Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 44
Trong khi động cơ vận hành dầu nhờn luôn luôn tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn.
Dầu nhờn đến các mặt ma sát làm nhiệm vụ bôi trơn, làm nguội, tẩy rửa, bao kín. Do đó
trong dầu sẽ có lẫn chất bẩn, dầu biến chất dẫn đến không dùng được nữa. Sự biến chất
của dầu nhờn thường là do các nguyên nhân và hiện tượng sau gây nên. 2.2.1. Loãng dầu nhờn
Nhiên liệu trong buồng cháy, cháy không hết (nhất là đối với động cơ diezen) chảy
xuống hộp trục khuỷu làm loãng dầu nhờn. Sở dĩ dầu cháy không hết phần lớn là do vòi
phun đã bị mòn hoặc hỏng nên phun dầu không mù sương được nữa. Nhất là khi phụ tải
nhỏ, nhiệt độ thấp làm dầu khó tự cháy, đọng lại rồi men theo thành xylanh chảy xuống
hộp trục khuỷu.
Ở động cơ xăng ít khi xảy ra hiện tượng này
Nhưng nếu bộ chế hòa khí bị hỏng phao dầu, dầu sẽ chảy vào xylanh rất nhiều. Lúc đó xăng cũng chảy men theo thành xylanh rồi xuống hộp trục khuỷu.
Nói chung, dù xăng hay mazut khi chảy xuống hộp trục khuỷu đều làm cho dầu nhờn
bị loãng ra và biến chất. Theo kinh nghiệm nếu số dầu nhờn bị loãng chiếm quá 10% thể
tích dầu nhờn cũ thì phải thay dầu nhờn mới ngay nếu không sẽ hư hỏng động cơ. Người ta đo độ loãng của dầu nhờn bằng những thiết bị riêng nhưng nếu không có thiết bị riêng có thể đo bằng phương pháp đơn giản sau:
Đo bén lửa để phán đoán xem trong dầu nhờn có nhiều hay ít xăng hoặc mazut.
Vì xăng hoặc mazut đều có điểm bén lửa thấp hơn dầu nhờn rất nhiều.
Đo độ nhớt rồi so sánh với độ nhớt tiêu chuẩn của dầu. Nếu độ nhớt giảm sút
càng nhiều, chứng tỏ trong dầu nhờn có rất nhiều xăng và mazut vì xăng hoặc mazut đều có độ nhớt nhỏ hơn dầu nhờn nhiều. Nếu độ nhớt không nằm trong phạm vi quy định nữa
ta phải thay dầu nhờn.
Chúng ta phải chú ý rằng, khi xăng hay mazut lẫn vào dầu nhờn không thể dùng cách lọc hoặc lắng để gạn chúng ra được mà phải chưng cất dầu nhờn trong những nồi chưng riêng để xăng và mazut bốc hơi rồi bay ra khỏi dầu nhờn.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 45
2.2.2. Dầu nhờn chứa nước
Tuy ta yêu cầu trong dầu nhờn không được lẫn nước, nhưng thực tế có khi vì các chi tiết của hệ thống làm mát hư hỏng, ví dụ vòng cao su ở phần dưới sơmi bị hỏng, sơmi bị
nứt… nên nước có thể chảy xuống hộp trục khuỷu làm hỏng dầu nhờn. Nước lẫn dầu
nhờn cùng hỗn hợp cùng hỗn hợp các chất keo và các chất oxit có sẵn trong dầu nhờn,
khiến trong dầu nhờn có những hạt dầu nhờn màu trắng như sữa. Hơn nữa nước tác dụng
với các hợp chất lưu huỳnh tồn tại trong dầu nhờn thành các chất axit ăn mòn kim loại.
Khi trong dầu nhờn có lẫn nước có thể lấy nước ra bằng cách đổ dầu vào thùng rồi để
một thời gian cho nước lắng xuống, hoặc dùng cách lọc ly tâm để lấy nước ra. Hay còn có thể đun dầu nhờn để nước bay hơi cũng được.
2.2.3. Dầu nhờn bị oxi hóa
Khi động cơ làm việc, nhiệt độ trong xylanh rất cao, có thể đến 20000C, nhiệt độ ở
các mặt ma sát như ổ trục, chốt khuỷu cũng khá cao, do đó dầu nhờn có thể bị cháy hoặc
bị phân hủy. Hiện tượng cháy hay do tác dụng của oxi hóa dầu bị phân hủy, ta gọi chung
là hiện tượng oxi hóa. Khi dầu nhờn bị oxi hóa nó biến thành các chất keo than và muội
than. Nói chung có thể có ba loại keo và muội sau:
Muội than mềm, xốp và khô, dễ tan thành bột
Keo than dẻo, mềm và dai Muội than cứng, óng ánh khó vỡ
Cả ba loại keo và muội trên đều là những chất dẫn nhiệt rất kém và thường bám nhiều
nhất ở buồng cháy, đỉnh pittông và secmăng.
Kinh nghiệm cho ta biết rằng, chỗ nào nhiệt độ cao thì dầu nhờn bị oxi hóa nhiều, nhưng những chất keo và muội do dầu nhờn phân hủy ra đều có thể cháy được, cho nên chúng chỉ kết lại ở những nơi nhiệt độ tương đối thấp trong buồng cháy, như thành xylanh
chả hạn.
Nhưng trong quá trình dầu nhờn bị oxi hóa còn có thể sinh ra các chất hóa học khác
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 46
lên. Các chất cặn than, keo… lẫn trong dầu nhờn khá nhiều. Nếu sử dụng lâu ngày dầu
nhờn bị oxi hóa ngày càng nhiều thì tạp chất càng lắm, dầu sánh lại và do các phân tử
cacbua kết hợp với nhau thành những chất không tan trong dầu nhờn. Trong dầu nhờn sẽ
có những chất oxit vón lại thành cục. Như vậy những tạp chất này có thể làm tắc đường
dẫn dầu, tắc lọc dầu nhờn… Những chất này kết hợp với những tạp chất khác hình thành một lớp dầu mà ta thường gọi là dầu bùn, thường thấy ở hộp trục khuỷu.
2.2.4. Độ axit của dầu nhờn
Thông thường dầu bị oxi hóa, thành phần lưu huỳnh trong dầu nhờn hóa hợp với
không khí thành chất SO2, sau đó biến thành chất SO3, những chất này lọt xuống hộp truc
khuỷu ( nhất là khi secmăng bị gắn chặt trên pittông) hóa hợp với nước trong dầu nhờn,
hoặc là những chất khí nói trên hòa hợp với hơi nước sinh ra khi cháy thành axit H2SO4. Loại axit này ăn mòn kim loại của mặt ma sát. Dầu nhờn có lẫn axit như vậy, độ axit của
dầu nhờn sẽ tăng lên và dầu nhờn trở nên có tính ăn mòn kim loại.
Dùng thiết bị thử nghiệm, có thể đo được độ axit của dầu nhờn rất dễ dàng. Nếu độ axit vượt quá phạm vi quy định, ta không nên dùng nữa mà phải thay thế dầu khác.
2.3. Mục đích của việc tái chế dầu nhờn
2.3.1. Ảnh hưởng của dầu nhờn đến hệ sinh thái
Trước đây vấn đề môi trường chưa được quan tâm lắm thì dầu nhờn khi sử dụng được
thải bỏ bằng nhiều cách: chôn lấp, đốt bỏ, đổ ra sông biển. Việc giải quyết vấn đề này tuy
đơn giản nhưng gây ra hiệu quả rất nghiêm trọng tới môi trường sinh thái. Mức độ gây ô
nhiễm của nó không kém các sự cố tràn dầu:
Ô nhiễm nguồn nước:
Làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước, cách ly môi trường nước với không
khí, hủy diệt các loại sinh vật sống trong nước, chuyển thành các hợp chất độc hại đối với con người.
Làm thiệt hại và ảnh hưởng nặng nề về tiềm năng du lịch, kinh tế xã hội. Ô nhiễm tác động đến môi trường đất:
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 47
Khi xâm nhập vào đất chúng làm biến đổi kết cấu đặc tính lí hóa của đất, biến các
loại hạt keo đất thành "trơ" không còn khả năng hấp phụ, trao đổi nữa làm dung dich mất đi tính đệm, tính oxi hóa, độ dẫn điện và dẫn nhiệt. Do khó phân hủy nên dầu có thể bị tồn lưu trong đất rất nhiều năm, khó làm sạch.
Tác động đến hệ thực vật: lá và rễ bị phủ dầu gây tắc nghẽn các rễ thở, gây cháy
lá, rụng lá, cây chết.
Gây tử vong cho các vi sinh vật hiếu khí trong đất. Ô nhiễm tác động đến môi trường không khí:
Khi đem đốt bỏ sẽ gây ô nhiễm cho môi trường không khí do trong dầu nhờn thải có
chứa nhiều phụ gia, hợp chất chứa S, N...khi cháy tạo ra các khí độc gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe con người và các hệ động thực vật.
Tuy nhiên ngày nay vấn đề môi trường được quan tâm rất chặt chẽ do đó việc xử lý
dầu nhờn thải là hết sức cần thiết. Việc xử lý này có thể tốn kém nhiều nhưng bắt buộc
phải thực hiện vì mục tiêu hàng đầu là bảo vệ môi trường. 2.3.2. Mục đích của việc tái sinh dầu nhờn
Sự cần thiết của việc thu hồi và sử dụng lại dầu thải, các sản phẩm không gây ô
nhiễm …. Liên quan đến hai mục tiêu chính của xã hội hiện nay:
Giữ gìn tài nguyên thiên nhiên Cải thiện môi trường
Một vấn đề quan trọng đối với dầu động cơ là giảm tối thiểu mức độ gây ô nhiễm thì phải kéo dài tuổi thọ dầu tức là chu kì thay dầu càng dài thì lượng dầu thải ra càng ít. Tuy
nhiên điều này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, đặc biệt là chọn loại dầu và chất lượng dầu. Mặt khác phải chú ý rằng các hệ thống thu hồi dầu thải có hiệu quả phải đi đôi
với tái chế chúng. Việc thu hồi dầu được tổ chức tốt có các biện pháp và qui định khuyến
khích thực hiện… có thể tái sử dụng tới 50% lượng dầu sử dụng. cũng nên cân nhắc tới
việc dùng dầu thải làm nguyên liệu cho kĩ nghệ tái chế nhất là lọc thành dầu gốc chất lượng cao. Tất nhiên các loại nguyên liệu này muốn sử dụng tốt phải được thu hồi và bảo
quản cẩn thận. Do đó công việc tái sinh dầu phế thải có một ý nghĩa rất lớn đối với nền
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 48
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 49
CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DẦU NHỜN PHẾ THẢI
3.1.Phương pháp khử chất bẩn trong dầu nhờn bằng cách đun nóng và lọc* Phương pháp 1: * Phương pháp 1: Dầu nhờn Gia nhiệt, T0C: 100-1800C t: 20-60 phút Lắng, t: 24h Cặn bẩn Lọc, P: 3- 6 kg/cm2
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 50
Hình 3.1. Sơđồ phương pháp đun nóng và lọc phương pháp 1
Đun nóng dầu nhờn đến khoảng 1000C ( đun nhỏ lửa ) giữ nhiệt từ 20-60 phút. Nếu
dầu nhờn quá sánh (độ nhớt cao), thì có thể đun nóng đến khoảng 1800C. Sau đó để các
cặn bẩn trong dầu nhờn lắng xuống ( thời gian khoảng 24h), gạn lấy dầu sạch rồi đem lọc.
Lưới lọc nên dùng loại mất mắt lưới tương đối mau có thể lọc các tạp chất có hạt lớn hơn
0,1- 0,2 mm. Quá trình lọc nén tiến hành dưới áp suất nhất định. Nếu lọc bằng bơm tay thì áp suất lọc nên dùng từ 3-4 kg/cm2. Nếu lọc bằng bơm chạy điện thì áp suất lọc có thể dùng đến 6 kg/cm2.
Phương pháp này chỉ xử lý được nước và cặn mà thôi còn các tính chất khác của nó không đạt tiêu chuẩn dầu gốc.
* Phương pháp 2:
Nhớt thải đem đun nóng khoảng 60-800C. Sau đó lọc nóng, phần cặn nhựa bỏ đi.
Phần nhớt thu được đem hấp phụ bằng bentonite với tỷ lệ 2ml/1g bentonite. Để lắng tự
nhiên khoảng 12h. Rồi đem lọc chân không ta sẽ thu được dầu nhờn có màu đỏ sẫm, xử lý
bằng bentonite một lần nữa ta thu được dầu nhờn màu vàng sẫm.
Phương pháp này quan trọng nhất là phải lọc sạch phần cặn nhựa, nếu không bước
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 51
Nhớt thải
Gia nhiệt, T0C:60-800C
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 52
Lắng 12h
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 53
3.2. Phương pháp dùng axit và bazơ để khử tạp chất trong dầu
Pha 5-10% axit H2SO4 đậm đặc (tỷ trọng 1,84; nồng độ 98%) vào dầu nhờn, rồi
khuấy thật mạnh và thật đều trong 1h. Sau đó để cho các chất bẩn lắng xuống (trong
khoảng 24h). Sau đó gạn lấy dầu sạch, đem đun nóng chừng 600C, một mặt khuấy đều,
một mặt đổ 5% dung dịch NaOH ( nồng độ dưới 50%) vào. Đun và khuấy đều nó trong 30 phút, sau đó để lắng trong khoảng 8-10h. Tiếp theo dùng nước sôi (1000C) hoặc nước
nóng (850C) để tẩy sạch bazơ. Sau khi tẩy xong (có thể dùng thuốc thử để xem đã hết bazơ chưa). Đun dầu lên khoảng 150- 1800C cho nước bay hơi rồi đem lọc sạch. Trước khi đem dùng cần kiểm tra lại độ nhớt của dầu. Ngoài ra trong quá trình khử tạp chất trên
người ta còn có thể dùng một vài chất hóa học như NaCO3, cacbon hoạt tính, cao lanh hoạt tính…để xúc tiến quá trình lắng cặn của dầu nhờn.
Người ta có thể dùng bazơ để tẩy trước độ axit trong dầu nhờn làm cho dầu có tính
kiềm, rồi cuối cùng mới dùng axit để khử bazơ, nhưng nói chung đều phải tẩy thật sạch axit và bazơ cũng như tẩy thật sạch nước trong dầu nhờn. Trước khi dùng dầu nhờn bao
giờ cũng phải kiểm nghiệm lại độ nhớt. Nhận xét:
Dùng axit H2SO4 mục đích là để nó tác dụng với các tạp chất thành những muối hóa
học có tỷ trọng lớn, những chất này lắng xuống hình thành một lớp dầu bùn. Nhưng thực
ra axit H2SO4 cũng không khử hết tạp chất được nhất là những loại tạp chất oxit. Hơn nữa
dùng axit khử tạp chất lại làm cho độ axit trong dầu nhờn tăng lên. Vì vậy sau khi đã khử
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 54
Dầu nhờn
Pha, khuấy mạnh, t: 1h
Lắng, t: 1h
Lọc
Đun, khuấy đều, T0C: 600C t: 30 phút
Lắng, t: 8-10h
Tẩy
Đun, T0C : 150-1800C
Lọc
Dầu tái sinh
5-10% axit H2SO4 98% 5% NaOH dưới 50% Nước nóng 85- 1000C Hơi nước
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 55
Hình 3.3. Sơ đồ phương pháp axit và bazơ
Những điều lưu ý khi dùng phương pháp axit và bazơ:
Muốn được dầu nhờn tái sinh có đầy đủ những tính chất cần thiết, tốt nhất nên tiến
hành xử lý dầu nhờn bằng axit H2SO4 với điều kiện nhiệt độ thấp. Vì nhiệt độ cao sẽ làm
tăng thêm độ hòa tan của cặn bẩn trong dầu nhờn ảnh hưởng không tốt đến chất lượng dầu
nhờn. Nhưng trái lại khi nhiệt độ thấp độ dính của dầu nhờn tăng lên làm cho cặn bẩn khó
lắng xuống. Nhiệt độ của dầu nhờn sau khi pha axit H2SO4 nên từ 20-300C là thích hợp
nhất.
Nồng độ axit H2SO4 cũng rất quan trọng, nếu nồng độ axit H2SO4 thấp thì chỉ khử được chất hóa hợp hydrocacbua không bão hòa, khử được ít asphan và nhựa cho nên dùng axit H2SO4 nồng độ 96% là thích hợp.
Nếu lượng axit H2SO4 dùng không đủ, thành phần có hại trong dầu không khử được
hết, trái lại lượng axit H2SO4 dùng quá nhiều cũng không có lợi vì chẳng những nó khử được chất có hại mà còn khử luôn cả những chất có lợi trong dầu nhờn nữa. Cho nên tùy
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 56
theo từng loại dầu bẩn nhiều hay ít mà quyết định sử dụng lượng axit H2SO4 cho thích hợp.
Sau khi cho axit vào dầu nhờn cần khuấy đều và cần phải có thời gian để dầu nhờn
tiếp xúc với axit được tốt. Nếu thời gian để quá dài một bộ phận cặn bẩn sẽ hòa tan trong dầu, nếu thời gian để quá ngắn cặn bẩn sẽ lắng xuống không hết.
Sau khi đã xử lý dầu nhờn bằng axit H2SO4 trong dầu nhờn sẽ tồn tại axit đối với máy