đồng thời qua đó ta tách ra những cấu tử có lợi
cho dầu nhờn . Trích ly là một phương pháp làm sạch rất phổ biến hiện nay nhất
là trích ly bằng dung môi chọn lọc để tạo ra loại dầu nhờn tốt cho công nghiệp.
Do đó bởi vì nhu cầu sử dụng dầu nhờn ngày càng cao cho nên nhà công nghệ
phải nghiên cứu và tính toán để nghiên cứu ra thiết bị sản xuất để tạo ra những
9
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
loại dầu nhờn ngày càng tốt hơn. Ở đây ta chỉ nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu
nhờn bằng dung môi chọn lọc furfurol. Dung môi này chỉ áp dụng cho nguyên
liệu dầu nhờn ít cặn và số lượng hydrocacbon thơm ít khi đó ta thu được dầu
nhờn với chất lượng cao.
Phần I
TỔNG QUAN Lí THUYẾT
Chương I
THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CễNG DỤNG CỦA DẦU
NHỜN
I.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn [ 4, 5, 6]
10
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển
động, giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết máy, tẩy sạch bề mặt
tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần làm
khít.
Trong đời sống hàng ngày, chúng ta luôn đối mặt với lực ma sát chúng xuất
hiện giữa các bề mặt tiếp xúc của tất cả mọi vật và chống lại sự chuyển động của
vật này sang vật khác .Mặt khác đối với sự hoạt động của các máy móc , thiết bị ,
lực ma sát gây ra cản trở lớn . Trên thế giới hiện nay xu thế của xã hội sử dụng
máy móc càng đòi hỏi máy móc phải bền nhưng nguyên nhân gây ra hao mòn các
chi tiết máy móc vẫn là sự mài mòn .Không chỉ ở các nước phát triển , tổn thất do
ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân .Ở cộng
Hoà Liên Bang Đức thiệt hại do ma sát mài mòn các chi tiết máy hàng năm từ 30
đến 40 tỷ , trong đó ngành công nghiệp là 8,3 đến 9,4 tỷ , ngành năng lượng là 2,67
đến 3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17 đến 23 tỷ. Ở Canađa tổn thất loại này
hàng năm lên tới 5 tỷ đô la Canađa. Chi phí sữa chữa bảo dưỡng thiết bị tăng
nhanh chiếm 60% chi phí đầu tư ban đầu. Ở nước ta theo ước tính của chuyên gia
cơ khí, thiệt hại do ma sát, mai mòn và chi phí bảo dưỡng hàng năm tới vài triệu
USD ,chính vì vậy việc làm giảm tốc độ ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các
nhà sản xuất ra các loại máy móc thiết bị, cũng như những người sử dụng chúng
.Để thực hiện điều này người ta sử dụng chủ yếu dầu hoặc mỡ bôi trơn. Dầu nhờn
hoặc mỡ bôi trơn làm giam ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly các
bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại. Khi dầu
nhờn được đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc nên tạo ra một màng dầu rất mỏng đủ sức
tách riêng ra hai bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với nhau. Khi hai bề mặt này
chuyển động, chỉ có các lớp phân tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt tiếp xúc trượt
lên nhau tạo nên một lực ma sát chống lại lực tác dụng gọi là ma sát nội tại của dầu
nhờn, lực ma sát này nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt
11
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
tiếp xúc khô với nhau .Nếu hai bề mặt này được cách ly hoàn toàn bằng một lớp
màng dầu phù hợp thì hệ số ma sát giảm đi đến 100 đến 1000 lần so với khi chưa
có lớp dầu ngăn cách. Dầu nhờn cho động cơ là loại dầu quan trọng nhất trong các
loại dầu bôi trơn ,tính trung bình chúng chiếm khoảng 40% tổng các loại dầu bôi
trơn sản xuất trên thế giới . Ở Việt Nam dầu nhờn động cơ chiếm 60% dầu nhờn
bôi trơn. Sự đa dạng của kích cỡ động cơ và đối tượng sử dụng dẫn đến các yêu
cầu bôi trơn khác nhau. Cùng với việc làm giảm ma sát trong chuyển động, dầu
nhờn còn có một số chức năng khác góp phần cải thiện nhiên liệu , nhược điểm của
máy móc, thiết bị. Chức năng của dầu nhờn được trình bày như sau:
- Bôi trơn để làm giảm lực ma sát và cường độ mài mòn, ăn mòn các bề mặt
tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt động êm ,qua đó đảm bảo cho máy móc có công
suất làm việc tối đa và tuổi thọ động cơ được kéo dài.
-Làm sạch , bảo vệ động cơ và các thiết bị bôi trơn, chống lại sự mài mòn,
đảm bảo cho máy móc hoat động tốt hơn .
- Làm mát động cơ, chống lại sự quá nhiệt của chi tiết.
- Làm khít động cơ do dầu nhờn có thể lấp kín được những chỗ hở không thể
nào khắc phục đựơc trong qua trình chế tạo và gia công máy móc .
- Giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, giảm chi phí bảo dưỡng, sửa
chữa cũng như thời gian chết do hỏng hóc thiết bị.
I.2.Thành phần hoá học của dầu nhờn [4, 5, 6, 8]
Dầu mỏ là thành phần chính để sản xuất dầu nhờn, thành phần chính của nó là
hydrocacbon và phi hydrocacbon. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu nhờn là
phần cất ở nhiệt độ sôi trên 350
0
c từ dầu mỏ (Phân đoạn gazoil chân không ). Vì
vậy hầu hết các hợp chất có mặt trong phân đoạn này đều có mặt trong thành phần
của dầu nhờn . Trong phân đoạn này, ngoài thành phần chủ yếu là hỗn hợp của
nhóm hydrocacbon chữa các nguyên tử ôxy, lưu huỳnh, niken và kim loại (niken,
12
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
vanadi ) những hợp chất nói trên có những tính chất khác nhau. Có những phần có
lợi cho dầu nhờn, song cũng có những thành phần có hại cần phải loại bỏ.
I.2.1.Các hợp chất hydrocacbon
I.2.1.1. Các hợp chất hydrocacbon naphten và parafin
Các nhóm hydro cacbon này được gọi chung là các nhóm hydrocacbon
naphten-parafin. Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu gốc, từ dầu mỏ.
Hàm lượng của nhóm này tuỳ thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ
sôi chiếm từ 41 đến 86 %. Nhóm hydro cacbon này có cấu trúc chủ yếu là hydro
cacbon vòng naphten (vòng 5-6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc izo alkyl và
số nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 đến 70 cấu trúc vòng có thể ở hai
dạng : cấu trúc không ngưng tụ ( phân tử có thể chứa từ 1-6 vòng), cấu trúc ngưng
tụ ( phân tử có thể chứa từ 2-6 vòng ngưng tụ). Cấu trúc nhánh của các vòng
naphten này cũng rất đa dạng chúng khác nhau bởi một số mạch nhánh ,chiều dài
của mạch , mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạch trong vòng. Thông
thường người ta nhận thấy rằng:
-Phân đoạn nhờn nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclo hexan,
xyclo pentan.
-Phân đoạn nhờn trung bình chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánh
alkyl, izo-alkyl với số vòng từ 2-4 vòng .
-Phân đoạn nhờn cao phát hiện thấy các hợp chất các vòng ngưng tụ từ 2-4
vòng .
Ngoài hydro cacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon
dạng n-paraphin và izo-paraphin. Hàm lượng của chúng không nhiều và mạch
cacbon thường chứa không quá 20 nguyên tử cacbon và nếu số nguyên tử cacbon
lớn hơn 20 thì paraphin sẽ ở dạng rắn và được tách ra trong qua trình sản xuất dầu
nhờn.
I.2.1.2 . Nhóm hydro cacbon thơm và hydrocacbon naphten-thơm
13
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Loại này phổ biến ở trong dầu chúng thường nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sôi
cao. Thành phần cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng đối với
dầu gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy
hoá, tính nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, tính hấp thụ phụ gia phụ thuộc vào tính
chất và hàm lượng của nhóm hydro cacbon này. Tuy nhiên hàm lượng và cấu trúc
của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn.
-Phân đoạn nhờn nhẹ (350-400
0
C) có mặt chủ yếu các hợp chất các dãy đồng
đẳng benzen và naphtalen .
- Phân đoạn nhờn nặng hơn (400-450
0
C) phát hiện thấy hydrocacbon thơm 3
vòng dạng đơn hoăc kép .
- Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứa các chất thuộc dãy đồng
đẳng naphtalen, phenatren, antraxen và một số lượng đáng kể loại hydrocacbon đa
vòng .
Các hydrocacbon thơm ngoài khác nhau về số lượng vòng thơm, còn khác nhau
bởi số nguyên tử cacbon ở mạch nhánh và vị trí của nhánh trong nhóm này còn
phát hiện sự có mặt của vòng thơm ngưng tụ đa vòng. Một phần của chúng tồn tại
ngay trong dầu gốc với tỷ lệ tuỳ theo nguồn gốc của dầu mỏ còn một phần được
hình thành trong quá trình chưng cất do phản ứng trùng ngưng , trùng hợp dưới tác
dụng của nhiệt. Một thành phần nữa trong nhóm hydrocacbon thơm là một
hydrocacbon hỗn hợp naphten-aromat. Loại hydrocacbon này làm giảm phẩm chất
của dầu nhờn thương phẩm vì chúng có tính nhớt nhiệt kém và rất dễ bị oxy hoá
tạo ra các chất keo nhựa trong qua trình làm việc của động cơ và máy móc.
I.2.1.3. Nhóm hydrocacbon rắn
Các hydrocacbon rắn có trong nguyên liệu sản xuất dầu nhờn đôi khi lên tới
40
%50
÷
tuỳ thuộc bản chất của dầu thô. Phần lớn các hợp chất này được loại
khỏi dầu bôi trơn nhờ quy trình lọc tách parafin rắn . Tuỳ theo kĩ thuật lọc mà
14
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
nhóm hydrocacbon rắn được tách triệt để hay không , nhưng dù sao chúng vẫn còn
tồn tại trong dầu với hàm lượng rất nhỏ. Sự có mặt của nhóm hydrocacbon này
trong dầu nhờn làm tăng nhiệt độ đông đặc, giảm khả năng sử dụng dầu ở nhiệt độ
thấp nhưng lại làm tăng tính ổn định của độ nhớt theo nhiệt độ và tính ổn định oxy
hoá.
Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là parafin rắn (có thành phần chủ yếu
là các ankan có mạch lớn hơn 20) và xerezin (là hỗn hợp của các hydrocacbon
naphten có mạch nhánh alkyl dạng thẳng hoặc dạng nhánh và một lượng không
đáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và alkyl).
Ngoài những thành phần chủ yếu nói trên , trong dầu bôi trơn còn có hợp
chất hữu cơ như: lưu huỳnh, nitơ, oxy, tồn tại ở dạng các hợp chất nhựa ,asphanten.
Nhìn chung đây là những hợp chất có nhiều thành phần làm giảm chất lượng của
dầu bôi trơn , chúng có màu sẫm , dễ bị biến chất , tạo cặn trong dầu khi làm việc
ở nhiệt độ và áp suất cao , chúng được loại khỏi dầu nhờ quá trình tách lọc và làm
sạch .
I.2.2. Các thành phần khác
Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon còn có các thành
phần khác như: nhựa asphanten, hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy...
I.2.2.1. Các chất nhựa asphanten
Các chất nhựa-atphanten bao gồm: Chất nhựa trung tính, asphanten,
sunfuacacbon, các axit atphantic, cacbon và cacboit. Đặc điểm của các hợp chất
này là có độ nhớt lớn nhưng chỉ số nhớt lại rất thấp. Mặt khác các chất nhựa có khả
năng nhuộm màu rất mạnh, nên sự có mặt của chúng trong dầu sẽ làm cho màu của
dầu bị tối. Trong quá trình bảo quản và sử dụng, khi tiếp xúc với oxy không khí ở
nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao, nhựa đều rất dễ bị oxy hoá tạo nên các sản
phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn tuỳ theo mức độ bị oxy hoá. Những chất này
15
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
làm tăng cao độ nhớt và đồng thời tạo cặn không tan đọng lại trong các động cơ
đốt trong, nếu hàm lượng chất nhựa bị oxy hoá càng mạnh thì chúng càng tạo ra
nhiều loại cacbon, cacboit, cặn cốc, tạo tàn. Vì vậy việc loại bỏ các tạp chất nhựa
ra khỏi phân đoạn dầu nhờn trong quá trình sản xuất là một khâu công nghệ rất
quan trọng.
I.2.2.2. Các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy
Những hợp chất chứa S nằm lại trong dầu nhờn chủ yếu là lưu huỳnh dạng
sunfua khi được dùng để bôi trơn các động cơ đốt trong sẽ bị cháy tạo thành SO
2
và SO
3
gây ăn mòn các chi tiết động cơ. Những hợp chất chứa oxy, chủ yếu là các
hợp chất axit naphtenic có trong dầu gây ăn mòn các đường ống dẫn dầu, thùng
chứa làm bằng các hợp kim của Pb, Cu, Zn, Sn, Fe. Những sản phẩm ăn mòn này
lại lắng đọng lại trong dầu, làm bẩn dầu và góp phần tạo cặn đóng ở các chi tiết của
động cơ.
Tóm lại, các hơp chất phi hydrocacbon là những hợp chất có hại làm ảnh
hưởng đến chất lượng của dầu gốc. Để tăng thời gian sử dụng, cũng như các tính
năng sử dụng của dầu nhờn người ta phải pha thêm vào dầu gốc các phụ gia khác
nhau, tùy thuộc vào từng lĩnh vực cụ thể mà nhà sản xuất sẽ thêm vào các phụ gia
tương ứng. Do đó thành phần hoá học của dầu nhờn rất phức tạp. Ví dụ theo [3]
dầu nhờn động cơ sử dụng phổ biến trên thế giới có công thức tổng quát như sau:
Bảng 1: Công thức hóa học tổng quát của dầu nhờn động cơ
Thành phần Phần trăm theo khối lượng
16
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Dầu gốc (SAE 30 – 40) 71,5% - 96,2%
Phụ gia tẩy rửa 2% - 10%
Phụ gia phân tán 1% - 9%
Zn Đithiophốtphát 0,5% - 3%
Chất chống oxyhóa 0,1% - 2%
Chất giảm ma sát 0,1% - 3%
Chất chống bọt 2 – 15ppm
Chất hạ điểm đông đặc 0,1% - 1,5%
I.3.Các tính chất cơ bản của dầu nhờn [ 4, 5, 6, 8 ]
I.3.1. 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 , đo bằng gam/cm
3
hay kg/m
3
. Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng
của một chất đã cho ở nhiệt độ qui định và khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ
qui định đó. Do vậy tỷ trọng có giá trị đúng bằng khối lượng riêng khi coi trọng
lượng của nước ở 4
0
c bằng 1. Trong thế giới tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng như
sau :
20
4
d
,
15
4
d
,
6,15
6,15
d
. Trong đó các chỉ số trên d là nhiệt độ của dầu hay sản phẩm
dầu trong lúc thí nghiệm, còn chỉ số dưới là nhiệt độ của nước khi thử nghiệm.
Ngoài ra trên thị trường dầu thế giới còn sử dụng độ
API
0
thay cho tỷ trọng và
API
0
được tính như sau :
17
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol

API
0
=
6,15
6,15
5,141
d
-131,5
Khối lượng riêng là một tính chất cơ bản và cùng với những tính chất vật lý
khác nó có đặc trưng cho từng loại phân đoạn dầu mỏ cũng như dùng để đánh giá
phần nào chất lượng của dầu thô . Đối với dầu bôi trơn, khối lượng riêng ít có ý
nghĩa để đánh giá chất lượng . Khối lượng riêng của dầu đã qua sử dụng không
khác nhau là mấy so với dầu chưa qua sử dụng. Tuy nhiên một giá trị bất thường
nào đó của khối lượng riêng cũng có thể giúp ta phán đoán về sự có mặt trong dầu
một phần nhiên liệu. Sử dụng chủ yếu của khối lượng riêng là dùng để chuyển đổi
sang thể tích và ngược lại trong lúc pha trộn, vận chuyển, tồn chứa, cung cấp họăc
mua bán dầu nhờn.
I.3.2. Độ nhớt của dầu nhờn [5 , 6]
Độ nhớt của một số phân đoạn dầu nhờn là một đại lượng vật lý đặc trưng cho
trở lực do ma sát nội tại của nó sinh ra khi chuyển động. Do vậy độ nhớt có liên
quan đến khả năng bôi trơn của dầu nhờn.
Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, dầu nhờn có độ nhớt phù hợp, bám chắc lên bề
mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài có nghĩa là ma sát nội tại nhỏ.
Khi độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm công xuất máy do tiêu hao nhiều công để thắng
trở lực của dầu, khó khởi động máy, nhất là vào mùa đông nhiệt độ môi trường
thấp, giảm khả năng làm mát máy, làm sạch máy do dầu lưu thông kém.
Khi độ nhớt nhỏ, dầu sẽ không tạo được lớp màng bền vững bảo vệ bề mặt các
chi tiết máy nên làm tăng sự ma sát, đưa đến ma sát nửa lỏng nửa khô gây hư hại
máy, giảm công xuất, tác dụng làm kín kém, lượng dầu hao hụt nhiều trong quá
trình sử dụng.
Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học. Các
hydrocacbon parafin có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác. Chiều dài và độ
18
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
phân nhánh của mạch hydrocacbon càng lớn độ nhớt sẻ tăng lên. Các hydrocacbon
thơm và naphten có độ nhớt cao. Đặc biệt số vòng càng nhiều thì độ nhớt càng lớn.
Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và naphten có độ nhớt cao nhất.
Độ nhớt của dầu nhờn thường được tính bằng Paozơ (P) hay centipaozơ(cP). Đối
với độ nhớt động lực được tính bằng stốc (St) hoặc centi stốc (cS t).
I.3.3. Chỉ số độ nhớt [ 1, 2, 4]
Một đặc tính cơ bản nữa của dầu nhờn đó là sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt
độ. Thông thường khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm. Dầu nhờn được coi là dầu bôi
trơn tốt khi độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ, ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ
nhớt cao. Ngựơc lại nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có nghĩa là dầu có
chỉ số độ nhớt thấp. Chỉ số độ nhớt (VI) là trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay
đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Quy ước dầu gốc parafin độ nhớt ít thay
đổi theo nhiệt độ , VI=100.
Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI =0. như vậy chỉ
số độ nhớt có tính quy ước .
chỉ số độ nhớt VI được tính như sau:
VI =
HL
UL



×
100
Trong đó :
U: là độ nhớt động học ở 40
0
C của dầu có chỉ số độ nhớt cần phải tính, mm
2
/s.
L: là độ nhớt động học ở 40
0
C của một dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0 và cùng
với độ nhớt động học ở 100
0
c với dầu cần tính chỉ số độ nhớt ,mm
2
/s.
H: là độ nhớt động học đo ở 40
0
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng
100và cùng với độ nhớt động học ở 100
0
C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt,
mm
2
/s.
19
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Ta thấy rằng:
Nếu U-L >0 thì VI sẽ là số âm, dầu này có tính nhiệt kém.
Nếu L>U>H thì VI trong khoảng 0 đến100.
Nếu H-U>0 thì VI>100, dầu này có tính nhiệt rất tốt.
VI của dầu =
HL
UL


L-H
U
H(V=10)
L- U
Độ nhớt động học
40
100
Nhiệt độ
0
C
20
H (VI=0)
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Hình1: Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về trị số
độ nhớt (VI)
Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100
0
C nhỏ hơn hoặc bằng 70 (mm
2
/s) thì giá trị
tương ứng của L-H cần phải tra trong ASTM – D2270

Bảng 2: Những giá trị L-H ứng với độ nhớt động học ở 100
0
C
Độ nhớt động học ở 100
o
C mm
2
/s Giá trị L Giá trị H
2,0 7,994 6,394
2,1 8,64 6,894
5,0 40,23 28,49
5,1 41,99 29,49
15,0 296,5 149,7
15,1 300,0 151,2
20,0 493,2 229,5
20,2 501,5 233
70,0 490,5 1,558
21
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Nếu độ nhờn động học ở 100
0
C lớn hơn 70 mm
2
/s thì giá trị L-H được tính như
sau:
L=0,8353Y
2
+14,57Y-216
H=0,1684Y
2
+11,85Y-97
Trong đó :
Y: là độ nhớt động học ở 100
0
c của dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm
2
/s.
Ngoài ra có thể xác định chỉ số độ nhớt VI theo toán đồ sau:
Độ nhớt ở 40
0
c ,cSt
§é nhít ë 100 C(212 F),cst
ChØ sè ®é nhít
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 300 400 600
2
.
5
3
4
5
6
8
1
0
1
5
2
0
3
0
4
0
5
0
240
220200180
160
10080
60
402010 120 140
260

Hình 2: toán đồ để xách định chỉ số độ nhớt VI.

Dựa vào chỉ số độ nhớt , người ta phân dầu nhờn gốc thành các loại như sau:
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao HVI.
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt trung bình MVI
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt thấp LVI.
Hiện nay cũng chưa có quy định rõ ràng về chỉ số độ nhớt của các loại dầu
gốc nói trên. Trong thực tế chấp nhận là chỉ số độ nhớt (VI ) của dầu nhờn cao hơn
22
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
85 thì được gọi là dầu có chỉ số độ nhớt cao. Nếu chỉ số độ nhớt thấp hơn 30 thì
dầu đó xếp vào loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp, còn dầu (MVI) nằm giữa hai giữa
hai giới hạn đó thì có chỉ số độ nhớt trung bình. Nhưng trong chế biến dầu, từ công
nghệ hydro cracking có thể tạo ra dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao (>140). Các loại
dầu này được xếp vào loại có chỉ số độ nhớt cao (VHVI) hay siêu cao(XHVI). Dầu
(LVI) được sản xuất từ họ dầu mỏ naphten. Nó được sử dụng khi mà chỉ số ổn định
oxy hoá không phải là chỉ tiêu chính được chú trọng nhiều. Dầu gốc (MVI) được
sản xuất từ dầu chưng cất naphten-parafin, nhưng không cần tách chiết sâu. còn
dầu gốc (HVI) thường được sản xuất từ họ dầu parafin qua tách chiết sâu bằng
dung môi chọn lọc và tách sáp.
I.3.4. Điểm đông đặc, màu sắc [4, 5, 8]
Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn không giữ được tính
linh động và bị đông đặc, ở nhiệt độ nhất định nào đó sẽ đông lại và làm cho động
cơ khó khởi động. Khi sản phẩm đem làm lạnh trong những điều kiện nhiệt độ nhất
định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh.
Màu sắc là một tính chất có ý nghĩa đối với dầu nhờn. Dầu có thể có nhiều màu
sắc khác nhau như : vàng nhạt, vàng thẫm, đỏ.
Trong một số trường hợp màu sắc được coi là dấu hiệu để nhận biết sự nhiễm
bẩn hoặc oxy hóa sản phẩm, nếu bảo quản dầu không tốt gây ra sự chuyển màu sắc
nâu, đen và nó biểu thị chất lượng đã giảm sút.
Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số lượng sáp không tan và khi dầu được làm
lạnh, những sáp này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đan sen với nhau tạo thành cấu
trúc cứng, giữ dầu ở trong các túi rất nhỏ của các cấu trúc đó, khi cấu trúc tinh thể
của sáp này tạo thành đầy đủ thì dầu không luân chuyển được nữa. Để giảm nhiệt
độ đông đặc của dầu người ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc.Yêu cầu dầu nhờn
có nhiệt độ đông đặc và điểm đục không thấp hơn giới hạn cho phép, chỉ tiêu và
23
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
chất lượng này đặc biệt quan trọng đối với loại dầu sử dụng ở vùng giá rét. Ở nước
ta yêu cầu nhiệt độ đông đặc của dầu không quá - 9
0
C.
I.3.5. Nhiệt độ chớp cháy của dầu nhờn [4, 5, 8]
Đặc trưng cho khả năng an toàn cháy nổ của dầu nhờn là nhiệt độ bắt cháy và
chớp cháy .
Nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dầu thoát ra trên bề mặt
dầu, khi có mồi lửa lại gần thì bắt cháy .
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó lượng hơi thoát ra trên bề mặt
dầu có thể bắt cháy, khi mồi lửa lại gần và cháy ít nhất trong thời gian 5 giây.
Nhiệt độ bắt cháy và chớp cháy của một số loại dầu bôi trơn thường khác nhau từ
5
÷
60
0
C, tuỳ thuộc độ nhớt của dầu, độ nhớt càng cao thì độ cách biệt càng lớn .
Việc nghiên cứu và hiểu biết về nhiệt độ chớp cháy và bắt lửa có ý nghĩa quan
trọng trong việc đánh giá phẩm chất dầu nhờn .Nhiệt độ chớp cháy và bắt cháy
thấp là đặc trưng cho tính an toàn của dầu nhờn.
I.3.6 .Trị số axit ,trị số kiềm ,axit-kiềm tan trong nước [4, 5,8 ]
Trị số axit chính là trị số trung hoà và được dùng để xác định độ axit và độ
kiềm của dầu bôi trơn .
Trị số trung hoà là tên gọi chung cho trị số axit tổng ( TAN )và trị số kiềm tổng
( TBN) .
Trong dầu nhờn gốc đã qua chế biến vẫn chứa một lượng nhỏ axit như axit
naphtenic , axit oxycacboxylic, sau một thời gian dài sử dụng, hàm lượng các hợp
chất này tăng lên do tác dụng oxy hoá của không khí đối với các hợp chất dễ phản
ứng trong dầu . Ngoài ra cũng có thể có một lượng nhỏ axit hữu cơ nhiễm vào dầu
nhờn từ các hợp chất chứa lưu huỳnh, tổng nhiên liệu điezen hoặc phụ gia chứa clo
pha vào xăng. Tính axit còn do một số loại phụ gia mang tính axit pha vào dầu .
24
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Trị số axít tổng (TAN) là chỉ tiêu đánh giá tính axit của dầu , đặc trưng bởi số mg
KOH cần thiết để trung hoà toàn bộ lượng axit có trong một (g) dầu .
Trị số tan trong nước biểu hiện sự có mặt của axit vô cơ, được phát hiện định tính
theo sự đổi màu của chất chỉ thị đối với lớp nước tách khỏi dầu nhờn khi làm kiểm
nghiệm. Quy đinh tuyệt đối không được có axit vô cơ trong dầu.
Trị số kiềm tổng (TBN) là lượng axit tính chuyển sang số mg KOH tương ứng,
cần thiết để trung hoà lượng kiềm có 1 g mẫu. Tính kiềm trong dầu tạo ra bởi các
phụ gia có tính tẩy rửa, phụ gia phân tán , đó là những hợp chất cơ kim như
phenollat, sunfonat .Tính kiềm là chỉ tiêu cần thiết để tiên đoán chất lượng dầu mỏ,
nhằm bảo đảm trung hoà các hợp chất axit tạo thành trong quá trình sử dụng
,chống hiện tượng rỉ sét trên bề mặt các chi tiết kim loại. Ngoài ra trị số kiềm tổng
còn dùng để đánh gía khả năng tẩy rửa của dầu, giữ cho bề mặt kim loại không bị
cặn bẩn, tránh mài mòn.
I.3.7. Hàm lượng tro và tro sunfat trong dầu bôi trơn [4, 5, 6, 8]
Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy được tính bằng (%)khối lượng các thành
phần không thể cháy được nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại, từ chất bẩn và mạt
kim loại bị mài mòn .
Hàm lượng tro có thể định nghĩa là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất
còn lại sau khi đốt cháy dầu .
Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu, sau đó phần cặn được xử lý
bằng H
2
SO
4


nung nóng đến khối lượng không đổi .
Độ tro của dầu gốc nói lên mức độ sạch của dầu, thông thường trong dầu gốc
không tro. Đối với dầu thương phẩm không phụ gia hoặc có phụ gia không tro ,
một lượng nhỏ tro được xác định thấy sẽ phải xem xét lại chất lượng dầu .
I.3.8. Hàm lượng cặn cacbon của dầu nhờn
Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu nhờn
trong những điều kiện nhất định cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon của dầu .
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×