Giáo trình sản phẩm dầu mỏ (nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC : SẢN PHẨM DẦU MỎ NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Từ phát đến nay, dầu mỏ nguồn nguyên liệu vô quý giá quốc gia nói riêng tồn nhân loại nói chung Ngày sản phẩm dầu mỏ có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống sinh hoạt ngày người công nghiệp Dưới góc độ lượng dầu mỏ nguồn lượng quan trọng quốc gia giới Theo số liệu thống kê có khoảng 65% đến 70% lượng sử dụng từ dầu mỏ Với mục đích cung cấp cho người học đầy đủ kiến thức sản phẩm từ dầu mỏ sử dụng rộng rãi nay, giáo trình “Sản phẩm dầu mỏ” chia thành năm chương tương ứng với nội dung sau: Bài mở đầu: Tổng quan sản phẩm dầu mỏ Chương 1: Giới thiệu chung hợp chất hữu Chương 2: Nhiên liệu cho động xăng Chương 3: Nhiên liệu cho động Diesel Chương 4: Nhiên liệu cho động phản lực Chương 5: Dầu bôi trơn Qua nội dung học giúp cho học sinh hiểu tính chất, tiêu chuẩn ứng dụng sản phẩm dầu mỏ Với mong muốn giáo trình góp phần nâng cao chất lượng học tập môn học “Sản phẩm dầu mỏ”, xin chân thành cảm ơn tiếp nhận ý kiến đóng góp em học sinh đồng nghiệp thiếu sót khơng thể tránh khỏi nội dung hình thức để giáo trình hồn thiện Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ths Lê Thùy Dung Ths Nguyễn Thị Thùy Trần Thu Hằng Huỳnh Việt Triều Ks Phạm Công Quang Trang MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU BÀI MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM DẦU MỎ .14 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ 22 1.1 ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ 23 1.1.1 Định nghĩa 23 1.1.2 Phân loại .23 1.2 HỢP CHẤT HYDROCACBON 24 1.2.1 Định nghĩa hợp chất hydrocacbon 24 1.2.2 Phân loại hợp chất hydrocacbon 24 CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ XĂNG 29 2.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU XĂNG 30 2.1.1 Các nguồn phối trộn xăng thương phẩm 30 2.1.2 Thành phần hóa học nhiên liệu xăng 31 2.1.3 Phụ gia dành cho xăng thương phẩm 32 2.2 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA XĂNG THƯƠNG PHẨM 35 2.2.1 Hiện tượng kích nổ trị số Octan .35 2.2.2 Tỷ trọng 37 2.2.3 Các tiêu liên quan đến độ bay 38 2.3 ỨNG DỤNG CỦA NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ XĂNG 40 2.3.1 Nguyên lý hoạt động động xăng .40 2.3.2 Bản chất cháy nhiên liệu xăng động 41 2.3.3 Nhiên liệu xăng sinh học 42 CHƯƠNG 3: NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 44 3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL 45 3.1.1 Thành phần phân đoạn Gasoil 45 3.1.2 Các nguồn phối trộn Diesel thương phẩm 46 3.2 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL 51 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 Trị số xetan 51 Tỷ trọng 52 Thành phần cất 53 Điểm chớp cháy 53 Độ nhớt .53 Các tiêu liên quan đến điều kiện làm việc nhiệt độ thấp 54 Hàm lượng lưu huỳnh 55 Độ ổn định oxy hóa 55 Trang 3.2.9 Độ ăn mòn đồng 56 3.2.10 Hàm lượng nước 56 3.2.11 Phụ gia 56 3.3 ỨNG DỤNG CỦA NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 56 3.3.1 Nguyên lý hoạt động động Diesel 56 3.3.2 Bản chất cháy nhiên liệu diesel động 57 CHƯƠNG 4: NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC 59 4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC 60 4.1.1 Thành phần phân đoạn Kerosen 60 4.1.2 Thành phần phụ gia nhiên liệu phản lực 61 4.2 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC 61 4.2.1 Những tiêu liên quan đến trình cháy 61 4.2.2 Các tính chất vật lý nhiên liệu 61 4.2.3 Các tính chất nhiệt hóa học 62 4.2.4 Các tính chất liên quan đến làm việc độ cao lớn .62 4.2.5 Các tính chất liên quan đến an toàn tồn chứa phân phối 63 4.3 ỨNG DỤNG CỦA NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC 64 4.3.1 Nguyên lý hoạt động động phản lực .64 4.3.2 Bản chất cháy nhiên liệu phản lực 65 CHƯƠNG 5: DẦU BÔI TRƠN 67 5.1 THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA DẦU BƠI TRƠN 68 5.1.1 Thành phần phân đoạn Gasoil nặng 68 5.1.2 Thành phần phụ gia dầu bôi trơn 71 5.2 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG DẦU BÔI TRƠN 72 5.2.1 Tính bơi trơn .72 5.2.2 Độ nhớt số độ nhớt 72 5.2.3 Số acid 73 5.2.4 Số kiềm tổng .73 5.3 ỨNG DỤNG CỦA DẦU BÔI TRƠN 74 5.3.1 Phân loại dầu bôi trơn 74 5.3.2 Công dụng dầu bôi trơn 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT CS2 Cacbon Di-Sunfua RVP Reid Vapor Pressure: Áp suất Reid LCO Light Cycle Oil: Dầu nhẹ FCC Fluidized Catalytic Cracking: Q trình Cracking xúc tác tầng sơi Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Chu trình làm việc động kỳ .40 Hình 3.1 Cấu tạo động diesel kỳ 56 Hình 4.1 Nguyên tắc hoạt động động phản lực 64 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các thành phần cao octan xăng 34 Bảng 3.1 Một số chất phụ gia tiêu biểu thường sử dụng giúp tăng trị số xetan 48 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: SẢN PHẨM DẦU MỎ Mã môn học: PETR53005 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí: Là mơn học thuộc mơn học chun mơn nghề chương trình đào tạo Môn học dạy sau môn học kỹ thuật sở trước mô đun như: Vận hành thiết bị tách dầu khí, vận hành phân xưởng chưng cất thơ… 3.2 Tính chất: Mơn học trang bị cho sinh viên kiến thức thành phần, tính chất sản phẩm dầu mỏ để ứng dụng vào thực tế sản xuất nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí Mục tiêu môn học : Về kiến thức: 4.1 A1 Trình bày tính chất, tiêu chuẩn ứng dụng sản phẩm dầu mỏ Về kỹ năng: 4.2 B1 Tra cứu tính chất, tiêu chuẩn sản phẩm dầu mỏ tài liệu Về lực tự chủ trách nhiệm: 4.3 C1 Rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho học sinh, tính kiên nhẫn, chăm khả làm việc theo nhóm Nội dung mơn học: Chương trình khung 5.1 Thời gian đào tạo (giờ) Trong Số tín Tổng số Thi/ Thực Kiểm hành/ Lý tra thí nghiệm/ thuyết tập/ thảo luận LT TH Mã MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun I Các môn học chung/ đại cương 23 465 183 257 17 COMP64002 Giáo dục trị 75 41 29 COMP62004 Pháp luật 30 18 10 COMP62008 Giáo dục thể chất 60 51 Trang COMP64010 Giáo dục quốc phòng An ninh 75 36 35 2 COMP63006 Tin học 75 15 58 FORL66001 Tiếng Anh 120 42 72 30 26 2 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 70 1825 530 1180 36 79 Môn học, mô đun kỹ thuật sở 165 93 63 MECM52003 Vẽ kỹ thuật - 45 15 28 Điện kỹ thuật 45 36 45 14 29 1 Nhiệt kỹ thuật 30 28 II.2 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 61 1660 437 1117 30 76 PETR63004 Cơ sở trình thiết bị cơng nghệ hóa học 45 42 PETR53005 Sản phẩm dầu mỏ 45 42 PETR56107 Vận hành máy thuỷ khí I 150 28 106 14 PETR64108 Vận hành máy thuỷ khí II 100 28 66 PETR56109 Vận hành hệ thống đường ống bể chứa 150 28 106 13 PETR62110 Vận hành thiết bị tách dầu khí 45 14 29 1 PETR53111 Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt 75 21 50 2 PETR62114 Kỹ thuật phịng thí nghiệm 45 13 30 1 PETR56115 Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô 145 42 94 PETR56116 Vận hành phân xưởng chế biến dầu I 145 42 94 PETR64117 Vận hành phân xưởng chế biến dầu II 100 28 66 PETR56118 Vận hành phân xưởng chế biến khí 150 36 108 PETR54219 Thực tập sản xuất 195 45 138 PETR66220 Khóa luận tốt nghiệp 270 28 230 12 SAEN512001 An toàn vệ sinh lao động II II.1 ELEI53011 AUTM52111 Cơ sở điều khiển q trình PETR52002 Trang Khơng khí vào động qua cửa hút sau qua thiết bị phân phối Phần đốt cháy đưa vào máy nén nén đến áp suất định sau dịng khí giảm vận tốc đến giá trị thích hợp trước vào buồng cháy, khơng khí trộn lẫn với nhiên liệu bơm nhiên liệu đưa vào qua kim phun Để khởi động động cơ, bugie đánh lửa hỗn hợp bắt cháy, khí cháy sinh cho qua turbine tất hay phần vừa nêu Điều cần ý bugie đánh lửa lần khoảng thời gian không 30 giây cho chuyến bay Bản chất cháy nhiên liệu phản lực Nhiên liệu động phản lực chế tạo từ phân đoạn kerosen hỗn hợp phân đoạn xăng phân đoạn kerosen Đặc điểm nhiên liệu dùng cho động phản lực có tốc độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy độ xoáy lớn, nghĩa q trình cháy phải có lửa ổn định Về phương diện này, cấu trúc buồng đốt có tính chất vơ quan trọng định đến tính ổn định lửa thành phần hố học nhiên liệu đảm bảo có nhiều hydrocacbon naphtenic mạch thẳng tạo điều kiện bốc cháy dễ tốt độ cháy mong muốn thành phần hydrocacbon nhiên liệu ảnh hưởng lớn đến nhiệt q trình cháy tiêu chuẩn quan trọng bảo đảm khả tạo nên công suất lớn sử dụng nhiên liệu động phản lực Về tính chất này, hydrocacbon thơm hydrocacbon parafinic naphtenic Để đảm bảo yêu cầu nhiệt cháy nhiên liệu phản lực 10.200 Kcal/kg rõ ràng thành phần nhiên liệu phải có nhiều parafin naphtenic Tuy nhiên quan trọng hydrocacbon naphtenic nhiều vịng, tăng cường thành phần parafin mạch thẳng làm tăng khả tính linh động nhiệt độ thấp, điều nguy hiểm với máy bay phản lực hoạt động cao Trong naphten trạng thái lỏng, vừa có nhiệt độ cháy khơng parafin Q trình cháy nhiên liệu động phản lực đòi hỏi nhiên liệu cháy hồn tồn, khơng phân huỷ trước cháy tạo nên cặn cacbon, bám vào vật liệu buồng đốt, bám vào nến điện vòi phun, mặt Hydrocacbon thơm có nhiệt độ sơi cao (chủ yếu nhiều vịng phân đoạn) có xu hướng tạo tàn cặn cốc mạnh, parafin có khả cháy hồn tồn có xu hướng tạo tàn, tạo cốc Xu hướng tạo tàn cốc Hydrocacbon xếp theo chiều giảm dần Aromatic > olefin mạch thằng > iso-paraphin, naphten > n-paraphin Để đánh giá khả tạo cặn cacbon Đối với nhiên liệu phản lực thường dùng đại lượng chiều cao lửa khơng khói Trong thành phần hydrocacbon phân đoạn kerosen hydrocacbon naphten parafinic thích hợp với đặc Chương 4: Nhiên liệu cho động phản lực Trang 65 điểm cháy trình động phản lực Vì phân đoạn kerosen phân đoạn xăng dầu mỏ hydrocacbon naphten parafinic naphteno, naphtenic nguyên liệu tốt để sản xuất nhiên liệu cho động phản lực Khi có hàm lượng hydrocacbon thơm cao phải tiến hành loại chúng nhằm bảo đảm cho nhiên liệu giữ tính linh động nhiệt độ thấp (chỉ cho phép nhiên liệu tính linh động 60 0C) Ngồi cịn có thành phần khơng phải hydrocacbon chứa phân đoạn kerosen cấu tử làm ảnh hưởng xấu đến tính chất sử dụng nhiên liệu phản lực Các hydrocacbon lưu huỳnh cháy tạo thành SO2, SO3 gây ăn mòn nhiệt độ thấp Đồng thời hợp chất lưu huỳnh gây lên cặn cacbon bám buồng đốt, chủ yếu nến điện, vịi phun, tuyer sản phẩm cháy Các hợp chất oxy axit naphtenic, phenol làm tăng khả ăn mòn thùng chứa, ống dẫn nhiên liệu Các sản phẩm tạo ăn mòn (các muối kim loại axit naphtenic) lại góp phần tạo cặn tạo tàn cháy bám vào buồng đốt Các hyđro nitơ làm cho nhiên liệu ổn định, biến màu ban đầu nhiên liệu Các kim loại, Vanadi, Natri nằm sản vật cháy nhiệt độ cao 650 – 850oC, đập vào tuốc bin gây ăn mịn phá hỏng mạnh chi tiết tuốc bin Vì hàm lượng kim loại tro nói chung nhiên liệu thường nhỏ, khoảng vài phần triệu ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, số nội dung giới thiệu: - Thành phần hóa học nhiên liệu phản lực - Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu phản lực - Ứng dụng nhiên liệu cho động phản lực ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG Nguyên lý hoạt động động phản lực? Động phản lực khởi động nào? Nhiên liệu phản lực sản xuất từ phân đoạn chưng cất dầu thơ tháp chưng cất khí dầu thơ (CDU)? Đặc điểm nhiên liệu phản lực? Chương 4: Nhiên liệu cho động phản lực Trang 66 CHƯƠNG 5: DẦU BÔI TRƠN ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG Chương giới thiệu kiến thức dầu bơi trơn để người học có kiến thức tảng cho môn học, mô đun sau ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG Sau học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Mơ tả thành phần hóa học dầu bơi trơn - Trình bày loại dầu bơi trơn công dụng dầu bôi trơn ➢ Về kỹ năng: - Tra cứu tiêu chất lượng dầu bôi trơn ➢ Về lực tự chủ trách nhiệm: - Học sinh có tính nghiêm túc, cẩn thận, kỷ luật cao học tập, có khả làm việc theo nhóm ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành tích hợp phù hợp với học Giáo án soạn theo buổi dạy + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, ghi đầy đủ; + Hoàn thành thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuân thủ quy định an toàn, giấc ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG - Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình - Các điều kiện khác: Khơng có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG - Nội dung: Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 67 ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học + Nghiêm túc q trình học tập - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không ✓ Kiểm tra định hành: Không ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 5.1 THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA DẦU BƠI TRƠN Thành phần phân đoạn Gasoil nặng Dầu nhờn để bôi trơn cho động hoạt động vận hành thực tế hỗn hợp bao gồm dầu gốc phụ gia, hay người ta thường gọi dầu nhờn thương phẩm Phụ gia thêm vào với mục đích giúp cho dầu nhờn thương phẩm có tính chất phù hợp với tiêu đề mà dầu gốc khơng có Dầu gốc dầu thu sau trình chế biến, xử lý tổng hợp trình xử lý vật lý hóa học Dầu gốc thơng thường gồm có ba loại là: dầu thực vật, dầu khoáng dầu tổng hợp Dầu thực vật dùng số trường hợp đặc biệt Nó chủ yếu phối trộn với dầu khoáng dầu tổng hợp để đạt số chức định Nhưng ngày người ta thường sử dụng dầu khoáng hay dầu tổng hợp chủ yếu Với tính chất ưu việt giá thành rẻ, sản phẩm đa dạng phong phú, dầu khoáng chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực sản xuất dầu nhờn, dầu tổng hợp quan tâm nhiều tính chất ưu việt a Dầu gốc khống Trước đây, thơng thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc Nhưng sau ngành cơng nghiệp nặng chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi lượng dầu nhờn ngày cao chủng loại ngày phong phú tiêu chuẩn chất lượng ngày cao, nên người ta nghiên Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 68 cứu tận dụng phần cặn q trình chưng cất chân khơng có tên gọi cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc có độ nhớt cao Tóm lại nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc cặn mazut gudron Cặn mazut Mazut phần cặn q trình chưng cất khí có nhiệt độ sơi cao 350°C Phần cặn đem đốt làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc Để sản xuất dầu nhờn gốc người ta đem mazut chưng cất chân không thu phân đoạn có nhiệt độ sơi khác nhau: • Phân đoạn dầu nhờn nhẹ (LVGO: Light Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sơi từ 300°C - 350°C • Phân đoạn dầu nhờn trung bình (MVGO: Medium Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ từ 350°C - 420°C • Phân đoạn dầu nhờn nặng (HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ từ 420°C - 500°C Thành phần phân đoạn gồm phân tử hydrocacbon có số cacbon từ C21-40, hydrocacbon phân đoạn có trọng lượng phân tử lớn (1000 – 10000), cấu trúc phức tạp, bao gồm: • Các parafin mạch thẳng mạch nhánh • Các hydrocacbon napten đơn hay đa vịng thường có gắn nhánh phụ parafin • Các hydrocacbon thơm đơn hay đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl, chủ yếu đến vịng • Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu lai hợp napten paraffin, napten hydrocacbon thơm • Các hợp chất phi hydrocacbon hợp chất chứa nguyên tố oxy, nitơ, lưu huỳnh chiếm phần lớn phân đoạn dầu nhờn Các hợp chất chứa kim loại gặp phân đoạn Cặn gudron Cặn gudron phần cặn cịn lại q trình chưng cất chân khơng, có nhiệt độ sơi 500°C Trong phần tập trung cấu tử có số nguyên tử cacbon từ C41 trở lên, chí có C80, có trọng lượng phân tử lớn, có cấu trúc phức tạp Do người Chương 5: Dầu bơi trơn Trang 69 ta không chia thành phần phân đoạn theo hợp chất riêng biệt mà người ta phân làm ba nhóm sau: ➢ Nhóm chất dầu Nhóm chất dầu bao gồm hydrocacbon có phân tử lượng lớn, tập trung nhiều hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng hydrocacbon thơm napten, nhóm chất nhẹ có tỷ trọng xấp xỉ Nhóm chất hịa tan dung mơi nhẹ paraffin xăng, người ta khơng thể tách chất silicagen than hoạt tính hợp chất khơng có cực Trong phân đoạn cặn gudron, nhóm dầu chiếm khoảng 45 – 46% ➢ Nhóm chất nhựa Nhóm nhựa hịa tan dung mơi nhóm dầu hợp chất có cực nên tách chất than hoạt tính hay silicagen Nhóm chất nhựa gồm hai thành phần chất trung tính axit Các chất trung tính có màu nâu đen, nhiệt độ hóa mềm nhỏ 100°C, tỷ trọng lớn 1, dễ dàng hòa tan xăng, naphta Chất trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo dai tính kết dính Hàm lượng ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài nhựa, chiếm khoảng 10 – 15% khối lượng cặn gudron Các chất axit chất có nhóm -COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn 1, dễ dàng hòa tan clorofom rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt, chiếm 1% cặn dầu mỏ ➢ Nhóm asphanten Nhóm asphanten nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn 1, chứa hầu hết hợp chất dị vịng có khả hịa tan mạnh cacbon disunfua (CS2), khơng hịa tan dung môi nhẹ parafin hay xăng, 300°C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro Trong trình nhóm dầu, nhựa, asphanten tồn trạng thái hệ keo, nhóm nhựa tan dầu tạo thành dung dịch thật sự, người ta gọi mơi trường phân tán Asphanten khơng tan nhóm dầu nên tồn trạng thái pha phân tán Ngồi ba nhóm chất trên, cặn godron cịn tồn hợp chất kim kim loại nặng, hợp chất cacbon, cacboit, hợp chất không tan dung môi thông thường, tan pyridine b Dầu nhờn tổng hợp Dầu nhờn sản xuất từ dầu mỏ chiếm ưu có ưu điểm như: công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ Nhưng ngày nay, để đáp ứng yêu cầu cao Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 70 dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp nhiều Dầu tổng hợp dầu tạo phản ứng hóa học từ hợp chất ban đầu, có tính chất định trước Nó có tính chất tốt dầu khống, bên cạnh cịn có tính chất khác đặc trưng là: khơng cháy, khơng hịa tan lẫn nước Ưu điểm dầu tổng hợp có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng từ -55°C đến 320°C, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đơng đặc thấp, số độ nhớt cao… Chính ưu điểm mà dầu tổng hợp ngày sử dụng nhiều, động phản lực Có hai phương pháp để phân loại dầu nhờn tổng hợp: • Phương pháp 1: dựa vào số tính chất đặc thù để phân loại như: độ nhớt, khối lượng riêng • Phương pháp 2: dựa vào chất chúng Theo phương pháp người ta chia dầu tổng hợp thành loại sau: hydrocacbon tổng hợp, este hữu cơ, poly glycol, este photphat Bốn hợp chất chiếm 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ thực tế Thành phần phụ gia dầu bôi trơn Dầu nhờn thương phẩm để sử dụng cho mục đích bơi trơn hỗn hợp dầu gốc phụ gia Do đó, chất lượng dầu bơi trơn phụ thuộc nhiều vào dầu gốc, cịn phụ thuộc vào phụ gia Phụ gia hợp chất hữu cơ, vơ cơ, chí ngun tố hóa học thêm vào chất bơi trơn, nhằm nâng cao hay mang lại tính chất mong muốn Thông thường, hàm lượng phụ gia đưa vào 0,01 – 5%, số trường hợp phụ gia dùng từ vài phần triệu vài phần trăm Do hợp chất hoạt động, tồn dầu phụ gia tác dụng với làm chức dầu nhờn Ngược lại, chúng tác động tương hỗ với tạo tính chất có lợi cho dầu nhờn, việc phối trộn phụ gia cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng để loại trừ hiệu ứng đối kháng nâng cao tính tác động tương hỗ Sự tác động tương hỗ phụ gia dầu gốc yếu tố cần quan tâm sản xuất dầu nhờn Ngày nay, để đạt tính bơi trơn dầu có chứa nhiều phụ gia khác Chúng pha riêng lẻ vào dầu nhờn phối trộn lại với để tạo thành phụ gia đóng gói đưa vào dầu nhờn Yêu cầu chung loại phụ gia: Chương 5: Dầu bơi trơn Trang 71 • Dễ hịa tan dầu • Khơng hịa tan nước • Khơng ảnh hưởng đến tốc độ nhũ hóa dầu • Không bị phân hủy nước kim loại • Không bị bốc điều kiện làm việc hệ thống dầu nhờn • Khơng làm tăng tính hút ẩm dầu nhờn • Hoạt tính kiểm tra • Khơng độc, rẻ tiền, dễ kiếm 5.2 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG DẦU BƠI TRƠN Tính bơi trơn Tính bơi trơn tính chất đặc trưng khả bám dính bề mặt bôi trơn để ngăn chặn xuất ma sát khơ Tính bơi trơn khơng phụ thuộc vào thân chất bơi trơn, mà cịn chịu ảnh hưởng, mức độ khác nhau, hàng loạt yếu tố ngoại cảnh khác, như: vật liệu bôi trơn, tải tác dụng lên bề mặt bôi trơn, tốc độ tương đối bề mặt bôi trơn, khe hở bề mặt ma sát, v.v Độ nhớt số độ nhớt Tác dụng quan trọng dầu nhờn tính bơi trơn, dầu phải tạo lớp màng đủ dày để giảm ma sát chi tiết tiếp xúc tức dầu phải có độ nhớt đủ lớn Khi chuyển động phân tử dầu trượt lên chúng gây lực ma sát nội Để đặc trưng cho lực ma sát người ta đưa khái niệm độ nhớt Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu chuyển dầu, khả bôi trơn, bảo vệ chi tiết máy, bơm chuyển, khởi động máy phụ thuộc chủ yếu vào độ nhớt dầu nhờn Nhiệt độ làm việc dầu nhờn luôn thay đổi: Khi khởi động máy nhiệt độ dầu thấp (thậm chí âm), q trình vận hành máy móc nhiệt độ dầu lên cao Để dầu làm việc nhiệt độ thấp độ nhớt dầu nhiệt độ phải không cao, gây tính lưu biến dầu, nhiệt độ dầu tăng cao dầu phải đảm bảo đủ độ nhớt để bơi trơn Do người ta đưa khái niệm số độ nhớt Chỉ số độ nhớt (VI) trị số chuyên dùng để đánh giá thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn theo nhiệt độ Dean Davis đưa khái niệm số độ nhớt cách lấy hai họ dầu nhờn làm mốc Họ dầu gốc parafin có độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 72 (tính nhớt nhiệt tốt) quy ước có số nhớt 100 Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ quy ước số độ nhớt Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ làm việc máy thay đổi người ta chủ ý đến số độ nhớt Còn trường hợp nhiệt độ chạy máy thay đổi khoảng rộng động ôtô với tính khác độ nhớt coi trọng Trong trình sử dụng dầu có biểu thay đổi VI dầu bị lẫn sản phẩm khác, q trình ơxy hố ngun nhân làm tăng số độ nhớt trình sử dụng Việc giảm VI lực phá vỡ cấu trúc phân tử phụ gia polyme có mặt dầu bơi trơn Số acid Trong q trình làm việc, lượng acid dầu bôi trơn thường tăng lên dầu bị oxy hoá sản phẩm cháy nhiên liệu chứa chất tạo acid Acid có dầu bơi trơn phân thành loại: • Acid mạnh - bao gồm acid vơ hình thành từ sản phẩm cháy loại nhiên liệu chứa tạp chất tạo acid acid hữu hoà tan hình thành oxy hố phân tử dầu bơi trơn • Acid yếu - acid hữu khơng hồ tan hình thành oxy hố dầu bơi trơn Acid mạnh có kả ăn mịn bề mặt bơi trơn Acid yếu khơng có khả ăn mịn, tích tụ dạng cặn bùn làm giảm truyền nhiệt tăng độ mài mịn bề mặt bơi trơn Số acid (Acid Number - AN) dầu bơi trơn lượng KOH tính miligram cần thiết để trung hồ lượng acid có gram dầu bôi trơn Số acid đại lượng đánh giá hàm lượng acid có dầu bơi trơn sử dụng tiêu loại bỏ dầu sau thời gian sử dụng Việc kiểm định chất lượng dầu bôi trơn dựa vào tiêu AN áp dụng loại dầu khơng có phụ gia kiềm Thơng thường, dầu có số acid TAN = 0,15 ÷ 0,20 mg KOH/g Số acid dầu tăng lên nhanh trình làm việc đạt đếnổtị số giới hạn khoảng 1,5 ÷ 2,0 mg KOH/g Số kiềm tổng Số kiềm tổng (Total Base Number - TBN) số KOH tính miligram tương đương phương diện trung hồ acid với lượng phụ gia kiềm có gram dầu bôi trơn TBN đánh giá hàm lượng phụ gia kiềm có dầu bơi trơn thước đo khả trung hồ acid dầu Nói chung, động chạy nhiên liệu chứa nhiều lưu huỳnh cần bơi trơn loại dầu có TBN cao Trị số TBN dầu bôi trơn giảm dần theo thời gian sử dụng lượng phụ gia kiềm tiêu hao dần cho việc trung Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 73 hồ acid Dầu bơi trơn cần thay TBN giảm xuống nhỏ trị số xác định 5.3 ỨNG DỤNG CỦA DẦU BÔI TRƠN Phân loại dầu bôi trơn a Dầu nhờn động Sản xuất dầu nhờn động chiếm tỷ lệ lớn sản xuất chất bơi trơn nói chung (khoảng 40%) Về chất lượng đòi hỏi ngày phải nâng cao công suất động ngày tăng, điều kiện làm việc động ngày khắc nghiệt Dầu nhờn động có nhiều chủng loại nhằm đáp ứng cải tiền khơng ngừng tính kỹ thuật loại động Để thuận lợi cho viếc sử dụng thay người ta thường phân loại dầu nhờn động theo phương pháp sau: Phân loại dựa vào độ nhớt Độ nhớt tính chất quan trọng dầu nhờn động cơ, giúp cho động hoạt động tốt dùng dầu có độ nhớt thích hợp Theo SAE (hiệp hội kỹ sư ô tô Mỹ) đưa cách phân loạidầu nhờn theo độ nhớt sau: Cấp độ nhớt theo SAE Độ nhớt khởi động mpa.s(cp) nhiệt độ thấp (oC) Độ nhớt bơm (cp) nhiệt độ thấp(oC) Max Min Max Min 0W 3250 -30oC 30000 -35oC 3,8 - 5W 3500 -25oC 30000 -30oC 3,8 - 10W 3500 -20oC 30000 -25oC 4,1 - 15W 3500 -15oC 30000 -20oC 5,6 - 20W 4500 -10oC 30000 -15oC 5,6 - 25W 6000 -5oC 30000 -10oC 9,3 - 20 - - 5,6  9,3 30 - - 9,3  12,5 40 - - 12,5  16,3 50 - - 16,3  21,9 60 - - 21,9  26,1 Phương Độ nhớt động học 100oC (cst) ASTM D5293 ASTM D4684 ASTM D 445 nhớt kế động CCS động mao quản Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 74 pháp MRV thử Phân loại dựa tính (Theo cách phân loại API): Động xăng SA SB SC SD SE Động diezel CA CB CC CD CDH SF SG SH SJ Phân loại theo CCMC Đây cách phân loại uỷ ban nhà thiết kế chế tạo ôtô khối thị trường chung Động xăng: chia làm cấp: G1, G2, G3 Cấp G1, G2 tương đương phân loại theo API: SE, SF Cấp G3 gần tương tự SF u cầu thử tính oxy hố thử nghiệm dầu động Sequenle III đòi hỏi khắc nghiệt Dầu động diezel: chia làm cấp: D1, D2, D3, PD1 Trong D1 dùng cho động hoạt động tải nhẹ; D2, D3: dùng cho động thường có tăng áp chịu tải nặng nặng PD1: dùng cho xe loại thường tăng áp Các cách phân loại khác Phân loại theo đặc chủng động Dầu đặc chủng Chức dầu nhờn Độ nhớt 100oC Hoặc tương đương SAE MIL1-2104A Động xăng, diezel 10W điều kiện khác MIL1-21260B Bảo quản động xăng, diezel 30W (loại 1, loại 2) MIL1-9000F Dùng cho động diezel Min 5,4mm2/s tàu thuỷ tàu ngầm MIL1-46152A Dùng cho động diezel tàu thuỷ lớn 11,9  14,5mm2/s Phân loại theo tiêu chuẩn Nga Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 75 Dầu nhờn Nga nước Liên Xô cũ phân loại theo tiêu chuẩn GOCT 17479-72 Đó việc phân loại dầu động theo độ nhớt tính chất sử dụng: thay tương đương số dầu nhờn động Liên Xô nước Âu Mỹ tương đương cấp độ nhớt phân loại SAE phân loại GOST tìm thấy tài liệu tra cứu b Dầu nhờn công nghiệp Dầu nhờn công nghiệp – dầu nhờn dùng cơng nghiệp, theo mục đích sử dụng gồm có: dầu nhờn truyền động, dầu nhờn công nghiệp, dầu thủy lực, dầu biến thế, mỡ bôi trơn loại chuyên dụng khác Công dụng dầu bôi trơn a Công dụng làm giảm ma sát Trong tất cơng dụng dầu nhờn công dụng quan trọng bôi trơn bề mặt có chuyển trượt chi tiết, làm giảm ma sát, giảm mài mịn động nên làm tăng hiệu suất có ích tồn động cơ, tức tăng tính hiệu kinh tế cho hoạt động động Nguyên nhân việc giảm ma sát bôi trơn có thay ma sát trực tiếp chi tiết máy ma sát nội màng chất bôi trơn ngăn cách chi tiết máy Ma sát nội màng chất lỏng nhỏ nhiều so với dạng ma sát khác b Công dụng làm mát Do ma sát, bề mặt làm việc Piston - xylanh, trục khuỷu - bạc lót Đều phát sinh nhiệt Mặt khác số chi tiết Piston, vòi phun nhận nhiệt khí cháy truyền đến Do nhiệt độ số chi tiết cao, phá hỏng điều kiện làm việc động gây bó kẹt, giảm độ bền chi tiết, gây kích nổ động cơ, giảm hệ số nạp Do nhằm giảm nhiệt độ chi tiết máy cần có hệ thống làm mát trình hoạt động động Trên thực tế, hệ thống nước làm mát làm mát khoảng 60% chi tiết cần làm mát Nước làm mát phần động đỉnh xylanh, lòng xylanh, van, trục khuỷu, ổ đỡ, trục cam, bánh răng, piston nhiều cụm chi tiết khác làm mát dầu máy Dầu máy có nhiệt độ thấp cacte, theo hệ thống bơi trơn dẫn đến chi tiết có nhiệt độ cao để tải bớt nhiệt dầu cacte lại làm mát nhờ tản nhiệt khơng khí Dầu bơi trơn nguyên liệu để làm mát piston Chức làm mát đòi hỏi dầu phải chịu nhiệt cao, có tính chất ổn định, khơng bị biến chất tác dụng oxy khơng khí nhiệt độ cao Do thực tế dầu nhờn, người ta có cho thêm số phụ gia chống oxy hóa Chương 5: Dầu bơi trơn Trang 76 c Cơng dụng làm Trên bề mặt chi tiết có ma sát, q trình làm việc thường có vẩy rắn tróc khỏi bề mặt, dầu bơi trơn trơi vẩy tróc, sau giữ lại bầu lọc hệ thống bôi trơn, tránh cho bề mặt chi tiết có ma sát bị cào xước Trong động Diezel hay động dùng xăng pha chì, nhiên liệu cháy tạo muội than hay muội chì, hình thành cặn bùn cặn cứng bám thành piston nhiều gây cháy xecmăng, làm tắc nghẽn lọc, đường dẫn dầu bôi trơn Cặn bùn cặn cứng gây tác hại lớn cho động cơ; cặn bùn tạo thành kết hợp nước, bụi, sản phẩm xuống cấp nhiên liệu cháy dở cặn cứng sản phẩm trình oxy hóa hợp chất ổn định có dầu nhiệt độ áp suất cao Các phận bơm, xecmăng, piston, ổ đỡ dễ dàng đóng cặn cứng Dầu nhờn với có mặt phụ gia tẩy rửa có tác dụng ngăn cản tích tụ cặn bùn, cặn cứng, giữ cho bề mặt chi tiết tạo điều kiện cho động hoạt động tốt d Cơng dụng làm kín Ngồi tác dụng bơi trơn máy, chống ăn mòn kim loại, làm giảm mài mòn máy, làm mát máy dầu nhờn cịn có tác dụng làm kín máy Thực tế bề mặt xecmăng, rãnh xecmăng thành xylanh khơng phẳng đốt từ buồng đốt có áp suất cao lọt ngồi vào cacte nơi có áp st thấp, làm giảm cơng suất động Dầu máy có chức lấp vào lỗ trống bề mặt xecmăng thành xylanh có tác dụng làm kín, ngăn cản tối đa khơng cho loại khí nóng trình đốt cháy qua xecmăng piston vào cacte e Bảo vệ kim loại Nước nguyên nhân gây nên gỉ sét chi tiết chế tạo từ hợp kim có chứa sắt Mỗi thể tích nhiên liệu đốt cháy động sinh thể tích nước Mặc dù phần lớn lượng nước thể thoát qua ống xả, nhiên cịn đọng lại lòng xylanh hay lọt qua xecmăng ngưng lại cacte, tượng thường xảy thời tiết lạnh hay động chưa sưởi ấm Thêm vào sản phẩm phụ sinh nhiên liệu cháy chưa hồn tồn, khí cháy có tính ăn mịn lọt qua xecmăng ngưng lại hoà tan dầu cacte Ngoài cịn chất axít tạo thành oxy hóa dầu Vì vậy, khả tạo gỉ sét ăn mịn trở nên trầm trọng, chi tiết cần bảo vệ chống lại ăn mịn chống gỉ Chương 5: Dầu bơi trơn Trang 77 Khi bề mặt chi tiết chịu ma sát có màng dầu bơi trơn màng dầu có tác dụng chống lại gỉ sét cho máy móc thời gian hoạt động, phận ẩm ướt Ngồi chúng cịn có tác dụng hạn chế tối đa cơng axít sinh q trình cháy nhiên liệu có chứa nhiều lưu huỳnh Tuổi thọ động phụ thuộc phần vào khả trung hòa dầu máy hợp chất có tác dụng ăn mịn Để dầu nhờn bảo đảm chức phải dùng loại phụ gia mang tính kiềm, có tác dụng trung hịa axít tạo nhiên liệu cháy Thông thường trình sử dụng dầu nhờn, hàm lượng phụ gia giảm dần, tỷ lệ phụ gia thấp hàm lượng cho phép dầu khơng cịn đủ phẩm chất phải thay ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, số nội dung giới thiệu: - Thành phần hóa học dầu bơi trơn - Chỉ tiêu chất lượng dầu bôi trơn - Ứng dụng dầu bôi trơn ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG Giải thích thông số kỹ thuật dầu, mỡ nhờn? Thành phần dầu bơi trơn gì? Nêu chức dầu bôi trơn? Tại dầu nhớt lại quan trọng việc giữ động cơ? Tại lựa chọn dầu nhớt cho động lại quan trọng? Chương 5: Dầu bôi trơn Trang 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Hữu Trì, Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm, Đại học Bách khoa Đà Nẵng [2] Kiều Đình Kiểm, Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu, NXB Khoa học kỹ thuật [3] Lê Thị Như Ý, Công nghệ chế biến khí, Đại học Bách khoa Đà nẵng [4] Jean – Pierre Wauquier, Petroleum refining Vol2 – Separation processes, Technip (2000) [5] John M CAMPBELL, Gas conditioning and processing, Volume and 2, John M Campbell and Company (1998) [6] Nguyễn Thị Minh Hiền, Cơng nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật (2004) Tài liệu tham khảo Trang 79 ... PETR56116 Vận hành phân xưởng chế biến dầu I 145 42 94 PETR64117 Vận hành phân xưởng chế biến dầu II 100 28 66 PETR56118 Vận hành phân xưởng chế biến khí 150 36 108 PETR54219 Thực tập sản xuất... Ngày nay, tỷ lệ thành phần tổng hợp sản phẩm lọc dầu tăng cao để cải thiện chất lượng sản phẩm lọc dầu Bài mở đầu: Tổng quan sản phẩm dầu mỏ Trang 15 Các phân đoạn dầu mỏ: Dầu mỏ khai thác lên... sinh viên kiến thức thành phần, tính chất sản phẩm dầu mỏ để ứng dụng vào thực tế sản xuất nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí Mục tiêu mơn học : Về kiến thức: 4.1 A1 Trình bày tính chất,