đề tài quy trình sản xuất mỡ lithium

sản xuất dầu mỡ, có dạng sợi xoắn có đường kính khoảng 0,2 μm và chiều dài từ 2 đến 25 μm - Mỡ là một chất bôi trơn nhiều pha bao gồm hai thành phần chính: chất lỏng, thường là dầu bôi t

TRƯỜNG ĐẠI HỌ CÔNG NGHIỆP TP.HCM C

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỠ LITHIUM

GVHD: NGUYỄN HOÀNG MINH

MÔN: CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ

MÃ LỚP HỌC PHẦN: DHHO17C – 420300078601

Thành ph ố Hồ Chí Minh ngày 17 tháng 8 năm 2023

• Danh sách thành viên nhóm 3:

STT Họ và Tên MSSV Ghi chú

2 Nguyễ n B o Huya 21011661

3 Pha m Trư ng Sơnơ 21045401 Nho m Trươ ng

4 Chung Thi Tuy t Sươngễ 21075681

6 Nguyễ n Ta t Bì nh 21055801

MỤC L C Ụ

TỔNG QUAN 1

I Thành ph n c a m lithium ( Lithium Grease) ầ ủ ỡ .4

1 Vai trò c a d ủ ầu gốc: 5

2 Chất làm đặc ( thickener) : 7

3 Chất ph gia : ụ .7

II QUY TRÌNH S N XU T M LITHIUM Ả Ấ Ỡ .8

a D u g ầ ốc 8

b Lithium Hydroxide (LiOH) 8

c Axit stearic (C17H35COOH) .8

d Phụ gia 8

1 Dioctyldiphenylamine (Chất ch ng oxy hóa) ố .8

2 Phản ứng xà phòng hóa và lò phản ứng 9

* Quy trình s n xu ả ất mỡ bôi trơn lithium 10

3 Các điề u kiện ảnh hưởng đế n quá trình sản xuất: 12

4 Các chất ph ụ gia giúp tăng hiệ u su ất của m Lithium ỡ .13

5 Hành vi ma sát c a m Lithium ủ ỡ .15

III CÁC TIÊU CHU N V M Ẩ Ề Ỡ 17

ASTM D217-21 17

ASTM D1264-18 18

ASTM D2265-20 20

ASTM D6184-17 21

IV Ứ NG D NG C A M Ụ Ủ Ỡ 23

Figure 2.1 Typical composition of grease :

Grease

Base fluid

(60 - 95 % )

Thickener (5 - 25 % )

Additives (0 - 10 % )

TỔNG QUAN

- Mỡ bôi trơn là một sản phẩm bán rắn thường là chất phân tán keo có cấu trúc cao, bao gồm một chất làm đặc phân tán trong dầu tổng hợp hoặc dầu khoáng Mỡ là hình thức bôi trơn ưa thích ở ững nơi khó tiếp cận trong nh

hệ thống cọ xát cơ học hoặc động lực Mỡ bôi trơn đã là một nhu cầu trong thời cổ đại Người Hy Lạp và La Mã đã sử dụng mỡ động vật và cả dầu thực vật làm chất bôi trơn Họ đã sử dụng mỡ động vật để ạy các loạch i máy móc, nhà máy, ròng rọc, ống gió, xe ngựa và xe ngựa nhanh Ngày nay, với công nghệ ện đại và tiên tiến, mỡ động vật không được sử dụhi ng làm chất bôi trơn (Harris et al., 1974)

- Mỡ là chất lỏng hai pha không Newton phức tạp về lưu biến Một cơ sở dầu làm cho pha phân tán, trong khi chất làm đặc với các chất phụ gia làm cho pha phân tán Các hạt của chất làm đặc có thể khác nhau về hình dạng

và kích thước Chất làm đặc xà phòng, được sử dụng thường xuyên nhất để

Too long to read on your phone? Save

to read later on your computer

Save to a Studylist

sản xuất dầu mỡ, có dạng sợi xoắn có đường kính khoảng 0,2 μm và chiều dài từ 2 đến 25 μm

- Mỡ là một chất bôi trơn nhiều pha bao gồm hai thành phần chính: chất lỏng, thường là dầu bôi trơn và chất làm đặc rắn, thường là xà phòng kim loại Thành phần này cung cấp cho mỡ một số lợi ích vốn có so với dầu bôi trơn bao gồm độ cứng nhất định, cho phép dầu mỡ ữ nguyên vị trí mà gikhông bị rò rỉ, cũng như khả năng niêm phong Những đặc tính này làm cho mỡ bôi trơn đặc ệt thích hợp để ứng dụng trong vòng bi lăn Thậbi t vậy, đây là ứng dụng phổ ến nhất của mỡ bôi trơn, với hơn 90% vòng bi bilăn sử dụng mỡ làm chất bôi trơn Vòng bi lăn là các bộ ận máy móc phphổ ến được sử dụng trong hầu hết các hệ ống kỹ bi th thuật và trên nhiều lĩnh vực khác nhau của ngành công nghiệp và giao thông vận tải Được biết, hơn 50 tỷ vòng bi đang hoạt động trên thế giới bất cứ lúc nào Do đó, tác động tích lũy của tổn thất ma sát chịu lực đối với hiệu quả năng lượng

và tính bền vững của các hệ ống cơ khí là đáng kể Sử dụng mỡ 'ma sát ththấp' phù hợp đại diện cho một trong những cách linh hoạt nhất để giảm tổn thất ma sát trong ổ lăn Vai trò chính của mỡ trong ổ trục lăn là bôi trơn các tiếp điểm tập trung, ứng suất cao tại giao diện giữa các phần tử lăn và mương củ ổ a trục, nơi tạo ra sự đóng góp lớn vào ma sát tổng thể Các tiếp điểm tập trung như vậy hoạt động trong chế độ bôi trơn đàn hồi (EHL) Các cơ chế hình thành màng bôi trơn, và ở mức độ ma sát thấp hơn, trong các tiếp điểm EHL này tương đối nổi tiếng với các loại dầu Tuy nhiên, phần lớn là do thành phần phức tạp của mỡ bôi trơn, các cơ chế tương đương đối với mỡ bôi trơn vẫn còn tương đối không rõ ràng Mặc dù một

số cơ chế khác nhau đã được đề xuất đặc biệt cho vòng bi lăn một lý thuyết toàn diện, được chấp nhận rộng rãi vẫn chưa tồn tại Điều này đặc biệt đúng đối với ma sát dầu mỡ, là chủ đề của ít nghiên cứu hơn đáng kể so với độ dày màng mỡ

- Mỡ Lithium là loại mỡ có sử dụng chất làm đặc Lithium giúp tạo được độ đặc, cố định thể chất của dầu từ đó giúp phát huy các tính năng vượt trội của mỡ Thông thường loại mỡ này thích hợp sử dụng tại những môi trường

có điều kiện khắc nghiệt Mỡ bôi trơn chịu nhiệt Lithium là sản phẩm mỡ phổ biến, đã xuất hiện rất lâu trên thị trường, được sản xuất từ những năm

40 của thế kỷ 20 Dù hiện nay có nhiều loại mỡ bôi trơn khác được phát triển, thế nhưng mỡ Lithium vẫn giữ vững vị thế của mình, được nhiều người tin dùng và được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau

- Mỡ lithium là loại mỡ bôi trơn được sử dụng phổ biến nhất trên toàn cầu – chiếm 75% ứng dụng bôi trơn trong tất cả các ngành công nghiệp Trong ngành công nghiệp ô tô, nó thường được sử dụng làm chất bôi trơn trong các ứng dụng ổ trục bánh xe và khung gầm Nó thể hiện khả năng chống nước tuyệt vời và khả năng chịu nhiệt độ cao Khả năng kép này có nghĩa

là nó đã thay thế phần lớn mỡ bôi trơn gốc natri và canxi truyền thống

- Sở dĩ mỡ Lithium được rất nhiều người ưa chuộng và được đánh giá cao bởi các chuyên gia như thế là nhờ các đặc tính nổi bật mà mỡ mang lại Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của mỡ Lithium:

➢ Độ bám dính tuyệt vời

➢ Không ăn mòn

➢ Mỡ bôi trơn tải trọng nặng

➢ Khả năng chịu nhiệt cao

➢ Khả năng kháng nước tốt

- Những thông tin về mỡ Lithium chịu nhiệt trên đây cho thấy đây thực sự

là loại mỡ tốt, phù hợp cho nhiều loại máy móc Hiện nay có nhiều loại mỡ Lithium khác nhau cho nên trong quá trình chọn mua người dùng nên lựa chọn kỹ lưỡng Tham khảo thêm các thiết bị máy bơm mỡ khí nén, máy bơm mỡ bằng điện, máy bơm mỡ tay – chân để tối ưu quá trình tra mỡ

I Thành phần của mỡ lithium ( Lithium Grease)

và 100 ℃ phạm vi độ ớt là 8 nh ～18mm 2 / s, điểm anilin của dầu gốc không quá 96 ℃

Chất làm đặc

( Thickener ) 2-20% Lithium Hydroxide Monohydrate

Chất phụ gia hiệu suất

(Performance Additive) 0-10%

Các chất phụ gia dầu mỡ ph biến ổ

là chất chống ăn mòn , chất khử hoạt tính kim loại , chất chống oxy hóa và chất phụ gia nâng cao hiệu suất như đặc tính chống mài mòn và các đặc tính khác chất chống oxy hóa amine hoặc phenolic

Chất ức chế ăn mòn:

1 Vai trò của dầu gốc:

- Dầu gốc có vai trò bôi trơn , làm mát, giảm ma sát,… giữa các bề mặt chuyển động

- Tùy thuộc vào loại dầu gốc sử dụng để sản xuất ra mỡ ta sẽ có các sản phẩm tương ứng là: Dầu mỡ gốc dầu mỏ, Dầu mỡ gốc tổng hợp Các tính chất của mỡ đạt được từ các thành phần dầu gốc này cũng có các đặc tính tương ứng từ các thành phần dầu gốc như là: tuổi thọ, khả năng kháng các tác nhân ô xi hóa, độ bám dính…)

hở hay có vòng no) thấp hơn 90% Như vậy thành phần aromatic (vòng không no) cho phép đến hơn 10%, tuy nhiên đối với loại dầu này thì thành phần aromatic chỉ

từ 1-2% Chỉ số độ ớt từ -120, nhưng thông dụnh 80 ng nhất hiện nay là 100 +/-2 tuỳ theo phân đoạn

Nhóm

2

Dầu gốc nhóm II được sản xuất bằng cách kết hợp xử lý dung môi với công nghệ xử lý hydro (hydrocracking)Với cách làm này, khí hydro được dùng để loại bỏ những thành phần xấu từ dầu thô

Dầu gốc nhóm II có chứa hàm lượng lưu huỳnh < 0.03%,

độ bão hòa lớn hơn 90%, chỉ số độ nhớt từ 80 120 Loại dầu này có đặc tính chống oxy hóa tốt hơn, màu sắc rõ ràng hơn dầu gốc nhóm I

-Nhóm

3

Dầu gốc nhóm III được sản xuất hoàn toàn bằng Hydrocracking, Hydroisomerization, và Hydrotreating, khiến cho thành phẩm có độ tinh khiết cao hơn Chỉ số

độ nhớt của dầu gốc nhóm III > 120 (thường từ 135), hàm lượng lưu huỳnh < 0.03%, độ bão hòa lớn hơn 90%

có lưu ỳnh hay aromatic trong thành phần Dầu gốhu c nhóm IV có giá cao hơn nhiều so với nhóm I, II, III v

2 Chất làm đặc ( thickener) :

- Khả năng chịu nhiệt , khả năng chịu nước và sự ổ định hóa học của mỡ n bôi trơn phụ thuộc phần lớn và đặc tính tự nhiên của chất làm đặc và thành phần dầu gốc

Vd : Lithium Hydroxide, 12-Hydoxystearic Acid / Oxy Stearic Acid

3 Chất phụ gia :

➢ Phụ gia có ba vai trò cơ bản:

• Tăng cường các đặc tính của dầu gốc hiện có với chất chống oxy hóa,

chất ức chế ăn mòn, chất chống tạo bọt và chất khử nhũ tương

• Ức chế các đặc tính không mong muốn của dầu gốc bằng chất làm giảm

điểm đông đặc và chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VI)

• Truyền các đặc tính mới cho dầu gốc với các chất phụ gia chịu cực áp

(EP), chất tẩy rửa, chất khử hoạt tính kim loại và chất dính

Vd :

- Chất chống oxy hoá : 2,6-Di-Tert-Butyl-p-Cresol

- Chất ức chế ăn mòn: Boric Acid

ví dụ như: tăng độ bền nhiệt, tăng số giờ sử dụng,…

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỠ LITHIUM

a Dầu gốc

- Dầu gốc sáng 150 stock là dầu bôi trơn đã được sử dụng làm dầu gốc để sản xuất dầu mỡ trong các nhà máy lọc dầu của Iraq Nó là dầu parafi, được sản xuất từ cặn chưng cất chân không sau khi loại bỏ nhựa đường Bảng 1 cho thấy một số tính chất của dầu gốc:

Mật độ (Kg /

m3)

Độ nhớt (Pa.s)

V.I Điểm bốc cháy (°C )

Điểm chảy (°C )

Điểm sôi (°C )

Bảng 1 Tính chất vật lý dầu gốc (Lab Data và (Green, 2007))

b Lithium Hydroxide (LiOH)

- Ở dạng rắn với độ tinh khiết tốt và phù hợp cho mục đích công nghiệp

c Axit stearic (C17H35COOH)

- Axit stearic là một axit béo chuỗi dài và nó được sử dụng làm chất rắn d Phụ gia

- 20% Bismuth Ten-Cem® (chất ức chế rỉ sét và chất ức chế ăn mòn)

1 Dioctyldiphenylamine (Chất chống oxy hóa)

- Theo quy trình sản xuất thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, thành phần của nguồn cung cấp dữ liệu theo bảng dưới đây:

2 Phản ứng xà phòng hóa và lò phản ứng

Mỡ hình thành sau khi làm đặc dầu gốc bằng chất làm đặc Chất làm đặc trong sản xuất mỡ được hình thành tại chỗ bởi phản ứng xà phòng hóa Phản ứng xà phòng hóa bao gồm, bazơ kim loại ( OH) với axit béo (axit Stearic) để tạo ra Li

xà phòng (chất làm đặc) Phản ứng là phản ứng thu nhiệt và cần sưởi ấm Lò phản ứng là lò phản ứng dòng chảy hỗn hợp với áo giảm nhiệt để sưởi ấm và công suất khoảng 10 tấn

=> Phản ứng:

C17H35COOH + LiOH C17H35COOLi + H2O (Mỡ lithium)

ΔH298 = 242.8KJ

Nhiệt độ (°C)

Thời gian cư trú (giờ)

Áp suất (atm.)

Tốc độ khuấy (vòng / phút) Phản ứng xà

phòng hóa 160-200 2 5.8 85 Sản xuất mỡ 200 1 5.8 85

Bảng 3 Điều kiệ n ho ạt động của lò phả n ứng

* Quy trình sản xuất mỡ bôi trơn lithium

Hình 1 Sơ đồ quy trình sản xuất mỡ ằng Chem CAD) (b

Một số phương pháp khác để sản xuất mở lithium

▪ Mỡ bôi trơn lithium mới được tổng hợp bằng cách sử dụng poly- -olefin α (PAO8) và alkyl-tetralin làm dầu gốc, trong đó alkyl-tetralin được tổng hợp bằng quá trình alkyl hóa của tetralin và olefin Ảnh hưởng của nồng độ chất làm đặc, hàm lượng alkyl-tetralin và loại dầu pha trộn đến hiệu suất lưu biến và ma sát của mỡ lithium đã được nghiên cứu Các cấu trúc vi mô của sợi xà phòng đã được đo để ết lộ mối tương quan giữa cấu trúc và đặti c tính Nồng độ của chất làm đặc và hàm lượng alkyl-tetralin rõ ràng ảnh

hưởng đến hiệu suất bôi trơn của mỡ lithium, trong khi cấu trúc phân tử của alkyl-tetralin không có tác động rõ ràng đến tính chất của chúng Người

ta phát hiện ra rằng alkyl-tetralin có thể tăng cường đáng kể ả năng làm khđặc của dầu gốc PAO8 và giảm 1,5% (khối lượng) lượng chất làm đặ Mỡ c lithium được điều chế bằng cách sử dụng 20% (khối lượng) alkyl-tetralin làm dầu đồng gốc thể hiện tính ổn định keo cao, đặc tính lưu biến và ma sát tuyệt vờ ( Hình 1 )i

Hình 1:

▪ Việc pha trộn PAO với dầu phân cực là một cách tốt hơn để cải thiện nhược điểm của dầu PAO và tăng khả năng tương thích với chất làm đặc Xu et al đã báo cáo rằng PAO với este và alkyl-naphthalene được trộn làm dầu gốc để ều chế mỡ bôi trơn lithiumđi

▪ Mỡ bôi trơn lithium đã được điều chế bằng cách tạo ra phản ứng xà phòng hóa giữa axit 12 hydroxystearic và lithium hydroxit ngậm nước trong môi -trường dầu bôi trơn naphtenic, áp dụng chương trình nhiệt độ được kiểm soát Quá trình sản xuất được theo sau thông qua kỹ thuật trộn lưu biến

bằng cách đo sự phát triển của mô men xoắn với thời gian xử lý Các mẫu

-mỡ mới bắt đầu và thành phẩm được lấy từ bể khuấy vào các thời điểm xử

lý khác nhau

▪ Một loạt các loại mỡ bôi trơn lithium mô hình được sản xuất bằng cách thay đổi một cách có hệ thống độ nhớt và loại dầu gốc, do đó ảnh hưởng của một tính chất dầu gốc duy nhất có thể được nghiên cứu một cách cô lập Ngoài ra, mỡ được chọn được pha trộn với axit oleic, với mục đích đánh giá hiệu quả của nó trong việc giảm ma sát dầu mỡ Hệ số ma sát và

độ dày màng được đo bằng máy đo khối lượng bóng trên đĩa trong phòng thí nghiệm trên một phạm vi tốc độ và nhiệt độ Đối với một loại dầu cụ thể, ảnh hưởng của độ nhớt của dầu gốc đến ma sát được tìm thấy có liên quan chặt chẽ đến ảnh hưởng của nó đến độ dày màng: mỡ được pha chế với dầu PAO bao phủ một loạt các độ nhớt cho ma sát rất giống nhau ở cùng độ dày màng danh nghĩa

3 Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình sản xuất:

Bốn yếu tố hạn chế ảnh hưởng đến quá trình sản xuất dầu mỡ bôi trơn được thảo luận: kiến thức khoa học về cấu trúc dầu mỡ, nguyên liệu thô, quy trình sản xuất, phương pháp thử nghiệm

▪ Bản chất hóa lý chính xác của mỡ bôi trơn vẫn còn bị nghi ngờ Quan điểm được chấp nhận rộng rãi hiện nay cho rằng chúng là sự phân tán vi

mô của xà phòng rắn trong dầu, các tinh thể xà phòng được peptit hóa bằng các vật liệu thích hợp và kèm theo các tỷ lệ khác nhau của gel dầu khoáng

xà phòng, phù hợp rộng rãi với kinh nghiệm thực tế

▪ Tuy nhiên, lý thuyết cũ cho rằng chúng là nhũ tương, mặc dù không đủ

để giải thích tổng quát, nhưng hoàn toàn phù hợp trong một số trường hợp nhất định và phải tiếp tục được xem xét Các tác giả tin rằng sự kết hợp của hai quan điểm có thể được chấp nhận

▪ Chỉ các axit béo trong khoảng tương đối hẹp C16 hoặc C18 mới thực sự thích hợp để sản xuất dầu mỡ, tốt nhất là ở dạng glyceride, chiếm khoảng

70% lượng chất béo dự trữ được sử dụng Các đặc tính của thành phần dầu khoáng phải được xem xét liên quan đến độ hòa tan của xà phòng, nhiệt độ chuyển pha và bản chất của cấu trúc keo Việc sử dụng các loại dầu được tinh chế bằng dung môi tạo ra sự đồng vận hơn so với các loại dầu được tinh chế thông thường nhưng các loại dầu có nhiều paraf finic hơn đồng thời làm giảm xu hướng cứng lại của mỡ sau khi gia nhiệt có thể làm tăng khả năng chống cắt kém Các quy trình sản xuất thông thường được xem xét và nhấn mạnh đến tính đơn giản của phương pháp dùng xà phòng đối với mỡ gốc vôi Tài liệu tham khảo được thực hiện đối với các hệ thống sản xuất dầu mỡ liên tục và tầm quan trọng của tốc độ làm mát được nhấn mạnh khi tham khảo xà phòng nhôm

▪ Kiểm tra kiểm soát rất quan trọng ở tất cả các giai đoạn trong quá trình sản xuất từ nguyên liệu thô đến thành phẩm Việc điều chỉnh tính nhất quán thường là giai đoạn cuối cùng mặc dù các thiết bị có thể được lắp đặt để kiểm soát nó trong quá trình sản xuất Các đặc tính dòng chảy của mỡ chưa được hiểu rõ nhưng trong các ứng dụng ổ trục hiệu ứng thixotropic cũng như tốc độ và mức độ phục hồi có thể ảnh hưởng lớn đến mức độ vật liệu mỏng đi Loại máy đo lưu biến dạng pít tông rất hữu ích trong việc kiểm soát việc sản xuất mỡ bán lỏng Để đánh giá độ ổn định cơ học, các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, mặc dù hữu ích như một hướng dẫn, nhưng lại kém thỏa đáng hơn so với các thử nghiệm tính năng trên thiết bị tương tự như thiết bị được sử dụng trong vận hành Sự tách dầu và quá trình oxy hóa là những yếu tố chính quyết định khả năng bảo quản

4 Các chất phụ gia giúp tăng hiệu suất của mỡ Lithium

- Các hạt nano có các đặc tính độc đáo trong bôi trơn và ma sát như chống mài mòn, giảm ma sát và khả năng chịu tải cao Vì vậy, việc thêm vật liệu Nano Oxide vào mỡ Lithium có khả năng tạo ra các phản ứng cần thiết trên

bề mặt vòng bi, do đó mang lại khả năng bảo vệ hư hỏng đáng tin cậy ngay

cả trong một số ều kiện vận hành Một hạt Nano giúp cải thiện tuổi thọ đi