Đề tài Dây chuyền công nghệ pha chế dầu

Dây chuyền công nghệ pha chế dầu LỜI CẢM ƠN! Em xin chân thành cảm ơn thầy - TS. Phan Tử Bằng, người đã hướng dẫn em làm đồ án này. Em xin cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Danh Nhi, TS. Nguyễn Thị Bình cùng các thầy, các cô trong bộ môn Lọc hóa dầu, những người đã hết lòng truyền đạt kiến thức cho chóng em trong bốn năm học vừa qua. Em cũng cảm ơn các cán bộ, nhân viên công tác tại Công ty hóa dầu Petrolimex - Chi nhánh Hải Phòng, nhà máy dầu nhờn Thượng Lí về sự giúp đỡ tận tình của họ trong suốt quá trình em thực tập tại đây. Do trình độ bản thân có hạn và do thời gian viết đồ án ngắn, đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy, các cô và sự góp ý của các bạn đồng nghiệp. MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẦU BÔI TRƠN 1.Lịch sử hình thành và phát triển. 7 2.Chức năng của dầu bôi trơn. 7 3.Yêu cầu chất lượng dầu bôi trơn. 8 4.Phân loại về dầu bôi trơn. 8 5.Thành phần chủ yếu của dầu bôi trơn 11 5.1.Dầu gốc: 11 5.1.1. Các chủng loại dầu gốc: 11 * Dầu gốc khoáng. 11 * Dầu gốc tổng hợp. 13 5.1.2. Công nghệ sản xuất dầu gốc khoáng: 14 * Quá trình chưng cất chân không. 15 * Quá trình tách nhựa đường bằng propan. 17 * Quá trình chiết bằng dung môi để loại Aromatic. 17 * Quá trình tách sáp. 18 * Quá trình làm sạch bằng hiđro. 20 5.2.Các chất phụ gia: 21 5.2.1.Khái niệm: 21 5.2.2.Các loại chất phụ gia: 22 * Chất ức chế oxi hóa. 22 * Chất khử hoạt tính kim loại. 24 * Chất ức chế ăn mòn. 24 * Chất ức chế gỉ. 25 * Chất phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt. 25 - Các chất tẩy rửa. - Các chất phân tán. * Chất cải thiện chỉ số độ nhớt. 26 * Chất làm giảm nhiệt độ đông đặc. 27 * Những chất tạo nhũ / khử nhũ. 27 * Chất phụ gia chống tạo bọt. 27 * Chất phụ gia diệt khuẩn. 28 * Tác nhân bám dính. 28 * Tác nhân làm kín. 28 * Chất phụ gia Tribology: 28 - Chất phụ gia chống mài mòn. - Chất phụ gia cực áp. - Chất phụ gia biến tính ma sát. 6.Đánh giá chất lượng dầu bôi trơn. 30 6.1. Độ nhớt. 30 6.2.Chỉ số độ nhớt. 30 6.3.Nhiệt độ chớp cháy. 30 6.4.Nhiệt độ đông đặc. 31 6.5.Trị sè axit ( TAN ) và kiềm ( TBN ). 31 6.6.Hàm lượng nước. 31 6.7.Hàm lượng cặn cacbon. 31 6.8.Độ bền oxi hóa. 32 6.9.Các phép thử chống mài mòn và chịu áp cao. 32 6.10.Độ tạo bọt. 32 CHƯƠNG 2 DẦU CÔNG NGHIỆP 1.Giới thiệu chung 35 2.Phân loại dầu công nghiệp: 35 2.1. Phân loại chung: 35 * Nhóm dầu công nghiệp thông dụng. 35 * Nhóm dầu công nghiệp chuyên dụng. 35 2.2. Phân loại theo tiêu chuẩn. 36 * Phân loại theo độ nhớt. 36 * Phân loại theo công dụng và lĩnh vực sử dụng. 36 3. Các loại dầu chuyên dụng. 38 3.1. Dầu truyền động bánh răng. 38 3.1.1. Chức năng. 38 3.1.2. Phân loại. 38 3.1.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu truyền động bánh răng. 40 3.1.4. Các sản phẩm do các hãng khác nhau sản xuất. 40 3.2. Dầu máy nén. 42 3.2.1. Chức năng. 42 3.2.2. Phân loại. 42 * Dầu máy nén khí. 43 * Dầu máy nén lạnh. 43 * Dầu cho các bơm chân không. 43 3.2.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu máy nén 44 3.2.4. Các loại dầu máy nén do các hãng khác nhau sản xuất 44 3.3. Dầu thuỷ lực. 45 3.3.1. Giới thiệu chung. 45 3.3.2. Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực. 47 3.3.3. Phân loại. 50 * Phân loại theo độ nhớt. 50 * Phân loại theo đặc tính và mục đích sử dụng. 50 * Phân loại theo hệ thuỷ lực. 51 3.3.4. Các chất phụ gia dùng trong dầu thuỷ lực. 53 3.3.5. Các loại dầu thuỷ lực do các hãng khác nhau sản xuất. 53 3.4. Dầu cách điện. 54 3.4.1. Giới thiệu chung. 55 3.4.2. Yêu cầu về chất lượng đối với nhóm dầu cách điện. 55 3.4.3. Các loại dầu cách điện do các hãng khác nhau sản xuất. 56 3.5. Dầu tua bin. 56 3.5.1. Mô tả chung. 56 3.5.2. Dầu tua bin công nghiệp. 57 3.5.3. Phân loại chung và ứng dụng. 57 3.5.4. Dầu tua bin do hãng Shell sản xuất. 58 CHƯƠNG 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHA CHẾ DẦU CÔNG NGHIỆP 1.Qui trình hình thành một đơn pha chế. 60 1.1.Khảo sát tính chất của dầu gốc. 60 1.2.Khảo sát các chất phụ gia. 60 2.Dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp. 61 2.1.Nhập dầu gốc và các chất phụ gia. 61 2.2.Pha chế dầu gốc với các chất phụ gia. 63 2.3.Đánh giá chất lượng dầu công nghiệp sau khi pha chế. 69 3.Khuấy trộn dầu gốc với chất phụ gia. 69 3.1.Khuấy trộn chất lỏng. 69 3.1.1.Đại cương. 69 3.1.2.Công suất trong thùng trộn. 71 3.1.3.Các loại mái khuấy và dòng trong thùng trộn. 72 3.1.4.Các phương pháp khuấy trộn khác. 73 3.2.Phương pháp khuấy trộn dầu gốc với các chất phụ gia. 74 4. Điều chỉnh lưu lượng dòng nguyên liệu vào và dòng sản phẩm đi ra ở các bể pha chế 3A, 3B, 3C 74 4.1. Điều chỉnh dòng nguyên liệu đi vào các bể pha chế 3A, 3B, 3C. 74 4.2. Điều chỉnh dòng sản phẩm đi ra các bể pha chế 3A, 3B, 3C. 74 5. Qui trình đun nóng dầu. 75 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẦU BÔI TRƠN 1.Lịch sử hình thành và phát triển: Từ thời xa xưa, các thiết bị cơ khí và chất bôi trơn đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Không có chất bôi trơn thì con người không có được những thành tựu rực rỡ và những sáng tạo kì diệu của nền kĩ thuật nh­ ngày nay. Có rất nhiều chất liệu dùng để bôi trơn nh­ mỡ nước, mỡ động vật, dầu thảo mộc và các sản phẩm dầu mỏ tổng hợp... Tuy nhiên, đáng chú ý hơn cả là chất bôi trơn được chế tạo từ dầu mỏ. Cách đây 100 năm, con người, thậm chí, chưa có được khái niệm về dầu bôi trơn. Tất cả các loại máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng dầu mỡ lợn và sau đó, dùng dầu ô liu. Khi dầu ô liu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụng các loại dầu thảo mộc khác. Ví dụ, để bôi trơn cọc sợi máy dệt, người ta đã dùng đến dầu cọ. Kỉ nguyên của dầu bôi trơn thực sự bắt đầu khi loài người tìm ra công nghệ chế biến sâu dầu mỏ. Việc bôi trơn đã mở một cánh cửa cho dầu mỏ. Dầu bôi trơn được sử dụng ngày càng nhiều: máy nổ và động cơ đốt trong thuộc mọi loại kích cỡ; tua bin; máy Ðp... đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ được chế biến cho phù hợp với yêu cầu sử dụng. Các tính chất điện môi của các loại dầu lấy từ dầu mỏ đã khiến chúng được dùng cả trong các maý biến thế, trong các hộp rơ le hoặc hộp nối tiếp trong các dây cáp ngầm dưới đất. Sản xuất dầu bôi trơn là một lĩnh vực của công nghệ lọc dầu. Các tập đoàn tư bản lớn liên quan đến dầu bôi trơn nh­ BP, Exxon, Total... đã có mặt trên hầu hết các nước và trong mọi lĩnh vực của công nghiệp dầu mỏ. Họ đã và đang ứng dụng những thành tựu mới nhất của khoa học, đưa nền công nghiệp dầu mỏ tăng trưởng không ngừng và sản xuất dầu bôi trơn cũng không ngừng được nâng cao về mặt chất lượng cũng như số lượng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại dầu bôi trơn mới. 2. Chức năng của dầu bôi trơn: Bôi trơn là biện pháp làm giảm ma sát và mài mòn đến mức thấp nhất bằng cách tạo ra giữa các bề mặt vật liệu ở đó xảy ra sù ma sát một lớp chất bôi trơn. Lớp chất này tạo ra sự ngăn cách giữa các bề mặt vật liệu một cách nhanh chóng một khi được sử dụng hợp lí. Hầu hết các chất bôi trơn ở dạng lỏng. Dầu bôi trơn có chức năng chủ yếu: Bôi trơn làm giảm ma sát và do đó, làm giảm cường độ mài mòn, ăn mòn của các bề mặt tiếp xúc. Làm sạch và bảo vệ các chi tiết được bôi trơn khỏi các hạt mài mòn nhằm nâng cao tuổi thọ của máy móc. Làm mát động cơ. Làm kín máy. Ngoài các chức năng chủ yếu trên, dầu bôi trơn còn có nhiều chức năng khác nh­: chống gỉ và ăn mòn những bộ phận làm bằng kim loại; giảm tối thiểu cặn... Tuỳ từng chủng loại máy móc và tuỳ điều kiện làm việc, cần lựa chọn dầu bôi trơn thích hợp. 3. Yêu cầu phẩm chất dầu bôi trơn: Dầu bôi trơn-còn gọi là dầu nhờn, dầu nhớt-dùng để bôi trơn các chi tiết chuyển động trượt lên nhau phải có những đặc tính cơ bản sau: Bám dính chắc trên bề mặt dưới dạng một lớp mỏng. Độ nhớt vừa phải, chỉ số độ nhớt thường phải lớn. “Hoà tan” tốt cặn, muội than sinh ra do ma sát, do sự cháy của nhiên liệu. Không ăn mòn máy móc. Bền hoá học, Ýt biến chất khi bảo quản và sử dụng, bền về mặt sinh học. Dẫn nhiệt tốt. 4. Phân loại dầu bôi trơn: Trong lịch sử phát triển đã có nhiều hệ thống phân loại được sử dụng, song mỗi hệ thống đều có những yếu điểm, đều không tổng quát. Hầu hết các hệ thống phân loại đều dựa trên tính chất cơ bản của dầu bôi trơn là độ nhớt và chỉ số độ nhớt. Cách phân loại của SAE, ISO và API được dùng phổ biến. Nói chung, dầu bôi trơn được chia làm hai loại: dầu động cơ và dầu công nghiệp. Đối với dầu động cơ, hầu hết các hệ thống phân loại theo độ nhớt đều dựa vào độ nhớt ở hai nhiệt độ: 100oC và ở một nhiệt độ thấp, thấp hơn 0oC. Theo hệ thống GOST (Nga), nhiệt độ thấp đó là -18oC, còn theo hệ thống SAE thì nhiệt độ thấp đó được tuỳ chọn, tuỳ theo cấp độ nhớt của dầu bôi trơn: Dầu có độ nhớt càng thấp thì nhiệt độ chọn càng thấp. Hiệp hội kĩ sư ô tô Mỹ (SAE) đã đưa ra tiêu chuẩn J300 phân loại cho dầu động cơ theo độ nhớt của dầu ở 100oC và -18oC nh­ ở bảng ( 1.1 ). Bảng ( 1.1 ) Các cấp độ nhớt SAE của dầu động cơ Cấp độ nhớt SAE Độ nhớt ở 0oC, mPa.s. max Độ nhớt ở 100oC, mm2/s Khởi động Khả năng bơm Min Max 0W 3250 ở - 30 30000 ở - 35 3,8 - 5W 3500 ở - 25 30000 ở - 30 3,8 - 10W 3500 ở - 20 30000 ở -25 4,1 - 15W 3500 ở - 15 30000 ở - 20 5,6 - 20W 4500 ở - 10 30000 ở - 15 5,6 - 25W 6000 ở - 5 30000 ở - 10 9,3 - 20 5,6 <9,3 30 9,3 <12,5 40 12,5 <16,3 50 16,3 <21,9 60 21,9 <26,1 Học viện dầu mỏ Mĩ-API (American Petroleum Institue) phân chia dầu động cơ thành hai nhóm chính: nhóm S cho động cơ xăng và nhóm C cho động cơ điezen với đặc tính cho ở bảng ( 1.2 ) và bảng ( 1.3 ). Bảng ( 1.2 ) Phân loại dầu động cơ xăng Kí hiệu Chất lượng dầu và phạm vi sử dụng SA * Dầu không có chất phụ gia. * Dùng cho động cơ xăng dưới điều kiện ôn hoà. SB * Dầu có chất chống oxi hoá và chống xây xát. * Dùng cho động cơ xăng, làm việc nhẹ. SC * Dầu có tính chất hạn chế kết tủa ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, chống gỉ và chống mài mòn trong động cơ xăng. * Dùng cho các loại xe con và một số loại xe tải trong thời gian 1964-1967. SD * Dầu cung cấp tính bảo vệ tốt hơn dầu SC. * Dùng cho các loại động cơ của xe con và một số loại xe tải sản xuất trong thời gian 1968-1970. SE * Dầu có tính chất tốt hơn dầu SD về mặt chống kết tủa ở nhiệt độ cao, tính chống oxi hóa, tính chống gỉ và tính chống ăn mòn cho động cơ xăng. * Dùng cho động cơ các xe con và một số xe tải model 1972 và một phần model 1971. SF * Dầu có tính ổn định chống oxi hóa được tăng cường và cải thiện tính năng chống mài mòn hơn dầu SE. Nó cũng cho tính bảo vệ chống kết tủa trong động cơ, tính chống gỉ và tính chống đặc ở nhiệt độ cao. * Dùng cho các động cơ xe con và một số xe tải model 1980-1988. SG * So với dầu SF có độ ổn định oxi hóa cao hơn, tính chống tạo cặn và tính chống mài mòn. * Cũng có các tính năng của dầu điezen CC và CD. * Dầu cấp này được xem là tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng của xe con, xe tải, xe du lịch. Bảng ( 1.3 ) Phân loại dầu động cơ điezen Kí hiệu Chất lượng dầu và phạm vi sử dụng CA * Dùng cho động cơ điezen làm việc nhẹ. * Dầu có tính chất bảo vệ chống ăn mòn và chống kết tủa trên mặt vòng găng các động cơ điezen hút nhiên liệu một cách thông thường khi dùng nhiên liệu với lượng lưu huỳnh không đòi hỏi phải có các yêu cầu đặc biệt về tính chống mài mòn và tính chống kết tủa. CB * Dùng cho động cơ điezen làm việc ôn hoà. * Dầu có tính bảo vệ cần thiết chống mài mòn ổ bi và đối với hiện tượng kết tủa ở nhiệt độ cao trong các động cơ điezen hút theo cách thông thường sử dụng nhiên liệu có hàm lương lưu huỳnh cao hơn. CC * Dùng cho động cơ xăng và động cơ điezen làm việc từ ôn hoà đến nặng. * Dầu có tính bảo vệ đối với sự hình thành kết tủa ở nhiệt độ cao và sự mài mòn ổ bi trong các động cơ điezen siêu nạp loại nhẹ và cũng có tính chống gỉ, chống ăn mòn, tính chống kết tủa ở nhiệt độ thấp trong các động cơ xăng. CD * Dùng cho động cơ điezen làm việc nặng. * Khống chế một cách có hiệu quả sự mài mòn và kết tủa trong các động cơ điezen siêu nạp có tốc độ cao và công suất lớn, sử dụng nhiên liệu có khoảng chất lượng rộng. CE * Dùng cho các loại động cơ điezen tua bin tăng áp và siêu nạp làm việc nặng, làm việc cả ở tốc độ thấp, tải trọng cao và tốc độ cao, tải trọng thấp. * Yêu cầu thử nghiệm tương đương với dầu API CD + bổ sung NTC 400 và những điều trong yêu cầu kỹ thuật MACK EO-K/2. Đối với dầu công nghiệp, người ta có hai cách phân loại: Phân loại dầu công nghiệp theo công dụng. Phân loại dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO. (xem chi tiết trong chương 2- phân loại dầu công nghiệp) 5. Thành phần chủ yếu của dầu bôi trơn. Dầu bôi trơn được tạo nên từ hai hợp phần là dầu gốc và chất phụ gia. Dầu gốc là hợp phần chủ yếu của dầu bôi trơn. Chất phụ gia tuy chỉ chiếm từ 0,01 đến 5% nhưng cũng có vai trò khá quan trọng. 5.1. Dầu gốc: 5.1.1. Các chủng loại dầu gốc: Dầu gốc có hai loại: Dầu gốc khoáng. Dầu gốc tổng hợp. * Dầu gốc khoáng: là dầu gốc được chế biến từ dầu mỏ. Do giá thành sản xuất các hỗn hợp hiđrocacbon từ dầu mỏ thấp nên chúng được sử dụng phổ biến hơn cả trong số các loại chất bôi trơn hiện có. Dầu gốc từ dầu khoáng được sản xuất từ dầu mỏ bằng quá trình tinh chế chọn lọc. Bản chất của dầu thô và của quá trình lọc dầu sẽ quyết định tính chất vật lí và hóa học của dầu gốc tạo thành. Các phân đoạn dầu thô thích hợp thu được từ tháp chưng cất chân không được chế biến để cho ra những dầu gốc có khoảng độ nhớt thích hợp. Các phân đoạn dầu bôi trơn có thể bao gồm tất cả các hiđrocacbon, các hợp chất dị nguyên tố có trong dầu mỏ. Do vậy, cần phải giữ lại các hợp chất có lợi và loại bỏ các hợp chất không có lợi. Hiđrocacbon có bản chất parafin, naphten, aromatic nhưng các dầu gốc thường gồm chủ yếu các hiđrocacbon vòng với nhiều nhóm thế có bản chất parafin. Parafin có độ nhớt thấp, nhưng có chỉ số độ nhớt cao và nhiệt độ đông đặc cao. Người ta phân loại dầu gốc theo bản chất hiđrocacbon nh­ ở bảng ( 1.4 ). Bảng ( 1.4 ) Đặc tính vật lí và hóa học của các loại dầu gốc khoáng khác nhau Tính chất/thành phần hóa học Dầu parafin Dầu naphten Dầu aromatic Độ nhớt ở 40oC, mm2/s 40 40 36 Độ nhớt ở 100oC, mm2/s 6,2 5,0 4,0 Chỉ số độ nhớt 100 0 -185 Tỉ khối d204 0,8628 0,9194 0,9826 Nhiệt độ chớp cháy, oC 229 174 160 Điểm anilin, oC 107 73 17 Nhiệt độ đông đặc, oC -15 -30 -24 Phân tử lượng 440 330 246 Chỉ sè khúc xạ 1,4755 1,5068 1,5503 Phân tích qua đất sét % hợp chất phân cực % hợp thành phần thơm % thành phần no 0,2 8,5 91,3 3,0 43 54 6,0 80 14 Loại nguyên tử cacbon (phân tích cấu trúc nhóm) %C aromatic %C naphten %C parafin 2 32 66 19 37 44 41 36 23 Ngoài cách phân loại trên, người ta còn phân loại dầu gốc theo bản chất phân đoạn từ đó dầu gốc được sản xuất. Thông thường, độ nhớt của phần chưng cất được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất dầu gốc nằm trong khoảng 11-150 mm2/s ở 40oC, trong khi độ nhớt của các phân đoạn cặn lại khoảng 140-1200 mm2/s ở 100oC. Do vậy, đã xuất hiện cách gọi tên tạo ra sự phân biệt giữa các phân đoạn dầu chưng cất và dầu cặn theo độ nhớt. Các phân đoạn dầu cất trung tính (gồm các dầu gốc nhận được từ quá trình chưng cất chân không, được làm sạch bằng dung môi, có tỉ trọng thấp, độ nhớt thấp) được phân loại theo độ nhớt tiêu chuẩn của chúng ở 100oF theo độ Saybolt ( SUS ). Chúng gồm: SN 150, SN 500, SN 700, ... Trong khi đó, các phân đoạn dầu cặn ( BS ) được phân loại theo độ nhớt Saybolt ( SUS ) ở 210oF. Dựa vào đó, dầu gốc SN 150 là phân đoạn dầu chưng cất có độ nhớt 150 SUS ở 100oF ( 29 mm2/s ở 40oC ) và BS 150 là phân đoạn dầu cặn có độ nhớt 150 SUS ở 210oF ( 30,6 mm2/s ở 100oC ). Người ta cũng phân loại dầu gốc theo chỉ số độ nhớt: Dầu có chỉ số độ nhớt cao ( HVI ); Dầu có chỉ số độ nhớt trung bình ( MVI ); Dầu có chỉ số độ nhớt thấp ( LVI ); Hiện nay, không có qui định và ranh giới chính xác để qui dầu gốc về từng loại trên. Tuy nhiên, dầu có chỉ số độ nhớt lớn hơn 85 thường được coi là HVI, còn nếu chỉ số độ nhớt thấp hơn 30 thì được coi là dầu LVI. Dầu MVI nằm giữa hai khoảng đó ( 30 < MVI < 85). Tuy vậy, công nghệ hydrocracking có thể tạo ra loại dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao hơn 140. Các loại dầu này được liệt vào loại có chỉ số độ nhớt rất cao ( VHVI ) hay siêu cao (XHVI). Dầu LVI được sản xuất từ phân đoạn dầu nhờn naphten. Nó được dùng khi mà chỉ số độ nhớt và độ ổn định oxi hóa không chú trọng lắm. Dầu MVI được sản xuất từ cả hai loại MVIN và MVIP. Dầu gốc loại HVI thường được sản xuất từ phần cất parafin qua công đoạn chiết tách bằng dung môi và tách sáp. * Dầu gốc tổng hợp: là dầu gốc tổng hợp được chế biến bằng con đường tổng hợp hóa học từ các chất đơn giản. Ưu điểm cơ bản của các loại dầu tổng hợp là khoảng nhiệt độ làm việc riêng rộng ( từ -55oC đến 320oC ). Dầu tổng hợp có nhiệt độ đông đặc thấp và độ bền cao, do đó thường được dùng cho những mục đích đặc biệt. Bảng (1.5) đưa ra một số ưu điểm giữa dầu bôi trơn tổng hợp so với dầu bôi trơn khoáng. Bảng ( 1.5 ) Những ưu điểm chung của dầu bôi trơn tổng hợp so với dầu bôi trơn khoáng Ưu điểm kĩ thuật Ưu điểm ứng dụng Độ bền oxy hóa cao Đặc trưng nhớt nhiệt cao Độ bay hơi thấp hơn Nhiệt độ đông đặc thấp Độ bôi trơn tốt hơn Không độc hại Nhiệt độ làm việc cao hơn Khoảng làm việc rộng hơn Giảm tiêu hao dầu Làm việc được ở nhiệt độ thấp hơn Tiết kiệm năng lượng Không gây hại khi tiếp xúc với thực phẩm Có nhiều phương pháp được sử dụng để phân loại dầu bôi trơn tổng hợp. Tuy nhiên, chỉ có hai trong số này được dùng phổ biến nhất. Đó là: Phương pháp thứ nhất là phân nhóm theo loại dầu có cùng tính chất đặc thù, nh­ đặc trưng nhớt, độ bay hơi... bỏ qua sự giống nhau giữa các nguyên liệu chính. Vì vậy, phương pháp này có những ưu điểm cơ bản trong việc lựa chọn và ứng dụng các loại dầu tổng hợp. Phương pháp thứ hai là phân nhóm các loại dầu tổng hợp theo tính chất hóa học cơ bản của chúng. Do đó, các sản phẩm có thể được xem nh­ các nhóm thế hóa chất độc lập, cho phép khái quát đáng kể sự khác nhau giữa các nhóm và trong cùng một nhóm. Từ quan điểm thực tiễn, những loại dầu quan trọng nhất bao gồm: - Hiđrocacbon; - Este hữu cơ; - Poly glicol; - Este phophat; Bốn nhóm này chiếm trên 90% khối lượng dầu tổng hợp hiện đang sử dụng. Các loại dầu khác bao gồm nhiều hợp chất rất đắt tiền thường được sử dụng vơí lượng Ýt hơn. Các ứng dụng chính của bốn loại dầu tổng hợp trên được tổng kết ở bảng ( 1.6 ). Bảng ( 1.6 ) ứng dụng chính của bốn nhóm dầu tổng hợp quan trọng nhất Nhóm dầu tổng hợp ứng dông Hiđrocacbon Dầu động cơ, dầu máy nén, dầu bánh răng, dầu / chất lỏng thuỷ lực Este hữu cơ Dầu động cơ phản lực, dầu động cơ, dầu thuỷ lực, dầu máy nén, dầu tua bin, dầu bánh răng Poly glicol Dầu phanh, dầu chịu lửa, dầu máy nén khí, dầu bánh răng Este photphat Dầu / chất lỏng chịu lửa 5.1.2. Công nghệ sản xuất dầu gốc khoáng. Các phân đoạn dầu thô thích hợp cho sản xuất dầu gốc còn chứa ngoài các cấu tử mong muốn cả các cấu tử không mong muốn của dầu gốc. Các cấu tử mong muốn bao gồm iso parafin và các phân tử có một hay hai vòng gắn với mạch nhánh parafin. Các hợp chất khác, nh­ các hiđrocacbon có cấu trúc vòng naphten, vòng aromat... là những thành phần không mong muốn . Vì chúng có tính chất nhiệt nhớt kém và độ ổn định oxy hóa thấp. Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu về thành phần của dầu gốc cần có, các phân đoạn dầu phải trải qua các công đoạn sản xuất: chưng cất, chiết, kết tinh và xử lí tinh chế. Sơ đồ tổng quát của quá trình sản xuất dầu gốc được trình bày trong hình ( 1-1 ). Ch­ng cÊt ch©n kh«ng ChiÕt b»ng dung m«i T¸ch (parafin) lo¹i s¸p Lµm s¹ch b»ng hy®ro DÇu gèc Nguyªn liÖu (PhÇn cÆn réng) T¸ch atphan b»ng propan PhÇn chiÕt thu ®­îc S¸p thu ®­îc Atphan (hçn hîp cña atphan vµ nhùa) Hình (1-1) Sơ đồ tổng quát của quá trình sản xuất dầu gốc * Chưng cất chân không: Giai đoạn thứ nhất trong công nghệ sản xuất dầu gốc là tách phân đoạn cặn khí quyển trong nhà máy lọc dầu lấy các phân đoạn riêng biệt bằng cách chưng cất chân không. Mục đích của bước này là điều chỉnh độ nhớt và nhiệt độ chớp cháy của dầu gốc, đồng thời đơn giản hoá quy trình chế biến tiếp theo. Sơ đồ công nghệ quá trình chưng cất chân không được trình bày trong hình ( 1-2 ). Dầu Gas Oil Th¸p ch­ng cÊt ch©n kh«ng Dầu cọc sợi nhẹ Dầu cọc sợi nặng Phân đoạn dầu Nguyên liệu bôi trơn nhẹ Phân đoạn dầu bôi trơn nặng Lò gia nhiệt Cặn hẹp Hình ( 1-2 ) Sơ đồ hệ thống chưng cất chân không để sản xuất các công đoạn dầu bôi trơn Chưng cất chân không tạo ra các sản phẩm dầu bôi trơn có độ nhớt khác nhau. Kết quả cho thấy không phải tất cả các loại dầu mỏ đều có thể cho dầu bôi trơn có chất lượng tốt ( xem bảng ( 1.7 ) ). Bảng ( 1.7 ) Tính chất của các phân đoạn dầu bôi trơn tách ra từ một dầu thô naphten Tính chất Các phân đoạn dầu bôi trơn Dầu cọc sợi nhẹ Dầu cọc sợi nặng Dầu bôi trơn nhẹ Dầu bôi trơn nặng Khối lượng riêng ở 15oC, g/cm3 0,900 0.915 0,930 0,936 Độ nhít ở 40oC, mm2/s ở 100oC, mm2/s 10,1 2,43 26,0 4,25 119 9,75 380 19,5 Chỉ số độ nhớt 52 28 36 37 Nhiệt độ chớp cháy, oC 160 181 221 258 * Quá trình tách nhựa đường bằng propan: Những phân đoạn dầu bôi trơn nặng thường chứa asphalten cần được loại bỏ trước khi được xử lí tiếp. Nhờ vậy mà dầu thu được có độ nhớt thấp và giảm hướng tạo cặn dạng cốc. Dung môi hay dùng cho quá trình tách nhựa đường là propan láng. Th¸p chiÕt Th¸p t¸ch dÇu Th¸p t¸ch Atphanten Atphanten 1thÓ tÝch Nguyªn liÖu 5 ¸8 thÓ tÝch propan DÇu trong propan propan DÇu t¸ch atphan Atphan + propan propan Hình ( 1-3 ) Sơ đồ công nghệ quá trình tách nhựa đường Trong tháp chiết, nguyên liệu tiếp xúc với lượng prapan 5-8 lần theo thể tích ở nhiệt độ thích hợp. Rafinat gồm dung môi 15-20 % (trọng lượng dầu). Dầu càng nặng thì lượng propan dùng càng phải lớn. Extract chứa từ 30-50 % propan (theo thể tích). Rafinat gồm các hợp chất nhựa, asphalten đi ra từ đáy tháp, còn hỗn hợp dầu-propan đi ra từ đỉnh là Extract. Propan sau khi thu hồi lại đưa vào chu trình sử dụng tiếp. * Chiết bằng dung môi để loại aromatic: Mục đích của công đoạn này loại bớt aromatic, cải thiện chỉ số độ nhớt và độ chống lão hóa. Nguyên lí của quá trình chiết bằng dung môi dựa trên việc sử dụng dung môi hoà tan aromatic. Có hai dung môi hay được sử dụng là Furfurol và Phenol. Sơ đồ đơn giản của quá trình chiết bằng dung môi được trình bày trong hình ( 1-4 ). Th¸p chiÕt Th¸p ch­ng cÊt dung m«i trong Rafinat Th¸p ch­ng cÊt dung m«i trong Extract Dung m«i tuÇn hoµn Rafinat Dung m«i Dung m«i Nguyªn liÖu Rafinat (cÇn ph¶i t¸ch s¸p) Ph©n ®o¹n ch­ng cÊt Aromatic Extract Hình (1-4) Sơ đồ đơn giản của quá trình chiết bằng dung môi Trong bảng ( 1.8 ), so sánh tính chất của Rafinat được tách chiết bằng Furfurol với phân đoạn dầu bôi trơn thu được từ một dầu naphten. Bảng ( 1.8 ) Một số tính chất của Rafinat được chiết bằng Furfurol so với phân đoạn dầu Tính chất Phân đoạn dầu Rafinat Độ nhít, mm2/s ở 40oC ở 100oC 93 8,2 77 8,1 Chỉ số độ nhớt 26 61 Khối lượng riêng, g/cm3 ở 15oC 0,929 0,906 Nhiệt độ đông đặc, oC -32 -32 Cặn cacbon, % khối lượng 0,17 0,07 * Quá trình tách sáp: Sáp dầu mỏ là một hỗn hợp parafin mạch thẳng và các hiđrocacbon khác có nhiệt độ nóng chảy cao và hòa tan kém trong dầu ở nhiệt độ thấp. Vì vậy, chúng không được phép có mặt nhiều trong dầu bôi trơn, trừ khi các loại dầu được sử dụng trong những điều kiện không phải nhiệt độ thấp, ví dụ nh­ ở điều kiện nhiệt độ phòng hoặc điều kiện khí hậu nhiệt đới. Tách sáp là một trong những khâu quan trọng nhất và khó khăn nhất trong quá trình chế biến dầu gốc. Có hai loại qui trình chính hiện nay đang được sử dụng. Qui trình thứ nhất là tách sáp bằng phương pháp kết tinh. Qui trình thứ hai là tách sáp dùng xúc tác hay còn gọi là quá trình dùng cracking chọn lọc để bẻ gãy phân tử parafin tạo thành những sản phẩm nhẹ. + Tách sáp bằng phương pháp kết tinh: Trong phương pháp này, người ta tách sáp bằng cách sử dụng hiệu ứng làm lạnh sâu và sử dụng dung môi chọn lọc nh­ ở hình ( 1-5 ). Dung môi chọn lọc trong sơ đồ là MBK ( toluen ). Dung môi Qu¸ tr×nh kÕt tinh Qu¸ tr×nh läc Qu¸ tr×nh lo¹i dung m«i ®Ó s¶n xuÊt parafin S¸p mÒm Dung dÞch dÇu t¸ch s¸p ThiÕt bÞ lµm l¹nh DÇu lÉn s¸p Dung m«i MEK/Toluen Bïn s¸p l¹nh Parafin (s¸p) DÇu ®· t¸ch Parafin Qu¸ tr×nh t¸ch dung m«i Dung môi Hình (1-5) Sơ đồ đơn giản của quá trình tách parafin từ dầu parafin chưng cất Dung môi chính gồm các xeton, propan và các dẫn xuất clo của hiđrocacbon. Dùng hỗn hợp hai loại dung môi tốt hơn là dùng riêng từng loại, chẳng hạn hoặc là sử dụng metyl etyl xeton ( MEK ) với metyl iso butyl xeton ( MIBK ) hoặc MEK với toluen. Trong hình ( 1-5 ), vai trò của các dung môi như sau: MEK hòa tan rất Ýt sáp ở nhiệt độ thấp và tác dụng như chất lắng sáp, toluen hòa tan dầu và giữ dầu ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ thấp. Sau khi kết tinh, dầu parafin được tách ra thành dầu đã loại parafin và sáp mềm. + Quá trình hyđrocrackinh chọn lọc: Quá trình này còn được gọi là quá trình tách parafin xúc tác. Có hai công nghệ hyđrocracking chọn lọc dùng để tách parafin từ dầu. Công nghệ thứ nhất chỉ dùng một loại xúc tác nhằm hạ nhiệt độ đông đặc. Công nghệ thứ hai dùng hai loại xúc tác vừa hạ nhiệt độ đông đặc vừa để tăng độ bền oxy hoá của sản phẩm. Những ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp dùng dung môi thông thường: - Hiệu suất dầu bôi trơn cao hơn từ 5-15%. - Không cần công đoạn làm sạch bằng hiđro. - Cho phép sản xuất dầu gốc có nhiệt độ đông đặc thấp từ những nguyên liệu có hàm lượng parafin cao. * Làm sạch bằng hiđro: Sau khi qua các công đoạn trên, dầu thường còn có màu , vì thường chứa nhiều hợp chất dị nguyên tố. Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc của dầu gốc và việc loại bỏ chúng là yêu cầu chính của quá trình tinh chế cuối cùng này. Sơ đồ quá trình xử lí dầu gốc bằng hiđro được trình bày trong hình ( 1-6 ). Trong sơ đồ, nguyên liệu tiếp xúc với hiđro trong điều kiện có xúc tác và nhiệt độ, áp suất thường là 10-12 MPa và nhiệt độ 300-375oC. Chất xúc tác là Molipđen-Coban ( Mo-Co ). Nguyên liệu dầu có chứa các hợp chất nitơ và lưu huỳnh chuyển hóa từng phần thành amoniac và hyđrosunfua, còn các hiđrocacbon thơm một phần bị hiđro hóa thành naphten. Quá trình làm sạch bằng hiđro có thể dùng cho nhiều chủng loại dầu như xử lí dầu naphten có chỉ số độ nhớt trung bình, cải thiện độ bền màu và giảm lượng hiđrocacbon thơm đa vòng của dầu naphten có chỉ số độ nhớt thấp... KhÝ hi®ro tuÇn hoµn DÇu gèc thµnh phÈm Nguyªn liÖu (DÇu ®· t¸ch s¸p) 2 3 4 1 1 - M¸y nÐn 2 - Lß nung 3 - Th¸p ph¶n øng cã xóc t¸c 4 - Th¸p t¸ch PhÇn nhÑ Khí hiđro Hình ( 1-6 ) Quá trình xử lí dầu gỗc bằng hiđro 5.2. Các chất phụ gia: 5.2.1. Khái niệm: Dù đã loại những chất có hại, dầu gốc không có đủ mọi tính chất cần thiết của dầu bôi trơn. Để có được những tính chất cần có, người ta phải pha thêm các chất phụ gia. Các chất phụ gia là những chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, được thêm vào để nâng cao các tính chất riêng biệt của dầu bôi trơn. Hàm lượng của chất phụ gia trong dầu bôi trơn thường chiếm từ 0,01 đến 5%. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, một chất phụ gia có thể được đưa vào ở khoảng nồng độ dao động từ vài phần triệu đến trên 10%. Trong một số trường hợp, các chất phụ gia riêng biệt được pha thẳng vào dầu gốc. Trong các trường hợp khác, hỗn hợp các loại chất phụ gia được pha trộn thành chất phụ gia đóng gói, sau khi được đưa tiếp vào dầu. Các chất phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau, gây hiệu ứng tương hỗ, hoặc chúng có thể dẫn đến hiệu ứng đối kháng. Trong trường hợp sau có thể làm giảm hiệu lực của chất phụ gia, tạo ra những sản phẩm phụ gia không tan hoặc những sản phẩm có hại khác. Những tương tác này là do hầu hết các chất phô gia đều là các hóa chất hoạt động vì thế chúng tác dụng qua lại ngay trong chất phụ gia đóng gói hoặc trong dầu và tạo ra những chất mới. Dầu gốc ảnh hưởng đến chất phụ gia qua hai tính năng chính: tính hòa tan và tính tương hợp ( thích hợp nhau ). Chẳng hạn, hiđrocacbon tổng hợp Ýt hòa tan chất phụ gia ( ngược lại với dầu khoáng ), nhưng chúng có tính tương hợp chất phụ gia rất tốt. Tính tương hợp của chất phụ gia phụ thuộc rất nhiều vào thành phần dầu gốc. Tính hòa tan có thể giải thích như sau: sự hình thành các chất phụ gia hoạt động bề mặt phụ thuộc nhiều vào khả năng của chúng hấp phụ trên bề mặt máy ở thời gian và vị trí nhất định. Dầu gốc có tính hòa tan cao có thể giữ chất phụ gia ở dạng hòa tan mà không cho phép chúng hấp phụ. Mặt khác, dầu có tính hòa tan kém có thể để chất phụ gia bị tách trước khi nó kịp hoàn thành chức năng đã định. Chất phụ gia có thể đảm nhiệm một hay nhiều chức năng. Các chức năng quan trọng bao gồm: Làm tăng độ bền oxy hoá. Ngăn chặn hoạt tính xúc tác của kim loại trong quá trình oxy hoá và ăn mòn. Chống ăn mòn / gỉ. Chống sự tạo cặn bám và cặn bùn. Giữ các tạp chất bẩn ở dạng huyền phù. Tăng chỉ số độ nhớt. Giảm nhiệt độ đông đặc. Làm dầu có thể trộn lẫn với nước. Chống tạo bọt. Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật. Làm cho dầu có khả năng bám dính tốt. Tăng khả năng làm kín. Làm tăng ma sát. Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn. Chống kẹt xước các bề mặt kim loại. 5.2.2. Các loại chất phụ gia: * Chất ức chế oxy hóa: Chống oxy hóa là một khía cạnh quan trọng của sự bôi trơn vì oxi không khí có thể tác dụng với các hợp phần của dầu bôi trơn ở những điều kiện vận hành khác nhau. Hầu hết các hợp phần của dầu bôi trơn đều tác dụng nhanh hoặc chậm với oxi của không khí. Tốc độ của quá trình oxi hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, sự xúc tác của kim loại (Fe, Cu), thời gian vận hành, tốc độ pha trộn giữa oxi và dầu bôi trơn... Cơ chế của quá trình oxi hóa rất phức tạp. Quá trình này được xác định là phản ứng dây chuyền của các gốc tự do: - Giai đoạn khơi mào: RH + O2 2R. + H2O2 - Giai đoạn phát triển mạch: R. + O2 ROO. ROO. + RH ROOH + R. ROOH là một hợp chất không bền, dễ bị phân huỷ thành RO. và .OH theo phương trình: ROOH RO. + .OH hay bị phân huỷ thành ROO. và RO. : 2ROOH H2O + ROO. + RO. - Giai đoạn tắt mạch: Các hiđro peoxit kết hợp với nhau tạo thành các ancol, xeton, andehit, axit cacboxylic... R. + R. R-R R. + .OH ROH R. + ROO. ROOR ROO. axit, xeton, rượu... Các hợp chất này tan trong dầu. Trong quá trình này, các hợp chất chứa oxi bị polime hóa tạo thành những hợp có độ nhớt cao, mà đến một nhiệt độ nào đó trở nên không tan trong dầu. Để làm giảm sự tạo thành các sản phẩm oxi hóa từ dầu bôi trơn, người ta sử dụng các chất ức chế oxi hóa: chúng có tác dụng làm giảm bớt các peoxit hữu cơ, do đó kết thúc các phản ứng chuỗi và vì thế làm giảm tối đa sự tạo thành axít, muối, polime... Người ta thường sử dụng hai loại chất ức chế oxi hóa : - Nhóm thứ nhất bao gồm những chất phản ứng với gốc khơi mào, các gốc peoxit và hiđro peoxit tạo thành các hợp chất không hoạt động. Nhóm này phát huy tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp hơn 90OC. Cơ chế phản ứng nh­ sau: ROO. + InhH ROOH + Inh. Inh. + .OOR InhOOR Đáng chú ý trong các hợp chất thuộc nhóm này là các ankyl phenol và amin thơm. - Nhóm thứ hai gồm những chất hóa học có tác dụng phân huỷ những hợp chất peoxit thành những hợp chất kém hoạt động. Nhóm này phát huy tác dụng tốt ở nhiệt độ 90-95OC. Tiêu biểu cho chất phụ gia thuộc nhóm này là các đithiophotphat. Đặc biệt phải kể đến kẽm điankyl đithiophotphat ( ZnDDP ). Bên cạnh tính chống oxi hóa tốt, nó còn được sử dụng nh­ chất chống mài mòn và chất chống ăn mòn. * Chất khử hoạt tính kim loại: Một sè kim loại nh­ đồng có thể xúc tác các chuỗi phản ứng oxi hóa theo cơ chế gốc tự do. Để hạn chế và ngăn ngừa các phản ứng loại này, người ta sử dụng các chất khử hoạt tính kim loại hoặc thụ động hóa kim loại. Đây là các chất phụ gia ngăn cản hoặc làm chậm tác động xúc tác của kim loại. Các chất thụ động hóa kim loại tác động bằng cách hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo ra một lớp màng mỏng. Lớp màng mỏng này ngăn cản sự tiếp xúc giữa môi trường và kim loại nền. Do vậy, chúng còn được xem là các chất ức chế ăn mòn. Trong số các hợp chất hóa học thuộc loại này, phải kể đến các dẫn xuất của etylenđiamin, propylenđiamin của đisalixiliđen, EDTA (axit etylen điamin tetraaxetic) và benzotriazol. * Các chất ức chế ăn mòn: Các chất phụ gia loại này bảo vệ ổ đỡ và các bề mặt kim loại khác khỏi bị ăn mòn. Các chất ức chế oxi hóa làm giảm tối thiểu việc tạo thành các peroxit hữu cơ, axit... nên chúng cũng là các chất ức chế ăn mòn. Các chất ức chế ăn mòn tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngăn cản sự tiếp xúc của các tác nhân axit, peoxit và các chất khác với kim loại nền. Màng hấp phụ bảo vệ cũng giảm tối thiểu tác dụng xúc tác oxi hóa của các kim loại. Các chất ức chế ăn mòn tiêu biểu gồm: Đithiophotphat kim loại, đặc biệt là kẽm. Điankyl đithiophotphat. Benzotriazol. Sunfonat kim loại, sunfonat kim loại kiềm cao... * Chất ức chế gỉ: Gỉ là sự hình thành các hợp chất của sắt, một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn bề mặt. Gỉ kim loại đen hình thành trong quá trình tiếp xúc vơí dầu bôi trơn hay chất lỏng cắt gọt, có thể do nước hay các tạp chất chứa trong dầu. Hàm lượng nước trong dầu thay đổi từ mức rất thấp tới 40% trong các chất lỏng thuỷ lực, nhũ hóa và 95% hoặc cao hơn trong các chất lỏng cắt gọt nền nước. Vì vậy, ức chế gỉ là một yêu cầu đối với tất cả các loại dầu. Các chất ức chế gỉ ngăn nước thấm qua màng hữu cơ bảo vệ bằng cách hấp phụ lên bề mặt kim loại. Có rất nhiều hợp chất được dùng để ức chế gỉ. Trong đó, phải kể đến: Axit ankylsuxinic. Các amin hữu cơ. Các amin photphat. Imiđazolin. Các sunfonat kiềm và trung tính... * Chất phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt: Thuật ngữ chất phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt liên quan tới các dầu chịu tải cao, chống oxi hóa và chống ăn mòn. Nh­ chóng ta đã biết, quá trình oxi hóa dầu bôi trơn đã tạo ra các cặn bẩn (bồ hóng, nhựa, asphalten) và các hợp chất mang tính axit. Các sản phẩm oxi hóa này kết hợp với các sản phẩm cháy của nhiên liệu dẫn đến sự biến chất của dầu bôi trơn: tăng độ nhớt, giảm trị số độ nhớt. Ngoài ra, các sản phẩm này còn có thể kết tủa lại, đóng lại trên bề mặt chi tiết, do đó, gây tổn hao công suất của thiết bị. Hơn nữa, người ta đưa vào dầu bôi trơn các chất phụ gia có tác dụng: Ngăn chặn sự tạo thành cặn lắng trên bề mặt kim loại. Ngăn chặn sự tạo cặn bùn trong động cơ. Ngăn chặn sự ăn mòn kim loại. Các chất phụ gia nh­ vậy được gọi là các chất phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt. Chúng gồm hai loại: các chất tẩy rửa và các chất phân tán. Tính rửa là hiện tượng làm sạch bề mặt khỏi cặn lắng. Tính phân tán là khả năng khối dầu có thể giữ các tạp chất ở trạng thái lơ lửng. Các chất tẩy rửa và phân tán đều là các chất phân cực. + Các chất tẩy rửa: Các chất tẩy rửa gồm ba phần: - Các nhóm phân cực, nh­ sunfonat. - Các gốc mạch thẳng, mạch vòng hoặc mạch thơm. - Một hoặc vài ion kim loại thông thường (ion Mg, ion Ca...). Các chất tẩy rửa có tác dụng trung hòa các axit sinh ra (đặc biệt là các axit mạnh). Đồng thời, chúng ngăn cản hoặc loại trừ các cặn không tan trong dầu. Chúng tác dụng bằng cách hấp phụ trên các hạt khôn tan, giữ chúng ở dạng lơ lửng trong dầu để giảm tối thiểu cặn lắng và giữ sạch các chi tiết của động cơ. Các chất phụ gia tẩy rửa gồm: Sunfonat. Phenolat. Salixilat. Photphonat. + Các chất phân tán: Các chất phân tán là các chất phụ gia có khả năng ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Cấu trúc chung của một chất phân tán gồm hai phần: phần phân cực và phần tan trong dầu. Tính phân cực của chất phân tán có được là do sự có mặt của các nguyên tử oxi, nitơ hay photpho trong phân tử. Các chất phân tán có chức năng cơ bản là làm yếu lực cấu kết giữa các tiểu phân riêng biệt với nhau, tạo điều kiện làm tan rã các kết tủa xốp và các khối tụ, do đó cho phép từng tiểu phân có thể tồn tại như một thực thể riêng biệt. Nói một cách khác, các chất phân tán có một ái lực mạnh lên các tiểu phân gây bẩn và chúng bao quanh mỗi tiểu phân bằng các phân tử tan trong dầu, nhờ đó giữ cho các cặn của dầu không bị kết tụ và đóng cặn lại động cơ. Các chất phân tán bao gồm: - Ankenyl poliamin suxinimit. - Este phophonat. - Ankylhyđroxybenzyl poliamin. - Este polyhyđroxysuxinic. - Polyaminamit imiđazolin. - Polyamin suxinamit... * Các chất cải thiện chỉ số độ nhớt: Các chất cải thiện chỉ số độ nhớt là các polime tan được trong dầu có tác dụng làm tăng độ nhớt của dầu mà nhờ đó tốc độ thay đổi của độ nhớt của dầu theo nhiệt độ giảm đi. Điều này có nghĩa là chúng làm tăng tối thiểu độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thấp, nhưng lại làm tăng đáng kể độ nhớt ở nhiệt độ cao. Sở dĩ nh­ vậy vì các phân tử polime tồn tại ở dạng xoắn chặt trong dầu gốc lạnh ( là dung môi có khả năng hòa tan kém ) và duỗi ra thành dải dài trong các dầu gốc nóng ( là dung môi có khả năng hòa tan tốt hơn ). Dạng trải rộng của phân tử sẽ làm tăng độ nhớt của dầu. Các chất phụ gia này được chia thành hai nhóm: dạng hiđrocacbon và dạng este. Trong đó, bao gồm: - Copolyme etylen-propylen. - Poly iso butylen. - Copolyme styren-butadien đã hiđro hóa. - Copolyme styren-isopren. - Polimetacrylat của este styren maleic. - Poliacrylat của este styren maleic. * Các chất làm hạ nhiệt độ đông đặc: Dầu khoáng có chứa sáp parafin. Khi lạnh, sáp bị kết tinh thành các tinh thể có cấu trúc kiểu lưới và ngăn cản sự chảy của dầu. Các chất hạ nhiệt độ đông đặc là các chất hữu cơ có tác dụng hạ nhiệt độ đông đặc của dầu do làm chậm lại quá trình tạo thành các tinh thể sáp hoàn hảo bằng cách bao bọc xung quanh hoặc cùng kết tinh với sáp. Các chất hạ nhiệt độ đông đặc chủ yếu bao gồm: - Các polime metacrylat. - Các polime anpha-olefin và copolime... * Những chất tạo nhũ / khử nhũ: Chất tạo nhũ là những chất hoạt động bề mặt để phân tán nước trong dầu hoặc dầu trong nước. Từ hệ nước trong dầu, người ta nhận được chất lỏng thuỷ lực chống cháy, chất bôi trơn dùng trong khoan đá và một vài loại môi trường dùng trong sợi kéo kim loại. Chất tạo nhũ có thể là: - Các ankenyl suxinimit. - Các muối sunfonat. - Các axit béo và muối của axit béo. - Các este của axit béo. - Các poliankylen glicol. - Các phenol và phenol ete. - Các etanol amin. - Các amit của dầu talo. Các chất tạo nhũ chia làm ba nhóm: (i) anion; (ii) cation; (iii) không ion. * Chất phụ gia chống tạo bọt: Sự tạo bọt có thể gây phiền phức khi vận hành hệ bôi trơn Tribology. Sự tạo bọt ảnh hưởng mạnh tới tính chất bôi trơn của dầu và làm tăng sự oxi hóa do oxi của không khí bị trộn mạnh vào dầu. Trong thực tế, sự tạo bọt là một vấn đề nan giải, làm cho dầu bị tổn thất, ngăn cản sự chảy của dầu trong hệ thống tuần hoàn, gây nên bôi trơn không đầy đủ, làm tăng thời gian phản hồi của hệ thuỷ lực. Để tránh hoặc làm giảm sự tạo bọt, người ta dùng các loại chất phụ gia chống tạo bọt. Người ta cho rằng các phân tử chất phụ gia chống tạo bọt bám vào bọt không khí làm giảm sức căng bề mặt. Các bọt bong bóng nhỏ vì thế mà tụ lại thành các bong bóng lớn nổi lên trên bề mặt lớp bọt và vỡ ra làm thoát không khí ra ngoài. Hiệu quả của chất phụ gia chống tạo bọt phụ thuộc rất lớn vào nồng độ của chất phụ gia trong dầu bôi trơn. Trong đa số các trường hợp, việc thay đổi nồng độ chất phụ gia lớn hơn hay nhỏ hơn khoảng giới hạn cho phép có thể dẫn đến sự thúc đẩy tạo bọt.Ví dụ như Silicon lỏng, nó chỉ có hiệu quả chống tạo bọt tốt nhất khi nồng độ của nó trong dầu bôi trơn vào khoảng từ 1 đến 20 ppm. Nếu pha với nồng độ cao thì có thể làm cho dầu bị tạo nhiều bọt hơn cả dầu bôi trơn chưa cho chất phụ gia chống tạo bọt. Ngoài Silicon lỏng, các chất phá bọt khác thường được sử dụng bao gồm: - Polymetacrylat. - Dầu sunfonat hóa. - Muối của ankylankylenđithiophotphat.... * Chất phụ gia diệt khuẩn: Chất phụ gia này được dùng để ngăn ngừa hoặc làm giảm sự phát triển của vi sinh vật, nấm, chất nhờn bẩn... Các chất diệt khuẩn quan trọng nhất gồm: - Phenol. - Hợp chất chứa clo. - Etanolamin. - Formandehit. - Triazin... * Tác nhân bám dính: Các chất phụ gia này là các chất làm tăng độ bám dính và độ nhớt của dầu bôi trơn. Nói cách khác, các chất phụ gia này cho các chất bôi trơn bám dính vào bề mặt máy móc tốt hơn, không bị trôi, bị rò rỉ, làm nhiễm bẩn môi trường xung quanh. Các chất điển hình là: - Polimetacrylat. - Poli iso butylen. - Xà phòng nhôm của các axít không no và các loại xà phòng khác. Các chất phụ gia loại này, thông qua hiện tượng vật lí, nhớt dẻo nh­ làm tăng độ nhớt và tạo cho chất bôi trơn khả năng chuyển sang cấu trúc thớ sợi. * Tác nhân làm kín: Các chất này làm cho các đệm chất dẻo khi tiếp xúc vơí chất bôi trơn không bị co lại. Các chất bôi trơn thường được pha chế sao cho đệm trương tới mức vừa đủ đảm bảo làm kín mà không bị quá mềm. Các tác nhân làm kín chủ yếu: - Các hiđrocacbon thơm. - Xeton. - Andehit và este. * Chất phụ gia Tribology: Tuỳ theo từng loại động cơ và điều kiện vận hành, có ba chế độ bôi trơn: - Bôi trơn màng lỏng ( thuỷ động ). - Bôi trơn màng mỏng ( hỗn hợp ). - Bôi trơn màng rất mỏng ( giới hạn ). Trong chế độ bôi trơn thuỷ động, các bề mặt rắn không tiếp xúc trực tiếp với nhau. Độ dày của màng bôi trơn chịu tải trọng do độ nhớt của chất bôi trơn quyết định. Khi điều kiện vận hành trở nên khắc nghiệt hơn (tải trọng cao, tốc độ thấp, độ ráp bề mặt lớn) thì sẽ tới lúc màng lỏng hoàn toàn không thể chịu được tải trọng đè lên. Các điểm nhô lên trên bề mặt rắn sẽ cùng gánh tải trọng với màng chất lỏng. Chế độ bôi trơn chuyển sang bôi trơn màng mỏng hỗn hợp, sau đó, sang chế độ bôi trơn giới hạn. Các chất phụ gia Tribology là một nhóm chất cực kì quan trọng. Chúng bao gồm các chất hữu cơ, cơ kim và các chất vô cơ. Chúng có các chức năng nh­ sau: chất phụ gia biến tính ma sát ( FM ), chất phụ gia chống mài mòn ( AW ) và chất phụ gia cực áp ( EP ). + Chất phụ gia biến tính ma sát: Chất phô gia biến tính ma sát là chất làm giảm hệ số ma sát và đạt được sự trượt phẳng, nhẵn hoặc làm tăng hệ số ma sát để đạt được sự dừng trượt. Các chất phụ gia loại này làm tăng độ bền của màng dầu và nhờ đó, giữ cho bề mặt kim loại tách rời nhau và ngăn không cho lớp dầu bị phá huỷ. Chất phụ gia FM bao gồm nhiều loại hợp chất chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh, molipđen và các nguyên tố khác. Các chất phụ gia này làm tăng độ bền của màng dầu chủ yếu do hiện tượng hấp phụ vật lí nhờ đó làm giảm ma sát. + Chất phụ gia chống mài mòn: Mài mòn là sự tổn thất kim loại giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau. Có ba dạng mài mòn cơ bản: mài mòn dính, mài mòn hạt và mài mòn hóa học. Sự mài mòn hạt là do có các hạt mài, các tạp chất từ bên ngoài đưa vào hoặc do các phần tử từ mài mòn dính gây ra. Nó có thể được ngăn ngừa nếu ta dùng biện pháp tách, lọc. Sự mài mòn hóa học xảy ra do có sự tấn công của các chất gây ăn mòn, thường là axit. Vì vậy, ta có thể kiềm chế dạng mài mòn này bằng cách sử dụng các chất tẩy rửa kiềm cao. Sự mài mòn dính xảy ra do sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại. Hiện tượng này có thể được ngăn cản khi cho vào những hợp chất tạo màng dầu bôi trơn và nhờ đó, có sự hấp phụ vật lí hoặc phản ứng hóa học mà nó bảo vệ được bề mặt. Các chất phụ gia chống mài mòn bao gồm các chất phụ gia Tribology có hiệu lực trong vùng bôi trơn hỗn hợp khi mà sự thẩm thấu màng dầu bị các điểm nhấp nhô bề mặt làm gián đoạn. Tại chỗ tiếp xúc kim loại cục bộ trên bề mặt ma sát, các chất phụ gia này hấp phụ hóa học và phản ứng với kim loại tạo ra hợp chất bề mặt mà thường bị biến dạng do chảy dẻo dẫn tới sự phân bố tải trọng khác đi. Các chất phụ gia chống mài mòn quan trọng gồm: - Kẽm điankylđithio photphat ( ZnDDP ). - Hợp chất của photpho. - Các hợp chất chứa lưu huỳnh nh­ sunfua, đisunfua. - Các dẫn xuất béo và nhiều hóa chất khác. + Chất phụ gia cực áp ( EP ): Các chất phụ gia cực áp ngăn ngừa kẹt xước và hàn dính giữa các bề mặt kim loại đang hoạt động dưới áp suất cực lớn. Sự gia tăng khả năng chịu tải của các chất phụ gia này có thể liên quan đến sự gia tăng mài mòn. Các chất phụ gia EP được sử dụng rộng rãi bao gồm: các dầu béo được sunfua hóa; các este và hiđrocacbon nh­ polibutylen; hiđrocacbon được clo hóa... 6. Đánh giá chất lượng dầu bôi trơn: Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng dầu bôi trơn gồm: 6.1. Độ nhớt: ASTM D445; ASTM D2602; ASTM D2983 Độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản của dầu bôi trơn. Độ nhớt là một yếu tố trong việc tạo thành màng bôi trơn thuỷ động và hỗn hợp. Thêm vào đó, độ nhớt quyết định khả năng khởi động dễ dàng ở điều kiện lạnh. Nó cũng đánh giá khả năng làm kín của dầu, cũng nh­ mức độ tiêu hao và thất thoát. Như vậy, đối với mỗi chi tiết máy, điều cơ bản đầu tiên là phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt thích hợp. Nói chung, các phương tiện tải trọng nặng, tốc độ thấp thì phải sử dụng các dầu bôi trơn có độ nhớt cao, còn những phương tiện tải trọng nhẹ, tốc độ cao thì dùng dầu có độ nhớt thấp. Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc theo dõi dầu trong quá trình sử dụng. Nếu độ nhớt tăng thì đó là biểu hiện của dầu bị oxi hóa. Còn nếu độ nhớt giảm thì có thể là nhiên liệu hay các tạp chất khác lẫn vào dầu. Độ nhớt có thể được xác định theo phương pháp ASTM D445, ASTM D2602 và ASTM D2893. 6.2. Chỉ số độ nhớt: ASTM D2270 Đây là đại lượng đặc trưng cho tính nhớt nhiệt của dầu bôi trơn. Dầu có chỉ số độ nhớt càng cao thì ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt động học càng nhỏ và ngược lại. Chỉ số độ nhớt được xác định theo phương pháp ASTM D 2270. 6.3. Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa: ASTM D92; ASTM D 93 Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó hơi dầu tạo ra bị đốt cháy tức thời và duy trì ngọn lửa trong thời gian nhỏ hơn 5s khi xuất hiện ngọn lửa trên bề mặt mẫu. Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ mà tại đó hơi dầu tạo ra bị đốt cháy trong thời gian lớn hơn 5s. Nhiệt độ chớp cháy được dùng để chỉ ra mức độ lẫn nhiên liệu vào dầu bôi trơn. Người ta thường xác định nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa theo các phương pháp ASTM D92 và ASTM D 93. 6.4. Nhiệt độ đông đặc: ASTM D97 Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu bôi trơn giữ được tính linh động ở điều kiện đã cho. Nhiệt độ đông đặc cho biết giới hạn nhiệt độ thấp nhất mà dầu bôi trơn có thể sử dụng được. Nhiệt độ đông đặc được xác định theo phương pháp ASTM D97. 6.5. Trị số axít (TAN) và Trị số kiềm (TBN). ASTM D664; ASTM D974; ASTM D2896 Trị số axít (TAN) cho biết lượng KOH (tính bằng miligam) cần thiết để trung hòa hết tất cả các hợp chất mang tính axit có trong 1 gam dầu mẫu. Trị số kiềm (TBN) được hiểu là lượng axít HCL, được qui chuyển sang lượng KOH tương đương (tính bằng miligam) cần thiết để trung hòa hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1 gam dầu mẫu. Trị số axít là đại lượng cho phép ta đánh giá mức độ oxi hóa của dầu bôi trơn. Còn trị số kiềm biểu thị lượng chất phụ gia kiềm còn có hiệu quả trong dầu bôi trơn. Để xác định trị số axít và kiềm, người ta dùng ba phương pháp: ASTM D664, ASTM D974 và ASTM D1296. 6.6. Hàm lượng nước: ASTM D95; ASTM D96; ASTM D1744 Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọng lượng thể tích hay ppm. Hàm lượng nước được xác định theo các phương pháp: ASTM D95, ASTM D96 và ASTM D1744. Hàm lượng nước trong dầu bôi trơn là một đại lượng quan trọng đối với loại dầu nh­ dầu thuỷ lực, dầu ô tô, dầu bánh răng, dầu tua bin. Đặc biệt là nó cực kì quan trọng với dầu biến thế. Nước trong dầu bôi trơn có thể là nguyên nhân gây ra sự ăn mòn, tạo cặn bùn và do đó, làm xấu đi các tính chất bôi trơn của dầu. 6.7. Hàm lượng cặn cacbon: ASTM D189; ASTM D524 Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu bôi trơn ở những điều kiện xác định. Phép xác định cặn cacbon giúp cho việc lựa chọn các loại dầu hiđrocacbon dùng vào những mục tiêu thích hợp. Cặn cacbon được xác định theo các phương pháp: ASTM D189 và ASTM D524. 6.8. Độ bền oxy hóa: ASTM D943; ASTM D2272; ASTM D2893; ASTM D4742 Độ bền oxy hóa là một chỉ tiêu quan trọng của dầu bôi trơn. Các sản phẩm của quá trình oxi hóa là các chất cặn, axít, làm tăng độ nhớt, tăng cường sự mài mòn. Để xác định đặc tính oxi hóa của các loại dầu bôi trơn, người ta sử dụng các phương pháp: ASTM D943, ASTM D2272, ASTM D2893 và ASTM D4742. 6.9. Các phép thử chống mài mòn và chịu áp cao: ASTM D4172 Mét trong những chức năng chính của dầu bôi trơn là làm giảm độ mài mòn của các bộ phận máy tiếp xúc cọ xát với nhau. Các điều kiện chạy máy khác nhau, loại vật liệu khác nhau, hình dáng bề mặt, cũng như các yếu tố môi trường đã ảnh hưởng đến độ mài mòn. 6.10. Độ tạo bọt: ASTM D892 Khuynh hướng tạo bọt của dầu là một vấn đề cần xem xét nghiêm túc đối với các hệ thống bánh răng tốc độ cao, hệ thống bơm thể tích lớn và hệ thống bôi trơn văng. Sự tạo bọt có thể dẫn tới hỏng hóc các hệ thống cơ học, làm giảm hiệu suất của dầu bôi trơn. Để đánh giá độ tạo bọt, người ta sử dụng phương pháp ASTM D892. Ngoài các chỉ tiêu kể trên, còn có các chỉ tiêu khác cũng đáng giá chất lượng dầu bôi trơn nh­: - Màu sắc. - Lượng cặn không tan. - Tro. - Tro sunfat. - Tỉ khối. - Hàm lượng lưu huỳnh. - Hàm lượng kim loại. - Chỉ số xà phòng hóa. - Chỉ số kết tủa. - Phân tử lượng. - Sức căng bề mặt. - Mức độ hoà tan nhiên liệu. - Điểm anilin. - Độ ăn mòn tấm đồng. - Độ bền nhiệt. - Khả năng chống gỉ. CHƯƠNG 2 DẦU CÔNG NGHIỆP 1.Giới thiệu chung: Dầu công nghiệp bao gồm các loại dầu bôi trơn được sử dụng để bôi trơn các máy móc công nghiệp, nhằm duy trì hoạt động của tất cả các loại máy móc, thiết bị công nghiệp. ở Tây âu, dầu công nghiệp chiếm một tỉ trọng khá cao trong các chất bôi trơn. nếu tính toàn bộ các chất bôi trơn thì chúng chiếm đến hơn 50%( chất bôi trơn công nghiệp bao gồm dầu công nghiệp). còn ở nước ta, chất bôi trơn công nghiệp chỉ chiếm khoảng 30%. Các chất lỏng dùng làm dầu bôi trơn công nghiệp gồm: Dầu khoáng – thực vật; Dầu khoáng; Dầu tổng hợp; Ngày nay, đa số dầu bôi trơn công nghiệp được sản xuất bằng cách pha trộn dầu gốc khoáng với các chất phụ gia. 2. Phân loại: Phạm vi sử dụng của dầu công nghiệp rất rộng. Do vậy, về đại thể, có hai cách phân loại , gồm: Phân loại chung; Phân loại theo tiêu chuẩn; 2.1. Phân loại chung: Trong cách phân loại chung , người ta chia dầu công nghiệp ra thành hai loại: Nhóm dầu công nghiệp thông dụng; Nhóm dầu công nghiệp chuyên dụng( đặc biệt ); *Nhóm dầu công nghiệp thông dụng: Đó là nhóm gồm dầu dùng cho các cơ cấu hoạt động của máy móc, thiết bị ở điều kiện tải trọng thấp, nhiệt độ thấp và không có yêu cầu đặc biệt về chất lượng. Dầu công nghiệp thông dụng không có chất phụ gia và có thể được sử dụng trong bất kì cơ cấu thiết bị nào hoạt động với tải trọng nhẹ. *Nhóm dầu công nghiệp chuyên dụng: Đó là dầu bôi trơn chuyên dụng, dùng để bôi trơn từng thiết bị riêng biệt ( có thể là từng chi tiết, máy móc... ). Dầu bôi trơn chuyên dụng đảm bảo khả năng làm việc của các máy móc, thiết bị công nghiệp, các máy gia công kim loại và các thiết bị khác có chế độ hoạt động chuyên dụng. Dầu bôi trơn chuyên dụng dùng cho các máy móc có tốc độ cao ( nh­ máy mài, máy cán thép... ). Dầu công nghiệp chuyên dụng là loại dầu cần có chất phụ gia. 2.2. Phân loại theo tiêu chuẩn: Cách phân loại này cũng gồm hai loại: - Phân loại theo độ nhớt; - Phân loại theo công dụng và lĩnh vực sử dụng; *Phân loại theo độ nhớt ( ISO 3448): Tiêu chuẩn ISO đã phân loại theo độ nhớt thành 18 cấp đối với dầu công nghiệp nói chung và dầu thuỷ lực nói riêng ( chi tiết xem trong bảng ( 2.1 ) ). Bảng ( 2.1 ) Phân cấp dầu công nghiệp và dầu thuỷ lực theo độ nhớt. ( Tiêu chuẩn ISO 3448, ASTM D2422, DIN 51519) Cấp độ nhớt ISO Độ nhít trung bình ( cSt ) ở 40oC Giới hạn độ nhớt (cSt ) ở 40oC Min Max 2 2,2 1,98 2,42 3 3,2 2,88 3,52 5 4,6 4,14 5,06 7 6,8 6,12 7,48 10 10 9,0 11,00 15 15 13,5 16,50 22 22 19,8 24,20 32 32 28,8 35,20 46 46 41.4 50,60 68 68 61,2 74,80 100 100 90 110,00 150 150 135 165,00 220 220 198 242,00 320 320 288 352,00 460 460 414 506,00 680 680 612 748,00 1000 1000 900 1100,00 1500 1500 1350 1650,00 *DIN: Deutsches Institut fur Normung ( Đức ). *Phân loại theo công dụng và lĩnh vực sử dụng ( ISO 6743/0): Theo cách phân loại này, dầu công nghiệp gồm: Dầu bôi trơn hệ thống thiết bị dạng hở ; Dầu truyền động, bánh răng; Dầu máy nén ( máy nén khí và máy lạnh ); Dầu thuỷ lực; Dầu cách điện; Dầu gia công kim loại; Dầu tuabin; Tiêu chuÈn ISO 6743/0-1981 còng tiÕn hành phân loại theo công dông và lĩnh vùc sử dông của dầu bôi trơn ( xem chi tiÕt ở bảng ( 2.2 ) ) và còng phân thành 18 loại. Bảng ( 2.2 ) Phân loại dầu bôi trơn cho máy công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO 6743/0 -1981 Kí hiệu Lĩnh vực sử dụng Phân loại chi tiết theo ISO A Hệ bôi trơn hở 1 B Bôi trơn dạng băng C Truyền động bánh răng D Máy nén ( máy lạnh và bơm ) 3 E Động cơ đốt trong F Trục chính, ổ trục móc nối 2 G Trượt có hướng H Hệ thuỷ lực 4 M Gia công cơ khí kim loại N Cách điện P Các dông cụ hơi Q Hệ thống điều chỉnh nhiệt R Bảo vệ, chống mài mòn T Tuabin U Gia công nhiệt X Lĩnh vực sử dụng cho bôi trơn Y Lĩnh vực sử dụng khác Z Máy hơi nước Ngoài cách phân loại trên, tổ chức ISO đã tiếp tục phân loại sâu thêm dầu công nghiệp thành bốn nhóm dầu công nghiệp theo các tiêu chuẩn nh­ sau: Tiêu chuẩn ISO 6743/1-1981: Phân loại theo nhóm A: Hệ bôi trơn hở. Tiêu chuẩn ISO 6743/2-1981: Phân loại theo nhóm F: Trục chính, ổ trục, mối nối. Tiêu chuẩn ISO 6743/3-1981: Phân loại theo nhóm dầu máy nén (máy lạnh và bơm chân không). Tiêu chuẩn ISO 6743/4-1981: Phân loại theo nhóm cho dầu thuỷ lực. 3. Các loại dầu chuyên dụng: Các loại dầu chuyên dụng bao gồm: Dầu truyền động, bánh răng; Dầu máy nén; Dầu thuỷ lực; Dầu cách điện; Dầu tua bin; ... 3.1. Dầu truyền động, bánh răng: 3.1.1. Chức năng: Chức năng chính của dầu bôi trơn bánh răng là làm giảm ma sát, mài mòn giữa các bánh răng bằng cách tạo ra một màng bôi trơn giữa các bề mặt ma sát và các bánh răng tiếp xúc với nhau. Đồng thời, nó còn có chức năng tải nhiệt giữa các bánh răng kín khi các bánh răng tiếp xúc với nhau. Ngoài ra, nó còn phải có tính năng chống được ăn mòn, điều này liên quan đến khả năng chống ôxi hoá của nó. 3.1.2. Phân loại: ở Tây âu và Mỹ, có hai hệ thống phân loại đối với loại dầu truyền động ô tô, máy kéo: Phân loại theo độ nhớt của SAE; Phân loại theo đặc tính sử dụng của API; *Phân loại theo SAE: Theo SAE, dầu truyền động được phân thành 6 chủng loại cho ô tô, máy kéo và được kí hiệu : SAE 75 W, SAE 80W, SAE 85 W, SAE 90 W, SAE 140 W và SAE 250 W và tương ứng với độ nhớt của dầu ở 99oC ( theo phương pháp Saybolt ). Chi tiết trình bày ở bảng ( 2.3 ). Bảng ( 2.3 ) Phân loại dầu truyền động theo SAE J306 Phân loại theo độ nhớt Nhiệt độ tối đa để đạt được độ nhớt 150.000 MPa.s. oC Độ nhớt ở 99oC ( cSt ) Min Max 75W - 40 4,2 - 80W -26 7,0 - 85W -12 11,0 - 90W - 13,5 < 24,0 140W - 24,0 < 41,0 250W - 41,0 - * Phân loại theo API: Theo API, dầu bôi trơn được chia tương ứng với từng kiểu và mức độ tải trọng của truyền động báng răng, gồm 6 nhóm: GL1, GL2, GL3, GL4, GL5, GL6. Bảng ( 2.4 ) chỉ dẫn cụ thể cách phân loại của API. Bảng ( 2.4 ) Phân loại dầu truyền động theo API Phân nhóm Phạm vi sử dụng Đặc tính GL1 - Dùng cho hệ truyền động bánh răng kiểu hình trụ, trục vít, côn làm việc ở tốc độ và tải trọng nhẹ. -Thường không có chất phụ gia. - Có thể có chất phụ gia chống oxy hoá, chống ăn mòn và tạo bọt. Nhưng không pha chất phụ gia chống kẹt xước. GL2 - Dùng cho hệ truyền động trục vít làm việc trong điều kiện nh­ GL1, nhưng có yêu cầu cao hơn về tính chống ma sát. - Khác với nhóm GL1, trong nhóm này có chất phụ gia chống ma sát. GL3 - Dùng cho hệ truyền động bánh răng , côn xoắn, làm việc ở điều kiện khắc nghiệt về tốc độ và tải trọng. - Có tính chống mài mòn và kẹt xước tốt hơn GL2, nhưng kém hơn GL4. GL4 - Dùng cho ô tô có hệ truyền động hipoit, làm việc ở tốc độ cao, momen quay thấp và ở tốc độ thấp, momen quay cao. - Có chất phụ gia chống kẹt xước chất lượng cao. GL5 -Dùng cho ô tô có hệ truyền động hipoit, làm việc ở tốc độ cao, momen quay thấp. -Hệ truyền động có tải trọng va đập trên bánh răng truyền động, hoạt động ở tốc độ trượt cao. -Điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn so với GL4. -Chất phô gia chống kẹt xước có chứa phốt pho và lưu huỳnh. GL6 - Dùng cho truyền động hipoit ô tô có sự dịch chuyển dọc theo trục của hệ truyền động ( dịch chuyển mạnh ở hệ hipoit bình thường ), gây ra momen quay lớn khi tăng tốc độ và tải trọng va đập. - Có chất phụ gia chống kẹt xước, chứa phốtpho và lưu huỳnh nhiều hơn nhóm GL5. 3.1.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu truyền động, bánh răng: Chất ức chế oxi hóa; Chất phô gia cực; Chất phô gia chống mài mòn; Chất phô gia biến tính ma sát; Chất phô gia ức chế ăn mòn/ gỉ; Chất ức chế tạo bọt; 3.1.4. Các loại dầu truyền động, bánh răng do các hãng khác nhau sản xuất: 3.1.4.1. Dầu truyền động của hãng Shell: *Dầu truyền động của hãng Shell mã hiệu Vitrea ( 100, 150, 220, 320, 460 ): Các loại dầu này được dùng để bôi trơn hệ truyền động bánh răng kín của máy công nghiệp và có thể dùng cho máy hơi nước kiểu xy lanh và máy nén không khí. Các thông số kỹ thuật của nhóm dầu được trình bày trong bảng ( 2.5 ). Bảng ( 2.5 ) Đặc trưng kỹ thuật nhóm dầu Vitrea (100, 150, 220, 320, 460) Các chỉ tiêu kỹ thuật về chất lượng sản phẩm Mức qui định đối với các loại 100 150 220 320 460 Phân loại độ nhớt ISO 3448 100 150 220 320 460 Phân nhóm theo ISO 3498 CB CB CB CB CB Độ nhớt động học ở 40/100oC ,cSt 100/11,5 150/15,2 220/19,7 320/24,7 460/30,6 Chỉ số độ nhớt min 102 102 102 99 96 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở/kín, oC min 260/252 268/252 271/260 288/277 310/271 Trị số axít , mg KOH/g max 2,5 2,5 2,5 Nhiệt độ đông đặc, oC, max -9 -9 -9 -9 -9 Tỉ khối, kg/l 0,890 0,891 0,892 0,896 0,897 *Dầu nhờn truyền động Tellus C 220 và Tellus C 320: Các loại dầu này được dùng chủ yếu để bôi trơn các truyền động bánh răng, trục vít, đai ốc và hộp số, hộp giảm tốc và các bộ phận khác cần dùng dầu bôi trơn có chất phụ gia chất lượng cao. Các thông số kỹ thuật đặc trưng của hai loại dầu này được thể hiện trong bảng ( 2.6 ). Bảng ( 2.6 ) Đặc trưng kỹ thuật của nhóm dầu truyền động Tellus C 220, C 320. Các chỉ tiêu kỹ thuật Mức qui định đối với các loại Tellus C 220 Tellus C 320 Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 220 320 Phân nhóm theo ISO 3498 CC CC Độ nhớt động học ở 40/100 oC, cSt 220/19,7 320/25,1 Chỉ số độ nhớt min 102 101 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC min 271 250 Trị số axít , mg KOH/g max 0,7 0,7 Ăn mòn tấm thép Chịu được Chịu được Ăn mòn tấm đồng/100oC/3h N1 N1 Tỷ khối, kg/l 0,892 0,897 3.1.4.2. Dầu truyÒn động của hãng BP: Các loại dầu truyền động do hãng BP sản xuất bao gồm: - Dầu nhờn HYPOGEAR EP; - Dầu nhờn BP LIMSLIP 90-1; - Dầu nhờn BP GEAR OIL; - Dầu nhờn BP GEAR OIL EP; - Dầu nhờn BP GEAR OIL AS; - Dầu nhờn BP GEAR OIL WA; - Dầu nhờn AUTRAN MBX; - Dầu nhờn AUTRAN DXII; - Dầu nhờn AUTRAN G; - Dầu nhờn AUTRAN GM-MP; - Dầu nhờn AUTRAN C3; - Dầu nhờn AUTRAN MB; - Dầu nhờn TRACTRAN 9; - Dầu nhờn TRACTRAN 8; - Dầu nhờn OUTBOAD GEAR OIL UNIVERSAL; Dưới đây là các đặc trưng kĩ thuật của dầu truyền động HYPOGEAR EP. Bảng ( 2.7 ) Đặc trưng kĩ thuật của dầu nhờn HYPOGEAR EP Các đặc trưng kỹ thuật Loại độ nhớt Màu sắc đặc trưng Tỉ khối/ 15oC, kg/l Độ nhớt động học ở 40/100o C, cSt Nhiệt độ đông đặc, oC Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC Mức chất lượng 75W-EP Hổ phách trong 0,880 34/5,8 -45 180 80W-EP Hổ phách trong 0,890 94/10,3 -24 183 90W-EP Hổ phách trong 0,890 192/16,7 -21 192 140W-EP Hổ phách trong 0,930 525/31,0 -9 198 75W-90EP Hổ phách trong 0,860 99/14,4 -42 185 80W-90EP Hổ phách trong 0,900 134/13,7 -24 167 85W-140EP Hổ phách trong 0,920 484/29,2 -15 167 Công dông Là loại dầu chịu được áp suất rất cao sử dụng cho hệ truyền động cuối của các động cơ hoạt động trong điều kiện tốc độ cao / momen quay thấp hoặc tốc độ thấp / momen cao, hay dùng cho các hệ truyền động, các cơ cấu bánh răng mà yêu cầu loại dầu EP cho lần đầu sử dụng. Đặc tính về thành phần Là một nhánh trong quá trình chưng cất dầu thô từ dầu mỏ cùng với các chất phụ gia hoạt động thích hợp 3.2. Dầu máy nén: 3.2.1. Chức năng: Chức năng của dầu máy nén là: Bôi trơn, làm giảm ma sát, chống mài mòn; Làm mát máy; Làm kín buồng nén; Chống ăn mòn; Dầu máy nén phải đảm bảo được các chức năng của mình trong điều kiện làm việc của máy nén như: nhiệt độ thay đổi, các chế độ nhiệt khác nhau, tiếp xúc với các khí khác nhau... 3.2.2. Phân loại: Dầu máy nén có ba loại chủ yếu : Dầu máy nén khí; Dầu máy nén lạnh; Dầu cho các bơm chân không; * Dầu máy nén khí: là loạt dầu máy nén có độ nhớt nằm trong khoảng từ 4 mm2/s đến 20 mm2/s ở 100oC. Nói chung, chóng bao trùm từ dải VG22, VG46, VG68, VG100, VG150 đến VG460 theo phân loại ISO. Chức năng của dầu trong buồng nén của máy nén là làm giảm ma sát, chống mài mòn, làm kín buồng máy nén và làm mát. Yêu cầu chung đối với dầu máy nén khí là: Có độ nhớt và chỉ số độ nhớt thích hợp. Có nhiệt độ nóng chảy thấp. Có nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bốc cháy cao. Có tính ổn định thuỷ phân tốt. Chống oxy hóa , tính tẩy rửa và phân tán tốt. Tính tạo bọt, tính hoà tan thấp. Có tính trộn lẫn và chống ăn mòn tốt. * Dầu máy nén lạnh: Các dầu máy nén lạnh có độ nhớt nằm trong khoảng từ 15 đến 100 theo phân loại của ISO VG. Các đặc điểm của dầu máy nén lạnh là: Độ ổn định nhiệt và oxy hóa tốt. Nhiệt độ đông đặc rất thấp. Không có nước. Không có sáp hoặc các hợp chất có thể tách ra ở nhiệt độ thấp. Đặc tính chống tạo bọt tốt. Yêu cầu chung của dầu máy nén lạnh là: Có độ nhớt thích hợp. Có tính bền hoá học cao. Có tính linh động ở nhiệt độ thấp. Có độ ổn định oxy hóa tốt. Có khả năng pha trộn tốt. * Dầu bơm chân không: Bơm chân không là một kiểu máy nén có áp suất đầu vào thấp hơn áp suất khí quyển. Bơm chân không có ba loại: Bơm chân không kiểu cơ học. Bơm chân không kiểu khuyếch tán. Bơm chân không kiểu phun tia. Trong các loại bơm chân không này, chỉ có bơm chân không kiểu khuyếch tán là cần phải bôi trơn. Chất bôi trơn thường được sử dụng là các phần cất hẹp, dầu khoáng trắng, dầu Silicon và các este tổng hợp. Dầu bôi trơn dùng cho bơm chân không kiểu phun tia phải có các tính chất sau: Phải có độ nhớt đủ cao Có nhiệt độ chớp cháy cao. - Không chứa các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp, nhằm tránh sự ảnh hưởng đến độ chân không cuối cùng, tạo sương dầu và do đó dẫn đến sự hình thành những lớp dầu ngưng tụ bám đọng ở những bộ phận khác nối với bơm. 3.2.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu máy nén: Chất phô gia biến tính ma sát. Chất phô gia chống mài mòn. Chất phô gia chống tẩy rửa, phân tán. Chất phô gia chống oxi hóa. Chất phô gia cải thiện chỉ số độ nhớt. 3.2.4. Các loại dầu máy nén do các hãng khác nhau sản xuất: 3.2.4.1. Dầu máy nén do Shell sản xuất: Các loại dầu máy nén do hãng Shell sản xuất bao gồm: Dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100, 150). Dầu máy nén mã hiệu Talpa G (68, 100, 150, 220). Dầu máy nén mã hiệu Turbo T (32, 46, 68, 100). Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100,150): Bảng ( 2.8 ) Các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100, 150) Các chỉ tiêu kĩ thuật về chất lượng sản phẩm. Mức qui định đối với các loại Correna D 32 D 46 D 100 D 150 1. Phân loại theo độ nhớt theo ISO 3448 32 46 100 150 2. Phân nhóm theoISO 6743/0 DAB – DAC DAB - DAC DAB - DAC DAB – DAC 3. Độ nhớt động học ở 40oC/ 100oC , mm2/s 32/4,8 46/7,5 100/10,5 150/14,0 4.Chỉ số độ nhớt, min 45 41 70 5. Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC min 199 221 232 249 6, Trị số axit, mg KOH/g max 0,19 0,19 0,19 0,19 7. Nhiệt độ đông đặc, oC max -34 -29 -26 -23 8. Khả năng khử nhũ (ASTM D1401), ph 20 20 25 35 9. Độ cốc hóa, % 0,03 0,03 0,03 0,22 10. Độ ổn định chống oxi hóa, % (DIN 51352): max Tăng độ cốc hoá. Tăng độ bay hơi. Tăng độ nhớt ( 50oC ). 0,08 2,9 11 0,44 14,9 41 0,50 5,1 27 0,58 3,6 24 11. Tỷ khối, kg/l 0,884 0,898 0,906 0,994 3.2.4.2. Dầu máy nén do hãng BP sản xuất: Các loại dầu dùng cho máy nén do hãng BP sản xuất bao gồm: * Các loại dầu dùng cho máy nén không khí: ENERGOL RC 68/100/150/220. ENERGOL RC 32/46/68/100. ENERSYN RC-S 32/46/68/100. ENRSYN RX 100. * Các loại dầu nén khí dùng cho GAS gồm có: ENERSYN GCS 180. ENERGOL GE-C. * Các loại dầu dùng cho máy nén lạnh gồm có: REFRI. ENERGOL LPT 10/15/32/46/68/100/150. ENERGOL LPT-F 32/46. ENERSYN LPS 32/46/68/100. ENERSYN LPS-PO. Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu ENERGOL RC: Bảng ( 2.9 ) Các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén khí mã hiệu ENERGOL RC Các chỉ tiêu kĩ thuật về chất lượng sản phẩm Mức qui định đối với các loại ENERGOL R68 ENERGOL R100 ENERGOL R150 ENERGOL R220 Tỉ khối ở 15oC, kg/l 0,880 0,884 0,887 0,907 Điểm bắt cháy cốc hở, oC 209 224 245 250 Độ nhớt ở 40oC, cSt 68 98 145 210 Độ nhớt ở 100oC, cSt 8,8 11 12,7 18 Chỉ số độ nhớt 104 98 80 94 Nhiệt độ đông đặc, oC -30 -30 -12 -21 Cặn cacbon, % khối lượng 0,01 0,01 0,03 0,05 Trị sè axit, mg KOH/g < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 3.3. Dầu thuỷ lực: 3.3.1. Giới thiệu chung: Dầu thuỷ lực hay còn được gọi là chất lỏng thuỷ lực được sử dụng trong các hệ thống thuỷ lực. Tác dụng của hệ thống này là truyền và làm điều hòa năng lượng hoặc lực thông qua việc sử dụng dầu nằm trong hệ thống kín. Dầu này hoạt động trong điều kiện động và có áp. Thiết bị thuỷ lực điển hình là một hệ thống tuần hoàn bao gồm: 1/- Bể chứa dầu thuỷ lực. 2/- Bơm để chuyển cơ năng thành dòng chảy của chất lỏng. Thường được sử dụng là các bơm cánh quạt, bánh răng và pittông. 3/- Hệ thống đường ống để dẫn dầu từ bộ phận này sang bộ phận khác. 4/- Cơ cấu kiểm soát dòng chảy của chất lỏng nh­: van điều áp suất, van điều hướng và van tiết lưu. 5/- Bộ dẫn động để chuyển đổi dòng chảy của chất lỏng thành cơ năng để sử dụng vào mục đích mong muốn. Sơ đồ đơn giản của hệ thống thuỷ lực được thể hiện trong hình ( 2-1 ). Đầu ra M¤ T¥ Chất lỏng thuỷ lực hồi lưu Thïng ®ùng chÊt láng thuû lùc Đầu vào (cơ năng) B¬m Chuyển hóa thuỷ năng thành cơ năn Cơ năng chuyển hóa thành thuỷ năng của chất lỏng Hình (2-1) Sơ đồ đơn giản của hệ thống thuỷ lực Dầu thuỷ lực là dầu khoáng được sản xuất từ dầu gốc qua khâu tinh chế sâu, không có chất phụ gia tăng độ nhớt, chống mài mòn, chống oxi hóa, chống phân tán và chống tạo bọt. Dầu thuỷ lực hoạt động ở khoảng nhiệt độ rộng, trong các điều kiện khí hậu khác nhau nên phải có tính nhớt nhiệt tốt. Chỉ số độ nhớt của dầu thuỷ lực phải cao hơn hẳn các loại dầu bôi trơn có nguồn gốc từ dầu mỏ thông thường. Các đặc tính cơ bản của dầu thuỷ lực: - Tỉ khối. - Độ nhớt và tính nhớt nhiệt. - Chỉ số độ nhớt. - Độ ổn định cơ. - Độ nén. - Khả năng tạo bọt. - Khí xâm thực. - Tính phá nhũ. - Tính bôi trơn và chống ăn mòn. - Độ ổn định oxi hóa. - Trị số axit. - Điểm anilin. 3.3.2. Yêu cầu chất lượng đối với dầu thuỷ lực. Bảng ( 2.10 ) Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực theo ISO 6075/1 Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HH 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -15 -15 -12 -12 -9 -9 -6 -6 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max 300 300 300 300 300 300 300 300 Trị số axít, mg KOH/g Không xác định Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HL &HV 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -18 -18 -15 -15 -12 -12 -9 -9 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu cần bảo đảm Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HM 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -18 -18 -15 -15 -12 -12 -9 -9 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu phải đảm bảo Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HH 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s ở- 20oC hoặc - 10oC hoặc - 5oC Chỉ số độ nhớt, min 300 300 300 300 300 300 300 300 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -42 - 39 - 36 - 33 - 30 - 27 - 24 - 24 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu cần phải đảm bảo Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxi hóa /100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định 3.3.3. Phân loại: Có ba cách phân loại: Phân loại theo độ nhớt. Phân loại theo đặc tính và mục đích sử dụng. Phân loại theo hệ thuỷ lực. * Phân loại theo độ nhớt: Cở của sự phân loại này là độ nhớt ở 0oC. Dầu bôi trơn và dầu thuỷ lực được phân ra thành 18 loại và có độ nhớt từ 2 đến 1500 mm2/s ở 40oC. Chi tiết của sự phân loại này xem trong bảng ( 2.1 ). * Phân loại theo đặc tính và mục đích sử dụng: Dầu thuỷ lực dùng cho máy móc công nghiệp có thể được chia ra làm 5 nhóm nh­ trong bảng ( 2.6 ) dưới đây. Bảng ( 2.6 ) Phân nhóm theo đặc tính và mục đích sử dụng Phân nhóm Mục đích sử dụng Đặc tính kĩ thuật 1. Nhóm dầu khoáng không có chất phụ gia - Dùng trong kích thuỷ lực, máy Ðp thuỷ lực, hệ thuỷ lực của thiết bị máy cái. - Không có yêu cầu đặc biệt. - Giống nh­ dầu công nghiệp thông dụng. 2. Nhóm dầu có chất phụ gia chống ăn mòn, chống oxi hóa. - Sử dụng rộng rãi trong hệ thuỷ lực máy công nghiệp-hạn chế sử dụng trong hệ truyền động thuỷ lực và trong kết cấu máy bơm chân không có nhu cầu chống mài mòn cao. - Có thể có thêm chất phụ gia chống tạo bọt. 3. Nhóm dầu có chất phụ gia chống ăn mòn, mài mòn và chống oxi hóa. - Sử dụng rộng rãi trong hệ thuỷ lực của các thiết bị công nghiệp. - Có thêm chất phụ gia tăng độ nhớt 4. Nhóm dầu thuỷ lực có tính nhớt nhiệt cao. - Dùng trong hệ thuỷ lực của các máy móc tinh xảo, có lập trình để hệ thuỷ lực hoạt động tự động và chính xác. - Có chứa các chất phụ gia của cả ba nhóm trên. 5. Dầu thuỷ lực đa năng - Dùng cho hệ thuỷ lực máy cái cắt gọt kim loại và bôi trơn máy cái định hướng . - Cho hệ tự động hóa và các thiết bị làm việc dưới áp suất cao để bôi trơn máy dẫn hướng có hệ thống thuỷ lực dùng dầu. - Thành phần chất phụ gia nh­ nhóm 3, có bổ sung thêm chất phụ gia ổn định ma sát. * Phân loại theo hệ thuỷ lực ( ISO 6743/4-1981). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại dầu thuỷ lực pha chất phụ gia và không pha chất phụ gia, cho chất lỏng tổng hợp, dung dịch hóa chất dùng trong chuyển động thuỷ lực khối, truyền động cơ, thuỷ lực và truyền động thuỷ lực động. Bảng ( 2.7 ) mô tả phân loại nhóm cho dầu theo hệ thuỷ lực. Bảng ( 2.7 ) Tiêu chuẩn ISO 6473/4- phân loại dầu thủy lực Lĩnh vực sử dụng Máy móc, kết cấu Bộ phận bôi trơn Thành phần, đặc tính dầu Cấp ISO Điều kiện sử dụng Ghi chó Hệ thống thuỷ lực Truyền động thuỷ lực khối - Bơm, van, van định hướng. Hệ thuỷ lực êm và trượt định hướng - Dầu khoáng không pha chất phụ gia. - Dầu khoáng pha chất phụ gia chống ăn mòn, oxi hóa. Loại dầu HL có chất phụ gia chống mài mòn. - Loại dầu HM có chất phụ gia tăng chỉ số độ nhớt. - Chất lỏng tổng hợp không có tính bền nhiệt đặc biệt. Loại dầu HG có chất phụ gia đảm bảo trượt êm (không có ma sát trượt dính) HH HL HM HS HG - Hệ thuỷ lực, tải trọng thử nghiệm cao, máy móc xây dựng và tàu biển. - Dẫn động thuỷ lực có một hệ bôi trơn cho dầu động thuỷ lực vầ trượt hướng trong cơ cấu này ở tốc độ thấp cần tránh hiện tưởng rung của các chi tiết di động do chuyển động ngắt quãng. - Đặc tính đặc biệt. Hệ thống thuỷ lực Hệ thèng thuỷ lùc sử dông chÊt láng khô cháy Hệ thuỷ lực Truyền động tự động. Cầu dao và bộ đổi dòng. Nhũ “dầu trong nước” Dung dịch hóa chất. Nhũ “nước trong dầu” Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc axít photphoric este phức Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc cacbuahyđro chứa clo. Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc hỗn hợp HFDR và HFDS. Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc thành phần khác. Dầu khoáng có đặc tính nhớt nhiệt tốt, có tính chống oxi hóa , chống ăn mòn, tính rửa, tính phân tán. HFA HFA S HFS HFDR HFDS HFDT HFDMI HA HN - Nước thường chiếm hơn 60%. - Nước thường chiếm hơn 80% - Nước thường chiếm hơn 80% Truyền động thuỷ lực cơ của ô tô tải và máy móc làm đường. Chất lỏng loại này cần chọn cẩn thận, cần xem khả năng ô nhiễm môi trường và sức khoẻ con người. 3.3.4. Các chất phụ gia dùng trong dầu thuỷ lực: Các chất phụ gia dùng trong dầu thuỷ lực bao gồm: Chất phô gia cải thiện chỉ số độ nhớt. Chất ức chế oxy hóa. Chất chống ăn mòn/gỉ. Chất chống mài mòn. Chất hạ điểm đông. Chất ức chế tạo bọt. 3. 3.5. Các loại dầu thuỷ lực do các hãng khác nhau sản xuất: 3.3.5.1. Dầu thuỷ lực do PLC sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do công hoá dầu Petrolimex sản xuất bao gồm: Dầu thuỷ lực mã hiệu PLC-AW Hydroil. Dầu phanh PLC BRAKE FLUID DOT 3. Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu thuỷ lực PLC-AW Hydroil. Bảng ( 2.11 ) Đặc tính kĩ thuật của dầu thuỷ lực PLC-AW Hydroil Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định PLC 32 PLC 46 PLC 68 PLC 100 PLC 15O PLC 220 1. Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 32 46 68 100 150 220 2. Tỷ khối, kg/l 0,866 0,870 0,874 0,881 0,888 0,894 3. Nhiệt độ bắt cháy cốc hở, oC, max 210 215 220 230 240 250 4. Độ nhớt động học ở 40/100oC, cSt 32/5,35 46/6,72 68/6,72 100/11,20 150/14,55 220/18,80 5. Chỉ số độ nhớt 98 98 98 95 95 94 6. Khả năng tạo bọt. 50/0 50/0 50/0 50/0 50/0 50/0 7. Hàm lượng kẽm, % 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 3.3.5.2. Dầu thuỷ lực do hãng Shell sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do hãng Shell sản xuất bao gồm: - Dầu thuỷ lực loại Vitrea (32, 46, 68, 100). - Dầu thuỷ lực loại Tellus (22, 32, 46). Bảng ( 2.12 ) dưới đây cho biết các đặc trưng kĩ thuật của dầu thuỷ lực Vitrea. Bảng ( 2.12 ) Đặc trưng kĩ thuật của dầu thuỷ lực Vitrea Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định VITREA 32 VITREA 46 VITREA 68 VITREA 100 1. Phân loại theo ISO 3448 32 46 68 100 2. Phân nhóm theo ISO 6074 HH HH HH HH 3. Độ nhớt động học ở 40/100oC, mm2/s 32/5,4 46/6,8 68/8,8 11/11,5 4. Chỉ số độ nhớt, min 103 103 102 102 5. Nhiệt độ bắt cháy cốc hở, oC, max 230 230 240 255 6. Nhiệt độ đông đặc, oC -27 -24 -21 -18 7. Tỷ khối, kg/l 0,865 0,872 0,873 0,875 3.3.5.3. Các loại dầu thuỷ lực do hãng BP sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do BP sản xuất bao gồm: - BP Hydrolic HF. - BP ENERGOL-HLP. - BP ENERGOL-HLF.... Dưới đây là các đặc trưng kĩ thuật của các loại dầu ENERGOL-HLP. Bảng ( 2.13 ) Các đặc trưng kĩ thuật của các loại dầu ENERGOL-HLP Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định HLP 15 HLP 32 HLP 46 HLP 68 HLP 100 HLP 150 HLP 220 1. Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 15 32 46 68 100 150 220 2. Tỷ khối, g/l 0,869 0,876 0,879 0,882 0,886 0,888 0,893 3. Nhiệt độ bắt cháy, oC 174 216 225 240 240 267 270 4. Độ nhớt động ở 40/100oC, mm2/s 15/3,3 32/5,4 46/6,9 68/9,0 105/12 160/16 220/20 5. Chỉ số độ nhớt, min 84 108 105 105 101 101 101 6. Nhiệt độ đông đặc, oC, max -33 -30 -27 -27 -21 -21 -21 7. Trị số trung hoà, mg KOH/g 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 8. Khả năng chịu tải 180/200 180/200 200/220 200/220 200/220 - - 3.4. Dầu cách điện: 3.4.1. Giới thiệu chung: Dầu cách điện là một chất lỏng điện môi, cần đảm bảo tính cách điện cho bộ phận dẫn điện của thiết bị điện (biến thế điện, tụ điện, cáp điện... ). Vì vậy, dầu cách điện còn được gọi là dầu biến thế. Dầu cách điện gồm: Dầu biến thế. Dầu tụ điện. Dầu cáp điện. Chức năng chính của dầu cách điện là làm môi trường dẫn nhiệt, đồng thời phải có khả năng tắt mạch nhanh trong bộ ngắt mạch. Dầu biến thế phải làm việc với thời gian dài rất khó thay thế, vì vậy, tính chất quan trọng nhất của dầu biến thế là độ bền oxy hóa. Dầu biến thế được sản xuất từ phân đoạn tinh của dầu mỏ không có parafin và Ýt lưu huỳnh. 3.4.2. Yêu cầu chất lượng đối với nhóm dầu cách điện: Cách điện tốt. Hoàn toàn không có nước và tạp chất. Nhiệt độ đông đặc thấp ( dưới - 45oC, nhằm giữ tính linh động ở nhiệt độ thấp). Có độ nhớt thích hợp. Nhiệt độ bắt cháy cao ( không nhỏ hơn 135 đến 150oC ). Ngoài các yêu cầu kể trên, mỗi loại dầu cách điện lại có một yêu cầu cụ thể. * Đối với dầu biến thế: Phải có thời hạn sử dụng trung bình từ 5 đến 10 năm. Có tính cách điện cao, có khả năng tản nhiệt, làm mát. Có độ bền oxy hóa cao. Không có tác dụng hóa học với lớp sơn cách điện, lõi từ... Khả năng chịu áp cao. Độ dẫn điện riêng nhỏ. Không tạo nhũ ( cần pha một lượng chất phụ gia 0,01-0,03%). Dầu biến thế có thể phân loại: Loại thấp: có điện áp đánh thủng < 35KV. Loại trung bình: có điện áp đánh thủng từ 35 đến 50 KV. Loại cao: có điện áp đánh thủng > 50KV. * Đối với dầu tụ điện: Độ bền oxy hóa cao. Tính bền điện môi nhằm đảm bảo cho điện trở riêng khối cao và tang của góc hao điện ở tần số 50 và 100 Hz. Phải bền khí. * Đối với dầu cáp điện: Có tính điện môi tốt. Có tính bền oxy hóa. 3.4.3. Dầu biến thế do PLC sản xuất: Dầu biến thế do PLC sản xuất bao gồm hai loại: Supertran & Supertran 1 với các đặc trưng kĩ thuật cho trong bảng ( 2.14 ). Bảng ( 2.14 ) Dầu biến thế Supertran & Supertran 1 Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Phương pháp thử ASTM Mức chất lượng các loại sản phẩm PLC SUPERTRAN PLC SUPERTRAN 1 1. Độ nhớt ở 40/100oC, cSt, max D.445 12,0/3,0 12,0/3,0 2. Nhiệt độ bắt cháy, oC D.92 149 149 3. Hàm lượng nước, ppm, max D.1744 Không có Không có 4. Điện áp đánh thủng, KV D.1816 35 35 5. Tổn thất điện môi ở 25/100oC, max D.924 0,03/0,25 0,03/0,25 3.5. Dầu tua bin: 3.5.1. Mô tả chung: Có ba loại tua bin chính: Tua bin khí. Tua bin hơi nước. Tua bin nước. Mét tua bin khí đơn giản gồm máy nén, buồng đốt và tua bin ( xem hình 2-2 ). Máy nén hút không khí vào, nén và làm tăng nhiệt độ của nó, rồi đẩy nó vào buồng đốt. ở đây, nhiên liệu được phun vào và cháy cùng với khí nén, làm tăng nhiệt độ và năng lượng nhiệt của hỗn hợp khí. Hỗn hợp khí này tiếp tục di chuyển đến tua bin, tại đây nó giãn nở và sinh công. Một phần công này được sử dụng để quay máy nén. Nhiên liệu Không khí Buång ®èt đã nén Xả M¸y nÐn Tua bin Cơ năng rara tạo công Không khí Dẫn động máy nén có Ých Hình ( 2—2) Sơ đồ nguyên tắc của tua bin khí chu trình đơn giản 3.5.2. Dầu tua bin công nghiệp: Trong các máy tua bin công nghiệp, chỉ có các ổ trục của tua bin và máy nén, hộp giảm tốc và các cơ cấu phụ trợ khác là cần bôi trơn. Dầu bôi trơn luôn tiếp xúc với không khí trong quá trình tuần hoàn. Một phần dầu sẽ bị phá vỡ thành hạt nhỏ hay thành sương. Kết quả là chúng sẽ bị hòa trộn với không khí và do đó, thúc đẩy quá trình oxi hóa. Vì vậy, dầu tua bin phải có các yêu cầu sau: - Có độ ổn định hóa học cao để chống lại quá trình oxi hóa và quá trình tạo cặn nhựa. - Phải có khả năng tách nước nhanh ( chống tạo nhũ và chống gỉ ). - Bôi trơn, làm mát tốt, ngăn ngừa không cho không khí lọt vào. 3.5.3. Phân loại và ứng dụng: Những yêu cầu kể trên được thoả mãn nhờ việc phát triển những dầu tua bin đặc biệt mà thường được pha chế từ dầu gốc parafin tinh chế có chỉ số độ nhớt cao và các chất ức chế chống oxi hóa và chống ăn mòn thích hợp. Những dầu này có độ ổn định oxi hóa tuyệt vời, khả năng khử nhũ cao và tính chống tạo bọt tốt do có khả năng giải phóng nhanh không khí ra khỏi dầu. Các dầu VG 32 và VG 46 ( theo ISO ) thường sử dụng cho dầu tua bin không có bộ phận truyền động. Dầu VG 68 dùng để bôi trơn cụm bánh răng. Dầu VG 100 cũng sử dụng cho một số loại máy, đặc biệt trong các máy tua bin đẩy. 3.5.4. Dầu tua bin do hãng Shell sản xuất: Dầu tua bin do hãng Shell sản xuất là dầu Turbo Oil T. Đây là loại dầu có chất phụ gia, được dùng cho các máy tua bin có tốc độ cao. Dầu còn được dùng cho các máy nén khí, bơm chân không và các bộ truyền bánh răng tốc độ cao. Bảng ( 2.16 ) cho biết các đặc trưng kĩ thuật của loại dầu này. Bảng ( 2.16 ) Dầu tua bin Turbo Oil T Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định đối với các loại T-32 T-46 T-68 T-78 T-100 Độ nhớt động học ( cSt ) ở 40oC ở 100oC 32,5 5,2 46 6,75 68 8,65 78 9,5 97 11 2. Chỉ số độ nhớt 99 99 98 96 98 3. Nhiệt độ chớp cháy, oC 207 213 219 222 225 4. Độ bền chống oxi hóa Tuổi thọ của dầu ( h ) Chất oxi hóa sau 1000 giê ( mg) 3.000 200 3.000 200 3.000 200 3.000 200 3.000 200 5. Ăn mòn thép trong nước muối Không Không Không Không Không 6. Màu sắc 1 - 0 1 - 0 1 - 0 1 - 0 1 - 0 7. Khả năng tách nước (ppm) < 2 < 2 < 2 < 2 < 2 CHƯƠNG 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHA CHẾ DẦU CÔNG NGHIỆP 1.Qui trình hình thành một đơn pha chế: Trước khi pha chế bất kì một loại dầu công nghiệp nào, người ta đều tiến hành các bước sau: - Khảo sát tính chất của dầu gốc. - Khảo sát các chất phụ gia. - Pha chế thử. - Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm. - Xác định đơn pha chế. 1.1. Khảo sát tính chất của dầu gốc: Dầu gốc được dùng phổ biến là SN 150, SN 500 và BS 150. Ngoài ra, người ta còn sử dụng cả BS 200 và dầu gốc nặng ( heavy base oil). Các dầu gốc này trước khi đưa vào pha chế thường được kiểm tra các chỉ tiêu: - Độ nhớt. - Chỉ số độ nhớt. - Nhiệt độ chớp cháy. - Trị số axít. - Hàm lượng nước. - Điểm anilin. - Khối lượng riêng. - Hàm lượng kim loại. - Cặn cacbon. - Cặn không tan. - Màu ASTM. 1.2. Khảo sát các chất phụ gia: Các chất phụ gia dùng để pha chế dầu bôi trơn nói chung, dầu công nghiệp nói riêng, phải có các tính chất chung nhất định để có thể được đưa một cách hiệu quả vào dầu gốc. Những tính chất chung đó là: - Tan trong dầu gốc. - ổn định hoá học. - Không độc hại. - Có tính tương hợp. - Độ bay hơi thấp. - Hoạt tính có thể khống chế được. - Tính linh hoạt. Chất phụ gia dầu bôi trơn là một hợp phần của công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là đối với dầu động cơ, chất lỏng truyền động, dầu bánh răng, dầu thuỷ lực,... Người ta thường khảo sát phụ gia ở các khía cạnh sau: - Cần những loại chất phụ gia nào. - Các tính chất hoá lí của các chất phụ gia. - Hàm lượng của chất phụ gia cần cho vào. - Sự tương tác giữa các chất phụ gia và giữa các chất phụ gia với dầu gốc. Bảng ( 3.1 ) dưới đây cho biết các loại chất phụ gia dùng để pha chế một số loại dầu công nghiệp: Bảng ( 3.1 ) Các chất phụ gia dùng để pha chế một số loại dầu công nghiệp Dầu công nghiệp Chất phô gia Dầu thuỷ lực Chất cải thiện chỉ số độ nhớt. Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn/ gỉ. Chất hạ điểm đông. Chất ức chế tạo bọt. Dầu bánh răng Chất ức chế oxy hoá. Chất phô gia cực áp. Chất chống mài mòn. Chất phô gia biến tính ma sát. Chất ức chế ăn mòn /gỉ. Chất ức chế tạo bọt. Dầu công cụ Chất phô gia biến tính ma sát. Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn /gỉ. Dầu tua bin hơi nước Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn / gỉ. Chất chống tạo nhũ. Các chất phụ gia dùng để pha chế dầu công nghiệp có thể là các chất phụ gia đơn chức hay đa chức. Chúng cũng có thể là các chất phụ gia đóng gói. 2. Dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp: Quá trình pha chế một loại dầu công nghiệp bất kì bao gồm các giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: nhập dầu gốc và các chất phụ gia. - Giai đoạn 2: pha chế dầu gốc với các chất phụ gia. - Giai đoạn 3: đánh giá chất lượng dầu công nghiệp thành phẩm sau khi pha chế. 2.1. Nhập dầu gốc và các chất phụ gia: Các loại dầu gốc dùng để pha chế dầu công nghiệp gồm ba loại chủ yếu: SN 150, SN 500 và BS 150. Ngoài ra, người ta có thể dùng BS 200 và dầu gốc nặng. Các tính chất hoá lí điển hình của các loại dầu gốc này được trình bày trong bảng ( 3.2 ). Bảng ( 3.2 ) Các tính chất hoá lí điển hình của các loại dầu gốc Chỉ tiêu Chỉ tiêu SN 150 SN500 BS 150 BS 200 Dầu gốc nặng Độ nhớt ở 40oC cSt 25 - 35 80 - 110 - - 1200 - 1800 Độ nhớt ở 100oC cSt - - 30 - 40 40 - 70 - VI 95 min 95 min 95 min 95 min 95 min Nhiệt độ chớp cháy oC 200 200 270 300 250 Màu ASTM 1 max 2 max 5 max 7 max No limit Hàm lượng nước ppm 150 max 150 max 150 max 150 max 150 max Trị sè axit (TAN) mg KOH/g 0,1 max 0,1 max 0,1 max 0,1 max 0,1 max Hàm lượng kim loại ppm 0 0 0 0 0 Trong sơ đồ công nghệ, các loại dầu gốc SN 150, SN 500 và BS 150 được lần lượt chứa trong các bể 1A, 1B và 1C. Các bể chứa dầu gốc này có dung tích 3000 m3. Dầu gốc được nhập vào các bể nhờ cầu cảng, hệ thống các van và Pig ( panh ). Các chất phụ gia dung trong pha chế dầu công nghiệp bao gồm hai loại: - Các chất phụ gia xá. - Các chất phụ gia phuy. Các chất phụ gia xá là các chất phụ gia được dùng với số lượng lớn trong pha chế dầu công nghiệp, thích ứng với nhiều loại dầu công nghiệp cũng như dầu động cơ. Các chất phụ gia xá này được đưa từ ngoài vào khu bể chứa chất phụ gia nhờ họng nhập từ bể ISO và hệ thống các van. Các bể chứa chất phụ gia xá là 2. Các bể này luôn được giữ ở nhiệt độ khoảng 40-60oC nhằm đảm bảo các chất phụ gia không bị đông đặc. Các chất phụ gia phuy là các chất phụ gia được chứa trong các phuy. Chúng chính là các chất phụ gia đóng gói, dùng để pha chế các loại dầu công nghiệp riêng biệt. Các chất phụ gia này thường được đưa vào các bể cân phụ gia 4A, 4B để tiến hành pha chế. 2.2. Quá trình pha chế dầu gốc với các chất phụ gia. Sơ đồ công nghệ quá trình pha chế dầu công nghiệp được thể hiện trong các hình ( 3-1 ), ( 3-2 ), ( 3-3 ) và ( 3-4 ). Tuỳ theo loại dầu công nghiệp cần pha chế, các loại dầu gốc sẽ được đưa từ các bể chứa dầu gốc 1A, 1B và 1C trong khu bể chứa dầu gốc vào các bể pha chế 3A, 3B, 3C và các bể cân chất phụ gia 4A, 4B trong khu pha chế. Lượng mỗi loại dầu gốc khác nhau tuỳ thuộc vào mỗi loại đơn pha chế cụ thể. Các chất phụ gia xá được bơm vào bể pha chế 2C. Các chất phụ gia phuy được đưa thẳng vào các bể cân chất phụ gia 4A, 4B. Tuỳ theo lượng dầu công nghiệp cần pha chế mà người ta có thể tiến hành pha chế dầu công nghiệp ở các bể pha chế 3A, 3B, 3C hay các bể cân chất phụ gia 4A, 4B; hoặc cũng có thể pha chế nhiều loại dầu công nghiệp cùng một lúc. Các chất phụ gia phuy sau khi được đưa vào các bể cân chất phụ gia 4A, 4B sẽ được khuấy trộn với dầu gốc trong thời gian khoảng 1h ở nhiệt độ khoảng 40-60oC. Sau đó, hỗn hợp dầu gốc với chất phụ gia này sẽ được bơm đến các bể pha chế 3A, 3B và 3C thông qua một họng nối. Tại các bể pha chế, hỗn hợp dầu gốc với các chất phụ gia kể trên sẽ được khuấy trộn đều với dầu gốc đã được bơm vào các bề này trong thời gian từ 1-2h ở nhiệt độ 40-50oC. Trong suốt quá trình khuấy trộn, một phần dòng lỏng sẽ đi ra ở đáy các bể pha chế và được bơm tuần hoàn bơm ngược trở lại bể pha chế nhằm làm tăng sự đồng đều của sản phẩm. Sau khi khuấy trộn xong, dầu công nghiệp thành phẩm được bơm tới các bể thành phẩm ở khu bể thành phẩm. Sau đó, được bơm tới khu đóng rót. ở đây, nó sẽ được đóng thành các lon có dung tích 1l và 4l, hay các can có dung tích 18l hoặc các phuy có dung tích 20l, 200l. Cuối cùng, các sản phẩm này sẽ được đưa ra thị trường tiêu thụ. * Các thông số kỹ thuật: Thể tích của bể 1A, 1B, 1C: 3000 m3. Thể tích của bể 2: 1000 m3. Thể tích của bể 3A: 1000 m3. Thể tích của bể 3B: 1500 m3. Thể tích của bể 3C: 2000 m3. Thể tích của bể 4A, 4B: 500 m3. Tốc độ của máy bơm: 1000 v/p. Tốc độ của mái khuấy: 4 m/s. Nhiệt độ của các bể pha chế: 40-50oC. Nhiệt độ của các bể cân phụ gia 50-60oC 2.3. Đánh giá chất lượng dầu công nghiệp sau khi pha chế: Quá trình kiểm tra chất lượng dầu công nghiệp sau khi pha chế thường được tiến hành ngay sau khi sự khuấy trộn kết thúc tại các bể pha chế 3A, 3B, 3C trong khu pha chế. Quá trình này được tiến hành trong các phòng hoá nghiệm. Mẫu dầu được lấy từ bể vừa pha chế, sau đó được kiểm tra các tính chất xem chúng có đạt yêu cầu hay không. Thông thường, người ta thường kiểm tra các tính chất sau: Độ nhít. Chỉ số độ nhớt. Trị sè axit (TAN). Nhiệt độ chớp cháy. Độ ăn mòn tấm đồng. Tải trọng hàn dính. Hàm lượng nước. Khả năng tạo bọt. Khả năng chống oxy hoá. Khả năng chống tạo bọt. Nếu sản phẩm vừa pha chế thoả mãn các tính chất kể trên thì người ta sẽ bơm trực tiếp tới các bể thành phẩm trong khu bể thành phẩm và sau đó là khu đóng rót. Nếu các sản phẩm vừa pha chế có một hay một vài tiêu chuẩn không thích hợp thì người ta tiến hành pha chế lại. 3. Khuấy trộn dầu gốc và các chất phụ gia: 3.1. Khuấy trộn chất lỏng: 3.1.1. Đại cương: Mục đính thường gặp của quá trình khuấy trộn là phân tán đều vật chất, năng lượng trong không gian. Nhờ khuấy và trộn tạo nên dòng chuyển động chất lỏng, qua đó tăng cường các quá trình truyền nhiệt và khuếch tán vật chất. Đối với các hệ không đồng nhất, khuấy trộn cung cấp năng lượng cơ học, làm lơ lửng các hạt có kích thước và khối lượng riêng khác nhau, phân tán chúng đều trong không gian, làm vỡ các chùm hạt, các giọt và hạt lớn, nghĩa là làm tăng độ phân tán. Sự khuấy trộn trong nhiều trường hợp đã góp phần thay đổi tính chất hoá lí của vật liệu. Mục đích của quá trình khuấy trộn sẽ qui định yêu cầu về nó, và những yêu cầu này sẽ được định lượng hoá qua mét tham số nào đó. Trong quá trình khuấy trộn , khi chưa đều, có thể căn cứ vào giá trị của các mẫu lấy đồng thời ở các vị trí khác nhau trong khối chất lỏng được khuấy để đánh giá độ đồng đều. Giá trị nồng độ ở các mẫu càng gần nhau thì hỗn hợp càng gần đồng đều. Độ chênh lệch nồng độ cực đại giữa hai mẫu nào đó ( ở cùng một thời điểm ) lớn cũng biểu thị sự không đều. Độ đồng đều tự nó chưa nói lên hiệu quả của quá trình khuấy, mà cần gắn độ đồng đều với thời gian khuấy và tiêu hao năng lượng. Để đánh giá chất lượng của các cơ cấu khuấy trong các thiết bị, có thể dùng hai đại lượng: cường độ tác dụng và hiệu quả trong các quá trình công nghệ cụ thể. Trong đó, cường độ tác dụng của máy khuấy được xác định bởi thời gian để đạt được yêu cầu công nghệ đã cho. Trong các quá trình có thời gian nhất định thì cường độ tác dụng xác định bằng tốc độ quay của máy khuấy. Còn hiệu quả của quá trình khuấy được tính bằng tiêu hao năng lượng để đạt được kết quả đã dự tính. * Phân loai: Theo tính chất các pha tham gia, quá trình khuấy trộn bao gồm: - Khuấy chất lỏng một pha; - Trộn chất lỏng không tan lẫn; - Trộn khí-lỏng; - Trộn rắn-lỏng; - Trộn khí-rắn-lỏng; - Trộn các pha rắn; * Cơ chế: Trong các thiết bị dùng khuấy trộn, người ta cố gắng tạo nên sự đồng đều tối đa về thuỷ động lực. Tuy nhiên, điều đó khó có thể đạt được. Thường thấy khi trộn các chất có độ nhớt tương đối nhỏ ở vùng sát mái khuấy dòng có các xoáy có kích thước lớn cỡ đường kính mái khuấy. Chúng giữ phần chính động năng của dòng, tác dụng với phần chất lỏng chuyển động chậm hơn ở phía ngoài, phân tán thành nhiều xoáy hơn với kích thước nhỏ hơn và tần số cao hơn. Sự lan truyền cứ tiếp tục theo hướng đó, phân tán động năng cho vô vàn các vi xoáy nhỏ tí, đến tận cùng thành năng lượng nhiệt của chuyển động phân tử. Quá trình này có tốc độ rất nhỏ. Đối với chất lỏng có độ nhớt lớn ( cả chất lỏng Newton và phi Newton ), nội lực bị triệt tiêu nhanh, nên mặc dù ở sát mái khuấy quay chất lỏng có tốc độ khá lớn nhưng ngoài sự phân tán do mái khuấy đẩy đi chủ yếu chỉ gây sự chảy trượt tương đối giữa những lớp chất lỏng gần đó theo kiểu của chế độ chảy dòng; do đó biến dạng các phần tử lỏng ( dài ra hơn, mỏng hơn ), tăng độ phân tán chúng vào các phân tử lân cận. Và cuối cùng, sự đồng đều đạt được cũng nhờ khuyếch tán phân tử. * Thời gian trộn: Thời gian trộn là khoảng thời gian cần thiết để tạo ra một hỗn hợp đồng đều hay một sản phẩm có chất lượng cho trước. Để thuận tiện cho việc chuyển qui mô khi thiết kế, người ta đưa ra đại lượng thời gian không thứ nguyên ( T ): T = n * t - n: số vòng quay ( 1/s ). - t: tham sè quan trọng đánh giá sự hợp lí về cấu trúc và hiệu quả của quá trình trộn. Giá trị t phụ thuộc vào tính chất vật lí của chất lỏng, kích thước hình học của mái khuấy và thùng, số vòng quay của máy khuấy và cả loại mái khuấy. Quan hệ giữa T và các tham số khác: T = f ( Rek, Fr, a1, a2,... ) ở đây: Rek : chuẩn số Renold trong khuấy. Fr: chuẩn số Froud trong khuấy. a1, a2, ... : tỉ số các kích thước hình học của hệ. Đối với một hệ số xác định, T gần nh­ không đổi trong miền có chế độ dòng và chế độ rối. T Rek Hình ( 3-5 ) Sự phụ thuộc của T vào Rek 3.1.2. Công suất trong thùng trộn ( P ): Công suất tiêu thụ trong quá trình trộn là một tham số rất quan trọng trong một hệ thống cụ thể. Thực nghiệm cho thấy nó phụ thuộc vào cấu trúc hình học hệ thống thiết bị, mô hình dòng chảy và cơ chế trộn. Đối với chất lỏng có độ nhớt thấp, thực nghiệm cho thấy P phụ thuộc vào số vòng quay n, các tính chất vật lí như độ nhớt, khối lượng riêng, cấu trúc và kích thước hình học của mái khuấy, vị trí và cách bố trí mái khuấy và cấu trúc hình học của thùng và chiều sâu của thùng chất lỏng. P = f ( độ nhớt, khối lượng riêng, n, b, D, Dt, a, H,... ) Bằng cách phân tích thứ nguyên, ta có: Np = C * Rekm Np : chuẩn số công suất. Rek : chuẩn số Renold. Fr: chuẩn số Froud;... m: hằng số. 3.1.3. Các loại mái khuấy và dòng trong thùng trộn. Các loại mái khuấy thường dùng trong công nghiệp bao gồm: - Chong chóng. - Tua bin. - Mái chèo. - Khung. - Băng cong. - Vít với ống đứng. - Tấm chữ. - Quả bàng. Dưới đây là cấu tạo và làm việc của mái khuấy loại chong chóng: Hình ( 3 - 6 ) Mái khuấy chong chóng và dòng tuần hoàn do nó tạo ra Mái khuấy chong chóng có loại 2, 4 cánh và 3 cánh, mỗi cánh thay đổi độ nghiêng từ trục ra biên; kích thước là D = ( 0,25- 0,3 ) Dr, quay khá nhanh ( 10-16 m/s ) tuỳ theo độ nhớt của chất lỏng. Khi quay nó tạo ra dòng tuần hoàn đứng, mở rộng phạm vi khuấy. Nó đạt cường độ tác dụng lớn, nhất là đối với chất lỏng có độ nhớt nhỏ, hiệu quả năng lượng cao, giá thành chế tạo thấp. Tuy nhiên, phạm vi khuấy trộn của loại này không lớn. Khi chất lỏng có độ nhớt tương đối lớn và trục khuấy đặt ở tâm thùng. Vì lúc đó, nếu quay nhanh chất lỏng có hướng tạo ra xoáy lớn dạng lớn làm giảm tác dụng trộn. Để khắc phục hiện tượng này và mở rộng phạm vi trộn, có thể dùng các cơ cấu hỗ trợ hoặc đặt trục khuấy xa tâm tâm thùng. Đặt trục khuấy không ở tâm thùng sẽ chỉ tạo ra một dòng đối lưu. Các cơ cấu hỗ trợ nh­ dùng tấm cản gắn vào thùng thẳng đứng, ống định hướng,... Hình ( 3 - 7 ) Dòng tạo ra do khuấy chong chóng đặt xa tâm 3.1.4. Các phương pháp trộn khác. Ngoài các phương pháp kể trên, có thể khuấy trộn bằng các cách sau: - Trộn tĩnh; - Khuấy trộn nhờ bơm; - Khuấy trộn bằng khí; ở đây, tập trung vào phương pháp khuấy trộn nhờ bơm. Dùng bơm tạo nên sự tuần hoàn, hoặc dòng chảy một chiều nhằm mục đích trộn. Chúng được gặp trong nhiều quá trình đối với các hỗn hợp có độ nhớt tương đối nhỏ ( lơ lửng hạt rắn, tăng cường trao đổi nhiệt... ). Hình ( 3 - 8 ) Trộn bằng bơm Cường độ trộn, tuỳ thuộc yêu cầu của từng quá trình, được biểu thị bằng tốc độ của chất lỏng, hay cũng là năng suất tức thời của bơm. Điều đó trong các thiết bị làm việc liên tục lại liên quan đến thời gian lưu của các phần tử trong thiết bị. 3.2. Phương pháp khuấy trộn dầu gốc với chất phụ gia. Để khuấy trộn dầu gốc với chất phụ gia, trong sơ đồ công nghệ, người ta thiết kế kết hợp sự khuấy trộn nhờ chong chóng và bơm tuần hoàn. Sự kết hợp này làm tăng nhanh độ đồng đều cho dầu công nghiệp trong thời gian ngắn hơn khi chỉ dùng hoặc chỉ có bơm hay chỉ có cánh khuấy loại chong chóng. Việc sử dụng mái khuấy chong chóng (trong sơ đồ công nghệ), nh­ đã biết, chỉ có hiệu quả tốt với loại dầu có độ nhớt thấp. Đây cũng là lÝ do quan trọng giúp ta giải thích được tại sao trong sơ đồ công nghệ nêu trên, người ta lại sử dụng các bể phụ gia song hành với các bể pha chế. 4. Điều chỉnh lưu lượng dòng nguyên liệu vào và dòng sản phẩm đi ra ở các bể 3a, 3b, 3c. 4.1. Điều chỉnh dòng nguyên liệu đi vào các bể pha chế 3a, 3b, 3c: Để điều chỉnh dòng nguyên liệu gồm dầu gốc, chất phụ gia từ khu bể chứa dầu gốc và khu bể chứa phụ gia, người ta có thể làm nh­ sau: Điều chỉnh tốc độ các máy bơm. Điều chỉnh các van tay. Điều chỉnh các van tự động bằng khí nén. ở đây, người ta đặc biệt chú ý đến hoạt động của các van tự động được điều khiển bằng khí nén. Về nguyên tắc, cấu trúc của van tự động điều khiển bằng khí nén giống như tất cả các van khác. Sự khác biệt giữa van tự động điều khiển bằng khí nén với các van khác là nó là van đa cấp chứ không phải là van một cấp. Nó không giống nh­ các van ngừng hoặc mở dòng chảy (van ON-OFF). Điều này được thể hiện nh­ sau: Giả sử cần pha chế một loại dầu công nghiệp với lượng dầu gốc là 10 m3. Ban đầu, nhân viên vận hành sẽ mở van cực đại bằng cách điều chỉnh độ mở van là 100% trong chương trình PLC. Khi lượng dầu gốc trong bể xấp xỉ 3/4 lượng dầu gốc cần bơm thì người nhân viên này sẽ điều chỉnh độ mở van (giảm từ 100% đến 5%) tuỳ theo tốc độ của máy bơm. Khi lượng dầu gốc đã xấp xỉ 10 m3, độ mở van sẽ là 0%. Thông thường, lượng dầu gốc được bơm vào bể pha chế lớn hơn 10 m3 nhưng trong một giới hạn sai lệch cho phép (hường nhỏ hơn 1%). Sự chênh lệch này Ýt ảnh hưởng đến các dầu công nghiệp thành phẩm vì rằng khi pha chế chúng, hàm lượng chất phụ gia đóng vai trò quyết định trong việc qui định các đặc tính kĩ thuật của dầu công nghiệp thành phẩm. 4.2. Điều chỉnh dòng sản phẩm đi ra khỏi bể pha chế 3A, 3B, 3C: Khi quá trình khuấy trộn kết thúc, người ta dùng bơm để chuyển sản phẩm từ khu pha chế sang khu bể thành phẩm. Để điều chỉnh lưu lượng dòng sản phẩm, người ta điều chỉnh tốc độ các máy bơm. 5. Qui trình đun nóng dầu tải nhiệt: Trong sơ đồ công nghệ, các thiết bị cần được giữ ở nhiệt độ khá cao bao gồm: các bể chứa chất phụ gia 2; các bể pha chế 2A, 2B, 2C và các bể cân chất ph