để tài sản xuất mỡ phức canxi

Mặc dù sulfonate đặc tạo thành nền tảng của các loại mỡ ‘đơn giản’, công nghệ này không được áp dụng rộng rãi cho đến đầu những năm 1980 khi các phiên bản phức hợp hiệu suất cao được phá

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

-

BÁO CÁO GIỮA KỲ

Đề tài: Sản xuất mỡ phức canxi

(Nhóm 6)

Môn Học : Các Sản Phẩm Dầu Khí

Lớp học phần : 420300078601

Nhóm thực hiện : Nhóm 6

1 Đinh Viết Đạt (Trưởng Nhóm) 21090131

5 Võ Trần Thảo Nguyên 21116491

Thành phố Hồ Chí Minh, … ngày … tháng … năm 2023

I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1

II CÔNG NGHỆ MỠ PHỨC CANXI: 1

III THÀNH PHẦN 2

IV CẤU TRÚC MỠ PHỨC CANXI 3

V QUY TRÌNH SẢN XUẤT 4

1.QUY TRÌNH 4

2.CHẤT LÀM ĐẶC 5

3.DẦU VÀ PHỤ GIA 5

VI CHẾ TẠO MỠ BẰNG CANXI SULFONATE PHỨC HỢP VÀ ĐƠN GIẢN 6

VII THÀNH PHẨM 8

VIII ƯU NHƯỢC ĐIỂM 8

1)Ư U ĐIỂM 8

2)NHƯỢC ĐIỂM 9

IX TIÊU CHUẨN 10

X PHÂN LOẠI ĐỒNG NHẤT BẰNG NLGL 11

XI ỨNG DỤNG 12

I L ch s phát tri n ị ử ể

1 Đầu thập kỷ 1930: Các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển

mỡ phức canxi, khám phá tính chất chống mài mòn và bôi trơn của canxi sulfonat Canxi sulfonat được tạo ra thông qua quá trình trùng hợp canxi hydroxit với axit sulfonic

2 Những năm 1940: Công nghiệp dầu và khí đốt đã nhận ra tính chất ưu

việt của mỡ phức canxi trong việc bôi trơn các bộ phận máy móc và thiết

bị trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt Các công ty đã bắt đầu sản xuất và thương mại hóa sản phẩm này

3 Cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960: Mỡ phức canxi đã trở

thành một lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp và các ứng dụng khác nhau Sự phát triển công nghệ sản xuất và cải tiến công thức đã làm cho sản phẩm này ngày càng phổ biến và hiệu quả hơn

4 Những năm 1970 và sau này: Công nghiệp dầu mỡ đã tiếp tục nghiên

cứu và phát triển mỡ phức canxi để cải thiện hiệu suất và đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp

đa dạng

II Công ngh m ệ ỡ phứ c canxi:

Mỡ canxi sulfonate đầu tiên được hình thành nhờ nghiên cứu có chủ ý Người ta thấy rằng các sulfonate làm đặc có thể giúp thay đổi Bow từ Newton thành phi Newton Các sản phẩm đầu tiên chủ yếu được sử dụng làm chất phủ dày và làm chất phụ gia lưu biến và chất ức chế ăn mòn cho sơn và các chất phủ khác Tuy nhiên, một số đã được sử dụng làm mỡ bôi trơn

Mặc dù sulfonate đặc tạo thành nền tảng của các loại mỡ ‘đơn giản’, công nghệ này không được áp dụng rộng rãi cho đến đầu những năm 1980 khi các phiên bản phức hợp hiệu suất cao được phát triển bởi Muir et al Tại Witco (nay là Chemtura) Một số sửa đổi tiếp theo vào những năm 1990 Kể từ đó, NCH, Lubrizol, BP Castrol và Royal Manufacturing, cùng nhiều công ty khác, đã nghiên cứu công nghệ, cải tiến, cấp bằng sáng chế và áp dụng công nghệ theo các hướng khác nhau

Mỡ CSC thường có điểm nhỏ giọt cao, khả năng chống nước tuyệt vời và độ ổn định cơ học Chúng cũng có đặc tính chống ăn mòn tuyệt vời, độ mài mòn thấp

và EP cao, tất cả đều đặc trưng cho mỡ CSC Do đặc tính tuyệt vời của chúng và việc sử dụng công nghiệp ngày càng tăng, chúng là gen Thu hút được nhiều sự quan tâm và nhiều người hiện đang nghiên cứu và trình bày các tài liệu nghiên cứu về chúng tại các hội nghị trong ngành

III Thành ph n ầ

Mỡ phức canxi, còn được gọi là mỡ ca i sulfonate, được phát minh cách đây nx

50 năm có đặc tính ưu việc như chịu cực áp và chịu nhiệt rất tốt

Thành phần tạo nên mỡ phức canxi bao gồm:

1 Calcium sulfonate: đóng vai trò là chất chống mài mòn và ch t tấ ạo lưu bôi trơn, bảo vệ khỏi sự ăn mòn của nước và ch u nhi t t t, giúp b o v các b ị ệ ố ả ệ ề

m t kim lo i khặ ạ ỏi s oxi hóa ự

Do đó, calcium sulfonate là một thành ph n quang tr ng trong m ầ ọ ỡ phức calcium sulfonate

2 Base oil (d u g c ): là mầ ố ột d ng d u g c, có th là d u khoáng, d u tái ch ạ ầ ố ể ầ ầ ế hoặc d u t ng h p ầ ổ ợ

Dùng làm dung môi để hòa tan muối calcium sulfonate

Hỗ trợ quá trình trao đổi ion và cải thiện khả năng chống nước, chống oxi hóa và chống ăn mòn của mỡ phức calcium sulfonate Base oil cũng có thể ảnh hưởng đến tính chất mỡ như độ bám dính, cường độ nén và phạm

vi nhiệt độ hoạt động

3 Calcium cacbonate (CaCO3): được sử dụng để sản xu t mu i calcium ấ ố sulfonate, m t ph n quan tr ng trong m ộ ầ ọ ỡ phức Nó đượ ạc t o thành t ừ phản

ứng gi a calcium hydroxide và acid carbonic (CO2 + H2O) Calcium ữ carbonate t o n n t ng cho quá trình sạ ề ả ản xuất m ỡ phức

4 Calcium hydroxide (Ca(OH)2): Calcium hydroxide là nguyên li u cệ ần thiết để ạ t o ra mu i calcium sulfonate Nó tham gia vào phố ản ứng với acid sulfonic để tạo thành calcium sulfonate, m t thành ph n chính c a mộ ầ ủ ỡ phức

5 Acid acetic (CH3COOH): được sử dụng như chất xúc ti n quá trình trong ế quá trình s n xu t mả ấ ỡ phức Nó giúp tăng tốc độ phản ứng gi a acid ữ sulfonic và calcium hydroxide, đồng thời giảm độ nhớt của h n hỗ ợp để ễ d dàng x lý ử

6 Acid phosphoric (H3PO4): được sử dụng để điều chỉnh độ kiềm trong quá trình s n xu t m ả ấ ỡ phức Nó giúp duy trì môi trường phù hợp để tiế ục p t các phản ứng v i calcium hydroxide và các axit khác ớ

Too long to read on your phone? Save

to read later on your computer

Save to a Studylist

7 12-HSA (12-hydroxystearic acid): là m t thành ph n quan tr ng trong m ộ ầ ọ ỡ phức calcium sulfonate Nó tham gia vào quá trình phản ứng để tạo thành cấu trúc ph c tứ ạp hơn của mỡ, cung cấp đặc tính bôi trơn và bám dính cao

8 Dihydro monoxit (H20): đóng vai trò quan trọng trong quy trình s n xuả ất

m ỡ phức calcium sulfonate, tham gia phản ứng, chất dung môi và điều chỉnh độ nhớt

IV C ấu trúc m ỡ phứ c canxi

Chất tẩy rửa canxi sulfonate, giống như nhiều chất phụ gia trong ngành bôi trơn, bao gồm hai phần, phần đầu ưa nước và phần đuôi ưa nước Phần đầu cung cấp các đặc tính của phụ gia và phần đuôi giữ nó trong dầu Đầu ưa nước là muối trung tính của axit mạnh và có thể được tạo thành từ nhiều loại kim loại khác nhau Kim loại trong mỡ CSC là canxi

Hình thành phần đầu Bao gồm một số phản ứng hóa học bắt đầu với olefin parafin

và chất thơm Một sulfonate là kết quả của quá trình sulfonate hóa bằng cách sử dụng SO3, chuyển thành axit sulfonic mạnh Tùy thuộc vào nguồn ban đầu của đuôi thơm và đuôi đông khô liên kết với nó cũng như bazơ và quy trình, các cấu trúc mixen sulfonate khác nhau được hình thành

Đuôi là một ankan có chiều dài có thể nằm trong khoảng C10 30 Hình dạng của

-nó có thể là tuyến tính, phân nhánh đơn hoặc nhiều phân nhánh và -nó có thể có nhiều thế thay thế trên vòng của nó, mỗi thế mang lại những đặc tính khác nhau Đuôi được hình thành từ các alkyl được tạo thành đồng minh có chủ đích từ benzen hoặc toluene hoặc đến từ các quá trình khác như quốc gia sulfo của dầu Nhóm I hoặc từ quy trình sản xuất LAB sau đó được chuyển thành dạng tinh thể bằng cách xử lý bằng nhiệt và dung môi phân cực

Chất tẩy rửa Sulfonic được sử dụng như một chất phản ứng thông thường để giúp thay đổi trọng lượng phân tử của vật liệu và cho phép tạo ra dạng tinh thể thích hợp Các tinh thể canxi sulfonate trương nở đến kích thước 100-400 nm và có dạng tinh thể canxit mong muốn Cấu trúc giống như tấm bán dẫn phân lớp của Canxit có các mặt phẳng cắt, mang lại khả năng bôi trơn được cải thiện và các đặc tính khác so với aragonit có cấu trúc giống như hình kim hoặc các loại khác có cấu trúc vô định hình không có mặt phẳng cắt

Quá trình xử lý tiếp theo với dầu, nước, rượu, axit axetic, nhiệt độ và thời gian trộn và làm nguội thích hợp cho phép xảy ra hiện tượng đông đặc và hình thành dầu mỡ đơn giản Sau khi loại hết nước và thêm dầu trang trí cùng bất kỳ chất phụ gia nào, xay xát và đồng nhất, dầu mỡ có thể trải qua quá trình lọc và khử khí cho đến khi có độ đặc phù hợp trước khi đóng gói

V Quy trình s n xu t ả ấ

1 Quy trình

Dầu gốc

Gia nhiệt

Gia nhiệt / Khuấy

Chuyển hóa (canxi)

Khuấy

Xà phòng hóa

Vaper bay hơi

Phay

Mỡ canxi sulfonate

Canxi

cacbonat

Canxi sufonate quá mức

H2O

Canxi hydroxit

12 - HSA Phosphoric acid,

Acetic acid

Phụ gia

2 Chất làm đặc

Mỡ được làm từ ba thành phần: chất làm đặc, dầu và phụ gia Chất làm đặc là cách để tạo gel cho dầu mỡ và thường có hàm lượng từ 3% 35% dầu mỡ bởi âm -lượng Dầu trong mỡ bôi trơn là chìa khóa các thành phần cho phép chúng hoạt động như chất lỏng bôi trơn và thường chiếm 65% 95% Các chất phụ gia -truyền đạt hoặc nâng cao các khía cạnh hiệu suất cụ thể đến bôi trơn và có thể dao động từ 1%-15% khối lượng dầu mỡ

Có nhiều cách để làm đặc chất lỏng thành một loại mỡ đã được phát triển trong thời gian quanh năm: xà phòng đơn giản, xà phòng phức tạp và chất làm đặc không xà phòng xà phòng đơn giản là vật liệu hữu cơ dựa trên các kim loại tiêu chuẩn mà khi phản ứng tạo thành muối kim loại Chúng thường có điểm ping giảm dưới 210 C

Lithium,canxi, natri và nhôm là kim loại điển hình được sử dụng trong xà phòng đơn giản chất làm đặc Chất làm đặc xà phòng phức tạp trông giống như xà phòng đơn giản, nhưng chúng phức tạp hơn nhiều và chứa các chất quảng cáo khác có khả năng phản ứng để tạo ra xà phòng mạnh hơn cấu trúc cung cấp các tính chất khác nhau

Các loại xà phòng phức hợp tiêu chuẩn chất làm đặc là phức hợp lithium, phức hợp nhôm minum, phức hợp canxi và phức hợp canxi sulfonate và chúng điểm rơi thường ở trên 210 C.Chất làm đặc không phải xà phòng có thể bị phản ứng các sản phẩm hoặc gel dạng phân tán có sự phân tán tốc độ cao làm cho chất lỏng dày lên Chúng thường có điểm ping giảm cao trên 210 C

Phổ biến chất làm đặc không chứa xà phòng bao gồm polyurea,đất sét

bentonite, silica, than chì, PTFE và polyme Dựa trên dữ liệu mới nhất từ Khảo sát sản xuất dầu mỡ hàng năm toàn cầu năm 2014 của NGLI, các sản phẩm lithium vẫntạo ra một phần lớn dầu mỡ chợ Đã có những thay đổi trong các loại

xà phòng khác nhau được sử dụng làm chất làm đặc, nhưng tổng thể quá trình sản xuất dầu mỡ có vẫn giữ nguyên hoặc giảm nhẹ

Mỡ chủ yếu được tạo thành từ dầu gốc, có thể là bất kỳ loại nào thuộc Nhóm IV Hầu hết được sản xuất từ Nhóm 1 và 11, nhưng có nhiều loại được làm bằng dầu tổng hợp từ nhóm 1,11, IV và V

Tỷ lệ sử dụng mỡ tổng hợp cao PAO làm dầu gốc và một số loại mỡ hòa tan gốc PAG đang bắt đầu được sử dụng Các este tự nhiên và tổng hợp, silicon, fluorocarbon và este photphat cũng được sử dụng Dầu gốc naphthalene được

kiềm hóa đang trở nên phổ biến trong các loại mỡ bôi trơn được sử dụng cho một

số ứng dụng đặc biệt

Phụ gia là thành phần cuối cùng của dầu mỡ, và tất cả các loại tương tự có thể tìm thấy trong dầu bôi trơn đều có thể tìm thấy trong dầu mỡ Thuốc nhuộm và chất màu phổ biến để tạo màu cho dầu mỡ, cũng như chất kết dính, chất chống oxy hóa, chất chống ăn mòn, chất ức chế rỉ sét, chất khử hoạt tính kim loại và chất EP hoặc chất chống mài mòn

Polyme và các chất phụ gia chịu nước khác cũng được sử dụng cùng với chất cải tiến Các chất ức chế điểm đông đặc đang được nghiên cứu xem chúng có thể ảnh hưởng như thế nào đến dầu mỡ, nhưng thật khó để nói chúng có hiệu quả như thế nào trong việc thay đổi các đặc tính của dầu mỡ

VI Ch t o m b ng canxi sulfonate ph c h ế ạ ỡ ằ ứ ợp và đơn giản

Quá trình canxi sulfonate trung tính bao gồm dầu khoáng, dung môi, axit sunfonic, nước và canxi hydroxit Nó tạo ra các hạt mixen rất nhỏ có đường kính 0,5-10 nm

và trung tính về mặt tình cảm sau khi chúng được loại bỏ khỏi dung môi Quá trình xử lý tiếp theo chất trung tính đó bằng cacbonat hóa, chất xúc tiến và nhiều dung môi hơn sẽ làm phát triển các mixen lớn hơn một chút bên trong, khoảng 10 30 nm, nơi hình thành canxi cacbonat vô định hình

-Micelle canxi sulfonate là Trong các loại mỡ CS đơn giản, hàm lượng chất làm đặc rất cao được sử dụng, khoảng 40% 50% ở Loại 2 tùy thuộc vào loại dầu hase -được sử dụng Chất làm đặc bao gồm Ca sulfonate, không có oll có trong bazơ, canxi cacbonat và canxi axetat, nếu có

Trong các phiên bản phức tạp của mỡ, quy trình sản xuất bao gồm một thành phần quan trọng cho phép sử dụng ít chất làm đặc hơn đáng kể trong sản phẩm Chất tạo phức hoặc đồng làm đặc chính mà hầu hết các nhà sản xuất đều bao gồm là axit 12-Hydrosysteric (12HSA) Điều này cho phép hàm lượng chất làm đặc trong prase cấp 2, tùy thuộc vào quy trình được yêu cầu, giảm xuống mức thấp nhất là 15% -33%, trong đó 30% là lượng được sử dụng phổ biến nhất

Chất làm đặc trong prase CSC có thể bao gồm Ca sallonat (không có dầu), canxi cacbonat, Ca borat, Ca photphat và Ca axetat (nếu có) Ca borste, Ca photphat và

Ca axetat không nhất thiết phải có, nhưng tính chất cuối cùng của dầu mỡ có thành phần khác nhau Một số loại mỡ CSC được tạo ra mà không có chúng 121SA có thể được thêm vào ở các giai đoạn khác nhau, với các thuộc tính cuối cùng phụ thuộc vào thời điểm nó được thêm vào Khi borat và phốt phát được sử dụng, chúng trở thành một phần của phức hợp, cải thiện thần học nhiệt độ cao

Và truyền chất bôi trơn tốt hơn Mỡ CSC phức hợp trông đục hơn mỡ Callonate đơn giản, trông chỉ trong suốt Sự hiện diện của canxi borat hoặc canxi photphat trong mỡ phức hợp làm tăng độ đục của nó

VII Thành phẩm

Thành phẩm của mỡ phức canxi là một chất bán rắn, màu trắng hoặc vàng nhạt,

có dạng sệt, có độ dính cao Thành phần chính của mỡ phức canxi là dầu gốc khoáng hoặc dầu tổng hợp, chất làm đặc canxi sulfonat, và các phụ gia khác như chất chống oxy hóa, chất chống ăn mòn, chất chống rỉ sét, chất chống tạo bọt, Chất làm đặc canxi sulfonat là một loại muối vô cơ, có cấu trúc dạng hạt Các hạt chất làm đặc này tạo nên một mạng lưới vững chắc, giữ lại dầu gốc và các phụ gia bên trong, tạo thành một lớp màng bôi trơn trên bề mặt kim loại

Một số ví dụ:

Mỡ canxi sulfonate chịu nhiệt: Là loại mỡ có khả năng chịu nhiệt độ cao lên đến 180°C

Mỡ canxi sulfonate chịu cực áp: Là loại mỡ có khả năng chịu tải cao và chịu được lực ma sát lớn, giúp bảo vệ các chi tiết máy khỏi bị mòn, hao mòn

Mỡ canxi sulfonate chịu nước: Là loại mỡ có khả năng chống nước, chống bụi bẩn, giúp bảo vệ các chi tiết máy khỏi bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt

Mỡ canxi sulfonate an toàn thực phẩm: Là loại mỡ được sản xuất theo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm, có thể sử dụng trong các thiết bị máy móc trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm

Vd: Mỡ Molygraph SGH 200 S Mỡ Total Ceran HV, Mỡ Beslux Sulplex H 2 , Plus

Một số đặc điểm nhận biết mỡ phức canxi:

Màu s c: Tr ng ho c vàng nh t ắ ắ ặ ạ

Độ nhớt: Tùy thu c vào lo i d u g c và chộ ạ ầ ố ất làm đặc

Độ dính: Cao

Chất làm đặc: Canxi sulfonate

Phụ gia: Ch t chấ ống oxy hóa, ch t chấ ống ăn mòn, chất chống rỉ sét, chất chống t o b t, ạ ọ

VIII Ưu nhược điểm

1) Ưu điểm

Khả năng chịu tải cao: Mỡ phức canxi có khả năng chịu tải nặng tốt, giúp

bảo vệ các bộ phận máy móc khỏi sự mài mòn và hỏng hóc trong điều kiện làm việc có áp lực lớn

Khả năng bám dính tốt: Loại mỡ này có khả năng bám dính cao, giúp nó

dính chặt lên bề mặt và không bị loang ra khỏi các điểm tiếp xúc, giúp duy trì khả năng bôi trơn lâu dài

Bảo vệ chống ăn mòn: Mỡ phức canxi tạo ra màng bảo vệ bề mặt, ngăn

chặn sự tác động của các yếu tố gây ăn mòn như nước, hơi nước, axit và kiềm

Khả năng chịu nhiệt tốt: Loại mỡ này có khả năng chịu nhiệt và làm việc

ở nhiệt độ cao mà không mất đi tính chất bôi trơn

Sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: Mỡ phức canxi được

ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như ô tô, máy móc công nghiệp, nông nghiệp, và đặc biệt trong các ứng dụng cần độ bám dính cao và khả năng chịu tải nặng

Giảm chi phí bảo trì : Khả năng chống mài mòn tăng lên và khả năng chống nước tuyệt vời của mỡ phức hợp canxi có thể giúp giảm chi phí bảo trì Điều này là do mỡ sẽ tồn tại lâu hơn và sẽ không cần phải thay thế thường xuyên

Khả năng bơm tốt : Mỡ phức hợp canxi có khả năng bơm tốt và có thể dễ

dàng bơm và phân phối thông qua máy móc Điều này có thể cải thiện hiệu quả của thiết bị của bạn và giúp giảm thời gian chết

2) Nhược điểm

Khả năng tiếp xúc với chất ăn mòn: Mặc dù mỡ phức canxi có khả năng

bảo vệ khỏi ăn mòn, nhưng trong môi trường có mật độ chất ăn mòn cao, khả năng bảo vệ có thể bị hạn chế

Hiệu suất có thể thay đổi theo nhiệt độ: Mỡ phức canxi có thể có hiệu suất

bôi trơn biến thiên theo nhiệt độ Ở nhiệt độ cao, nó có thể bị oxi hóa nhanh hơn, dẫn đến sự suy giảm trong tính năng bôi trơn

Khó khảo sát và kiểm soát trong quá trình sử dụng: Vì mỡ thường ở dạng

nhớt và không trong suốt, việc kiểm tra mức độ tiêu thụ, tình trạng và hiệu suất của mỡ trong quá trình sử dụng có thể khó khăn hơn so với một số loại mỡ khác