Cẩm nang khái quát về dầu nhờn, dầu nhớt

CẨM NANG KHÁI QUÁT VỀ DẦU NHỜN, DẦU NHỚT 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO KHÁI QUÁT VỀ DẦU NHỜN Ngô Thanh Hải Copyright © 2010 AP SAIGON PETRO JSC CÔNG TY CỔ PHẦN AP SAIGON PETRO 2 LỊCH SỬ NGÀNH DẦU NHỜN Cách 100 năm, chí người chưa có khái niệm dầu nhờn Tất loại máy móc lúc gi bôi trơn dầu mỡ lợn sau dùng dầu ôliu, dầu thảo mộc khác (như dầu cọ) Khi ngành chế bi ến dầu mỏ đời, sản phẩm chủ yếu dầu hỏa, phần lại mazut (chiếm 70% – 90%) không sử dụng coi bỏ Với phát triển ngành công nghiệp dầu mỏ lượng cặn mazut ngày lớn, buộc người phải nghiên cứu để sử dụng vào mục đích có lợi Lúc đầu cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thực vật mỡ lợn với tỉ lệ thấp để tạo dầu bôi trơn, từ năm 1867 cặn dầu mỏ chế dùng làm dầu nhờn Năm 1870 Creem (Nga), nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo dầu nhờn từ dầu mỏ, chất lượng thấp Từ 1880 ngành chế tạo dầu nhờn thực phát triển đánh dấu bước ngoặt lịch sử chế tạo chất bôi trơn Hiện nay, dầu nhờn có mặt toàn giới với đa dạng sản phẩm & chủng loại Dầu nhờn phát triển mạnh mẽ nhờ cạnh tranh tập đoàn lớn theo yêu cầu ngày cao động / 96 3 CÔNG DỤNG CHÍNH CỦA DẦU NHỜN Bôi trơn (giảm ma sát) chi ti ết chuy ển động; Giảm mài mòn hay ăn mòn chi tiết máy; Tẩy bề mặt linh ki ện, chi tiết máy móc, động cơ; Tránh tạo lớp cặn bùn trình vận hành; Trám & làm khít bề mặt cần làm kín; Tản nhiệt, làm mát máy móc, động cơ; Truyền nhiệt hệ thống gia nhiệt; Chống sét rỉ Trong số tính trên, bôi trơn chức quan trọng dầu nhờn Bôi trơn biện pháp làm giảm ma sát đến mức thấp cách tạo gi ữa bề mặt ma sát lớp chất gọi chất bôi trơn Chất bôi trơn đa phần dạng lỏng (dầu nhờn), phần lại dạng đặc (mỡ), tỉ lệ dạng rắn (chỉ dùng ổ trục hoạt động nhiệt độ cao chân không) / 96 4 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN – DẦU GỐC Dầu nhờn để bôi trơn cho động hoạt động vận hành thực tế hỗn hợp bao gồm dầu gốc phụ gia Phụ gia thêm vào v ới mục đích giúp dầu nhờn có tính chất phù hợp với tiêu đề mà dầu gốc Dầu gốc dầu thu sau trình chế biến, xử lý tổng hợp trình xử lý vật lý hóa học Dầu gốc thông thường gồm có ba loại là: dầu thực vật, dầu khoáng dầu tổng hợp Dầu thực vật dùng số trường hợp đặc biệt, chủ yếu phối trộn với dầu khoáng dầu tổng hợp để đạt số chức định Ngày người ta thường sử dụng dầu khoáng hay dầu tổng hợp chủ y ếu 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 Trong ngành công nghiệp sản xuất dầu nhờn đại, dầu tổng hợp giữ vị trí quan trọng ngày quan tâm nhiều tính chất ưu việt / 96 5 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN – DẦU GỐC KHOÁNG SẢN XUẤT TỪ CẶN MAZUT phần cặn trình chưng cất khí có nhiệt độ sôi cao 350°C Phần cặn đem đốt làm nguyên liệu để sản xuất dầu gốc Để sản xuất dầu gốc người ta đem mazut chưng cất chân không thu phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau: Phân đoạn dầu nhẹ (LVGO: Light Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi từ 300°C - 350°C Phân đoạn dầu trung bình (MVGO: Medium Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ từ 350°C - 420°C Phân đoạn d ầu nặng (HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ từ 420°C - 500°C Thành phần phân đoạn gồm phân tử hydrocarbon có số carbon từ C21-40, hydrocarbon phân đoạn có trọng lượng phân tử lớn (1000 – 10000), cấu trúc phức tạp, bao gồm: Các parafin mạch thẳng mạch nhánh Các hydrocarbon naphten đ ơn hay đa vòng, có cấu trúc vòng xyclohexan thường gắn với mạch nhánh parafin Các hydrocarbon thơm đơn hay đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl, chủ yếu đến vòng Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu napten parafin, gi ữa naphten hydrocarbon thơm / 96 6 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN – DẦU GỐC KHOÁNG SẢN XUẤT TỪ CẶN MAZUT Các hợp chất phi hydrocarbon hợp chất chứa nguyên tố ôxy, nitơ, lưu huỳnh chi ếm phần lớn phân đoạn dầu gốc Các hợp chất chứa kim loại gặp phân đoạn Nói chung, hợp chất phi hydrocarbon có hại, chúng tạo màu sẫm làm giảm độ ổn định ôxy hoá sản phẩm, cụ thể là: Hợp chất chứa lưu huỳnh (S): cho phép mức từ 0,3%-0,5%; lớn 2%-5% ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi dầu Ngoài ra, S tự dễ bị biến thành H2 S (Hydro Sunfua) gặp nước hay khí lạnh tạo thành axit H2 S (Axit Sunfuhidric) gây ăn mòn thiết bị, động Hợp chất chứa ôxy (O2 ): hàm lượng lớn làm dầu lắng kết tủa dạng keo nhựa đen nằm đáy thùng chứa, làm giảm khả đốt cháy nhiên liệu, tạo hợp chất axit vô hữu c ăn mòn thiết bị Hợp chất chứa Nitơ (N): làm ảnh hưởng đến tỉ trọng hàm lượng keo Thường khống chế ngưỡng ≤0,2%, nhiều gây tượng tạo nhiều muội than trình đốt Các hợp chất nhựa Asphalt: có độ nhớt lớn & số độ nhớt (VI: Viscosity Index, độ biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ) thấp Trong trình bảo quản, dễ bị ôxy hoá tiếp xúc với ôxy không khí Các chất tạo cặn không tan đọng dầu gây mài mòn máy Hợp chất kim: có tác hại nhựa Asphalt, làm nóng máy đốt tạo nhiều muội than Trong trình sản xuất dầu gốc, hợp chất có hại nêu loại (hoặc giảm thiểu) khỏi dầu nhiều biện pháp khác / 96 7 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN – DẦU GỐC KHOÁNG SẢN XUẤT TỪ CẶN GUDRON phần cặn lại trình chưng cất chân không, có nhiệt độ sôi 500°C Trong phần tập trung cấu tử có số nguyên tử carbon từ C41 trở lên, chí có C80, có trọng lượng phân tử lớn, có cấu trúc phức tạp Do đó, thành phần phân đoạn không đ ược chia theo hợp chất riêng biệt mà phân làm ba nhóm: Nhóm chất dầu bao gồm hydrocarbon có phân tử lượng lớn, tập trung nhiều hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng hydrocarbon thơm naphten, nhóm chất nhẹ có tỷ trọng xấp xỉ Nhóm chất hòa tan dung môi nhẹ parafin xăng, người ta tách chất silicagen than hoạt tính hợp chất cực Trong phân đoạn cặn Gudron, nhóm chi ếm khoảng 45%-46% Nhóm chất nhựa hòa tan dung môi 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, naphtan 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 Nhóm Asphanten nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, t ỷ tr ọng lớn 1, chứa hầu hết hợp chất dị vòng có khả hòa tan mạnh Carbon Disunfua (CS2 ), không hòa tan dung môi nhẹ parafin hay xăng, 300°C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro Nhóm dầu, nhựa, asphanten tồn t ại tr ạng thái hệ keo, nhóm nhựa tan dầu tạo thành dung dịch thật gọi môi trường phân tán Asphanten không tan nhóm dầu nên tồn trạng thái pha phân tán Ngoài ba nhóm chất trên, cặn Gudron tồn hợp chất kim kim loại nặng, hợp chất carbon, cacboit, hợp chất không tan dung môi thông thường, tan pyridine / 96 8 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN PHÂN LOẠI DẦU GỐC THEO BẢN CHẤT HOÁ HỌC CỦA CÁC HYDROCARBON / 96 Stt Diễn giải Dầu Parafin Dầu Naphten Dầu Aromatic Độ nhớt 40o C, mm2 /s 40 40 36 Độ nhớt 100o C, mm2 /s 6,2 5,0 4,0 Ch ỉ số độ nh ớt (VI) 101 -185 Nhiệt độ chớp cháy, o C 229 174 160 Nhiệt độ đông đặc, o C -15 -30 -24 Đánh giá VI (Viscosity Index) cao; Điểm chảy cao; Độ ổn định ôxy hóa cao (các phân đoạn d ầu gốc thuộc họ Naphteno- Parafinic Parafino- Naphtenic hay Parafinic) VI th ấp; Độ ổn định nhiệt nhỏ dầu gốc paraffin; Hàm lượng lưu huỳnh thấp; Điểm đông đặc thấp; Trị số TAN cao VI thấp; Độ bền nhiệt thấp; Độ bền ôxy hoá thấp; Hàm lượng lưu huỳnh cao; Điểm đông cao Ứng dụng Do ưu điểm cao, dầu gốc parafin thường dùng để sản xuất nhiều loại dầu nhờn khác nhau; Đặc biệt dùng cho dầu động Dầu máy lạnh; Dầu gia công kim loại Dầu hoá dẻo cao su (RPO: Rubber Processing Oil); Dầu gia công kim loại; Dung môi hòa tan polymer 9 THÀNH PHẦN CỦA DẦU NHỜN PHÂN LOẠI DẦU GỐC THEO TIỂU CHUẨN API (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE) / 96 Nhóm Chỉ số độ nhớt (VI) Hydrocarbon bão hoà Sulfur Ghi I 80-120