Chương 1: Dầu bôi trơn

Chia sẻ: Tran Quang Vinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

1
361
lượt xem
204
download

Chương 1: Dầu bôi trơn

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dầu bôi trơn là vật liệu quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Tất cả các máy móc, thiết bị ở các dạng và các kích cỡ khác nhau sẽ không thể thực hiện được chức năng của mình hiệu quả nếu không có các loại dầu bôi trơn thích hợp.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 1: Dầu bôi trơn

  1. D−¬ng ViÕt C−êng Ch−¬ng 1 DÇu b«i tr¬n 1.1 Tæng quan DÇu b«i tr¬n l vËt liÖu quan träng trong nÒn kinh tÕ cña mçi quèc gia. TÊt c¶ c¸c m¸y mãc, thiÕt bÞ ë c¸c d¹ng v c¸c kÝch cì kh¸c nhau sÏ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc chøc n¨ng cña m×nh hiÖu qu¶ nÕu kh«ng cã c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n thÝch hîp. Do ®ã cã rÊt nhiÒu chñng lo¹i tõ dÇu b«i tr¬n cã cÊp chÊt l−îng thÊp ®Õn rÊt cao ®−îc dïng nh»m ®¸p øng c¸c nhu cÇu sö dông tõ ®Æc biÖt ®Õn c¸c lo¹i dÇu ®a dông, dïng réng r i trong nhiÒu lÜnh vùc. C¸c n−íc trªn thÕ giíi s¶n xuÊt dÇu b«i tr¬n theo c¸c tiªu chuÈn, quy ®Þnh riªng phï hîp víi ®iÒu kiÖn sö dông m¸y mãc ë n−íc ®ã. Th«ng th−êng viÖc b«i tr¬n m¸y mãc ph¶i sö dông dÇu do nh chÕ t¹o ra chóng quy ®Þnh. §Êt n−íc ta sau nhiÒu n¨m ®æi míi, cïng víi xu thÕ héi nhËp quèc tÕ diÔn ra nhanh chãng, nªn hiÖn nay ®ang sö dông rÊt nhiÒu m¸y mãc do c¸c n−íc kh¸c nhau s¶n xuÊt. Trong thùc tÕ, viÖc tu©n thñ c¸c quy ®Þnh vÒ dÇu b«i tr¬n m nh chÕ t¹o ®Ò ra l rÊt khã kh¨n. V× vËy ®Ó b«i tr¬n c¸c lo¹i m¸y mãc, thiÕt bÞ do c¸c h ng cña n−íc kh¸c nhau chÕ t¹o, chóng ta cã thÓ thay thÕ b»ng c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n cã c¸c tÝnh n¨ng t−¬ng ®−¬ng víi dÇu mì m c¸c h ng chÕ t¹o quy ®Þnh. V× vËy, viÖc sö dông vËt liÖu b«i tr¬n nãi chung, dÇu mì b«i tr¬n nãi riªng v quy tr×nh b«i tr¬n phï hîp víi quy ®Þnh cña nh chÕ t¹o thiÕt bÞ, sÏ gãp phÇn rÊt lín ®¶m b¶o cho m¸y mãc, thiÕt bÞ ho¹t ®éng æn ®Þnh, gi¶m chi phÝ b¶o d−ìng, n©ng cao tuæi thä sö dông v ®é tin cËy cña chóng trong nÒn kinh tÕ. - DÇu mì b«i tr¬n cã bèn chøc n¨ng c¬ b¶n, ®ã l : + L m gi¶m ma s¸t, gi¶m c−êng ®é m i mßn, ¨n mßn cña c¸c bÒ mÆt ma s¸t nh»m ®¶m b¶o cho ®éng c¬, m¸y mãc ®¹t c«ng suÊt tèi ®a. + L m s¹ch, chèng tÊt c¶ c¸c lo¹i m i mßn ®Ó ®¶m b¶o tuæi thä sö dông cña ®éng c¬. + L m m¸t + L m kÝn B«i tr¬n l biÖn ph¸p l m gi¶m ma s¸t ®Õn møc thÊp nhÊt, b»ng c¸ch t¹o ra gi÷a bÒ mÆt ma s¸t mét líp chÊt (chÊt b«i tr¬n). ChÊt b«i tr¬n cã thÓ ë d¹ng láng (dÇu nhên hay cßn gäi l dÇu nhít), d¹ng ®Æc (mì b«i tr¬n) hay ë d¹ng r¾n...... Trong sè ®ã chiÕm ®a phÇn l chÊt b«i tr¬n d¹ng láng, kÕ ®Õn l chÊt b«i tr¬n d¹ng ®Æc, sau cïng l d¹ng r¾n. ChÊt b«i tr¬n d¹ng n y th−êng chiÕm rÊt Ýt v chØ ¸p dông trong mét v i tr−êng hîp riªng biÖt nh− b«i tr¬n c¸c æ trôc cã nhiÖt ®é rÊt cao hoÆc trong ch©n kh«ng, nh÷ng n¬i n y kh«ng thÓ dïng dÇu hay mì b«i tr¬n ®−îc. BM. Läc – Hãa dÇu 1 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  2. D−¬ng ViÕt C−êng - §Ó ®¶m b¶o cho dÇu b«i tr¬n cã thÓ thùc hiÖn tèt c¸c chøc n¨ng nªu trªn, dÇu b«i tr¬n ph¶i cã phÈm chÊt tèt. Cô thÓ l dÇu b«i tr¬n ph¶i cã tÝnh b¸m dÝnh tèt, ph¶i cã ®é nhít thÝch hîp, ph¶i cã ®é bÒn ho¸ häc, c¬ häc, sinh häc..., ph¶i cã ®é dÉn nhiÖt tèt, kh«ng g©y ¨n mßn ho¸ häc, tÈy röa ph©n t¸n tèt c¸c cÆn, muéi... sinh ra trong qu¸ tr×nh sö dông ®éng c¬, thiÕt bÞ. - ViÖc lùa chän, sö dông dÇu b«i tr¬n thÝch hîp ®ãng vai trß hÕt søc quan träng trong viÖc ®¶m b¶o cho dÇu b«i tr¬n thùc hiÖn ®−îc c¸c chøc n¨ng cña m×nh mét c¸ch tèt nhÊt. C¬ së quan träng ®Ó lùa chän dÇu b«i tr¬n thÝch hîp l dùa v o nguyªn lý b«i tr¬n: + §èi víi c¸c chi tiÕt l m viÖc cã chuyÓn ®éng nhanh cÇn dïng dÇu cã ®é nhít thÊp v ng−îc l¹i. + Khe hë gi÷a c¸c mÆt tiÕt l m viÖc c ng lín th× dÇu b«i tr¬n c ng cÇn cã ®é nhít cao. + NhiÖt ®é l m viÖc cao th× dïng dÇu cã ®é nhít cao. + Sè vßng quay lín, ¸p suÊt trªn trôc nhá th× dïng dÇu cã ®é nhít thÊp. + ¸p suÊt trªn trôc lín, sè vßng quay nhá th× dïng dÇu cã ®é nhít cao. + Ph¹m vi thay ®æi nhiÖt ®é lín th× dïng dÇu cã tÝnh nhiÖt nhít tèt (chØ sè ®é nhít cao) + M«i tr−êng l m viÖc tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, khÝ ch¸y ë nhiÖt ®é cao th× dïng dÇu cã tÝnh chèng oxy ho¸ v chèng ¨n mßn. + M«i tr−êng l m viÖc tiÕp xóc víi n−íc v h¬i n−íc th× chän dÇu cã tÝnh chèng t¹o nhò v chèng t¹o bät. + Thêi gian sö dông dÇu l©u, chän dÇu cã tÝnh chèng oxy ho¸ tèt, tÝnh æn ®Þnh cao. - Nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt dÇu mì nhên l dÇu má v dÇu thùc vËt. DÇu gèc ®−îc s¶n xuÊt tõ dÇu má th«ng qua c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn ®−îc gäi l dÇu gèc kho¸ng v dÇu cã nguån gèc tõ thùc vËt ®−îc tæng hîp qua c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp hãa häc ®−îc gäi l dÇu gèc tæng hîp. Th nh phÇn c¬ b¶n cña dÇu b«i tr¬n l dÇu gèc v c¸c phô gia ®−îc pha trén ®Ó n©ng cao chÊt l−îng cña dÇu b«i tr¬n. B¶n chÊt cña dÇu th« v qu¸ tr×nh chÕ biÕn sÏ quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt vËt lý v ho¸ häc cña dÇu gèc t¹o th nh. 1.2 DÇu gèc DÇu gèc kho¸ng ®−îc sö dông pha chÕ dÇu b«i tr¬n thÝch hîp chñ yÕu thu ®−îc tõ qu¸ tr×nh ch−ng cÊt ch©n kh«ng s¶n phÈm ®¸y cña th¸p ch−ng cÊt khÝ quyÓn. DÇu gèc kho¸ng th−êng chøa c¸c lo¹i hydrocacbon sau ®©y: - Parafin m¹ch th¼ng v m¹ch nh¸nh; - Hydrocacbon no ®¬n v ®a vßng (naphten) cã cÊu tróc vßng xyclohexan g¾n BM. Läc – Hãa dÇu 2 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  3. D−¬ng ViÕt C−êng víi m¹ch nh¸nh parafin. - Hydrocacbon th¬m ®¬n vßng v ®a vßng chñ yÕu chøa c¸c m¹ch nh¸nh ankyl. - C¸c hîp chÊt chøa vßng naphten, vßng th¬m v m¹ch nh¸nh ankyl trong cïng mét ph©n tö. - C¸c hîp chÊt h÷u cã chøa c¸c dÞ nguyªn tè, chñ yÕu l c¸c hîp chÊt chøa l−u huúnh, oxi v v nit¬. C¸c parafin m¹ch th¼ng, d i l lo¹i s¸p r¾n nªn h m l−îng chóng trong dÇu b«i tr¬n ph¶i gi¶m tíi møc tèi thiÓu, ®Æc biÖt l ®èi víi dÇu b«i tr¬n sö dông ë nhiÖt ®é thÊp. Trong khi ®ã, c¸c parafin m¹ch nh¸nh l¹i l th nh phÇn rÊt tèt cho dÇu b«i tr¬n v× chóng cã ®é æn ®Þnh nhiÖt v tÝnh nhiÖt nhít tèt. M¹ch nh¸nh c ng d i th× ®Æc tÝnh n y c¸c thÓ hiÖn râ r ng h¬n h¬n ®èi víi c¸c parafin m¹ch nh¸nh. T−¬ng tù nh− vËy ®èi víi hydrocacbon vßng no v vßng th¬m. Cã thÓ nãi r»ng c¸c tÝnh chÊt mong muèn n y còng cã ë c¶ c¸c hydrocacbon vßng naphten v vßng th¬m, l nh÷ng lo¹i cã tØ lÖ sè vßng trong ph©n tö thÊp nh−ng m¹ch nh¸nh l¹i d i v mang tÝnh parafin. Sè vßng ng−ng tô c ng nhiÒu m m¹ch nh¸nh parafin c ng ng¾n th× tÝnh chÊt nhiÖt nhít cña c¸c hydrocacbon c ng kÐm v c ng kh«ng thÝch hîp ®Ó l m dÇu b«i tr¬n. §Ó ®¸p øng yªu cÇu v n©ng cao chÊt l−îng cña dÇu gèc, dÇu gèc cÇn ®−îc chÕ biÕn s©u khi thu ®−îc tõ c¸c ph©n ®o¹n cña th¸p ch−ng cÊt ch©n kh«ng nh− c¸c qu¸ tr×nh: chiÕt, t¸ch, hydrotreating.... nh»m lo¹i bá c¸c cÊu tö kh«ng mong muèn khái dÇu gèc. ViÖc lùa chän dÇu gèc ®Ó pha chÕ dÇu b«i tr¬n phô thuéc v o ®é nhít, møc ®é tinh chÕ, ®é æn ®Þnh nhiÖt v kh¶ n¨ng t−¬ng hîp víi c¸c chÊt kh¸c nhau (chÊt phô gia) hoÆc vËt liÖu m dÇu b«i tr¬n sÏ tiÕp xóc trong qu¸ tr×nh sö dông. C«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu gèc bao gåm c¸c b−íc sau: - Ch−ng cÊt ch©n kh«ng - T¸ch nhùa, asphalten - T¸ch aromatic - T¸ch parafin - Xö lý b»ng hydro Nh×n chung, dÇu gèc kho¸ng l th nh phÇn chñ yÕu dïng ®Ó pha chÕ dÇu b«i tr¬n, tuy vËy c¸c tÝnh chÊt cña dÇu gèc kho¸ng kh«ng ®ñ ®Ó cung cÊp tÝnh n¨ng b«i tr¬n thÝch hîp cho tÊt c¶ c¸c lo¹i ®éng c¬, m¸y mãc, thiÕt bÞ. V× dÇu gèc kho¸ng vÒ c¬ b¶n cã th nh phÇn hãa häc t−¬ng tù nhau, ®iÒu n y l m h¹n chÕ c¸c tÝnh chÊt b«i tr¬n cña dÇu gèc kho¸ng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn l m viÖc kh¸c nhau. ¦u v nh−îc ®iÓm cña dÇu tæng hîp so víi dÇu gèc kho¸ng: BM. Läc – Hãa dÇu 3 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  4. D−¬ng ViÕt C−êng ¦u ®iÓm: - Cho phÐp ®iÒu chÕ ra c¸c lo¹i dÇu gèc cã c¸c tÝnh chÊt nh− ® ®Þnh tr−íc v× chóng ®−îc tæng hîp b»ng ph¶n øng hãa häc tõ c¸c chÊt cã ph©n tö l−îng nhá h¬n. - Cho phÐp t¹o ra c¸c chÊt cã tÝnh chÊt −u viÖt nhÊt dïng ®Ó l m dÇu gèc cho dÇu b«i tr¬n, v× so víi dÇu gèc tæng hîp, dÇu gèc kho¸ng dï cã dïng nhiÒu ph−¬ng ph¸p phøc t¹p (xö lý b»ng hydro) còng kh«ng thÓ t¸ch ®−îc hÕt c¸c cÊu tö kh«ng mong muèn ra khái hçn hîp dÇu gèc. V× vËy dÇu gèc kho¸ng chØ ®−îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt c¸c lo¹i dÇu nhên cã c¸c yªu cÇu b«i tr¬n trung b×nh ®¹i diÖn cho c¸c thuéc tÝnh chÝnh cña dÇu. DÇu gèc tæng hîp cßn cã thÓ t¹o ra c¸c tÝnh chÊt riªng biÖt m dÇu gèc kho¸ng kh«ng cã nh−: ho n to n kh«ng ch¸y, hßa lÉn víi n−íc… - DÇu gèc tæng hîp cã kho¶ng nhiÖt ®é l m viÖc réng h¬n nhiÒu so víi dÇu kho¸ng, kho¶ng tõ – 550C ®Õn 3200C. Nh−îc ®iÓm: - Nh−îc ®iÓm lín nhÊt cña dÇu gèc tæng hîp l ®ßi hái nhiÒu c«ng ®o¹n tæng hîp hãa häc phøc t¹p, do ®ã gi¸ th nh dÇu gèc cao. - Kh«ng s¶n xuÊt ®−îc víi mét sè l−îng lín nh− dÇu gèc kho¸ng dï nguån nguyªn liÖu lín h¬n nhiÒu so víi dÇu gèc kho¸ng. - Kh«ng cã c¸c tÝnh n¨ng ®a d¹ng nh− dÇu gèc kho¸ng v× trong hçn hîp chØ cã mÆt cña mét sè cÊu tö thùc hiÖn mét lo¹i chøc n¨ng riªng biÖt n o ®ã. Th nh phÇn cña dÇu gèc tæng hîp chñ yÕu bao gåm c¸c phÇn sau: - Hydrocacbon tæng hîp nh−: Oligome olefin, c¸c polyme, copolyme, c¸c ankyl cña hydrocacbon th¬m, polybuten, c¸c hydrocacbon no m¹ch vßng… - Este h÷u c¬: chñ yÕu l c¸c este diaxit, este polyol cña axit bÐo… - Polyglycol: Chñ yÕu l c¸c polyme cña etylen, propylen oxit cã träng l−îng ph©n tö cao hoÆc c¶ hai. - Este photphat: chñ yÕu l c¸c este ankyl/aryl photphat… 1.2.1 Ch−ng cÊt ch©n kh«ng Giai ®o¹n thø nhÊt trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu gèc l t¸ch lÊy c¸c ph©n ®o¹n riªng biÖt cã ®é nhít kh¸c nhau. B−íc ®Çu n y l qu¸ tr×nh ch−ng cÊt ch©n kh«ng phÇn cÆn cßn l¹i cña qu¸ tr×nh ch−ng cÊt khÝ quyÓn. Do ®ã, môc ®Ých cña b−íc n y l ®iÒu chØnh ®é nhít v nhiÖt ®é chíp ch¸y cña dÇu gèc. Ch−ng cÊt ch©n kh«ng nh»m ®iÒu chØnh ®é nhít v nhiÖt ®é chíp ch¸y cña dÇu gèc. BM. Läc – Hãa dÇu 4 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  5. D−¬ng ViÕt C−êng LVGO Gasoil ch©n kh«ng nhÑ Th¸p ch−ng cÊt ch©n kh«ng MVGO Gasoil ch©n kh«ng trung b×nh CÆn khÝ quyÓn CÆn ch©n kh«ng H×nh 1: Th¸p ch−ng cÊt ch©n kh«ng s¶n xuÊt dÇu nhên 1.2.2 T¸ch nhùa, asphalten Sù cã mÆt cña nhùa, asphalten trong dÇu gèc chÝnh l nguyªn nh©n l m cho dÇu gèc cã ®é nhít cao, chØ sè ®é nhít (VI_Viscosity Index) thÊp, cã ®é bÒn oxi ho¸ thÊp, dÔ g©y ¨n mßn v l m xÊu m u dÇu (do th−êng cã c¸c dÞ nguyªn tè trong chóng), l nguyªn nh©n xuÊt hiÖn keo l m mÊt tÝnh ®ång nhÊt cña dÇu. §Ó t¸ch nhùa, asphalten th«ng th−êng ng−êi ta dung ph−¬ng ph¸p chiÕt víi dung m«i thÝch hîp. ViÖc lùa chän dung m«i phô thuéc v o tÝnh chän läc cña nã, tøc l v o kh¶ n¨ng ph©n t¸ch hai nhãm cÊu tö kh¸c nhau vÒ mÆt ho¸ häc. Dung m«i dïng ph¶i rÎ, s½n cã, bÒn vÒ mÆt ho¸ häc trong khi sö dông, kh«ng g©y ¨n mßn v dÔ sö dông. Ng y nay, ng−êi ta th−êng sö dông propan l m dung m«i cho qu¸ tr×nh chiÕt t¸ch nhùa, asphalten. HiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh chiÕt phô thuéc v o ba yÕu tè c¬ b¶n: b¶n chÊt cña dung m«i, nhiÖt ®é tiÕn h nh v tØ lÖ dung m«i trªn nguyªn liÖu. §èi víi dung m«i propan, qu¸ tr×nh chiÕt th−êng ®−îc tiÕn h nh ë 40 - 960C víi tØ lÖ dung m«i: nguyªn liÖu l 5 : 8. 1.2.3 T¸ch aromactic C¸c hydrocabon th¬m cã chØ sè ®é nhít thÊp, ®é nhít lín, ®ång thêi chóng rÊt kÐm bÒn, dÔ bÞ oxi ho¸ l m t¨ng khuynh h−íng t¹o cèc do vËy trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt dÇu gèc ng−êi ta ph¶i lo¹i c¸c aromatic. ViÖc t¸ch aromatic còng ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p chiÕt. Cã ba dung m«i th−êng ®−îc sö dông ®ã l furfurol, phenol v n-metyl-2pyrolydon (NMP). NÕu ®em BM. Läc – Hãa dÇu 5 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  6. D−¬ng ViÕt C−êng dung m«i ho trén kü víi ph©n ®o¹n dÇu sau ®ã ®Ó yªn ®Ó cho hçn hîp n y t¸ch l¾ng th× hai pha hoÆc hai líp sÏ ®−îc t¹o th nh. Pha chiÕt chøa hÇu nh− to n bé dung m«i cïng víi c¸c cÊu tö tan trong ®ã m chñ yÕu l c¸c hydrocabon th¬m; pha cßn l¹i gåm mét Ýt cÊu tö kh«ng tan, chñ yÕu l c¸c hydrocabon no v mét Ýt dung m«i. Sau khi t¸ch dung m«i, phÇn chiÕt ra cßn l¹i ®Òu kh«ng biÕn ®æi g× vÒ mÆt ho¸ häc. Dung m«i Rafinat v dung m«i Dung m«i Nguyªn liÖu Th¸p chiÕt Cét cÊt Cét cÊt dung dung ph©n ®o¹n m«i m«i trong ch−ng cÊt trong phÇn Rafinat chiÕt PhÇn chiÕt v dung m«i Rafinat PhÇn chiÕt H×nh 2: S¬ ®å chiÕt c¸c Aromatic, nhùa asphalten 1.2.4 T¸ch parafin (t¸ch s¸p) Hçn hîp c¸c parafin m¹ch th¼ng (s¸p) cã nhiÖt ®é nãng ch¶y cao v ho tan kÐm trong dÇu má. V× thÕ chóng kh«ng ®−îc phÐp cã mÆt trong dÇu nhên th nh phÇn, ngo¹i trõ khi h m l−îng rÊt thÊp, hoÆc c¸c lo¹i dÇu ®−îc sö dông trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt. Trªn thùc tÕ, hÇu nh− tÊt c¶ c¸c lo¹i dÇu gèc kho¸ng ®Òu ph¶i qua qu¸ tr×nh t¸ch parafin. T¸ch parafin l mét trong nh÷ng kh©u quan träng nhÊt v khã kh¨n nhÊt trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt dÇu gèc. Cã hai quy tr×nh chÝnh hiÖn ®ang ®−îc sö dông cho môc ®Ých n y. Quy tr×nh thø nhÊt l l m l¹nh kÕt tinh s¸p; quy tr×nh thø hai l dïng qu¸ tr×nh cracking chän läc ®Ó bÎ g y ph©n tö parafin t¹o th nh nh÷ng s¶n phÈm nhÑ, ph−¬ng ph¸p n y cßn ®−îc gäi l ph−¬ng ph¸p t¸ch parafin dïng chÊt xóc t¸c. 1.2.4.1 T¸ch s¸p b»ng ph−¬ng ph¸p kÕt tinh S¸p dÇu má bao gåm nh÷ng hîp phÇn dÔ t¸ch riªng do kÕt tinh khi l m l¹nh ph©n ®o¹n cã chøa chóng. Nh− vËy b»ng c¸ch kÕt tinh cã thÓ dÔ d ng xö lý dÇu chøa s¸p th nh dÇu kh«ng chøa s¸p. Qu¸ tr×nh n y dùa trªn nguyªn lý l m l¹nh dÇu ®Ó kÕt BM. Läc – Hãa dÇu 6 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  7. D−¬ng ViÕt C−êng tinh parafin r¾n sau ®ã läc hoÆc ly t©m t¸ch riªng phÇn r¾n ra khái pha láng. Tuy nhiªn, ph−¬ng ph¸p n y kh«ng liªn tôc, ®ßi hái cã ¸p suÊt cao ë nhiÒu kh©u; ®é nhít cao cña dÇu l m cho qu¸ tr×nh läc rÊt khã kh¨n ®Æc biÖt víi c¸c dÇu cã ®é nhít lín; kh«ng ¸p dông ph−¬ng ph¸p n y víi nhiÒu lo¹i dÇu cã c¸c lo¹i s¸p vi tinh thÓ.... ChÝnh v× thÕ, ®Ó kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm trªn ng−êi ta kÕt hîp l m l¹nh víi viÖc sö dông dung m«i. Th«ng th−êng ng−êi ta th−êng sö dông hçn hîp c¸c dung m«i kh¸c nhau ®Ó l m t¨ng tÝnh linh ho¹t cña qu¸ tr×nh. Hçn hîp mytyl etyl xeton (MEK) víi metyl izo butyl xeton (MIBK) hoÆc MEK víi toluen hay ®−îc sö dông. 1.2.4.2 Qu¸ tr×nh hydro cracking chän läc Qu¸ tr×nh hydrocracking chän läc dïng ®Ó t¸ch parafin tõ dÇu cã hai lo¹i: lo¹i thø nhÊt chØ dïng mét lo¹i chÊt xóc t¸c nh»m h¹ nhiÖt ®é ®«ng ®Æc; lo¹i thø hai dïng hai lo¹i chÊt xóc t¸c võa ®Ó h¹ nhiÖt ®é ®«ng ®Æc võa ®Ó t¨ng ®é bÒn oxi ho¸ cña s¶n phÈm. ChÊt xóc t¸c ®−îc sö dông l c¸c zeolit tæng hîp. C¸c chÊt xóc t¸c n y cã thÓ bÎ g y m¹ch hydrocacbon m¹ch th¼ng v hydrocacbon cã m¹ch d i mét c¸ch chän läc. Ph−¬ng ph¸p n y cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n so víi ph−¬ng ph¸p kÕt tinh nh− hiÖu suÊt cao, kh«ng cÇn cã c«ng ®o¹n l m s¹ch b»ng hydro, vèn ®Çu t− thÊp, cho phÐp s¶n xuÊt dÇu gèc cã nhiÖt ®é ®«ng ®Æc thÊp tõ nh÷ng nguyªn liÖu cã h m l−îng parafin cao. 1.2.5 L m s¹ch b»ng hydro Qu¸ tr×nh tinh chÕ s¶n phÈm dÇu ® t¸ch parafin l qu¸ tr×nh cÇn thiÕt nh»m lo¹i bá c¸c chÊt ho¹t ®éng vÒ mÆt ho¸ häc, cã ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÊt ho¸ lý cña dÇu gèc. VÝ dô c¸c hîp chÊt chøa nit¬ ¶nh h−ëng m¹nh ®Õn m u s¾c còng nh− ®é bÒn m u cña dÇu gèc v× thÕ ph¶i lo¹i bá chóng v ®ã chÝnh l yªu cÇu cña qu¸ tr×nh tinh chÕ b»ng hydro. RSH + H2 --- H2S + RH C5H5N + H2 -- C5H12 + NH3 ....................................... Sau ®ã tiÕn h nh t¸ch lo¹i H2S, NH3.... sÏ thu ®−îc dÇu gèc cã ®é bÒn ho¸ lý cao v phÈm chÊt tèt phï hîp h¬n cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt dÇu b«i tr¬n th−¬ng phÈm. 1.2.6 C¸ch gäi tªn dÇu gèc – Ph©n lo¹i dÇu gèc - Ph©n lo¹i theo th nh phÇn: C¨n cø v o th nh phÇn cña c¸c lo¹i Hydrocacbon n o chiÕm −u thÕ trong dÇu gèc m cã thÓ ph©n dÇu gèc th nh c¸c lo¹i nh−: dÇu kho¸ng farafin, dÇu gèc kho¸ng naphten, dÇu gèc kho¸ng aromatic. B¶ng 1 cho thÊy sù kh¸c nhau vÒ tÝnh chÊt vËt lý v hãa häc cña dÇu b«i tr¬n cã cÊu tróc kh¸c nhau. DÇu gèc aromat ®−îc dÉn ra ë b¶ng n y chØ ®Ó so s¸nh m kh«ng ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt dÇu b«i tr¬n. BM. Läc – Hãa dÇu 7 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  8. D−¬ng ViÕt C−êng B¶ng 1. §Æc tÝnh vËt lý v hãa häc cña c¸c lo¹i dÇu kho¸ng kh¸c nhau TÝnh chÊt/ th nh phÇn hãa häc DÇu parafin DÇu naphten DÇu aromat §é nhít ë 40oC, cSt 40 40 36 §é nhít ë 100oC, cSt 6,2 5,0 4,0 ChØ sè ®é nhít 100 0 -185 Tû träng ë 200C 0,8628 0,9194 0,9826 NhiÖt ®é chíp ch¸y, oC 229 174 160 §iÓm anilin, oC 107 73 17 NhiÖt ®é ®«ng ®Æc, oC -15 -30 -24 Ph©n tö l−îng, ®vc 440 330 246 ChØ sè khóc x¹ 1,4755 1,5068 1,5503 Ph©n tÝch qua ®Êt sÐt % hîp chÊt ph©n cùc 0,2 3,0 6,0 % th nh phÇn th¬m 8,5 43 80 % th nh phÇn no 91,3 54 14 Lo¹i nguyªn tö cÊu tróc nhãm (ph©n tÝch cÊu tróc nhãm) % CA 2 19 41 % CN 32 37 36 % CP 66 44 23 - Ph©n lo¹i theo ®é nhít: PhÇn ch−ng cÊt ®−îc sö dông l m nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt dÇu gèc th−êng n»m trong kho¶ng 11 ®Õn 150 cSt ë 400C. §é nhít cña c¸c ph©n ®o¹n cÆn ë kho¶ng 140 ®Õn 1200 cSt. DÇu gèc kho¸ng cã c¸ch gäi tªn t¹o sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c ph©n ®o¹n ®Çu ch−ng cÊt v dÇu cÆn theo ®é nhít: + C¸c ph©n ®o¹n dÇu gèc trung tÝnh SN (Sovent Neutral) ®−îc ph©n lo¹i theo ®é nhít Saybolt (SUS) ë 1000F: SN 70, SN 150, SN 500… Ch¼ng h¹n, dÇu gèc SN 150 l ph©n ®o¹n dÇu ch−ng cÊt cã ®é nhít 150 SUS ë 1000F (29 cSt ë 400C). + C¸c ph©n ®o¹n cÆn BS (Bright Stock) ®−îc ph©n lo¹i theo ®é nhít Saybolt ë 0 210 F: BS 150, BS 250… Ch¼ng h¹n, dÇu BS 150 l ph©n ®o¹n dÇu cÆn cã ®é nhít 150 SUS ë 2100F (30,6 cSt ë 1000C). - Ph©n lo¹i theo chØ sè ®é nhít (VI): + DÇu cã chØ sè ®é nhít cao (HVI): VI > 85, ®−îc s¶n xuÊt tõ dÇu gèc parafin qua c«ng ®o¹n t¸ch chiÕt b»ng dung m«i v t¸ch s¸p. + DÇu cã chØ sè ®é nhít trung b×nh (MVI): 30 < VI < 85, ®−îc s¶n suÊt tõ c¶ BM. Läc – Hãa dÇu 8 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  9. D−¬ng ViÕt C−êng hai phÇn cÊt naphten v parafin. + DÇu cã chØ sè ®é nhít thÊp (LVI): VI < 30, ®−îc s¶n suÊt tõ ph©n ®o¹n dÇu gèc naphten v ®−îc dïng khi chØ sè ®é nhít v ®é oxy hãa kh«ng cÇn thiÕt chó träng l¾m. C«ng nghÖ hydrocracking cã thÓ t¹o dÇu gèc cã chØ sè ®é nhít cao h¬n 140, ®ã l c¸c lo¹i dÇu cã chØ sè ®é nhít rÊt cao (VHVI) hoÆc siªu cao (SHVI) hay cßn gäi l dÇu gèc b¸n tæng hîp. DÇu gèc b¸n tæng hîp l d¹ng trung gian gi÷ dÇu gèc kho¸ng tiªu biÓu v c¸c hydrocacbon tæng hîp, chóng t¹o ra dÇu gèc cã tÝnh chÊt tèt h¬n. - Ph©n lo¹i theo nhãm: Ngo i c¸c hÖ thèng ph©n lo¹i ® biÕt, ng−êi ta còng ph©n lo¹i dÇu gèc theo nhãm dùa v o chØ tiªu vÒ h m l−îng l−u huúnh (S) v chØ sè ®é nhít theo tiªu chuÈn API nh− b¶ng 2. B¶ng 2. Ph©n lo¹i dÇu gèc theo nhãm DÇu gèc HC no (%) H m l−îngl−u huúnh (%) ChØ sè ®é nhít (%) Nhãm I < 90 > 0,03 80 - 120 Nhãm II ≥ 90 ≤ 0,03 80 – 120 Nhãm III ≥ 90 ≤ 0,03 > 120 1.3 Phô gia 1.3.1 Tæng quan Phô gia l nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬, c¬ kim v v« c¬, thËm chÝ l c¸c nguyªn tè, ®−îc thªm v o c¸c chÊt b«i tr¬n ®Ó n©ng cao c¸c tÝnh chÊt riªng biÖt vèn cã hoÆc bæ sung c¸c tÝnh chÊt chøa cã cña dÇu gèc nh»m thu ®−îc dÇu b«i tr¬n cã phÈm chÊt tèt h¬n tho¶ m n c¸c yªu cÇu tÝnh n¨ng ®èi víi mét môc ®Ých sö dông n o ®ã. Th−êng mçi lo¹i phô gia ®−îc dïng ë nång ®é tõ 0,01 ®Õn 5%. Tuy nhiªn, trong nhiÒu tr−êng hîp mét phô gia cã thÓ ®−îc ®−a v o ë kho¶ng nång ®é dao ®éng tõ v i phÇn triÖu ®Õn trªn 10%. PhÇn lín c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n cÇn nhiÒu lo¹i phô gia kh¸c nhau ®Ó tho¶ m n tÊt c¶ c¸c yªu cÇu tÝnh n¨ng. Trong mét sè tr−êng hîp c¸c phô gia riªng biÖt ®−îc pha th¼ng v o dÇu gèc. Trong nh÷ng tr−êng hîp kh¸c, hçn hîp c¸c lo¹i phô gia ®−îc pha trén th nh phô gia ®ãng gãi, sau ®ã sÏ ®−¬c ®−a tiÕp v o dÇu. Cã lo¹i phô gia chØ cã mét chøc n¨ng nh−ng còng cã nhiÒu phô gia cã thÓ ®¶m nhiÒu chøc n¨ng. Nh− phô gia ZnDDP cã chøc n¨ng chèng oxi ho¸, gi¶m m i mßn, øc chÕ ¨n mßn. Do vËy sÏ cã phô gia ®¬n chøc v phô gia ®a chøc. C¸c lo¹i phô gia kh¸c nhau cã thÓ hç trî lÉn nhau, g©y ra hiÖu øng t−¬ng hç, BM. Läc – Hãa dÇu 9 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  10. D−¬ng ViÕt C−êng hoÆc hiÖu øng ®èi kh¸ng. Tr−êng hîp sau cã thÓ l m gi¶m hiÖu lùc cña phô gia, t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm phô kh«ng tan hoÆc nh÷ng s¶n phÈm cã h¹i kh¸c. Nh÷ng t−¬ng t¸c n y do hÇu hÕt c¸c phô gia ®Òu l c¸c ho¸ chÊt ho¹t ®éng v× thÕ chóng t¸c dông qua l¹i ngay trong phô gia ®ãng gãi hoÆc trong dÇu t¹o ra c¸c chÊt míi. DÇu gèc ¶nh h−ëng ®Õn phô gia qua hai tÝnh n¨ng chÝnh: tÝnh t−¬ng hîp v tÝnh ho tan. Tinh ho tan ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng gi÷ c¸c phô gia trong dÇu, kh«ng cho chóng t¸ch ra cña dÇu gèc. TÝnh t−¬ng hîp ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch cña dÇu gèc víi phô gia, kh«ng l m gi¶m hiÖu lùc cña phô gia, ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng b¶o to n cÊu tróc ph©n tö v hiÖu qu¶ t¸c dông cña phô gia. TÝnh ho tan v tÝnh t−¬ng hîp phô thuéc v o b¶n chÊt cña dÇu gèc. DÇu gèc tæng hîp cã tÝnh t−¬ng hîp tèt song cã tÝnh ho tan kÐm cßn dÇu gèc kho¸ng th× ng−îc l¹i, cã tÝnh ho tan tèt cßn tÝnh t−¬ng hîp kÐm. Trong qu¸ tr×nh sö dông, dÇu b«i tr¬n rÊt dÔ bÞ biÕn chÊt l m gi¶m phÈm chÊt chÊt l−îng. C¸c phô gia ®−îc sö dông ®Ó ng¨n chÆn c¸c qu¸ tr×nh vËt lý, ho¸ häc x¶y ra l m gi¶m chÊt l−îng cña dÇu b«i tr¬n. C¸c chøc n¨ng chÝnh cña phô gia l (16): - L m t¨ng ®é bÒn oxi ho¸ - Khö ho¹t tÝnh xóc t¸c cña kim lo¹i - Chèng ¨n mßn - Chèng gØ - Chèng sù t¹o cÆn b¸m v cÆn bïn - Gi÷ c¸c t¹p chÊt bÈn ë d¹ng huyÒn phô - T¨ng chØ sè ®é nhít - Gi¶m nhiÖt ®é ®«ng ®Æc - L m dÇu cã thÓ trén lÉn víi n−íc - Chèng sù t¹o bät - Ng¨n chÆn sù ph¸t triÓn cña vi sinh vËt - L m cho dÇu cã kh¶ n¨ng b¸m dÝnh tèt - T¨ng kh¶ n¨ng l m kÝn - L m gi¶m ma s¸t - L m gi¶m v ng¨n chÆn sù m i mßn - Chèng sù kÑt x−íc cac bÒ mÆt kim lo¹i 1.3.2 Giíi thiÖu mét sè lo¹i phô gia ®iÓn h×nh 1.3.2.1 Phô gia chèng oxi ho¸ dÇu HÇu hÕt c¸c hîp phÇn cña dÇu b«i tr¬n ®Òu t¸c dông nhanh hoÆc chËm víi oxi t¹o th nh qu¸ tr×nh oxi ho¸. Kh¶ n¨ng bÒn oxi ho¸ cña c¸c hîp chÊt hydrocabon t¨ng dÇn theo thø tù: BM. Läc – Hãa dÇu 10 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  11. D−¬ng ViÕt C−êng Hydrocabon kh«ng no < hîp chÊt dÞ nguyªn tè < hydrocacbon th¬m < naphten < parafin. Tèc ®é cña qu¸ tr×nh oxi ho¸ chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÒu yÕu tè nh− b¶n chÊt cña dÇu gèc, nhiÖt ®é, hiÖu øng xóc t¸c cña kim lo¹i, sù khuÊy trén, nång ®é oxi trong dÇu. C¬ chÕ cña ph¶n øng oxi ho¸ l c¬ chÕ gèc x¶y ra theo 3 giai ®o¹n: giai ®o¹n kh¬i m o, giai ®o¹n ph¸t triÓn m¹ch v giai ®o¹n t¾t m¹ch. Giai ®o¹n kh¬i m o: 2RH + O2 ---> 2R* + H2O2 Giai ®o¹n ph¸t triÓn m¹ch: R* + O2 ---> ROO* ROO* + RH ---> ROOH + R* ROOH --->RO* + O*H RO* + RH ---> ROH + R* OH* + RH ---> H2O + R* 2ROOH ---> ROO* + ROO* + H2O RR’HCO* ---> RCHO + R’* RR’R”CO* ---> RR’CO + R”* ----------- Giai ®o¹n t¾t m¹ch: c¸c gèc tù do kÕt hîp víi nhau t¹o ra c¸c s¶n phÈm bÒn kh¸c nhau: R* + R* ---> R-R R* + R* ---> R’- CH=CH2 + R’’H 2RO* ---> ROOR 2ROO* ---> ROOR + O2 MÆt kh¸c, trong qu¸ tr×nh sö dông trong dÇu b«i tr¬n lu«n cã mÆt c¸c ion kim lo¹i, ®©y còng l xóc t¸c ®Èy nhanh qu¸ tr×nh oxy hãa dÇu. Sù cã mÆt cña chóng ®ãng vai trß nh− t¸c nh©n cho qu¸ tr×nh kh¬i m o v qu¸ tr×nh ph¸t triÓn m¹ch: Giai ®o¹n kh¬i m o: M(n+1)+ + RH ----> Mn+ + H+ + R* Mn+ + O2 ---> M(n+1)+ + O2*- Giai ®o¹n ph¸t triÓn m¹ch: M(n+1)+ + ROOH ----> Mn+ + H+ + ROO* Mn+ + ROOH ---> M(n+1)+ + OH* + RO* Song song víi qu¸ tr×nh oxi ho¸ lu«n x¶y ra qu¸ tr×nh polime ho¸ c¸c hîp chÊt trung gian chøa c¸c liªn kÕt béi ®Ó t¹o ra nhùa, asphalten, cÆn bïn... Qu¸ tr×nh biÕn tÝnh cña dÇu lu«n x¶y ra ë c¶ nhiÖt ®é thÊp v nhiÖt ®é cao. ë nhiÖt ®é thÊp l sù h×nh th nh c¸c s¶n phÈm nh− peoxit, r−îu, andehyt, xeton v n−íc. D−íi ®iÒu BM. Läc – Hãa dÇu 11 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  12. D−¬ng ViÕt C−êng kiÖn nhiÖt ®é cao c¸c d¹ng axit ®−îc h×nh th nh sau cïng cña qu¸ tr×nh biÕn tÝnh dÇu. DÇu bÞ oxi hãa sÏ l m t¨ng ®é nhít v kh¶ n¨ng bay h¬i, t¹o cÆn bïn v dÇu vecni. MÆt kh¸c axit còng ®−îc h×nh th nh tõ ph¶n øng cña gèc tù do ankyl peoxit víi andehyt hoÆc xeton, ®©y chÝnh l tiÒn ®Ò cña qu¸ tr×nh h×nh th nh cÆn bïn cña dÇu nhên. - Ph¶n øng t¹o c¸c axit tõ xeton v andehyt ë nhiÖt ®é >1200C. - Ph¶n øng t¹o c¸c ng−ng tô aldol tõ xeton v andehyt ë nhiÖt ®é >1200C. Dùa v o c¬ chÕ cña ph¶n øng oxi ho¸, ng−êi ta chia c¸c phô gia chèng oxi ho¸ theo c¬ chÕ t¸c dông cña chóng. §ã l phô gia øc chÕ theo c¬ chÕ gèc v phô gia ph©n hñy. - Phô gia øc chèng oxy hãa theo c¬ chÕ gèc l c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng t¸c dông víi c¸c gèc tù do t¹o s¶n phÈm bÒn ng¨n chÆn qu¸ tr×nh oxi ho¸ tiÕp tôc x¶y ra, c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng chèng t¹o cÆn cacbon… phô gia lo¹i n y cßn ®−îc xem nh− c¸c chÊt chèng oxi hãa s¬ cÊp. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña chóng l nh−êng mét nguyªn tö H qua c¸c ph¶n øng víi gèc ankyl v /hoÆc víi c¸c gèc ankyl peoxit l m gi¸n ®o¹n c¬ chÕ ph¸t triÓn m¹ch cña qu¸ tr×nh oxi hãa dÇu. S¶n phÈm t¹o th nh l c¸c gèc bÒn nh−: gèc ankyl sÏ th nh HC, gèc ankyl peoxit trë th nh hydropeoxit. ChÊt chèng oxi hãa s¬ cÊp ®−îc dïng pha chÕ v o trong dÇu nhên l c¸c dÉn xuÊt cña phenol v amin th¬m. Tuy nhiªn, sù chuyÓn hãa cña nguyªn tö H tõ nguyªn tö oxi hoÆc nguyªn tö nit¬ ®Õn gèc cã c¸c d¹ng quinon hoÆc quinon amin kh«ng thÓ b¶o vÖ ®−îc hÕt c¸c gèc tù do cña chuçi ph¶n øng. C¬ chÕ chung cña c¸c chÊt chèng oxy hãa s¬ cÊp cã thÓ ®−îc biÓu diÔn nh− sau: R* + InhH ---> RH + Inh* BM. Läc – Hãa dÇu 12 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  13. D−¬ng ViÕt C−êng Inh* + R* ---> InhR (bÒn) * C¬ chÕ ho¹t ®éng cña phô gia chèng oxy hãa gèc phenol Mét chÊt ®iÓn h×nh cña phô gia chèng oxy hãa gèc phenol l 3,5-di-t-butyl-4- hydroxytoluene (2,6-di-t-butyl-4-methylphenol), gäi t¾t l BHT. Dùa v o c¸c ph¶n øng trªn th× h»ng sè tèc ®é ph¶n øng cña gèc ankyl víi oxy t¹o th nh ankyl peoxit lín h¬n nhiÒu so víi h»ng sè tèc ®é cña gèc ankyl víi BHT. §iÒu ®ã cã nghÜa trong sù cã mÆt cña oxy th× ph¶n øng cña gèc ankyl víi BHT rÊt Ýt x¶y ra. Thay v o ®ã BHT v c¸c dÉn xuÊt cña phenol kh¸c nh−êng mét nguyªn tö H cho gèc ankyl peoxit v bÉy chóng. CÇn chó ý r»ng c¸c gèc dÉn xuÊt cña phenol l bÒn bëi c¸c hiÖu øng kh«ng gian v cÊu tróc céng h−ëng. CÊu tróc céng h−ëng cña gèc Cyclohexadien cã thÓ kÕt hîp víi mét gèc ankyl peoxit thø hai ®Ó t¹o th nh cyclohexadien ankyl peoxit, chÊt n y bÒn ë nhiÖt ®é nhá h¬n 1200C. Ph¶n øng d−íi ®©y chØ ra r»ng ë nhiÖt cao h¬n cyclohexadien ankyl peoxit cã thÓ bÞ ph©n hñy th nh gèc alkoxy, gèc ankyl v 2,6- di-t-butyl-1,4-benzoquinon. BM. Läc – Hãa dÇu 13 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  14. D−¬ng ViÕt C−êng Hai gèc phenol cÊu tróc céng h−ëng cã thÓ bÞ thay ®æi ë giai ®o¹n t¾t m¹ch cña ph¶n øng theo c¬ chÕ gèc. Mét gèc phenol cã thÓ nh−êng mét nguyªn tö H cho gèc phanol kh¸c ®Ó t¹o th nh mét ph©n tö BHT v mét ph©n tö metylen cyclohexadien. * C¬ chÕ ho¹t ®éng cña phô gia chèng oxy hãa gèc amin th¬m. ChÊt phô gia chèng oxy hãa gèc amin th¬m th−êng ®−îc sö dông l alkylat diphenylamin. C¬ chÕ ph¶n øng cña chÊt øc chÕ oxy hãa b»ng alkylat diphenylamin ®−îc b¾t ®Çu thËt kú l¹ víi mét nguyªn tö H ®−îc t¸ch ra bëi sù cã mÆt cña c¸c gèc ankyl, ankyl peoxit v alkoxyl nh− d−íi ®©y. BM. Läc – Hãa dÇu 14 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  15. D−¬ng ViÕt C−êng Do sù tËp trung phÇn lín cña c¸c gèc ankyl peoxit nªn chóng cã thÓ ph¶n øng ®−îc alkylat diphenylamin ®Ó t¹o th nh mét phÇn gèc amin v phÇn lín c¸c ankyl hydropeoxit. D−íi ®©y l 5 b−íc x¶y ra theo c¬ chÕ øc chÕ oxi hãa cña c¸c amin th¬m ë nhiÖt ®é thÊp (< 1200C). ë b−íc thø 2 gèc amin ph¶n øng víi mét gèc ankyl peroxy thø hai t¹o th nh gèc nitroxyl v mét gèc ankoxy. Gèc nitroxyl lu«n bÒn qua ba d¹ng cÊu tróc céng h−ëng theo c¬ chÕ d−íi ®©y: ë c¸c b−íc 3,4 v 5 c¸c gèc nitroxyl tiÕp tôc ph¶n øng víi c¸c gèc ankyl peoxit t¹o th nh hçn hîp nitroxyl – peoxit (b−íc 3), nitroxyl cyclohexadien (b−íc 4) v ë b−íc 5 nitroxyl cyclohexadien ph©n hñy th nh 1,4 benzoquinon v ankylat nitrosobenzen. ë nhiÖt ®é thÊp (
  16. D−¬ng ViÕt C−êng Tuy nhiªn ë nhiÖt ®é cao (>1200C) , gèc nitroxyl cã thÓ ph¶n øng víi mét nguyªn tö H ®−îc t¸ch ra tõ gèc ankyl t¹o th nh N- hydroxyl dephenylamin v anken. N- hydroxyl dephenylamin sau ®ã cã thÓ ph¶n øng víi gèc ankyl peoxit ®Ó ho n nguyªn gèc nitroxyl v mét ankyl hydropeoxit * TÝnh t−¬ng hç gi÷a chÊt øc chÕ oxi hãa gèc amin th¬m v gèc c¸c dÉn xuÊt cña phenol. Trong nhiÒu tr−êng hîp kh¸c nhau, gi÷a c¸c phô gia lu«n cã sù ¶nh h−ëng lÉn nhau thÓ hiÖn qua tÝnh t−¬ng hç v tÝnh ®èi kh¸ng. Trong tr−êng hîp n y, tÝnh t−¬ng hç gi÷a phô gia gèc amin th¬m v phô gia gèc dÉn xuÊt cña phenol ®−îc thÓ hiÖn ë ph¶n øng d−íi ®©y: - Phô gia chèng oxi ho¸ b»ng c¸ch ph©n huû c¸c hydropeoxit (hydropeoxit l mét trong nh÷ng chÊt sinh ra gèc tù do thóc ®Èy qu¸ tr×nh oxi ho¸) t¹o s¶n phÈm bÒn BM. Läc – Hãa dÇu 16 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  17. D−¬ng ViÕt C−êng ®−îc xem nh− l chÊt chèng oxy hãa thø cÊp hay cßn gäi l c¸c phô gia ph©n huû. Hîp chÊt cña l−u huúnh v /hoÆc hîp chÊt cña phèt pho th−êng ®−îc sö dông nh»m gi¶m bít c¸c hydropeoxit trong ph¶n øng chuçi gèc ®Ó t¹o th nh c¸c ancol. C¸c chÊt chèng oxi hãa thø cÊp th−êng ®−îc sö dông l Zinc dialkyldithiophosphate, phosphites, v c¸c thio kh¸c… KÏm dialkyldithiophosphate (ZDDP) l phô gia ®−îc sö dông sö dông tõ rÊt l©u v ®−îc ®iÒu chÕ bëi Herbert C. Freuner thuéc hiÖp héi dÇu má California thuéc Los Angeles. Theo ®ã th× ZDDP ®−îc tæng hîp nh− sau: ë b−íc ®Çu cña ph¶n øng øc chÕ ¨n mßn, ZDDP ph¶n øng nhanh víi hydropeoxit t¹o th nh muèi baz¬ ZDDP nh− d−íi ®©y: Gèc diankyldithiophotphoryl tiÕp tôc ph¶n øng víi hydropeoxit t¹o axit diankyl dithiophotphoric, axit n y l¹i tiÕp tôc ph¶n øng nhanh víi ROOH ®Ó t¹o ra c¸c s¶n phÈm l c¸c chÊt kh«ng ho¹t ®éng trong chuçi ph¶n øng øc chÕ oxi hãa. HÖ thèng c¸c ph¶n øng mét chiÒu ®ã sÏ l m gi¶m sù cã mÆt cña c¸c gèc hydropeoxit mét c¸ch ®¸ng kÓ. S¶n phÈm cña c¸c ph¶n øng øc chÕ oxy hãa bao gåm: disulfide, c¸c ®ång ®¼ng cña mono v trisulfide v c¸c hîp chÊt cã d¹ng nh−: (RO)n(RS)3-nP=S v (RO)n(RS)3-nP=O. C¸c s¶n phÈm n y cho thÊy chóng rÊt Ýt ho¹t ®éng gièng nh− c¸c BM. Läc – Hãa dÇu 17 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  18. D−¬ng ViÕt C−êng chÊt øc chÕ oxy hãa hoÆc c¸c chÊt chèng mßn kh¸c. C¸c nh khoa häc còng ph¸t hiÖn ra sù cã mÆt cña c¸c ion ho¹t ®éng, nh÷ng ion n y sÏ l t¸c nh©n l m c¸c axit diakyl dithiophotphoric. ë nh÷ng n¬i cã sù tËp trung cña ZDDP thÊp, cã thÓ sÏ x¶y ra ph¶n øng thñy ph©n ZDDP th nh muèi kÏm trung tÝnh v axit diakyl dithiophotphoric. ë nhiÖt ®é cao h¬n 1250C diakyl dithiophotphoryl disulfide sÏ bÞ ph©n hñy t¹o th nh gèc diakyl dithiophotphoryl, nh÷ng gèc m sau ®ã sÏ ph¶n øng ®−îc víi ROOH ®Ó t¹o ra nhiÒu axit diakyl dithiophotphoric. V× vËy, cã rÊt nhiÒu c¸ch kh¸c nhau cã thÓ dïng ®Ó t¹o th nh c¸c axit diakyl dithiophotphoric. ZDDP trung tÝnh còng cã thÓ ph¶n øng ®−îc víi ROOH theo c¬ chÕ chuyÓn dÞch electron, khi ®ã sÏ kÐo theo sù æn ®Þnh (gi¶m kh¶ n¨ng ho¹t ®éng) cña c¸c gèc hydropeoxit trung gian, kÕt qu¶ l t¹o ra c¸c s¶n phÈm diakyl dithiophotphoryl disulfide kh«ng ho¹t ®éng. BM. Läc – Hãa dÇu 18 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  19. D−¬ng ViÕt C−êng B¶ng 3: Mét sè lo¹i phô gia chèng Oxy ho¸ Lo¹i phô gia Tªn phô gia C«ng thøc ho¸ häc 2,6 diter butyl paracresol C¸c dÉn xuÊt cña Phenol 4,6 diankyl phenol Diankylphenylamin Diankylphenyl_ Alphanaptylamin Amin th¬m Phenyl_ Alphanaptylamin Diamin th¬m DÉn xuÊt cña Urª R = C8 – C12 C¸c Phenol cã chøa N hoÆc S Phenol Sunfua R = C8 – C12 v x = 1 hoÆc 2 KÏm §iankyldithi«photphat ZnDDP (ZnDDP) BM. Läc – Hãa dÇu 19 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia
  20. D−¬ng ViÕt C−êng 1.3.2.2 Phô gia thô ®éng ho¸ kim lo¹i C¸c bÒ mÆt kim lo¹i (Cu, Fe..) l c¸c chÊt xóc t¸c lý t−ëng cho qu¸ tr×nh oxi ho¸, l qu¸ tr×nh kh«ng mong muèn x¶y ra trong qu¸ tr×nh sö dông dÇu b«i tr¬n. Do vËy ph¶i v« hiÖu ho¸ ho¹t tÝnh xóc t¸c cña chóng. C¸c phô gia thô ®éng ho¸ kim lo¹i b¸m lªn trªn bÒ mÆt kim lo¹i dùa trªn sù h×nh th nh phøc chÊt (phøc Chelat) ng¨n c¶n sù tiÕp xóc trùc tiÕp gi÷a bÒ mÆt kim lo¹i víi dÇu b«i tr¬n do vËy thô ®éng ho¸ ®−îc kim lo¹i. §èi víi c¸c h¹t kim lo¹i trong khèi dÇu th× c¸c phô gia n y t¸c dông víi nã h×nh th nh phøc chÊt råi l¾ng xuèng. §èi víi c¸c bÒ mÆt kim lo¹i c¸c phô gia n y hÊp phô lªn bÒ mÆt nã t¹o th nh mét m ng b¶o vÖ ng¨n c¶n ho¹t tÝnh xóc t¸c cña kim lo¹i. C¸c phô gia ®iÓn h×nh l N-salixilidenetylamin hoÆc N,N’ disalixilidenetylamin, EDTA (etylendiamin tetra axetic), benzotriazon.... - N-salixilidenetylamin: - N,N’ disalixilidenetylamin: 1.3.2.3 Phô gia øc chÕ ¨n mßn Trong qu¸ tr×nh l m viÖc, c¸c bÒ mÆt kim lo¹i tiÕp xóc víi dÇu b«i tr¬n rÊt dÔ bÞ ¨n mßn bëi c¸c t¸c nh©n cã tÝnh axit nh− c¸c axit h÷u c¬ hoÆc v« c¬, c¸c hîp chÊt ho¹t ®éng chøa S, c¸c peoxit.... do vËy dÇu b«i tr¬n ph¶i cã phô gia øc chÕ ¨n mßn. C¸c phô gia n y hÊp phô lªn bÒ mÆt kim lo¹i t¹o th nh mét m ng b¶o vÖ (m ng n y cßn cã t¸c dông thô ®éng ho¸ kim lo¹i). M ng b¶o vÖ n y sÏ ph¶i dÝnh chÆt lªn bÒ mÆt kim lo¹i tr¸nh bÞ trãc ra bëi c¸c chÊt ph©n t¸n hoÆc tÈy röa. C¸c phô gia ®iÓn h×nh l ZnDDP, limonen sunfua, pinen photphosunfua, benzothiazol..... - Limonen sunfua: - Pinen photphosunfua: - Benzothiazol: BM. Läc – Hãa dÇu 20 S¶n phÈm dÇu má & Phô gia

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản