Tái chế dầu nhờn thải - Tác Giả Trần Thị Hương Thảo doc

Các tính chất sử dụng của dầu nhờn CHƯƠNG II : TÍNH CHẤT ĐẶC CHƯNG CỦA DẦU NHỜN II.1 chỉ số độ nhớt II.2 điểm chớp cháy II.3 điểm rót chảy II.4 độ a_xit tổng Chương III: Tính Năng Sử Dụ

MỤC LỤC

Mở đầu

phần i: Tổng quan lý thuyết về dầu nhờn

Chương I : Giới Thiệu Chung Về Dầu Nhờn

I.1 Lịch sử phát triển của dầu nhờn

I.2 Tầm quan trọng của dầu nhờn

I.3 Chức năng của dầu nhờn

I.4 Các tính chất sử dụng của dầu nhờn

CHƯƠNG II : TÍNH CHẤT ĐẶC CHƯNG CỦA DẦU NHỜN

II.1 chỉ số độ nhớt

II.2 điểm chớp cháy

II.3 điểm rót chảy

II.4 độ a_xit tổng

Chương III: Tính Năng Sử Dụng và Các Phép Thử Tính Năng Của Dầu Nhờn.

III.1 Tính năng sử dụng của dầu nhờn

III.2 Các phép thử tính năng của dầu nhờn

Phần II:Phương pháp tái sinh dầu nhờn

Chương I: Cơ Sở Lý Thuyết phương pháp tái sinh

I.2 Nguyên nhân làm thay đổi tính chất dầu nhờn

I.3 Bản chất của quá trình tái sinh dầu nhờn thải

I.4 Các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải

I.5 Đánh giá các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải

I.6 Các phát minh trong lĩnh vực tái sinh dầu nhờn

I.7 Tình hình tái sinh dầu nhờn thải ở Việt Nam

Kết luận

MỞ ĐẦU

Theo thông kê năm 1997, toàn thế giới Chúng ta biết rằng: với bất kỳ một cơ thể sống nào muốn sống và hoạt động được thì nhất thiết phải có nguồn thức ăn để nuôi cơ thể Đối với các trang thiết bị máy móc, động cơ cũng vậy, dầu nhờn chính là nguồn "thức ăn" không thể thiếu và rất cần thiết cho chúng và cho một nền công nghiệp hóa hiện đại hóa trên toàn thế giới

Và từ thuở xa xưa, các bậc thiên tài đã nghiên cứu và đúc kết nghiên cứu của mình một cách ngắn gọn, song rất hàm xúc dưới dạng ca dao tục ngữ lưu truyền cho đến ngày nay, đó là:

" Không bôi trơn thì không đi được"

Với câu nói trên, chúng ta đã nhận ra được vai trò và tầm quan trọng không thể thiếu của dầu nhờn trong quá trình hoạt động của các loại máy móc thiết bị và động cơ cũng như ý nghĩa và mục đích sử dụng dầu nhờn Hơn thế nữa, ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, với nền công nghiệp hiện đại ngày càng phát triển và xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẻm trên toàn thế giới cũng như xu hướng quốc tế hóa đời sống kinh tế diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu thì dầu nhờn đòi hỏi cần phải được nghiên cứu nhiều hơn để cho ra nhiều chủng loại dầu nhờn khác nhau với số lượng và chất lượng ngày càng đáp ứng được nhu cầu sử dụng hiện naysử dụng mỗi năm gần 40 triệu tấn dầu nhờn, trong đó có 60% là dầu nhờn động cơ Khu vực sử dụng nhiều dầu nhờn nhất là Châu Âu 34%, Châu

á 28%, Bắc Mỹ 25%, còn các khu vực khác chiếm 13% Với các nước khu vực Châu á - Thái Bình Dương, hằng năm, sử dụng 8 triệu tấn Tăng trưởng hằng năm là từ 5 - 6% Đứng đầu là Nhật Bản với 29.1%, tiếp theo sau là

Trung Quốc 26%, ấn Độ 10%, Hàn Quốc 8%, úc 5%, Thái Lan 4.6%,

Inđonesia 4.5%, Malaysia 1.8% và Việt Nam chúng ta khoảng 1.5%

Cụ thể, hàng năm thị trường Việt Nam tình hình tiêu thụ khoảng 110.000 - 120.000 tấn dầu nhớt các loại Nhu cầu tiêu thụ của Việt Nam trong những năm qua cụ thể như sau [13-trang 176, 15 - trang 117]:

Bảng 1: Nhu cầu dầu nhờn Việt Nam (ngàn tấn)

Năm Mức tiêu thụ (tấn) 1992

1993 1994 1995 2000 2005 2010

54.000 65.000 72.000 85.000 141.000 207.000 (dự báo) 316.000 (dự báo)

Như vậy, với một nước đang phát triển như nước ta thì với số liệu vừa nêu trên thì không phải là một con số khiêm tốn Và toàn bộ lượng dầu đã sử dụng này là do nước ta nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu nhờn gốc và phụ gia về tự pha chế hoặc dầu nhờn thành phẩm Và hầu như là toàn bộ lượng dầu nhờn sau khi sử dụng thì lại bị thải trực tiếp ra ngoài môi trường Đây quả thật là một sự lãng phí rất lớn về mặt kinh tế, bởi vì, dầu nhờn thải hoàn toàn có thể là một nguồn nguyên tốt cho việc tái sử dụng lại Hơn thế nữa, việc thải dầu nhờn trực tiếp ra ngoài môi trường lại gây nên sự ô nhiễm môi trường rất lớn, trong khi hiện nay chiến lượt "bảo vệ môi trường" và khẩu hiệu "trái đất là đại gia đình" là nhiệm vụ vô cùng quan trọng và bức xúc của toàn

nhân loại, bởi lẽ nó là những việc làm để bảo tồn và phát triển bền vững

“cái nôi của con người"

Đứng trước hai vấn đề như vậy thì việc tái sinh dầu nhờn nhất thiết

là cần phải được nghiên cứu sao cho phù hợp với tình hình cụ thể của nước

ta và được áp dụng nhanh chóng vào trong thực tế để không những tiết kiệm được đáng kể nguồn nguyên liệu, tiết kiệm kinh tế mà còn gốp phần giải quyết nạn ô nhiễm môi trường, một vấn đề bức xúc của thế kỷ 21

Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp và công nghệ tái sinh dầu nhờn khác nhau dựa trên các thiết bị phức tạp như : xử lý bằng hóa chất, chưng cất chân không, trích ly và hydro hóa làm sạch Tất cả những phương pháp tái sinh dầu nhờn hiện đại đều cho ra dầu nhờn hoàn toàn có thể thay thế dầu nhờn gốc ban đầu Tuy nhiên nó đòi hỏi phải có chi phí xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp

Từ trước đến nay, việc tái sinh dầu nhờn ở Việt Nam vẫn đươc thực hiện bằng các phương pháp đơn giản và cũng chưa có một quy mô hoàn chỉnh cho việc tái sinh dầu nhờn Đứng trước tình hình đó, với đề tài này

em tiến hành nghiên cứu phương pháp tái sinh dầu nhờn thải với công nghệ đơn giản, rẻ tiền và góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường do dầu nhờn thải gây ra đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế cao phù hợp với tình hình đất nước

ta hiện nay

CHƯƠNG I : giơi thiệu chung về dầu nhờn

I.1 lịch sử phát triển của dầu nhờn

Cách đây 100 năm, thậm chí con người vẫn chưa có khái niệm về dầu nhờn Tất cả các máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng dầu mỡ lợn và sau đó dùng dầu ôliu Khi dầu ôliu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụng các loại dầu thảo mộc khác Ví dụ: Để bôi trơn cọc sợi máy dệt người

ta sử dụng đến dầu cọ

Khi ngành chế biến dầu mỏ ra đời, sản phẩm chủ yếu tại các nhà máy chế biến dầu mỏ là dầu hỏa, phần còn lại là mazut (chiếm 70 – 90 %) không được sử dụng và coi như bỏ đi Nhưng khi ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển thì lượng cặn mazut càng ngày càng lớn, buộc con người phải nghiên cứu để sử dụng nó vào mục đích có lợi Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thảo mộc hoặc mỡ lợn với tỉ lệ thấp để tạo ra dầu bôi trơn, nhưng chỉ ít lâu sau người ta đã biết dùng cặn dầu mỏ để chế tạo ra dầu nhờn

- Năm 1870 ở Creem ( Nga ), tại nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo được dầu nhờn từ dầu mỏ, nhưng chất lượng thấp Nhà bác học người Nga nổi tiếng D.I.Mendeleev chính là một trong những người chú ý đầu tiên đến vấn đề dùng mazut để chế tạo ra dầu nhờn

- Năm 1870 – 1871, Ragorzin đã xây dựng một xưởng thí nghiệm dầu nhờn nhỏ

- Năm 1876 – 1877, Ragorzin xây dựng ở Balakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế giới có công suất 100.000 put/năm Nhà máy này đã sản xuất được bốn loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông

- Các mẫu dầu nhờn của Ragorzin đã được mang đến triển lãm quốc tế Pari năm 1878 và đã gây được nhiều hấp dẫn đối với chuyên gia các nước Phát huy kết quả đó, năm 1879, Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinôp nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu Chính Mendeleep cũng đã làm việc ở các phòng thí nghiệm và những phân xưởng của nhà máy này vào những năm 1880 – 1881 Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của ông, nhiều cơ sở khoa học của ngành sản xuất dầu nhờn đã được xây dựng và chỉ trong vòng mấy năm sau đó, ngành chế tạo dầu nhờn đã thực sự phát triển và đánh dấu một bước ngoặt trong lịch sử chế tạo chất bôi trơn

- Các tác phẩm nghiên cứu của nhà bác học Nga nổi tiếng N.P.Petrop đã tạo điều kiện để dầu nhờn được sử dụng rộng rãi hơn Trong các tác phẩm của mình, ông đã nêu lên khả năng có thể dùng hoàn toàn dầu nhờn thay thế cho dầu thảo mộc và mỡ thực vật, đồng thời nêu lên những nguyên lý bôi trơn…

- Cùng với những tiến bộ khoa học không ngừng, con người đã xây dựng

được những tháp chưng cất chân không hiện đại thay thế cho những nhà máy chưng cất cũ kỹ, đây là bước phát triển mạnh mẽ của ngành công

nghiệp dầu mỏ

- Chúng ta đang sống trong thời đại khoa học và công nghệ, nền công

nghiệp hiện đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng, ngõ hẻm trên thế giới và xu hướng quốc tế hóa nên đời sống kinh tế cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ Tất cả những đặc điểm nêu trên của thời đại đã đặt ra một nhiệm

vụ hết sức to lớn cho các quốc gia là phải xây dựng được một nền công nghiệp dầu mỏ hiện đại, đáp ứng và thỏa mãn các nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế thế giới

I.2 chức năng của dầu nhờn

Dầu nhớt phân cách các bề mặt chuyển động nên có chức năng làm giảm ma sát và mài mòn, làm mát máy Dầu nhớt còn bảo vệ các bề mặt kim loại không bị ăn mòn

Đối với dầu nhớt động cơ, các chất cặn bẩn sinh ra trong quá trình vận hành của động cơ được dầu nhớt tẩy sạch khỏi các bề mặt kim loại và được giữ lơ lững trong dầu để làm sạch động cơ Dầu nhớt động cơ còn làm kín giữa pít-tông và xi-lanh để giữ áp suất khí cháy trong buồng đốt và chận các khí cháy lọt xuống các-te

I.3 CÁC TÍNH CHẤT SỬ DỤNG CỦA DẦU NHƠN

bảo vệ hiệu quả hơn và chúng ta cũng không phải thay nhớt thường xuyên Trong động cơ, dầu nhờn có nhiều tác dụng như giảm ma sát giữa hai bộ phận tiếp xúc trực tiếp với nhau, giải nhiệt làm mát, làm kín, chống ăn mòn Tuy nhiên, tác dụng cơ bản nhất của nó vẫn là giảm ma sát nên độ nhớt là chỉ tiêu có ảnh hưởng quan trọng nhất đến chất lượng của một sản phẩm dầu

Tính chất đặc trưng

Độ nhớt của dầu thay đổi theo nhiệt độ Khi ở nhiệt độ cao, độ nhớt giảm và ngược lại Dầu có độ nhớt thấp dễ di chuyển hơn so với dầu có độ nhớt cao Ngoài ra, do trọng lượng của các phân tử cấu thành nên dầu nhờn có liên quan trực tiếp đến độ nhớt của nó nên người ta thường gọi thành dầu nặng hay dầu nhẹ Dầu nhẹ dùng để chỉ loại có độ nhớt thấp, dầu nặng chỉ dầu có

độ nhớt cao

Trên thực tế, dầu nhẹ dễ bơm và luân chuyển qua động cơ nhanh hơn

Ngược lại, dầu nặng thường có độ nhớt cao, di chuyển chậm hơn nên có áp suất cao hơn nhưng lưu lượng dầu qua bơm lại thấp hơn

1.3.1 Dầu nhớt tổng hợp Synthetic

Dầu nhờn sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu điểm như: công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ Nhưng ngày nay, để đáp ứng yêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp nhiều hơn Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa

học từ những hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước Nó có thể có những tính chất tốt nhất của dầu khoáng, bên cạnh nó còn có các tính chất khác đặc trưng như là: không cháy, không hòa tan lẫn trong nước Ưu điểm của dầu tổng hợp là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng

từ -55°C đến 320°C, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đông đặc thấp, chỉ số

độ nhớt cao… Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng được

sử dụng nhiều, nhất là trong các động cơ phản lực

1.3.2 Dầu nhớt Synthetic = Tốt nhưng đắt

Nhớt Synthetic (nhớt tổng hợp) là loại nhớt rất hữu hiệu trong việc kéo dài tuổi thọ máy Nhớt này ĐẮT hơn , nhưng dĩ nhiên cũng tốt hơn rất nhiều so với các lọai nhớt phổ thông vốn là nhớt khóang vật (mineral oil) Vận hành với nhớt Synthetic các linh kiện trong máy sẽ được

CHƯƠNG II Tính chất đặc chưng của dầu nhờn

Một dầu nhớt thành phẩm được đặc trưng bằng những tính chất lý hóa cơ bản như sau :

- độ nhớt

- chỉ số độ nhớt

- điểm chớp cháy

- điểm rót chảy

- độ kiềm tổng

- độ a-xít tổng

2.1 Độ nhớt : là đặc trưng cho tính kháng chảy của dầu nhớt Dầu nhớt càng

đặc thì càng khó chảy và ngược lại

Hình 1

Độ nhớt được đo bằng hai phương pháp : động lực (Hình 2) và động học (Hình 3)

Độ nhớt động lực là số đo lực cần thiết để làm trượt một lớp dầu trên một lớp dầu khác Đơn vị thường dùng là centiPoise (cP = mPa.s)

Độ nhớt động học được đo qua thời gian để một thể tích chuẩn của dầu nhớt chảy qua một ống chuẩn ở một nhiệt độ chuẩn, thường là 40oC và 100oC Đơn vị thường dùng là centiStokes (cSt = mm2/s)

Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại

Hình 2 Hình 3

Chỉ số độ nhớt (VI) : là đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đối

với độ nhớt Dầu nhớt có VI càng cao thì độ nhớt của nó càng ít thay đổi theo nhiệt độ VI tùy thuộc bản chất của dầu nhớt Dầu gốc khoáng có VI thấp hơn dầu tổng hợp Có thể làm tăng VI của dầu nhớt bằng cách dùng một loại phụ gia đặc biệt

2.2 Điểm chớp cháy : là nhiệt độ thấp nhất dưới áp suất khí quyển mà hơi

dầu sẽ chớp cháy khi gặp ngọn lửa (Hình 4) Điểm chớp cháy cốc hở dùng

để đánh giá nguy cơ cháy của dầu nhớt khi tồn trữ, đong rót; điểm chớp cháy cốc kín dùng để đánh giá tình trạng của dầu nhớt khi đang sử dụng trong máy móc Đối với cùng một loại dầu nhớt, điểm chớp cháy cốc hở cao hơn điểm chớp cháy cốc kín từ 15 đến 20oC

Hình 4

2.3 Điểm rót chảy : là nhiệt độ thấp nhất mà dầu nhớt còn có thể rót chảy

được Đây là đặc trưng cho tính chảy của dầu nhớt ở nhiệt độ thấp, rất quan trọng đối với các nước ôn đới vào mùa đông khi xe hoặc thiết bị làm việc ngoài trời phải khởi động trong thời tiết giá lạnh (Hình 5)

Hình 5

Độ kiềm tổng : là số đo độ kiềm của dầu nhớt động cơ, tính bằng đơn vị mgKOH/g Độ kiềm này là do các phụ gia có tính kiềm được pha vào dầu nhớt động cơ để trung hòa các a-xít sinh ra trong quá trình động cơ đốt cháy nhiên liệu và để tẩy rửa làm sạch động cơ Tùy theo chất lượng nhiên liệu sử dụng (hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu) mà phải chọn loại dầu nhớt có

độ kiềm tổng thích hợp để đảm bảo chống ăn mòn và làm sạch tốt cho động

cơ Hàm lượng lưu huỳnh càng cao thì độ kiềm tổng của dầu nhớt phải càng lớn

2.4 Độ a-xít tổng : là số đo độ a-xít của dầu nhớt do các thành phần ô-xi hóa

của dầu nhớt trong quá trình sử dụng, đơn vị là mgKOH/g Các loại dầu nhớt công nghiệp (dầu thủy lực, dầu bánh răng, …) thường được sử dụng trong thời gian dài, do đó độ a-xít sẽ tăng dần cùng với mức độ biến chất của dầu Khi độ a-xít vượt quá một mức giới hạn thì phải thay dầu để ngăn chận ăn mòn và đảm bảo tính năng

CHƯƠNG III: Tính Năng Sử Dụng và Các Phép Thử Tính Năng Của Dầu Nhờn

III.1 Tính năng sử dụng của dầu nhờn

 3.1.1 Tác dụng bôi trơn

Trước tiên, dầu nhớt có tác dụng bôi trơn, giúp cho piston di chuyển lên xuống một cách nhẹ nhàng, êm ái trong lòng xi-lanh Động cơ được cấu thành từ rất nhiều các chi tiết kim loại như piston, trục cam, xu-páp Khi động cơ vận hành, lực ma sát giữa các bộ phận này với nhau là rất lớn Hệ thống bơm sẽ phun dầu nhớt vào mọi ngóc ngách bên trong động cơ để tạo thành lớp đệm trơn trên bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết, làm giảm lực ma sát và tăng hiệu suất vận hành Đồng thời, việc hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa các chi tiết giúp giảm thiểu sự mài mòn các bề mặt kim loại, có tác dụng bảo vệ và tăng tuổi thọ của động cơ

3.1.2 Tác dụng làm mát

Khi động cơ hoạt động, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu là rất lớn Nhờ quy trình luân chuyển liên tục, dầu nhớt sẽ có tác dụng làm mát, tránh được tình trạng động cơ bị quá nhiệt hay cháy piston.

3.1 3 Tác dụng làm kín

Khi động cơ vận hành, dầu nhớt như một lớp đệm mềm không định hình bịt kín khe hở giữa piston và thành xi-lanh để áp suất sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu không bị thất thoát.

3.1.4 Tác dụng làm sạch

Quá trình đốt cháy nhiên liệu đương nhiên sẽ sản sinh ra muội đọng lại