đồ án quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston

LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành thực phịng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu phát triển - Viện Hóa Học Cơng Nghiệp Việt Nam Em xin cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Đinh Văn Kha - người trực tiếp hướng dẫn bảo em trình thực tập, đồng cảm ơn thầy ThS Hồ Văn Sơn - người bổ xung, sửa chữa giúp em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô mơn Lọc - Hóa dầu, trường Đại học Mỏ - Địa chất cung cấp cho em ý kiến đóng góp đồng cảm ơn anh chị trung tâm nghiên cứu phát triển giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian thực tập phịng thí nghiệm thực nội dung đồ án Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình bạn bè thường xuyên động viên giúp đỡ em suốt trình học tập thực tập Sinh viên Nguyễn Duy Khánh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM American Society for Testing and Materials VI Chỉ số độ nhớt TAN Chỉ số axit ii DANH MỤC CÁC BẢẢ̉NG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ Hình 1.2 M Hình 1.3 M Hình 1.4 C Hình 1.5 Sơ Hình 1.6 Sự Hình 2.1 N Hình 2.2 Bả Hình 2.3 Th Hình 2.4 Th Hình 2.5 Th Hình 3.1 Sơ Bảng 1.1 Ti Bảng 1.2 Đ Bảng 1.3 Ph Bảng 1.4 N Bảng 1.5 N Bảng 2.1 C Bảng 2.2 Đ iii Bảng 2.3 C Bảng 2.4 G Bảng 3.1 Tí Bảng 3.2 C Bảng 3.3 C Bảng 3.4 C Bảng 3.5 C Bảng 3.6 C Bảng 3.7 K Bảng 3.8 K Bảng 3.9 Th Bảng 3.10 Tổ iv MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………… ii LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………… iii MỤC LỤC………………………………………………………………………… v LỜỜ̀I NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN……………………………………………… 1.1 VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ ………… 1.1.1 Vai trị hệ thống khí nén .…………………………… 1.1.2 Giới thiệu máy nén khí hệ thống khí nén .…………… 1.1.3 Các thống số máy nén …………… 1.1.4 Ưu nhược điểm hệ thống khí nén 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MÁY NÉN………………… 1.2.1 Định nghĩa dầu máy nén …………………………………… 1.2.2 Mơ hình hoạt động máy nén khí………………………… 13 1.2.3 Vịng tuần hồn dầu máy nén ……………………… 13 1.2.4 Phân loại ……………………………… 14 1.2.5 Tiêu chí lựa chọn dầu máy nén …….……………………… 18 1.2.6 Yếu tố ảnh hưởng dầu máy nén .………………………… 20 1.2.7 Tình hình sử dụng dầu máy nén Việt Nam 21 1.3 PHỤ GIA CHO DẦU MÁY NÉN .………………… 23 1.3.1 Phụ gia ức chế oxy hóa ……………………………………… 24 1.3.2 Phụ gia chóng tạo bọt ……………………………….…… 25 1.4.3 Phụ gia chống gỉ ……………………….…… 26 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM…………………………………………… 28 2.1 THỰC NGHIỆM .………………………………………… 28 2.1.1 Nội dung 28 2.1.2 Thử nghiệm 28 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 29 2.2.1 Các phương pháp phân tích tiêu hóa lý 29 2.2.2 Các phương pháp đánh giá tính tác dụng 40 CHƯƠNG KẾT QUẢẢ̉ VÀ THẢẢ̉O LUẬN……………………………… 42 3.1 KẾT QUẢẢ̉ ĐÁNH GIÁ DẦU GỐC LÀM NGUYÊN LIỆU PHA CHẾ DANH MỤC CÁC BẢẢ̉NG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ…………………………… v 42 3.1.1 Kết lựa chọn dầu gốc 42 3.1.2 Kết đánh giá tiêu hóa lý hỗn hợp 44 3.2 KẾT QUẢẢ̉ ĐÁNH GIÁ PHỤ GIA PHA CHẾ 46 3.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật dầu máy nén 46 3.2.2 Đánh gí độ ổn định oxy hóa 46 3.2.3 Đánh giá khả chống mài mòn 47 3.3 KẾT QUẢẢ̉ 47 3.4 QUY TRÌNH PHA CHẾ 48 3.5 DỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 49 KẾT LUẬN……………………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢẢ̉O……………………………………………………… vi 51 52 LỜỜ̀I NÓI ĐẦU Máy nén khí loại máy móc, thiết bị có chức làm tăng áp suất chất khí Máy nén khí sử dụng rộng rãi cơng nghiệp nhằm tồn trữ vận chuyển loại khí dạng khí nén khí hóa lỏng Tùy thuộc vào kiểu máy nén, loại khí nén điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu mặt bôi trơn cho máy nén khác Dầu máy nén bao gồm dầu máy nén khí dầu máy nén lạnh (dầu máy lạnh) Trong công nghiệp dầu khí, máy nén có ứng dụng nén khí đồng hành, nén khí thiên nhiên để hóa lỏng, để tồn chứa vận chuyển khí dạng nén hóa lỏng, để phân tích thành phần hóa học… Trong cơng nghiệp hóa chất, máy nén dùng để nén hóa lỏng khơng khí, phân tích nitơ ơxy nhà máy sản xuất phân đạm… Máy nén cịn có ứng dụng kỹ nghệ lạnh máy hút chân không Yêu cầu bôi trơn cho máy nén khác tùy thuộc vào kiểu máy nén, kiểu khí nén… Ngồi việc bơi trơn chịu ảnh hưởng áp suất nhiệt độ vận hành Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa học khí nén, bền nhiệt độ cao, chịu nhiệt độ thấp, độ tạo cặn bay thấp, đồng thời tương hợp với tác nhân khác máy nén Hiện loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu nhập với giá thành cao, cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành nâng cao hiệu sản xuất Chính chúng tơi lựa chọn để tài nghiên cứu: “Quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston.” Trên sở đó, chúng tơi đề mục tiêu nhiệm vụ đồ án này: Thiết lập đơn pha chế dầu máy nén khí piston Khảo sát tiêu hóa lý tính tác dụng dầu máy nén Chúng hy vọng kết nghiên cứu góp phần xây dựng phát triển sở khoa học cho việc thiết lập quy trình sản xuất dầu máy nén, đáp ứng yêu cầu cấp thiết khoa học ứng dụng vật liệu lĩnh vực công nghiệp, bôi trơn, bảo vệ môi trường… CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 VAI TRỊ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ Truyền động điều khiển khí nén ngày trở lên phổ biến sử dụng rộng rãi công nghiệp Chúng thường sử dụng hệ thống tự động hóa, hệ thống kẹp, giữ nâng hạ di chuyển Khơng khí nén dạng lượng quan trọng sử dụng rộng rãi tất ngành kinh tế quốc dân: luyện kim, hố chất, khí xây dựng, giao thơng vận tải, nơng nghiệp 1.1.1 Vai trị hệ thống khí nén Trong cơng nghiệp khí nén có ý nghĩa đặc biệt quan trọng yêu cầu có hệ thống khí nén gần bắt buộc với ngành từ ngành may, dệt, hóa chất, khí, nhựa Do q trình cơng nghệ phức tạp địi hỏi phải tự động điểu khiển trình yêu cầu vận hành cao Chính phần lớn q trình điều khiển tự động Trong điều khiển hoạt động nhà máy, việc điều khiển van chiếm vị trí quan trọng van điều khiển khí nén có số ưu điểm, chí số van ngừng khẩn cấp bắt buộc phải dùng khí nén lý an tồn Chất lượng khí nén độ tin cậy hệ thống đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo hoạt động bình thường an toàn vận hành nhà máy Ngoài chức cung cấp khí nén cho q trình điều khiển tự động khí nén cịn phục vụ cho số q trình cơng nghệ, dụng cụ sửa chữa máy móc 1.1.2 Giới thiệu máy nén khí hệ thống khí nén Máy nén khí máy móc (hệ thống học) có chức làm tăng áp suất chất khí Các máy nén khí dùng để cung cấp khí có áp suất cao cho hệ thống máy công nghiệp để vận hành chúng, để khởi động động có cơng xuất lớn, để chạy động khí nén máy móc, thiết bị nhiều chuyên ngành khác Hệ thống khí nén sử dụng khí áp suất để tạo chuyển động Do hiệu suất làm việc hệ thống không cao nhiều nguy hiểm chứa khí nén áp suất cao nên giới hạn áp suất làm việc hệ thống nén công nghiệp tới bar, số hệ thống đặc biệt làm việc với áp suất cao khoảng 10 bar 1.1.2.1 Phân loại máy nén khí Phân loại theo áp suất Máy nén khí áp suất thấp: Máy nén khí áp suất cao: Máy nén khí áp suất cao: Phân loại theo nguyên lý hoạt động Máy nén khí chuyển động trịn Máy nén khí chuyển động tịnh tiến Phân loại theo số cấp nén Máy nén cấp Máy nén nhiều cấp Phân loại theo cách làm mát Làm lạnh theo q trình nén Khơng làm lạnh 1.1.2.2 Một số dạng máy nén khí thường sử dụng Máy nén khí Piston Máy nén khí Piston hay cịn gọi máy nén khí chuyển động tịnh tiến sử dụng piston điều khiển tay quay Có thể đặt cố định di chuyển được, sử dụng riêng biệt tổ hợp Chúng điều khiển động điện động Diesel Máy nén khí Piston chia làm hai loại: Máy nén khí piston có dầu (Oil flood piston air compressor) máy nén khí piston khơng dầu (Oil free piston air compressor) Ngồi máy nén khí piston cịn phân loại theo áp suất làm việc: Máy nén khí piston thấp áp máy nén khí piston cao áp Máy nén khí piston thấp áp - 15 bar Máy nén khí piston cao áp không dầu 15 – 35 bar Máy nén khí piston cao áp có dầu 15 – 35 bar - Máy nén khí piston chiều cấp Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nén khí piston chiều, cấp a) khơng có trượt, b) có trượt 1: xilanh, 2: piston, 3: đẩy, 4: trượt, 5: truyền, 6: tay quay, 7: van nạp, 8: van xả Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí piston cấp: Ở kì nạp, chân khơng tạo lập phía piston, khơng khí đẩy vào buồng nén thông qua van nạp Van mở tự động chênh lệch áp suất gây chân không bề mặt piston Khi piston xuống tới “điểm chết dưới” bắt đầu lên, khơng khí vào buồng nén cân áp suất phía nên van nạp đóng lại q trình nén khí bắt đầu xảy Khi áp suất buồng nén tăng tới mức làm cho van mở ra, khí nén thoát qua van thoát để vào hệ thống khí nén Cả hai van nạp thường có lị xo van đóng mở tự động chênh lệch áp suất phía van Sau piston lên đến “điểm chết trên” bắt đầu xuống trở lại, van đóng chu trình nén khí mơi bắt đầu Máy nén khí kiểu piston cấp hút lượng đến 10 m 3/phút áp suất nén bar, số trường hợp áp suất nén đến 10 bar 3.2.2 Đánh giá độ ổn định oxy hóa dầu máy nén Thực nghiệm tiến hành oxy hóa dầu theo phương pháp GOST 981 nêu phần trên, thu kết bảng 3.7 sau Bảng 3.7: Kết thử nghiệm độ ổn định oxy hóa dầu máy nén Mẫu dầu M1 Kết thử nghiệm cho thấy mẫu dầu có độ ổn định oxy hóa tốt Trị số axit thấp 0.2 mgKOH/g, hàm lượng cặn thấp, độ nhớt ổn định với % thay đổi nhỏ 5% 3.2.3 Đánh giá khả chống mài mịn Xác định đường kính vết mài mòn thiết bị Tribology T-05 theo phương pháp ASTM D 2714 Cơ sở so sánh mẫu dầu máy nén thương phẩm Shell Corena P cấp độ nhớt 100 Bảng 3.8: Kết thử nghiệm khả chống mài mòn STT Qua kết thử nghiệm cho thấy mẫu dầu máy nén pha chế đáp ứng yêu cầu khả chống mài mòn cao tốt mẫu dầu thương phẩm tương đương Shell Corena P 100 sử dụng thị thường 3.3 Kết nghiên cứu lập đơn pha chế dầu máy nén Từ kết nghiên cứu, lựa chọn dầu gốc phụ gia, đưa đơn pha chế dầu máy nén theo bảng 3.9 47 Bảng 3.9: Thành phần đơn pha chế dầu máy nén Thành phần Dầu gốc Hàn Quốc SN 150 SN 500 Phụ gia ức chế oxy hóa IONOL Phụ gia chống tẩy rửa SPS Các dầu pha chế đề tài đánh giá tiêu lý hóa đặc trưng có so sánh với tiêu lý hóa dầu Corena P 100 Shell cho kết phù hợp, kết qủa bảng 3.10 Bảng 3.10: Tổng kết tính chát hóa lý mẫu dầu pha chế TT Tên tiêu Độ nhớt 40 °C Độ nhớt 100 °C Chỉ số độ nhớt VI Nhiệt độ chớp cháy cốc hở Chỉ số axit tổng Độ tạo bọt 93.5°C Tỷ trọng 48 525 Ăn mịn đồng 3.4 Quy trình pha chế dầu máy nén cho máy nén khí piston Hình 3.1: Sơ đồ pha chế dầu máy nén Phụ gia chống tạo bọt theo tỷ lệ pha dầu hỏa với lượng gấp khoảng 10 lần đưa vào bình chứa dầu gốc (SN150 hỗn hợp dầu gốc SN150/500) khoảng 10% kl theo lượng dầu dự định pha chế Các phụ gia ức chế oxy hóa, phụ gia chống gỉ bổ sung vào bình chứa hỗn hợp Hỗn hợp dầu gốc phụ gia khuấy trộn với tốc độ 100 vịng/phút trì nhiệt độ 65 ± 0C thời gian để phụ gia đa chức cho dầu tuốcbin 49 3.5 Đề xuất sơ đồ công nghệ sản xuất dầu Tuốcbin ISOVG-32; 46 Thông số kỹ thuật Công suất : 1000 tấn/năm Thời gian hoạt động : ca/ngày giờ/ca 300 ngày/năm Năng suất mẻ : V = - 10 m3 Quy mô : Sản xuất mẻ (bán tự động hóa sản xuất) Nguyên liệu : Dầu gốc Hàn Quốc (SN150/SN500) Phụ gia chức tổ hợp Sản phẩm: Dầu máy nén cho máy nén khí piston 50 SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ SẢẢ̉N XUẤT DẦU MÁY NÉN CHO MÁY NÉN KHÍ PISTON Theo đơn pha chế, dầu gốc SN150, SN500 định lượng bơm vào bể pha chế qua thiết bị lưu lượng kế Tổ hợp phụ gia nạp vào với tỷ lệ thích hợp Tiến hành khuấy trộn gia nhiệt khối chất trì nhiệt độ pha chế 60 ± 50C khoảng thời gian dành cho thể tích pha chế 10 m Đồng thời kết hợp bơm tuần hoàn khoảng 30 phút với thể tích khối pha chế dung tích thiết bị Tiến hành kiểm tra chất lượng dầu thành phẩm theo tiêu hóa lý dầu Dầu máy nén sản phẩm đòi hỏi kỹ thuật khắt khe Cần phải có hệ thống lọc để tách khí, nước hạt rắn cho sản phẩm trình sản xuất trước đưa vào thiết bị sử dụng ƯỚC TÍNH GIÁ THÀNH CHO 1000 LÍT DẦU TUỐCBIN PHA CHẾ STT Tên vật tư SN 150, SN500 Ionol SPS Công lao động Điện + Nước Tổng Quản lý + Khấu hao 10% Thuế + Chi phí khác 15% Giá thành Đơn giá thành phẩm Dầu Shell Corena P 100 KẾT LUẬN Từ nghiên cứu nhóm đề tài đưa kết sau: Đã khảo sát lựa chọn loại dầu gốc SN150 SN500 dầu gốc Hàn Quốc để pha chế dầu máy nén Hỗn hợp dầu gốc SN150/500 theo tỷ lệ 80/20 (phần trăm khối lượng) dùng làm phần cho dầu máy nén cho máy nén khí piston Đã khảo sát ảnh hưởng phụ gia phụ gia chống oxy hóa, phụ gia chống tạo bọt, phụ gia chống gỉ đến tính chất hóa lý dầu pha chế đưa quy trình chế tạo phụ gia đa chức cho dầu pha chế với thành phần : Phụ gia ức chế oxy hóa IONOL: 3% kl Phụ gia chống tạo bọt SPS: 1% kl Lập đơn pha chế hai loại dầu máy nén cho máy nén khí piston Đã đưa qui trình pha chế dầu với qui mơ nhỏ 10 m3/mẻ Đã đánh giá tính chất lý hóa hai loại dầu pha chế so sánh với sản phẩm Shell Corena P100 có mặt thị trường Đã đề xuất sơ đồ công nghệ sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston Kiến nghị Đánh giá thêm số tiêu lý hóa dầu Đánh giá độ tương hợp với dầu máy nén khác sử dụng Việt Nam làm sở để pha chế sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢẢ̉O [1] thuật C.Kajdas, 1993, Dầu mỡ bôi trơn, Nhà xuất Khoa học Kỹ [2] Petrolium handbook methods of analysis and testing of petroleum and related products, 1992, volume 1,2 [3] Bộ tiêu chuẩn thử nghiệm ASTM [4] Lubrizol, 1988, Summary of automotive and industrial gear oil performance [5] Trung tâm nghiên cứu phát triển phụ gia thuộc Viện hóa học cơng nghiệp Việt Nam, Sổ tay sử dụng dầu mỡ bôi trơn, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1991 [6] Tổng công ty xăng dầu - Bộ Vật tư, Sử dụng- thay dầu nhờn Liên Xô nước, Tài liệu kỹ thuật lưu hành nội bộ, 1989 [7] Cung Quang Mạnh, Nguyễn Văn Thẩm, Từ điển nhiên liệu- dầu-mỡ-chất thêm-chất lỏng chuyên dùng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1984 [8] Kiều Đình Kiểm, Các bảng hiệu chỉnh, đo tính xăng dầu khí gas hóa lỏng theo tiêu chuẩn TCVN6065/ASTM D1250/API.2540/IP.200, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992,1998,2004 [10] 2011 Đinh Văn Kha, Vật liệu bôi trơn, NXB Khoa học Kỹ thuật, [11] Kiều Đình Kiểm, Các sản phẩm dầu mỏ & hóa dầu, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 [12] Siegfried Rosenberger, Riehen, Switzerland, Lubrican Composition containing dithiocarbamyl antioxidants, US Patent 5225450, 1980 [13] Jame H.Gary, Petroleum Refining- Technology and Economics, Marcel Dekker, Inc.New York- Basel-Hongkong, 1994 [14] G.D.Hobson, Modern Petroleum Technology, John Willey & Sons, 1984 [15] R.M.Mortier, S.T Orszulik (Eds)., Chemistry and Technology of Lubricants, Blackie, Glasgow and VCH Publisher, Inc., New York, 1992 [16] 1987 D.V.Brock Lubricant Base Oils, Lubrication Engineering, Mar., [17] BP Singapore.Pte Ltd, Lubricants & Grease, 1991, 1995 [18] Gregory R Ruschau Ph.D & Mohammed A Al-Anezi, Oil & Gas Exploration - Production, http://www.corrosioncost.com/pdf/oilgas.pdf, 2004 [19] Dieter Klamann , Lubricant and Related Products, Verlag Chemie, Germany, 1984 [20] Robert W.Miller, Lubricants and Their Application, MeGraw- Hill, Ine-United States of America, 1973 ... yêu cầu mặt bôi trơn cho máy nén khác Dầu máy nén bao gồm dầu máy nén khí dầu máy nén lạnh (dầu máy lạnh) Trong cơng nghiệp dầu khí, máy nén có ứng dụng nén khí đồng hành, nén khí thiên nhiên để... việc: Máy nén khí piston thấp áp máy nén khí piston cao áp Máy nén khí piston thấp áp - 15 bar Máy nén khí piston cao áp khơng dầu 15 – 35 bar Máy nén khí piston cao áp có dầu 15 – 35 bar - Máy nén. .. bên Có nhiều loại dầu máy nén khí phù hợp với loại máy nén khí: máy nén ly tâm, máy nén khí piston, máy nén khí trục vít, máy nén cánh gạt, máy nén cuộn, máy nén trục vít khơng dầu (oil free) 1.2.5.1