NGHIÊN CỨU TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỂ PHỐI TRỘN VỚI DẦU ĐỐT FO

NGHIÊN CỨU TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỂ PHỐI TRỘN VỚI DẦU ĐỐT FO

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYỄN MINH HUY NGHIÊN CỨU TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỂ PHỐI TRỘN VỚI DẦU ĐỐT FO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC Người hướng dẫn ThS. NGUYỄN TRẦN THANH PGS.TS NGUYỄN VĂN THÔNG BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA- VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc *o0o* NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Huy MSSV: 0852010068 Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1989 Nơi sinh: Nghệ An Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tái sinh dầu nhờn thải các loại động cơ để phối trộn với dầu đốt FO II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu về các công trình nghiên cứu tái chế dầu nhờn thải trước đây.  Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình tái sinh dầu thải để lựa chon các thông số tối ưu. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 05/02/2012 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27/07/2012 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Trần Thanh PGS TS. Nguyễn Văn Thông CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 02 tháng 08năm 2012 SINH VIÊN THỰC HIỆN TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm MỞ ĐẦU Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, với nền công nghiệp hiện đại ngày càng phát triển, các loại phương tiện, máy móc, thiết bị ngày càng nhiều hơn. Điều đó đòi hỏi lượng dầu nhờn sản xuất phải đáp ứng được nhu cầu sử dụng trên. Mỗi năm, trên toàn thế giới sử dụng gần 40 triệu tấn dầu nhờn, trong đó có 60% là dầu nhờn động cơ. Con số đó ở Việt Nam là khoảng 110000 tấn dầu bôi trơn mỗi năm với nhiều chủng loại khác nhau, trong đó, dầu động cơ chiếm trên 50%. Hầu như, toàn bộ lượng dầu nhờn sau khi sử dụng 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, ảnh hưởng đến cuộc sống của con người và sinh vật. Vì thế, việc nghiên cứu tái sinh dầu nhờn thải là vấn đề vô cùng quan trọng đối với tất cả chúng ta. Trên thế giới đã 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. Mặc dù, 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 nhưng nó đòi hỏi phải có chi phí xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp nên không được áp dung rộng rãi đối với nhiều quốc gia. Ở Việt Nam, từ trước tới nay, việc tái sinh dầu nhờn 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 nên hiệu quả chưa cao. Song, cũng có một vài phát minh mới trong việc tái chế dầu, cùng với đó là sự xuất hiện của một số xưởng tái chế dầu quy mô nhỏ. Nền kinh tế nước ta đang trong thời kỳ phát triển, các phương tiện giao thông như: xe máy, ô tô và một số loại động cơ, máy móc khác đang ngày càng được sử dụng phổ biến hơn nên nhu cầu về dầu nhờn và dầu bôi trơn ngày càng cao. Vì vậy, với đề tài tốt nghiệp này, tôi tiến hành nghiên cứu phương pháp tái sinh dầu nhờn thải bằng phương pháp axit-bazơ. Tôi hy vọng với những gì đã nghiên cứu được trong đề tài này có thể được áp dụng để góp phần đem lại hiệu quả kinh tế cho đất nước ta hiện nay, đồng thời hạn chế ô nhiễm môi trường. Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm LỜI CẢM ƠN Trong lời đầu tiên của đồ án tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ThS Nguyễn Trần Thanh và PGS.TS Nguyễn Văn Thông, những người đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho em về kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm đã tạo mọi điều kiên tốt nhất về dụng cụ và phòng thí nghiệm để em thực hiện đề tài. Cũng qua đây, em muốn gửi lời cảm ơn bởi những ý kiến đóng góp và giải thích của một số thầy cô trong Khoa về những vấn đề khó giải thích mà em gặp trong thời gian làm nghiên cứu. Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn luôn ở bên và động viên tinh thần cho em, tiếp thêm cho em động lực để em vượt qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống. Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm MỤC LỤC Trang _Toc73438799Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ DẦU NHỜN . 1 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU NHỜN . 1 1.1.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dung dầu nhờn . 1 1.1.2. Chức năng của dầu nhờn . 2 1.1.3. Các tính chất sử dụng của dầu nhờn 4 1.1.4. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn và cách xác định các chỉ tiêu đó 8 1.2. TÍNH NĂNG SỬ DỤNG VÀ CÁC PHÉP THỬ TÍNH NĂNG CỦA DẦU NHỜN 25 1.2.1. Tính năng sử dụng của dầu nhờn 25 1.2.2. Các phép thử tính năng của dầu nhờn . 26 1.3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH DẦU NHỜN GỐC . 30 1.3.1. Thành phần hóa học của dầu nhờn . 30 1.3.2. Đặc tính nguyên liệu dùng để sản xuất dầu nhờn 35 1.3.3. Sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn chung: . 36 1.3.4. Phụ gia và pha chế phụ gia cho dầu nhờn . 40 _Toc738442011.4. LÝ THUYẾT VỀ DẦU NHỜN THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁI SINH . 44 1.4.1. Giới thiệu chung . 44 1.4.2. Nguyên nhân làm thay đổi tính chất của dâu nhờn 45 1.4.3. Bản chất của quá trình tái sinh dầu nhờn thải 49 1.4.4. Các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải 49 1.4.5. Đánh giá các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải 53 1.4.6. Các phát minh mới trong lĩnh vực tái sinh dầu nhờn thải . 53 1.4.7. Tình hình tái sinh dầu nhờn thải ở Việt Nam . 55 Chương II: THỰC NGHIỆM . 56 2.1. MỤC ĐÍCH VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP 56 2.1.1. Mục đích 56 2.1.2. Cơ sở của phương pháp 57 2.2. QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM . 59 2.2.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ 59 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 2.2.2. Lựa chọn phương pháp tái sinh . 60 2.2.3. Qúa trình tiến hành 60 2.3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT SẢN PHẨM . 62 _Toc738442012.3.1. Xác định độ nhớt theo ASTM-D.446 . 62 2.3.2. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở theo ASTM-D.93 . 63 2.4.3. Xác định trị số axit theo phương pháp ASTM-D.664 63 2.4.4. Xác định hàm lượng cặn Conradson theo ASTM-D.189 . 64 2.4.5. Xác định hàm lượng tạp chất cơ học ASTM-D.473 . 64 2.4.6. Xác định hàm lượng lưu huỳnh ASTM-D.4294 . 65 2.4.5. Xác định hàm lượng nước theo ASTM-D.95 . 64 _Toc73844235Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 66 _Toc738442353.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỀU KIÊN TÁI SINH . 66 3.1.1. Nồng độ axit . 66 _Toc734387993.1.2. Tỷ lệ axit/dầu . 67 3.1.3. Nhiệt độ xử lý axit 68 3.1.4. Thời gian khuấy 68 3.1.5. Lượng NaOH 68 3.1.6. Nhiệt độ xử lý bằng kiềm 69 3.2. KẾT QUẢ ĐO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 70 3.3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TÁI SINH 72 3.3.1. Độ nhớt . 72 3.3.2. Nhiệt độ chớp cháy cốc hở 72 3.3.4. Hàm lượng tạp chất cơ học 73 3.3.5. Hàm lượng cặn Conradson 73 3.3.6. Đánh giá chung . 74 KẾT LUẬN 75 PHỤ LỤC . 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 76 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH Bảng Tên bảng Trang 1.1 Những giá trị L-H ứng với độ nhớt động học ở 100 0 C 15 1.2 Chỉ số độ nhớt của iso-Parafin C 21-24 [5, 1] 31 1.3 Thành phần Naphten và iso-Parafin trong phân đoạn dầu nhờn đã loại n-Parafin và thơm của dầu họ trung gian [6] 32 1.4 Thành phần hydrocacbon trong dầu nhờn [10] 34 1.5 Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các loại phụ gia trong dầu nhờn thương phẩm. 43 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ axit/dầu đến quá trình xử lý dầu thải bằng axit 66 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý dầu thải bằng axit 67 3.3 Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình xử lý dầu thải bằng axit 68 3.4 Ảnh hưởng của lượng NaOH 40% đến quá trình trung hòa axit 68 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý dầu bằng kiềm 69 3.6 Thông số thu được của các mẫu dầu động cơ xe ô tô 70 3.7 Thông số thu được của các mẫu dầu động cơ xe máy 71 3.8 Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu đốt lò 6239-2002 71 Sơ đồ Tên sơ đồ Trang 2.1 Các giai đoạn sản xuất dầu nhờn 37 2.2 Quy trình tái sinh dầu nhờn thải 62 Hình Tên hình Trang 1.1 Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về trị số độ nhớt (VI) 15 1.2 Thành phần của phân đoạn cất chân không 33 2.1 Bộ thiết bị khử nước trong dầu nhờn 60 2.2 Bộ thiết bị xử lý dầu bằng axit 60 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 2.3 Bộ thiết bị lắng cặn và xà phòng sau khi trung hòa axit 61 2.4 Bộ thiết bị rửa và lắng nước khi rửa dầu bằng NaOH 61 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu dầu tái sinh 69 3.2 Biểu đồ so sánh độ nhớt động học ở 40 0 C của các loại dầu 72 3.3 Biểu đồ so sánh nhiệt độ chớp cháy cốc hở các loại dầu 72 3.4 Biểu đồ so sánh hàm lượng tạp chất cơ học các loại dầu 73 3.5 Biểu đồ so sánh hàm lượng cặn Conradson các loại dầu 73 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ASTM : American Society for Testing and Materials TBN : Total Base Number TAN : Total Acid Number KL : Khối lượng USD : United States Dollar TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VI : Viscosity index PE : Pressure energy SI : The International System of Units Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 1 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ DẦU NHỜN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU NHỜN 1.1.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn [4, 6] Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển động, giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết máy, tẩy sạch bề mặt tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần làm kín. Thật vậy, tất cả các bộ phận máy móc lớn hay nhỏ dù có tinh chế kỹ đến thế nào thì những bề mặt của chúng vẫn không khỏi không có những chổ gồ ghề rất nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được. Khi hai bề mặt phẳng chuyển động thì những chỗ lồi, lõm vô cùng bé đó cũng sẽ ngăn cản nhau, tạo ra một lực cản gọi là lực ma sát, chính lực này đã làm cho các bộ phận máy móc bị nóng lên, và khi nhiệt độ lên quá cao làm cho các mặt tinh chế chảy dính lên trên các mặt của vật bị cọ xát. Do đó, lực ma sát tăng lên và làm cho các bộ phận máy móc bị hư hỏng. Và có lực ma sát thì làm cho các chi tiết máy móc bị mài mòn dẫn đến độ chính xác của máy móc giảm sút, đồng thời ảnh hưởng đến cả tính chính xác của công việc và năng suất của máy móc đồng thời lại tiêu hao năng lượng (vì muốn vận hành được máy móc cần phải có năng lượng nhưng do có ma sát nên một phần năng lượng bị tiêu hao vào việc chống lại lực ma sát). Như vậy, lực ma sát trong những trường hợp này là những lực ma sát có hại. Muốn giảm bớt lực ma sát này và hậu quả của nó thì nhất thiết phải có dầu mỏ bôi trơn. Khi ta tra dầu mỡ bôi trơn vào các bề mặt chi tiết thì các phân tử sẽ phân phối vào các chỗ lồi lõm của mặt phẳng cọ xát, làm cho sự ma sát giữa các phân tử sẽ hơn rất nhiều lần lực ma sát giữa hai mặt phẳng của bề mặt chi tiết [6]. Trong đời sống hằng ngày cũng như trong công nghiệp, vấn đề ma sát luôn luôn được chúng ta đối mặt. Bởi vì, trong thực tế có nhiều ngành kinh tế chỉ sử dụng máy móc chỉ ở mức là 30% nhưng vẫn có hao mòn máy móc. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hao mòn cho các chi tiết máy móc là do lực ma sát. Không chỉ với những nước đang phát triển như nước ta mà ngay cả những nước phát triển, tổn thất do ma sát và do mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân. Chẳng hạn như là [4]: . cứu tái sinh dầu nhờn thải các loại động cơ để phối trộn với dầu đốt FO II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu về các công trình nghiên cứu tái chế dầu nhờn. CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYỄN MINH HUY NGHIÊN CỨU TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỂ PHỐI TRỘN VỚI DẦU ĐỐT FO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG