Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác hydro hóa và quá trình hydro hóa dầu nhờn thải để nhận dầu gốc chất lượng cao

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tiến hành xử lý dầu nhờn phế thải ở Việt Nam để nhận dầu gốc chất lượng cao, vừa nhận thêm sản phẩm nhưng đồng thời còn giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác hydro hóa và quá trình hydro hóa dầu nhờn thải để nhận dầu gốc chất lượng cao

5 danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t trong luËn v¨n BET : Brunauer – Emmett – Teller. (Tªn riªng). XRD: X-Ray diffraction. NhiÔu x¹ tia X. TPD: Temperature Programmed Desorption. Khö hÊp phô theo nhiÖt ®é. TPR: Temperature Programmed Reduction. Khö theo ch¬ng tr×nh nhiÖt ®é.
6 danh môc c¸c b¶ng trong luËn v¨n Trang B¶ng 2.1: Sè liÖu ®Ó ®iÒu chÕ xóc t¸c Ni/γ-Al2O3(16%, 20%, 24%) 44 B¶ng 2.2: Sè liÖu ®Ó ®iÒu chÕ xóc t¸c Co/γ-Al2O3(16%, 20%, 24%) 45 B¶ng 2.3: Sè liÖu ®Ó ®iÒu chÕ Ni-Mo/γ-Al2O3(Ni 2%,3%,5% : Mo 20%) 46 B¶ng 2.4: Sè liÖu ®Ó ®iÒu chÕ Co-Mo/γ-Al2O3(Co 2%,3%,5%: Mo 20%) 47 B¶ng 3.1 : KÕt qu¶ ®o tû träng dÇu th¶i sau hÊp phô 59 B¶ng 3.2: MËt ®é quang cña c¸c ph©n ®o¹n sau khi chng ch©n kh«ng 59 B¶ng 3.3: MËt ®é quang cña s¶n phÈm ë c¸c nhiÖt ®é ph¶n øng kh¸c nhau trªn xóc t¸c Ni/γ-Al2O3 (16%) 64 B¶ng 3.4: MËt ®é quang cña s¶n phÈm ë c¸c nhiÖt ®é ph¶n øng kh¸c nhau trªn xóc t¸c Ni/γ-Al2O3 (20%) 64 B¶ng 3.5: MËt ®é quang cña s¶n phÈm ë c¸c nhiÖt ®é ph¶n øng kh¸c nhau trªn xóc t¸c Ni/γ-Al2O3 (24%) 64 B¶ng 3.6: MËt ®é quang cña s¶n phÈm nhËn ®îc víi xóc t¸c Ni/γ-Al2O3 ë c¸c nång ®é kh¸c nhau, nhiÖt ®é ph¶n øng lµ 400oC 65 B¶ng 3.7: MËt ®é quang cña s¶n phÈm nhËn ®îc víi xóc t¸c Co/γ-Al2O3 ë c¸c nång ®é kh¸c nhau, nhiÖt ®é ph¶n øng lµ 400oC 65 B¶ng 3.8: MËt ®é quang víi Ni/γ-Al2O3(20%) theo thêi gian ph¶n øng 66 B¶ng 3.9: KÕt qu¶ ®èt cèc thu ®îc ®èi víi xóc t¸c Ni/γ-Al2O3 (20%) 67 B¶ng 3.10: KÕt qu¶ ®èi víi xóc t¸c Ni-Mo/γ-Al2O3 ë c¸c nång ®é kh¸c nhau 68 B¶ng 3.11: KÕt qu¶ ®èi víi xóc t¸c Co-Mo/γ-Al2O3 ë c¸c nång ®é kh¸c nhau 69 B¶ng 3.12: KÕt qu¶ ®o ®é nhít ®éng häc vµ chØ sè ®é nhít 70 B¶ng 3.13: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®iÓm anilin 70 B¶ng 3.14: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh chØ sè Ièt 71
7 danh môc c¸c H×nh vÏ, ®å thÞ trong luËn v¨n Trang H×nh 1.1: S¬ ®å khèi cña qu¸ tr×nh kti rulube 34 H×nh 1.2: C«ng nghÖ Berc/Niper ®¬n gi¶n (usa) 35 H×nh 1.3: S¬ ®å ph©n huû nhiÖt cña Hydroxyt nh«m 40 H×nh 2.1: S¬ ®å ph¶n øng ®îc thùc hiÖn trªn thiÕt bÞ MAT 5000 58 H×nh 2.2: HÖ thèng thiÕt bÞ Microactivity Test MAT 5000 58 H×nh 3.1: Phæ R¬nghen cña γ-Al2O3 khi nung boehmit 60 H×nh 3.2: Gi¶n ®å hÊp phô vµ nh¶ hÊp phô cña γ-Al2O3 61 H×nh 3.3: §å thÞ ph©n bè lç xèp cña γ-Al2O3 62 H×nh 3.4: Gi¶n ®å x¸c TPR cña mÉu Ni/γ-Al2O3(20%) 62 H×nh 3.5: §é ph©n t¸n kim lo¹i Ni trªn chÊt mang γ-Al2O3 63
8 Më ®Çu Trªn thÕ giíi hiÖn nay, dÇu nhên vÉn lµ chÊt b«i tr¬n chñ yÕu trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ d©n dông. Víi vai trß quan träng cña m×nh, dÇu nhên ®· trë thµnh mét lo¹i vËt liÖu c«ng nghiÖp kh«ng thÓ thiÕu. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña x· héi, c¸c lo¹i m¸y mãc, thiÕt bÞ, c«ng cô ®îc ®a vµo øng dông trong c«ng nghiÖp vµ d©n dông ngµy cµng nhiÒu dÉn ®Õn møc tiªu thô dÇu b«i tr¬n t¨ng lªn kh«ng ngõng trong nh÷ng n¨m qua. Toµn bé lîng dÇu nhên nµy chóng ta ph¶i nhËp tõ níc ngoµi díi d¹ng thµnh phÈm hoÆc ë d¹ng dÇu gèc cïng víi c¸c lo¹i phô gia råi tù pha chÕ. Trong khi ®ã hÇu nh toµn bé dÇu th¶i (dÇu sau sö dông) ®îc th¶i trùc tiÕp ra m«i trêng. §ã lµ mét sù l·ng phÝ lín v× dÇu th¶i chÝnh lµ mét nguån nguyªn liÖu cã thÓ sö dông trong c«ng nghiÖp vµ h¬n n÷a nã sÏ g©y ra sù « nhiÔm m«i trêng nghiªm träng. NÕu lîng dÇu th¶i nµy ®îc t¸i sinh th× nã kh«ng nh÷ng cho phÐp tiÕt kiÖm ®¸ng kÓ nguån nguyªn liÖu mµ cßn gi¶i quyÕt n¹n « nhiÔm m«i trêng, mét vÊn ®Ò bøc xóc ®èi víi c¸c níc ®ang ph¸t triÓn. Do vËy, viÖc nghiªn cøu ®Ó ®a ra ph¬ng ph¸p n©ng cao chÊt lîng dÇu nhên phï hîp víi ®iÒu kiÖn ViÖt Nam hiÖn nay lµ mét vÊn ®Ò ®¸ng quan t©m. HiÖn nay trªn thÕ giíi cã nhiÒu c«ng nghÖ t¸i sinh dÇu kh¸c nhau dùa trªn thiÕt bÞ phøc t¹p, nh xö lý b»ng ho¸ chÊt, chng cÊt ch©n kh«ng, trÝch ly…TÊt c¶ c¸c ph¬ng ph¸p t¸i sinh dÇu nhên th¶i hiÖn ®¹i ®Òu cho ra s¶n phÈm dÇu gèc hoµn toµn cã thÓ thay thÕ ®îc dÇu gèc kho¸ng ban ®Çu. Tuy nhiªn nã ®ßi hái vèn ®Çu t x©y dùng d©y chuyÒn t¸i sinh lín, kü thuËt cao, c«ng nghÖ phøc t¹p. Tõ tríc ®Õn nay, viÖc t¸i sinh dÇu th¶i cña níc ta vÉn ®îc thùc hiÖn b»ng c¸c ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n. Do ®Æc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p còng nh viÖc cha hoµn chØnh vÒ c«ng nghÖ nªn hiÖu qu¶ t¸i sinh thÊp, g©y « nhiÔm m«i trêng nghiªm träng. V× vËy, chóng ta cÇn t×m ra mét biÖn ph¸p tèi u phï
9 hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ, m«i trêng nhng ®ång thêi còng thu ®îc hiÖu qu¶ t¸i sinh cao. §©y còng chÝnh lµ môc ®Ých vµ ý nghÜa cña ®Ò tµi nµy, do vËy t«i tiÕn hµnh chän vµ nghiªn cøu ®Ò tµi: “Nghiªn cøu chÕ t¹o xóc t¸c hydro ho¸ vµ qu¸ tr×nh hydro ho¸ dÇu nhên th¶i ®Ó nhËn dÇu gèc chÊt lîng cao” Qu¸ tr×nh hydro ho¸ vµ xóc t¸c hydro ho¸ lµ mét trong nh÷ng qu¸ tr×nh c¬ b¶n trong c«ng nghÖ Läc - Ho¸ dÇu. Qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ ®Ò cËp ®Õn c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n cña xóc t¸c dÞ thÓ. Lµm s¹ch vµ n©ng cao chÊt lîng s¶n phÈm dÇu b«i tr¬n lµ mét nhiÖm vô cã ý nghÜa thùc tiÔn to lín, khi m¸y mãc ®îc c¶i tiÕn cÇn dÇu nhên cã chÊt lîng cao h¬n vµ chØ cã ph¬ng ph¸p xö lý b»ng hydro míi ®¹t ®îc yªu cÇu nµy. Môc ®Ých chÝnh cña ®Ò tµi lµ tiÕn hµnh xö lý dÇu nhên phÕ th¶i ë ViÖt Nam ®Ó nhËn dÇu gèc chÊt lîng cao, võa nhËn thªm s¶n phÈm nhng ®ång thêi cßn gi¶i quyÕt triÖt ®Ó vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng nh ®· ®Ò cËp ë trªn. MÆc dï ®· cã rÊt nhiÒu cè g¾ng trong qu¸ tr×nh viÕt luËn v¨n, song luËn v¨n vÉn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. T«i rÊt mong nhËn ®îc sù ®ãng gãp nhiÖt t×nh cña thÇy c«, b¹n bÌ vµ ®ång nghiÖp.
10 Ch¬ng 1 tæng quan vÒ lý thuyÕt 1.1. Môc ®Ých, ý nghÜa cña viÖc sö dông dÇu nhên: Trong ®êi sèng h»ng ngµy còng nh trong c«ng nghiÖp, chóng ta lu«n ph¶i ®èi mÆt víi mét lùc ®îc gäi lµ “lùc ma s¸t”. Chóng xuÊt hiÖn gi÷a c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc cña tÊt c¶ mäi vËt vµ chèng l¹i sù chuyÓn ®éng cña vËt nµy so víi vËt kh¸c. §Æc biÖt ®èi víi sù ho¹t ®éng cña m¸y mãc, thiÕt bÞ, lùc ma s¸t g©y c¶n trë rÊt lín. HiÖn nay, trong nhiÒu ngµnh kinh tÕ, tuy thêi gian sö dông m¸y mãc chØ ë møc 30% nhng nguyªn nh©n chñ yÕu g©y ra hao mßn c¸c chi tiÕt m¸y mãc vÉn lµ sù mµi mßn. Kh«ng chØ ë c¸c níc ®ang ph¸t triÓn mµ ngay c¶ c¸c níc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, tæn thÊt do ma s¸t vµ mµi mßn g©y ra chiÕm tíi chôc phÇn tr¨m tæng thu nhËp quèc d©n. ChÝnh v× vËy viÖc lµm gi¶m t¸c ®éng cña lùc ma s¸t lu«n lµ môc tiªu quan träng cña c¸c nhµ s¶n xuÊt ra c¸c lo¹i m¸y mãc thiÕt bÞ còng nh nh÷ng ngêi sö dông chóng. §Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy, ngêi ta chñ yÕu sö dông dÇu hoÆc mì b«i tr¬n. DÇu nhên lµm gi¶m lùc ma s¸t gi÷a c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc b»ng c¸ch “c¸ch ly” c¸c bÒ mÆt nµy ®Ó chèng l¹i sù tiÕp xóc trùc tiÕp gi÷a hai bÒ mÆt kim lo¹i. Khi dÇu nhên ®îc ®Æt gi÷a hai bÒ mÆt tiÕp xóc, chóng b¸m vµo bÒ mÆt, t¹o mét mµng dÇu rÊt máng, ®ñ søc t¸ch riªng 2 bÒ mÆt kh«ng cho tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau.[20] Cïng víi viÖc lµm gi¶m ma s¸t trong chuyÓn ®éng, dÇu nhên cßn cã mét sè chøc n¨ng kh¸c gãp phÇn c¶i thiÖn nhiÒu nhîc ®iÓm cña m¸y mãc thiÕt bÞ. Chøc n¨ng cña dÇu nhên cã thÓ kÓ ra nh sau: - B«i tr¬n ®Ó lµm gi¶m lùc ma s¸t vµ cêng ®é mµi mßn, ¨n mßn cña c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc, lµm m¸y mãc ho¹t ®éng ªm, qua ®ã ®¶m b¶o cho m¸y mãc cã c«ng suÊt lµm viÖc tèi ®a.
11 - Lµm s¹ch, b¶o vÖ ®éng c¬ vµ c¸c chi tiÕt b«i tr¬n chèng l¹i sù mµi mßn, ®¶m b¶o tuæi thä sö dông cña m¸y mãc. - Lµm m¸t ®éng c¬, chèng l¹i sù qu¸ nhiÖt cña c¸c chi tiÕt. - Lµm kÝn ®éng c¬ do dÇu nhên cã thÓ lÊp kÝn ®îc nh÷ng chç hë kh«ng thÓ kh¾c phôc trong qu¸ tr×nh gia c«ng, chÕ t¹o m¸y mãc. - Gi¶m møc tiªu thô n¨ng lîng cña thiÕt bÞ, gi¶m chi phÝ b¶o dìng s÷a ch÷a còng nh thêi gian chÕt do háng hãc cña thiÕt bÞ. 1.2. C¸c tÝnh chÊt sö dông cña dÇu nhên:[12] Môc ®Ých chÝnh cña viÖc sö dông dÇu nhên lµ lµm gi¶m lùc ma s¸t gi÷a bÒ mÆt tiÕp xóc víi nhau b»ng c¸ch t¹o mét líp mµng dÇu máng ph©n c¸ch hai bÒ mÆt ®ã kh«ng cho chóng cä s¸t trùc tiÕp víi nhau. §Ó ®¶m b¶o ®¸p øng ®îc yªu cÇu nµy th× dÇu nhên ph¶i cã mét sè tÝnh chÊt nhÊt ®Þnh vµ ®îc gäi lµ tÝnh chÊt sö dông cña dÇu b«i tr¬n. 1.2.1. TÝnh chÊt lµm nhên, gi¶m ma s¸t: §Æc trng cho ma s¸t néi t¹i cña dÇu nhên lµ ®é nhít. DÇu nhên ph¶i cã ®é nhít phï hîp víi môc ®Ých sö dông. Sö dông dÇu cã ®é nhít kh«ng thÝch hîp sÏ g©y nªn nh÷ng t¸c h¹i sau:[19] NÕu ®é nhít qu¸ lín: + Trë lùc ma s¸t néi t¹i t¨ng, ®éng c¬ ph¶i tiªu tèn n¨ng lîng lín ®Ó duy tr× ho¹t ®éng b×nh thêng lµm cho c«ng suÊt cña ®éng c¬ bÞ gi¶m. + §é nhít cao lµm cho ®éng c¬ khëi ®éng khã kh¨n, dÇu khã lu th«ng vµo c¸c bÒ mÆt ma s¸t vµ khã phñ kÝn nhanh bÒ mÆt ma s¸t t¹o nªn hiÖn tîng ma s¸t b¸n kh«, g©y mµi mßn nhanh chãng. + DÇu cã ®é nhít lín lu chuyÓn trong ®êng èng khã kh¨n vµ kh¶ n¨ng lµm m¸t kÐm. NÕu ®é nhít qu¸ nhá:
12 + DÇu cã ®é nhít nhá dÔ bÞ ®Èy ra khái bÒ mÆt ma s¸t do kh«ng chÞu ®îc t¶i träng, dÔ dÉn ®Õn ma s¸t giíi h¹n, g©y mµi mßn. + §é nhít qu¸ nhá lµm cho kh¶ n¨ng b¸m dÝnh kÐm kh«ng cã kh¶ n¨ng che kÝn. §Æc biÖt ®èi víi nh÷ng bÒ mÆt ma s¸t ®· bÞ d¬, mßn, dÇu kh«ng lÊp ®Çy ®îc c¸c khe hë dÉn ®Õn bÞ dß lät khÝ ch¸y, nhiªn liÖu. + T¨ng lîng tiªu hao dÇu nhên do kh¶ n¨ng bay h¬i cao. 1.2.2. TÝnh lu ®éng:[12] DÇu trong ®éng c¬ ho¹t ®éng trong m«i trêng nhiÖt ®é thÊp ph¶i cã kh¶ n¨ng lu ®éng ®Ó cã thÓ dÔ dµng tõ thïng chøa sang cacte ®éng c¬ vµ ch¶y ngay vµo b¬m dÇu khi ®éng c¬ ho¹t ®éng. Trong trêng hîp nµy, nhiÖt ®é ®«ng ®Æc cña dÇu kh«ng ph¶i lµ mét chØ tiªu tin cËy cho biÕt dÇu cã vµo b¬m dÇu ®îc hay kh«ng mµ dÇu cÇn ph¶i ®îc thö nghiÖm trùc tiÕp trªn c¸c thiÕt bÞ m« pháng sù khëi ®éng nguéi vµ thiÕt bÞ thö nhiÖt ®é giíi h¹n cña b¬m. 1.2.3. TÝnh ph©n t¸n, tÈy röa: Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, c¸c lo¹i cÆn c¬ häc sinh ra lu«n lµ mèi nguy hiÓm ®èi víi c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc ®Æc biÖt lµ ®éng c¬ ®èt trong. Chóng lµ bôi, muéi than vµ m¹t kim lo¹i. C¸c cÆn c¬ häc nµy cã thÓ b¸m trªn bÒ mÆt cña c¸c bÒ mÆt cÇn b«i tr¬n lµm t¨ng ma s¸t gi÷a c¸c bÒ mÆt, g©y hiÖn tîng mµi mßn m¹nh. Kh«ng nh÷ng thÕ, lîng nhiÖt do ma s¸t g©y ra lín cßn cã thÓ g©y qu¸ nhiÖt côc bé lµm ®éng c¬ ho¹t ®éng thiÕu chÝnh x¸c, hiÖu suÊt ®éng c¬ gi¶m m¹nh. §Ó chèng hiÖn tîng nµy, dÇu nhên ph¶i cã kh¶ n¨ng kÐo ®îc nh÷ng chÊt cÆn nµy ra khái bÒ mÆt b«i tr¬n vµ gi÷ chóng ë tr¹ng th¸i l¬ löng, kh«ng cho chóng l¾ng trë l¹i. V× vËy dÇu nhên thêng ®îc thªm vµo c¸c phô gia ph©n t¸n vµ tÈy röa. C¸c phô gia tÈy röa cã chøc n¨ng gi÷ cho bªn trong ®éng c¬ s¹ch sÏ cßn c¸c phô gia ph©n t¸n gi÷ c¸c cÆn cøng trong cacte ë d¹ng keo vÈn, ng¨n kh«ng cho chóng kÕt tô t¹o thµnh cÆn vecni, cÆn bïn. Ngoµi ra, ®a sè c¸c chÊt tÈy röa vµ mét sè chÊt ph©n t¸n ®Òu cã kh¶ n¨ng trung hoµ c¸c s¶n
13 phÈm axit trong qu¸ tr×nh ch¸y nhiªn liÖu vµ trong dÇu bÞ oxy ho¸ nhê vËy còng gi¶m kh¶ n¨ng t¹o cÆn. Do cha cã ph¬ng ph¸p ®o chÝnh x¸c ®é tÈy röa vµ ph©n t¸n cña dÇu ®éng c¬ nªn th«ng thêng chóng vÉn ®îc ®¸nh gi¸ dùa vµo kÕt qu¶ thùc nghiÖm c¸c tÝnh chÊt cña dÇu, qua ®ã xem chóng phï hîp víi lo¹i h×nh sö dông nµo cña ®éng c¬.[12] 1.2.4. TÝnh æn ®Þnh chèng oxy ho¸: TÝnh chÊt nµy rÊt ®¸ng quan t©m v× c¸c s¶n phÈm do oxy ho¸ dÇu ®éng c¬ sÏ sinh ra c¸c chÊt t¹o cÆn, t¨ng cêng ¨n mßn æ ®ì kim lo¹i, lµm t¨ng ®é nhít. H¬n n÷a, ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®éng c¬ lu«n t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh oxy ho¸ x¶y ra. Do vËy kh¶ n¨ng chèng oxy ho¸ lµ mét yªu cÇu quan träng ®èi víi dÇu b«i tr¬n cña ®éng c¬ ®èt trong. Kh¶ n¨ng chèng oxy ho¸ cña dÇu nhên thêng ®îc t¨ng cêng b»ng c¸ch cho thªm vµo dÇu c¸c lo¹i phô gia chèng oxy ho¸.[19] 1.2.5. Kh¶ n¨ng chèng gØ, ¨n mßn: DÇu ®éng c¬ ph¶i cã c¸c kh¶ n¨ng sau: - Ng¨n ngõa hiÖn tîng gØ vµ ¨n mßn do níc ngng tô vµ c¸c s¶n phÈm ch¸y ë nhiÖt ®é thÊp còng nh chÕ ®é ho¹t ®éng kh«ng liªn tôc g©y ra. - Chèng l¹i sù ¨n mßn do c¸c s¶n phÈm cã tÝnh axit trong qu¸ tr×nh ch¸y g©y ra. - B¶o vÖ c¸c æ ®ì hîp kim ®ång - ch× khái sù ¨n mßn do c¸c s¶n phÈm oxy ho¸ dÇu g©y ra. ChØ cÇn cã mét trong c¸c yÕu tè trªn còng g©y ra sù ¨n mßn trong c¸c ®éng c¬. Do ®ã c¸c lo¹i dÇu ph¶i ®îc pha chÕ ®¶m b¶o tèt mäi tÝnh n¨ng chèng ¨n mßn.[12] 1.3. Thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu nhên:[7,13,17]
14 Nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên lµ phÇn cÊt cã nhiÖt ®é s«i trªn 350oC tõ dÇu má. V× vËy hÇu hÕt nh÷ng hîp chÊt cã mÆt trong ph©n ®o¹n nµy ®Òu cã mÆt trong thµnh phÇn cña dÇu nhên. Trong ph©n ®o¹n nµy, ngoµi thµnh phÇn chñ yÕu lµ hçn hîp c¸c nhãm hydrocacbon kh¸c nhau, cßn cã c¸c hîp chÊt chøa dÞ nguyªn tè mµ chñ yÕu lµ c¸c hîp chÊt chøa c¸c nguyªn tö oxy, lu huúnh, nit¬ vµ mét vµi kim lo¹i (niken, vana®i…). Nh÷ng hîp chÊt nãi trªn cã nh÷ng tÝnh chÊt rÊt kh¸c nhau. Cã nh÷ng thµnh phÇn lµ cã lîi cho dÇu nhên song còng cã nh÷ng thµnh phÇn lµ cã h¹i cÇn lo¹i bá. 1.3.1. C¸c hîp chÊt hydrocacbon: a) C¸c hîp chÊt hydrocacbon naphten vµ parafin:[7] C¸c hydrocacbon nµy ®îc gäi chung lµ c¸c nhãm hydrocacbon naphten-parafin. §©y lµ nhãm hydrocacbon chñ yÕu cã trong dÇu gèc dÇu má. Hµm lîng cña nhãm nµy tuú thuéc vµo b¶n chÊt cña dÇu má vµ kho¶ng nhiÖt ®é s«i, nhãm hydrocacbon nµy cã cÊu tróc chñ yÕu lµ c¸c hîp chÊt hydrocacbon vßng naphten (vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh), cã kÕt hîp c¸c nh¸nh alkyl hoÆc iso alkyl vµ sè nguyªn tö cacbon trong ph©n tö cã thÓ tõ 20 ÷70. CÊu tróc vßng cã thÓ ë hai d¹ng: cÊu tróc kh«ng ngng tô vµ cÊu tróc ngng tô. Th«ng thêng ngêi ta nhËn thÊy r»ng: + Ph©n ®o¹n nhít nhÑ chøa chñ yÕu lµ c¸c d·y ®ång ®¼ng cña xyclohexan, xyclopenten. + Ph©n ®o¹n nhít trung b×nh chøa chñ yÕu c¸c vßng naphten cã c¸c m¹ch nh¸nh alkyl, iso alkyl víi sè vßng tõ 2 ÷ 4 vßng. + Ph©n ®o¹n nhít cao ph¸t hiÖn c¸c hîp chÊt chøa c¸c vßng ngng tô víi sè vßng tõ 2 ÷ 4 vßng. Ngoµi hydrocacbon vßng naphten, trong nhãm nµy cßn cã c¸c hydrocacbon d¹ng n-parafin vµ iso-parafin.
15 Hµm lîng cña chóng kh«ng nhiÒu vµ m¹ch cacbon thêng chøa kh«ng qu¸ 20 nguyªn tö cacbon. b) Nhãm hydrocacbon th¬m vµ hydrocacbon naphten-th¬m:[13] Thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña nhãm hydrocacbon nµy cã ý nghÜa quan träng ®èi víi dÇu gèc. Mét lo¹t c¸c tÝnh chÊt sö dông cña dÇu nhên nh tÝnh æn ®Þnh chèng oxy ho¸, tÝnh bÒn nhiÖt, tÝnh nhít nhiÖt, tÝnh chèng bµo mßn, ®é hÊp thô phô gia phô thuéc chñ yÕu vµo tÝnh chÊt vµ hµm lîng cña nhãm hydrocacbon nµy. Tuy nhiªn hµm lîng vµ cÊu tróc cña chóng cßn tuú thuéc b¶n chÊt dÇu gèc vµ nhiÖt ®é s«i cña c¸c ph©n ®o¹n. + Ph©n ®o¹n nhít nhÑ (350oC ÷ 450oC) cã mÆt chñ yÕu c¸c hîp chÊt d·y ®ång ®¼ng benzen vµ naphtalen. + Ph©n ®o¹n nhít nÆng h¬n (400oC ÷ 450oC) ph¸t hiÖn thÊy hydrocacbon th¬m ba vßng d¹ng ®¬n hoÆc kÐp. + Trong ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i cao h¬n cã chøa c¸c chÊt thuéc d·y ®ång ®¼ng cña naphtalen, phenatren, antraxen vµ mét sè lîng ®¸ng kÓ lo¹i hydrocacbon ®a vßng. C¸c hydrocacbon th¬m ngoµi kh¸c nhau vÒ sè vßng th¬m, cßn kh¸c nhau bëi sè nguyªn tö cacbon ë m¹ch nh¸nh vµ vÞ trÝ c¸c nh¸nh. Trong nhãm nµy cßn ph¸t hiÖn sù cã mÆt cña c¸c vßng th¬m ngng tô ®a vßng. Mét phÇn cña chóng tån t¹i ngay trong dÇu gèc víi tû lÖ thay ®æi tuú theo nguån gèc cña dÇu má cßn mét phÇn ®îc h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh chng cÊt do c¸c ph¶n øng trïng ngng, trïng hîp díi t¸c dông cña nhiÖt. Mét thµnh phÇn n÷a trong nhãm hydrocacbon th¬m lµ lo¹i hydrocacbon hçn t¹p naphten-aromat. Lo¹i hydrocacbon nµy lµm gi¶m phÈm chÊt cña dÇu nhên th¬ng phÈm v× chóng cã tÝnh nhít nhiÖt kÐm vµ rÊt dÔ bÞ oxy ho¸ t¹o ra c¸c chÊt keo nhùa trong
16 qu¸ tr×nh lµm viÖc cña dÇu nhên ë ®éng c¬. c) C¸c hydrocacbon r¾n:[7] Trong thµnh phÇn dÇu nhên chng cÊt ra tõ dÇu má cßn cã c¸c hydrocacbon r¾n bao gåm c¸c hydrocacbon d·y parafin cã cÊu tróc vµ khèi lîng ph©n tö kh¸c nhau, c¸c hydrocacbon naphten cã chøa tõ 1 ®Õn 3 vßng trong ph©n tö vµ cã m¹ch nh¸nh dµi víi cÊu tróc d¹ng th¼ng hoÆc iso. Chóng ®Òu cã tÝnh chÊt lµ dÔ ®«ng ®Æc l¹i ë d¹ng r¾n khi ë nhiÖt ®é thÊp. V× vËy c¸c hydrocacbon r¾n nµy cÇn ph¶i ®îc t¸ch läc ra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt dÇu nhên nªn hµm lîng cña chóng trong dÇu nhên rÊt thÊp. C¸c hydrocacbon r¾n nµy chia thµnh 2 lo¹i: + Parafin lµ hçn hîp chñ yÕu cña c¸c ph©n tö n-alkan cã khèi lîng ph©n tö kh¸ cao. + Xerezin lµ hçn hîp chñ yÕu cña c¸c hydrocacbon naphten r¾n cã m¹ch nh¸nh d¹ng th¼ng hoÆc iso, trong ®ã d¹ng iso lµ chñ yÕu. 1.3.2. C¸c thµnh phÇn kh¸c:[13] Trong ph©n ®o¹n dÇu nhên, bªn c¹nh thµnh phÇn hydrocacbon cßn cã c¸c thµnh phÇn kh¸c nh c¸c chÊt nhùa-atphanten, hîp chÊt chøa lu huúnh, nit¬, oxy… a) C¸c chÊt nhùa atphanten: Dùa theo tÝnh chÊt ho¸ lý ngêi ta ph©n chia c¸c chÊt nhùa-atphanten thµnh c¸c nhãm: + ChÊt nhùa trung tÝnh: lµ lo¹i hîp chÊt h÷u c¬ tan hoµn toµn trong c¸c ph©n ®o¹n dÇu má, ete, benzen, clorofom, nhng khã hoµ tan trong cån, tû träng gÇn b»ng 1. + Atphanten: lµ chÊt trung tÝnh kh«ng hoµ tan trong x¨ng nhÑ, kh¸c víi
17 nhùa trung tÝnh lµ chóng kÕt tña trong mét thÓ tÝch lín ete dÇu má. Atphanten hoµ tan tèt trong benzen, clorofom. + Sunfuacacbon lµ mét chÊt r¾n, gißn, kh«ng ch¶y mÒm, cã mÇu n©u sÉm hoÆc ®en cã tû träng lín h¬n 1. + C¸c axit atphantic: t¬ng tù gièng nh nhùa trung tÝnh nhng l¹i mang tÝnh axit. Chóng hoµ tan trong kiÒm, rîu, clorofom, tan Ýt trong x¨ng. Tû träng lín h¬n 1. + Cacbon vµ cacboit: cacbon vÒ h×nh thøc gièng atphanten nhng kh¸c atphanten ë chç kh«ng hoµ tan trong benzen vµ c¸c dung m«i kh¸c. + C¸c chÊt nhùa n»m trong ph©n ®o¹n dÇu nhên lµ nh÷ng hîp chÊt mµ phÇn cÊu tróc chñ yÕu cña nã lµ nh÷ng vßng th¬m vµ naphten ngng tô cao. §Æc ®iÓm cña c¸c hîp chÊt nµy lµ cã ®é nhít lín nhng chØ sè ®é nhít l¹i rÊt thÊp. MÆt kh¸c c¸c chÊt nhùa cã kh¶ n¨ng nhuém mµu rÊt m¹nh, nªn sù cã mÆt cña chóng trong dÇu sÏ lµm cho mÇu cña dÇu bÞ tèi. Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n vµ sö dông, khi tiÕp xóc víi oxy kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é thêng hoÆc nhiÖt ®é cao, nhùa ®Òu rÊt dÔ bÞ oxy ho¸ t¹o nªn c¸c s¶n phÈm cã träng lîng ph©n tö lín h¬n tuú theo møc ®é bÞ oxy ho¸. Nh÷ng chÊt nµy lµm t¨ng cao ®é nhít vµ ®ång thêi t¹o cÆn kh«ng tan ®äng l¹i trong dÇu, khi ®a vµo b«i tr¬n l¹i lµm t¨ng mµi mßn c¸c chi tiÕt tiÕp xóc. §èi víi lo¹i dÇu nhên dïng b«i tr¬n c¸c ®éng c¬ ®èt trong, nÕu hµm lîng chÊt nhùa bÞ oxy ho¸ cµng m¹nh th× chóng cµng t¹o ra nhiÒu lo¹i cacbon, cÆn cèc, t¹o tµn. V× vËy viÖc lo¹i bá c¸c t¹p chÊt nhùa ra khái ph©n ®o¹n dÇu nhên trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lµ mét kh©u c«ng nghÖ rÊt quan träng. b) C¸c hîp chÊt cña lu huúnh, nit¬, oxy:[17] C¸c hîp chÊt nµy díi t¸c dông cña oxy còng dÔ t¹o nh÷ng chÊt gièng nh nhùa. Ngoµi ra nh÷ng hîp chÊt chøa S n»m l¹i trong dÇu nhên chñ yÕu lµ lo¹i lu huúnh d¹ng sunfua khi ®îc dïng ®Ó b«i tr¬n c¸c ®éng c¬ ®èt trong sÏ bÞ ch¸y t¹o nªn SO2 vµ SO3 g©y ¨n mßn c¸c chi tiÕt ®éng c¬. Nh÷ng hîp
18 chÊt cña oxy, chñ yÕu lµ c¸c hîp chÊt axit naphtenic cã trong dÇu g©y ¨n mßn c¸c ®êng dÉn dÇu, thïng chøa lµm b»ng c¸c hîp kim cña Pb, Cu, Zn, Sn, Fe. Nh÷ng s¶n phÈm ¨n mßn nµy l¾ng ®äng l¹i trong dÇu, lµm bÈn dÇu vµ gãp phÇn t¹o cÆn ®ãng ë c¸c chi tiÕt cña ®éng c¬. Tuy nhiªn sù cã mÆt cña c¸c hîp chÊt cã cùc lo¹i nµy trong dÇu nhên l¹i cã t¸c dông lµm t¨ng ®é b¸m dÝnh cña dÇu lªn bÒ mÆt cña kim lo¹i. Nguyªn nh©n cã thÓ do cã sù hÊp phô ho¸ häc cña phÇn cã cùc cña chóng lªn bÒ mÆt kim lo¹i, trong qu¸ tr×nh ®ã c¸c axit cã thÓ t¹o víi líp kim lo¹i bÒ mÆt mét hîp chÊt kiÓu nh xµ phßng vµ nhê ®ã b¸m ch¾c vµo bÒ mÆt kim lo¹i. 1.4. Mét sè tÝnh chÊt vËt lý vµ ho¸ häc cña dÇu nhên: 1.4.1. TrÞ sè axit vµ kiÒm:[19,20] ChØ sè axit vµ chØ sè kiÒm liªn quan ®Õn trÞ sè trung hoµ dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é axit vµ ®é kiÒm cña dÇu b«i tr¬n. §é axit thêng ®îc biÓu thÞ qua trÞ sè axit tæng (TAN) cho biÕt lîng KOH (tÝnh b»ng miligam) cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ tÊt c¶ c¸c hîp chÊt mang tÝnh axit cã mÆt trong mét gam mÉu. §é kiÒm trong dÇu b«i tr¬n ®îc biÓu thÞ b»ng trÞ sè kiÒm tæng (TBN), cho biÕt lîng axit clohydric hay percloric, ®îc chuyÓn sang lîng KOH t¬ng ®¬ng (tÝnh b»ng miligam), cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ hÕt c¸c hîp chÊt mang tÝnh kiÒm cã mÆt trong 1g mÉu. HiÖn nay, cã nhiÒu lo¹i phô gia ®îc sö dông nh»m n©ng cao phÈm chÊt cña dÇu b«i tr¬n. Tuú thuéc vµo thµnh phÇn cÊu t¹o cña chÊt phô gia mµ dÇu nhên cã tÝnh axit hay kiÒm. Trong dÇu míi còng nh dÇu ®· sö dông, nh÷ng chÊt ®îc coi cã tÝnh axit gåm: c¸c axit v« c¬ vµ h÷u c¬, c¸c este, c¸c hîp chÊt nhùa còng nh c¸c chÊt phô gia. T¬ng tù nh vËy, c¸c hîp chÊt ®îc coi cã tÝnh kiÒm bao gåm: c¸c chÊt kiÒm v« c¬ vµ h÷u c¬, c¸c muèi cña c¸c kim lo¹i nÆng, c¸c phô gia… RÊt nhiÒu phô gia hiÖn ®ang ®îc sö dông cho dÇu ®éng c¬ cã chøa c¸c hîp chÊt kiÒm nh»m trung hoµ c¸c s¶n phÈm axit cña qu¸ tr×nh
19 ch¸y, lîng tiªu tèn cña c¸c thµnh phÇn kiÒm nµy lµ mét chØ sè vÒ tuæi thä sö dông cña dÇu. PhÐp ®o ®é kiÒm liªn quan ®Õn TBN hiÖn ®ang ®îc ¸p dông cho hÇu hÕt c¸c dÇu ®éng c¬, ®Æc biÖt lµ dÇu ®éng c¬ diezen. ChØ sè axit tæng cña dÇu th¶i lµ ®¹i lîng ®¸nh gi¸ møc ®é biÕn chÊt cña dÇu do qu¸ tr×nh oxy ho¸. §èi víi hÇu hÕt c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n, chØ sè TAN cã gi¸ trÞ ban ®Çu nhá vµ t¨ng dÇn trong qu¸ tr×nh sö dông dÇu. MÆt kh¸c, do mét sè phô gia chèng ¨n mßn cã tÝnh axit cao nªn chØ sè TAN ban dÇu kh«ng thÓ dïng ®Ó tiªn ®o¸n chÝnh x¸c chÊt lîng cña dÇu. 1.4.2. §é nhít:[19] §é nhít lµ mét ®¹i lîng ®Æc trng cho trë lùc ma s¸t trong toµn bé chÊt láng. Nã lµ mét trong nh÷ng tÝnh chÊt sö dông quan träng cña dÇu b«i tr¬n, cã ¶nh hëng nhiÒu tíi sù lu th«ng cña dÇu trong hÖ thèng còng nh kh¶ n¨ng b«i tr¬n vµ lµm m¸t c¸c bÒ mÆt ma s¸t. Thªm vµo ®ã, ®é nhít x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn cña ®éng c¬ cã thÓ khëi ®éng dÔ dµng ë ®iÒu kiÖn l¹nh, chÞu ®îc sù sinh nhiÖt trong æ bi, b¸nh r¨ng, xilanh, ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng lµm kÝn cña dÇu còng nh møc ®é tiªu hao vµ thÊt tho¸t. Nh vËy, ®èi víi mçi chi tiÕt m¸y ®iÒu c¬ b¶n ®Çu tiªn lµ ph¶i dïng dÇu cã ®é nhít thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn vËn hµnh m¸y. Nãi chung c¸c thiÕt bÞ t¶i träng nÆng, tèc ®é thÊp th× sö dông dÇu b«i tr¬n cã ®é nhít cao, nh÷ng thiÕt bÞ chÞu t¶i nhÑ, tèc ®é cao th× dïng cã ®é nhít thÊp. §é nhít còng lµ mét chØ tiªu rÊt quan träng trong viÖc theo dâi dÇu trong qu¸ tr×nh sö dông. NÕu ®é nhít t¨ng th× chøng tá dÇu bÞ oxy ho¸. Cßn nÕu ®é nhít gi¶m th× cã thÓ lµ nhiªn liÖu hay c¸c t¹p chÊt kh¸c lÉn trong dÇu. Theo ®¬n vÞ SI th× ®é nhít ®îc ®Þnh nghÜa lµ lùc tiÕp tuyÕn trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch (N/m2) cÇn dïng trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng t¬ng ®èi (m/s) gi÷a hai mÆt ph¼ng n»m ngang ®îc ng¨n c¸ch nhau bëi mét líp dÇu dÇy 1mm. Theo ®¬n vÞ CGS th× ®é nhít ®îc tÝnh b»ng poaz¬ P (dyn.s/cm2). Cã thÓ chuyÓn ®æi gi÷a hai lo¹i ®¬n vÞ nµy theo c«ng thøc: 1 Pa.s = 10 P. Ngoµi ra
20 poaz¬ cã thÓ chuyÓn ®æi sang ®¬n vÞ ®éng häc thêng dïng lµ Stoc (St) vµ centimet Stoc (cSt) mµ gi¸ trÞ phô thuéc vµo tû träng cña dÇu. Theo ®¬n vÞ SI th× ®é nhít ®éng häc ®îc tÝnh b»ng m2/s hay mm2/s (1mm2/s = 1 cSt).[18] 1.4.3. ChØ sè ®é nhít:[19,20] ChØ sè ®é nhít (VI) lµ mét trÞ sè chuyªn dïng ®Ó ®¸nh gi¸ sù thay ®æi ®é nhít cña dÇu b«i tr¬n theo nhiÖt ®é. §èi víi dÇu b«i tr¬n th× khi nhiÖt ®é cµng t¨ng ®é nhít cña dÇu cµng gi¶m. §é gi¶m cña ®é nhít khi nhiÖt ®é t¨ng phô thuéc vµo thµnh phÇn cña dÇu. Mét sè cÊu tö trong dÇu cã ®é nhít Ýt gi¶m theo nhiÖt ®é (nh c¸c hydrocacbon parafin) nhng còng cã nh÷ng thµnh phÇn cã ®é nhít thay ®æi rÊt m¹nh theo nhiÖt ®é (nh c¸c hydrocacbon naphten). §©y lµ mét chØ tiªu rÊt quan träng ®èi víi dÇu b«i tr¬n. Tiªu chuÈn ASTM D 2270 ®a ra c¸ch tÝnh chØ sè nhít cña dÇu b«i tr¬n vµ c¸c s¶n phÈm t¬ng tù tõ gi¸ trÞ ®é nhít ®éng häc cña chóng ë 40oC vµ 100oC. ChØ sè ®é nhít (VI) lµ mét gi¸ trÞ b»ng sè ®¸nh gi¸ sù thay ®æi ®é nhít theo nhiÖt ®é dùa trªn c¬ së so s¸nh kho¶ng thay ®æi t¬ng ®èi vÒ ®é nhít cña 2 lo¹i dÇu chän läc chuyªn dïng. Hai lo¹i dÇu nµy cã kh¸c biÖt rÊt lín vÒ VI: lo¹i dÇu cã VI thÊp lµ lo¹i cã ®é nhít thay ®æi rÊt nhiÒu theo nhiÖt ®é (c¸c lo¹i dÇu naphten) vµ lo¹i dÇu cã VI cao lµ lo¹i cã ®é nhít Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é (c¸c lo¹i dÇu parafin). 1.4.4. Mµu s¾c:[20] Sù kh¸c nhau vÒ mµu s¾c cña dÇu b«i tr¬n cã nguån gèc tõ sù kh¸c nhau vÒ dÇu th« dïng ®Ó chÕ biÕn ra nã, vÒ kho¶ng nhiÖt ®é s«i, vÒ ph¬ng ph¸p vµ møc ®é lµm s¹ch trong qu¸ tr×nh tinh luyÖn, vÒ hµm lîng vµ b¶n chÊt cña phô gia pha vµo dÇu ®ã. Ngêi ta nhËn thÊy r»ng dÇu bÞ tèi mµu dÇn trong qu¸ tr×nh sö dông lµ dÊu hiÖu cña sù nhiÔm bÈn hay sù b¾t ®Çu cña qu¸ tr×nh dÇu bÞ oxy ho¸. Sù sÉm mµu cña dÇu kÌm theo sù thay ®æi kh«ng lín cña chØ sè trung hoµ vµ ®é nhít thêng lµ dÊu hiÖu nhiÔm bÈn cña c¸c hîp chÊt l¹. C¸c t¹p chÊt cã mµu lµm mµu dÇu thay ®æi mét c¸ch râ rÖt nhng cã thÓ kh«ng ¶nh
21 hëng ®Õn c¸c thuéc tÝnh kh¸c. RÊt nhiÒu dÇu míi cã pha c¸c phô gia mµu vµo trong qu¸ tr×nh sö dông dÇu bÞ tèi mµu ®i rÊt nhanh nªn nãi chung mµu s¾c Ýt cã ý nghÜa ®èi víi dÇu ®éng c¬. Nãi chung, c¸c ph¬ng ph¸p so mµu ®Òu dùa trªn c¬ së so s¸nh b»ng m¾t thêng, lîng ¸nh s¸ng truyÒn qua mét bÒ dµy x¸c ®Þnh cña dÇu víi lîng ¸nh s¸ng truyÒn qua mét trong sè d·y kÝnh mµu chuÈn. Ngêi ta dïng nguån s¸ng tiªu chuÈn, cßn mÉu ®îc ®Æt trong buång thö råi so s¸nh víi mµu cña c¸c ®Üa thuû tinh ®îc quy ®Þnh cã gi¸ trÞ 0,5 ÷ 8,0. PhÐp x¸c ®Þnh mµu cña c¸c s¶n phÈm dÇu má ®îc sö dông chñ yÕu cho c¸c môc ®Ých kiÓm tra trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt v× nã cho biÕt qu¸ tr×nh tinh luyÖn cã tèt hay kh«ng. Tuy nhiªn, ®èi víi ngêi tiªu dïng th× mµu dÇu còng lµ mét chØ tiªu quan träng v× ngêi ta nh×n thÊy ®îc vµ thêng th× c¸c lo¹i dÇu th¬ng phÈm cã mµu tèi hay mµu xÊu ®Òu kh«ng ®îc a chuéng. 1.4.5. Khèi lîng riªng vµ tû träng:[20] Khèi lîng riªng lµ khèi lîng cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña mét chÊt ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn. Tû träng lµ tû sè gi÷a khèi lîng riªng cña mét chÊt ®· cho ë nhiÖt ®é quy ®Þnh víi khèi lîng riªng cña níc ë nhiÖt ®é quy ®Þnh ®ã. PhÐp x¸c ®Þnh khèi lîng riªng kh¸ nhanh vµ dÔ dµng, v× c¸c s¶n phÈm cña mét lo¹i dÇu th« nhÊt ®Þnh cã nhiÖt ®é s«i vµ ®é nhít nhÊt ®Þnh, sÏ cã khèi lîng riªng trong mét kho¶ng nhÊt ®Þnh. Thuéc tÝnh nµy ®îc sö dông réng r·i ®Ó kiÓm tra trong qu¸ tr×nh tinh luyÖn dÇu. C¸c lo¹i dÇu gèc parafin cã khèi lîng riªng nhá h¬n c¸c lo¹i dÇu gèc cã chøa nhiÒu thµnh phÇn naphten vµ aromat. Khèi lîng riªng còng cã Ých trong viÖc ph©n lo¹i dÇu nÕu ta biÕt kho¶ng nhiÖt ®é chng cÊt hay ®é nhít cña dÇu. Khèi lîng riªng vµ tû träng Ýt cã ý nghÜa trong viÖc ®¸nh gi¸ chÊt lîng dÇu vµ nã ®îc dïng chñ yÕu ®Ó x¸c lËp c¸c chØ tiªu vÒ träng lîng vµ thÓ tÝch trong vËn chuyÓn, tån chøa vµ mua b¸n.
22 1.4.6. §iÓm chíp ch¸y vµ b¾t löa:[19,20] §iÓm chíp ch¸y lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ t¹i ¸p suÊt khÝ quyÓn lµ 101,3 kPa, mÉu ®îc ®un nãng ®Õn bèc h¬i trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt cña ph¬ng ph¸p thö sÏ chíp ch¸y khi cã mét ngän löa vµ lan truyÒn tøc th× kh¾p bÒ mÆt cña mÉu. NhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ ë ®ã mÉu tiÕp tôc ch¸y ®îc trong vßng 5 gi©y ®îc gäi lµ ®iÓm b¾t löa. §iÓm chíp ch¸y vµ ®iÓm b¾t löa cña dÇu thay ®æi theo nhiÖt ®é. DÇu cã ®é nhít thÊp h¬n sÏ cã ®iÓm chíp ch¸y vµ ®iÓm b¾t löa thÊp h¬n. Th«ng thêng dÇu naphten cã ®iÓm chíp ch¸y vµ ®iÓm b¾t löa cao h¬n so víi dÇu parafin cã cïng ®é nhít. Víi c¸c hîp chÊt t¬ng tù nhau th× ®iÓm chíp ch¸y vµ ®iÓm b¾t löa sÏ t¨ng khi träng lîng ph©n tö t¨ng. Khi nhiÖt ®é chíp ch¸y vµ b¾t löa cµng nhá th× mÉu cµng dÔ b¾t ch¸y nªn nhiÖt ®é chíp ch¸y ®îc coi lµ ®¹i lîng biÓu thÞ cho tÝnh an toµn ch¸y næ trong qu¸ tr×nh sö dông vµ b¶o qu¶n dÇu b«i tr¬n. 1.5. Sù thay ®æi tÝnh chÊt ho¸ lý cña dÇu trong qu¸ tr×nh sö dông: C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®Æt ra víi tÝnh chÊt sö dông cña dÇu: DÇu kho¸ng cÇn ph¶i cã tÝnh chÊt b«i tr¬n tèt, ®¶m b¶o ®îc chÕ ®é b«i tr¬n láng hoµn toµn vµ ®é bÒn ®¸ng tin cËy cña mµng dÇu trong mäi æ ma s¸t cña c¸c c¬ cÊu m¸y trong d¶i vËn tèc, nhiÖt ®é còng nh t¶i träng lín. Sù b¶o toµn mµng dÇu trªn bÒ mÆt lµ cÇn thiÕt ®Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng ma s¸t b¸n kh« hoÆc ma s¸t kh« g©y mµi mßn vµ ph¸ huû chi tiÕt m¸y. DÇu nhên còng cÇn ph¶i bÒn vÒ mÆt ho¸ häc ®Ó chèng l¹i sù oxy ho¸ bëi oxy trong kh«ng khÝ ë c¸c ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao sÏ thay ®æi tÝnh chÊt cña nã trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ b¶o qu¶n. Mét lo¹i dÇu nhên kh«ng æn ®Þnh sÏ chÞu mét sù oxy ho¸ rÊt nhanh vµ t¹o ra c¸c cÆn r¾n. Nh÷ng cÆn nµy lµ nguyªn nh©n g©y ra sù bÈn m¸y mãc, lµm ch¸y
23 còng nh bÏ gÉy c¸c sÐc-m¨ng trong ®éng c¬. Khi x¶y ra qu¸ tr×nh oxy ho¸, trong dÇu sÏ xuÊt hiÖn c¸c hîp chÊt axit cã tÝnh ¨n mßn. Chóng sÏ rót ng¾n thêi gian lµm viÖc cña dÇu còng nh thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ. DÇu kh«ng chØ cÇn bÒn vÒ mÆt oxy ho¸ bëi oxy kh«ng khÝ mµ cßn ph¶i ®¶m b¶o kh«ng bÞ biÕn ®æi trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng díi ¸p suÊt, ®é Èm vµ nhiÖt ®é cao. V× vËy ®é bÒn ho¸ häc cña dÇu ®îc x¸c ®Þnh bëi c¸c chØ tiªu nh tÝnh bÒn oxy ho¸, ®é cèc ho¸, chØ sè axit, chØ sè xµ phßng ho¸ v.v. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ë c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ, dÇu nhít sÏ tiÕp xóc víi kim lo¹i, chÞu t¸c ®éng cña kh«ng khÝ, nhiÖt ®é xung quanh, ¸p suÊt, c¸c trêng ®iÖn tõ, ¸nh s¸ng tù nhiªn vµ mét lo¹t c¸c yÕu tè kh¸c. Díi ¶nh hëng cña c¸c yÕu tè nµy, cïng víi thêi gian sÏ x¶y ra sù thay ®æi chÊt lîng cña dÇu. §ã lµ sù ph©n huû, sù oxy ho¸, polime ho¸, ngng tô c¸c hydrocacbon, sù ch¸y kh«ng hoµn toµn, sù pha lo·ng dÇu bëi nhiªn liÖu, sù nhiÔm bÈn tõ c¸c chÊt bªn ngoµi vµ sù lÉn níc. Do c¸c qu¸ tr×nh nµy mµ trong dÇu sÏ tÝch luü c¸c chÊt nhùa, cèc, må hãng, c¸c muèi kh¸c nhau, c¸c axit còng nh c¸c m¹t kim lo¹i, c¸c h¹t kho¸ng, c¸c chÊt cã d¹ng sîi, níc.v.v. TÊt c¶ c¸c t¹p chÊt nµy lµm thay ®æi tÝnh chÊt lý ho¸ cña dÇu vµ ®îc gäi chung lµ qu¸ tr×nh l·o ho¸ cña dÇu. 1.5.1. Sù oxy ho¸: Khi lµm viÖc trong c¸c ®éng c¬, m¸y mãc vµ c¸c thiÕt bÞ kh¸c, khi b¶o qu¶n trong kho còng nh khi vËn chuyÓn dÇu ®Òu tiÕp xóc víi oxy cña kh«ng khÝ. Sù tiÕp xóc nµy lµ nguyªn nh©n chñ yÕu g©y nªn sù biÕn ®æi vÒ mÆt ho¸ häc cña dÇu. §ã chÝnh lµ qu¸ tr×nh oxy ho¸. Trong qu¸ tr×nh oxy ho¸, c¸c tÝnh chÊt lý ho¸ cña dÇu sÏ bÞ thay ®æi. Theo quy luËt th× sù thay ®æi nµy dÉn ®Õn sù gi¶m sót c¸c chØ tiªu chÊt lîng cña dÇu. NÕu sù oxy ho¸ x¶y ra ë møc ®é ®ñ s©u th× cã thÓ lo¹i bá dÇu khái hÖ thèng b«i tr¬n cña m¸y mãc vµ thay nã b»ng dÇu míi. Kh¶ n¨ng chèng l¹i qu¸ tr×nh oxy ho¸ nh tèc ®é oxy ho¸, møc ®é oxy ho¸ còng nh ®Æc trng cña c¸c s¶n phÈm t¹o thµnh, phô thuéc vµo
24 b¶n chÊt cña dÇu, nhiÖt ®é, ¸p suÊt kh«ng khÝ, vµo diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc cña dÇu víi kh«ng khÝ, vµo sù cã mÆt cña c¸c t¹p chÊt cã kh¶ n¨ng xóc t¸c hoÆc øc chÕ ®èi víi qu¸ tr×nh oxy ho¸ vµ vµo thêi gian lµm viÖc cña dÇu. Trong qu¸ tr×nh lµm s¹ch dÇu, chØ cßn l¹i mét lîng rÊt nhá c¸c hîp chÊt nhùa vµ chÝnh chóng lµ nh÷ng chÊt oxy ho¸ tù nhiªn trong dÇu. Qu¸ tr×nh oxy ho¸ c¸c chÊt nhùa trong dÇu cho ta nh÷ng s¶n phÈm kh«ng tan trong dÇu mµ kÕt tô l¹i díi d¹ng atphanten vµ cacben. ë d¶i nhiÖt ®é 20 ÷ 30oC th× qu¸ tr×nh oxy ho¸ dÇu trong kh«ng khÝ x¶y ra rÊt chËm. Cïng víi sù t¨ng cña nhiÖt ®é, tèc ®é oxy ho¸ sÏ t¨ng lªn mét c¸ch ®¸ng kÓ. ë nhiÖt ®é 270 ÷ 300oC vµ cao h¬n th× ®ång thêi víi sù bïng næ cña qu¸ tr×nh oxy ho¸ cßn cã sù ph©n huû nhiÖt cña c¸c hydrocacbon t¹o thµnh CO2, níc vµ c¸c hîp chÊt chøa cacbon kh¸c. Sù t¨ng ¸p suÊt cña oxy còng thóc ®Èy qu¸ tr×nh oxy ho¸. Sù oxy ho¸ líp dÇu trong líp mµng máng ë m«i trêng khÝ tr¬ nh trong nit¬ x¶y ra chËm h¬n so víi trong m«i trêng oxy. DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc cña dÇu víi kh«ng khÝ cµng lín th× cµng t¹o ®iÒu kiÖn cho oxy khuÕch t¸n vµo trong dÇu vµ lµm t¨ng kh¶ n¨ng ph¶n øng polime ho¸ díi t¸c ®éng cña oxy t¹o ra c¸c s¶n phÈm nhùa vµ atphanten. B»ng rÊt nhiÒu sù quan s¸t vµ nghiªn cøu ngêi ta ®· x¸c ®Þnh ®îc r»ng mét sè kim lo¹i vµ muèi cña nã cã t¸c dông xóc t¸c ®èi víi qu¸ tr×nh oxy ho¸ dÇu. C¸c kim lo¹i cã vai trß xóc t¸c m¹nh nhÊt lµ Fe, Cu, Ni, Pb, Mn vµ Zn. C¸c kim lo¹i nh Al, Sn kh«ng thóc ®Èy qu¸ tr×nh oxy ho¸ cßn muèi cña nã th× thËm chÝ l¹i cã t¸c ®éng k×m chÕ qu¸ tr×nh nµy. C¸c muèi kim lo¹i t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña dÇu nh muèi cña axit naphtenic cã t¸c dông thóc ®Èy sù oxy ho¸ dÇu. Níc còng cã t¸c dông thóc ®Èy sù oxy ho¸ v× chóng cã t¸c dông lµm t¨ng kh¶ n¨ng ho¹t tÝnh cho c¸c chÊt nãi trªn. Trong giai ®o¹n ®Çu tiªn th× qu¸ tr×nh oxy ho¸ x¶y ra chËm, sau ®ã cêng ®é t¨ng dÇn ®Õn mét ®iÓm cùc ®¹i råi chËm dÇn ®Õn lóc kh«ng ®æi (b»ng 0).