Giáo trình Chuyên đề nhiên liệu dầu mỡ
1.1.Thành phần của dầu mỏ và khí tự nhiên
Để hiểu được bản chất dầu mỏ, trứơc hết cần xem xét thành phần nguyên tố cấu tạo nên dầu
mỏ và các nguyên tố trong dầu mỏ tồn tại ở các hợp chất nào?
1.1.1.Thành phần nguyên tố của dầu mỏ và khí tự nhiên
Những nguyên tố chủ yếu tạo nên các hợp phần của dầu mỏ là cacbon (C) và hydro (H). Hàm
lượng cacbon chiếm 83,5 - 87% và hydro chiếm 11,5 – 14% khối lượng dầu mỏ. Hàm lượng hydro
trong dầu mỏ cao hơn hẳn so với các khoáng vật có nguồn gốc động, thực vật phân hủy khác, như
trong than bùn chỉ là 8%. Chính hàm lượng hydro cao so với cacbon giải thích nguyên nhân dầu mỏ
tồn tại ở trạng thái lỏng.
Cũng với cacbon và hydro, trong tất cả các loại dầu mỏ đều có lưu huỳnh, oxy và nitơ. Tổng
hàm lượng S, O, N rất hiếm khi vượt quá 2 – 3% khối lượng. Trong số các nguyên tố này, nitơ chiếm
phần nhỏ, khỏang 0,001 – 0,3%. Hàm lượng oxy khoảng 0,1 – 1%, tuy nhiên có loại dầu nhiều nhựa
oxy chiếm tới 2 – 3%. Hàm lượng lưu huỳnh chiếm phần chủ yếu. Ở loại dầu ít lưu huỳnh, hàm lượng
S chiếm 0,1 – 1% khối lượng (dầu mỏ Việt Nam có rất ít lưu huỳnh, hàm lượng S nhỏ hơn 0,1%).
Loại dầu nhiều lưu huỳnh có hàm lượng S tới 1 – 3% khối lượng và hơn nữa như trong một số dầu mỏ
Mêhico hàm lượng lưu huỳnh lên tới 3,65 – 5,30%, dầu Uzơbekistan 3,2 – 6,3%. Dầu mỏ ít lưu huỳnh
là dầu ngọt, có giá trị kinh tế cao, ngược lại, dầu mỏ nhiều lưu huỳnh là dầu chua, giá trị thấp. Tồn tại
trong dầu mỏ với hàm lượng thấp còn có một số nguyên tố khác, chủ yếu là các kim loại như Vanadi
(V), niken (Ni), sắt(Fe), magie (Mg), crom (Cr), titan (Ti), coban (Co), kali (K), canxi (Ca), natri (Na)
cũng như phốtpho (P) và silic (Si). Hàm lượng những nguyên tố này rất nhỏ, tuy vậy sự tồn tại của
một số nguyên tố này cũng gây khó khăn cho các dây chuyền cho công nghệ chế biến dầu, do các
hợp chất vanadi và niken ảnh hưởng đến đa số chủng loại xúc tác hóa dầu. Các nguyên tố kim loại
này thường tồn tại dưới dạng các hợp chất cơ kim, cấu tạo phức tạp có trong phần cặn dầu.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Chuyên đề nhiên liệu dầu mỡ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ooOoo CHUYÊN ĐỀ NHIÊN LIỆU DẦU MỠ Giảng viên biên soạn: Th . S Đỗ Quốc Ấm TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 3 NĂM 2005 MỤC LỤC Chương 1: Giới thiệu về dầu khí và chế biến dầu khí 1 1.1.Thành phần của dầu mỏ và khí tự nhiên 1 1.2.Vài nét về công nghệ chế biến dầu khí 5 Chương 2: Nhiên liệu trên động cơ xăng 13 2.1. Quá trình cháy trong động cơ xăng 13 2.2. Các chỉ tiêu chất lượng của xăng 15 2.3 Phân loại xăng ôtô 20 Chương 3 : Nhiên liệu Diesel 25 3.1 Quá trình cháy trong động cơ điêzen 25 3.2 Thành phần của nhiên liệu điêzen 27 3.3. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu điêzen ( Diesel Oil – DO ) 28 3.4 Phân loại nhiên liệu điêzen 35 Chương 4: Những kiến thức cơ bản về dầu nhờn 41 4.1. Công dụng của dầu nhờn trong hoạt động của động cơ 41 4.2. Thành phần của dầu nhờn 43 4.3 Các đặc tính của dầu nhớt 48 4.4 Phân loại dầu bôi trơn 51 4.5 Các lọai dầu chuyên dụng 58 Chương 5: Mỡ nhờn 63 5.1. Công dụng và thành phần của mỡ nhờn 63 5.2. Các chỉ tiêu chất lượng mỡ nhờn 65 5. 3. Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất mỡ nhờn 69 5. 4. Phân loại mỡ nhờn 71 5. 5. Nhãn hiệu và yêu cầu kỹ thuật mỡ nhờn 77 Chương 6 : Chất tẩy rửa: 81 6.1 Sự hình thành các cặn và công dụng chất tẩy rửa trong dầu bôi trơn 81 6.2.Thành phần và cơ chế hoạt động của phụ gia tẩy rửa 81 6.3.Thành phần và cơ chế hoạt động của phụ gia phân tán 82 Tài liệu tham khảo 84 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 1 Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ DẦU KHÍ VÀ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ Dầu khí là tên gọi tắt của dầu mỏ (dầu thô) và hỗn hợp khí thiên nhiên. Dầu mỏ thường ở thể lỏng nhớt, nhưng cũng có loại dầu ngay ở nhiệt đô thường đã đông đặc lại. Dầu mỏ có màu sắc thay đổi từ vàng nhạt tới đen sẫm, có ánh huỳnh quang. Độ nhớt của dầu mỏ thay đổi trong một khoảng rất rộng, từ 5 tới 100 cSt (10-6m2/sec) và có thể hơn nữa. Độ nhớt lớn hàng trăm lần so với nước nhưng tỷ trọng lại thấp hơn. Theo ý kiến chung của đa số các nhà khoa học trên thế giới, nguồn dầu khí có nguồn gốc hữu cơ. Dầu khí là sản phẩm phân hủy của xác động thực vật trong các lớp trầm tích, dưới tác dụng phá hủy của các vi khuẩn hiếu khí. Dầu mỏ hình thành và có thể di chuyển khỏi nơi xuất hiện ban đầu dưới tác động của các quy luật địa-vật lý, hóa-lý tự nhiên. Dầu mỏ sẽ ngừng dịch chuyển và tồn tại ở những nơi có điều kiện địa chất thích hợp, hình thành những vỉa dầu. Các vỉa dầu thường ở sâu trong lòng đất khoảng 2.000m trở lên. Muốn khai thác dầu mỏ, người ta phải khoan những giếng khoan tới vỉa dầu. Dầu mỏ có thể tự phun lên do áp suất cao tại các giếng dầu hoặc có thể được hút lên bằng các kỹ thuật và phương tiện bơm hút phù hợp. Khí dầu mỏ tồn tại ở hai dạng: khí đồng hành và khí thiên nhiên. Ở vỉa dầu, áp suất rất lớn, một lượng khí dầu mỏ hòa tan trong dầu. Khi khai thác dầu mỏ, áp suất giảm chúng sẽ chuyển thành thể khí đi kèm theo dầu, gọi là khí đồng hành. Cũõng có những mỏ khí tồn tại riêng không có dầu, gọi là khí thiên nhiên. Dầu mỏ và khí thiên nhiên có một ý nghĩa trọng đại trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Từ dầu khí người ta chế biến thành các loại nhiên liệu cung cấp năng lượng cho hoạt động của phần lớn những chủng loại động cơ, thiết bị, máy móc. Ngoài nhiên liệu, từ dầu mỏ người ta sản suất các loại dầu mỡ khác nhau, các loại nhựa đường. Cũng từ nhiên liệu dầu khí con người đã tạo lập ra một ngành công nghiệp hùng mạnh vào bậc nhất trên thế giới là ngành công nghiệp hóa dầu. 1.1.Thành phần của dầu mỏ và khí tự nhiên Để hiểu được bản chất dầu mỏ, trứơc hết cần xem xét thành phần nguyên tố cấu tạo nên dầu mỏ và các nguyên tố trong dầu mỏ tồn tại ở các hợp chất nào? 1.1.1.Thành phần nguyên tố của dầu mỏ và khí tự nhiên Những nguyên tố chủ yếu tạo nên các hợp phần của dầu mỏ là cacbon (C) và hydro (H). Hàm lượng cacbon chiếm 83,5 - 87% và hydro chiếm 11,5 – 14% khối lượng dầu mỏ. Hàm lượng hydro trong dầu mỏ cao hơn hẳn so với các khoáng vật có nguồn gốc động, thực vật phân hủy khác, như trong than bùn chỉ là 8%. Chính hàm lượng hydro cao so với cacbon giải thích nguyên nhân dầu mỏ tồn tại ở trạng thái lỏng. Cũng với cacbon và hydro, trong tất cả các loại dầu mỏ đều có lưu huỳnh, oxy và nitơ. Tổng hàm lượng S, O, N rất hiếm khi vượt quá 2 – 3% khối lượng. Trong số các nguyên tố này, nitơ chiếm phần nhỏ, khỏang 0,001 – 0,3%. Hàm lượng oxy khoảng 0,1 – 1%, tuy nhiên có loại dầu nhiều nhựa oxy chiếm tới 2 – 3%. Hàm lượng lưu huỳnh chiếm phần chủ yếu. Ở loại dầu ít lưu huỳnh, hàm lượng S chiếm 0,1 – 1% khối lượng (dầu mỏ Việt Nam có rất ít lưu huỳnh, hàm lượng S nhỏ hơn 0,1%). Loại dầu nhiều lưu huỳnh có hàm lượng S tới 1 – 3% khối lượng và hơn nữa như trong một số dầu mỏ Mêhico hàm lượng lưu huỳnh lên tới 3,65 – 5,30%, dầu Uzơbekistan 3,2 – 6,3%. Dầu mỏ ít lưu huỳnh là dầu ngọt, có giá trị kinh tế cao, ngược lại, dầu mỏ nhiều lưu huỳnh là dầu chua, giá trị thấp. Tồn tại trong dầu mỏ với hàm lượng thấp còn có một số nguyên tố khác, chủ yếu là các kim loại như Vanadi (V), niken (Ni), sắt(Fe), magie (Mg), crom (Cr), titan (Ti), coban (Co), kali (K), canxi (Ca), natri (Na) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 2 cũng như phốtpho (P) và silic (Si). Hàm lượng những nguyên tố này rất nhỏ, tuy vậy sự tồn tại của một số nguyên tố này cũng gây khó khăn cho các dây chuyền cho công nghệ chế biến dầu, do các hợp chất vanadi và niken ảnh hưởng đến đa số chủng loại xúc tác hóa dầu. Các nguyên tố kim loại này thường tồn tại dưới dạng các hợp chất cơ kim, cấu tạo phức tạp có trong phần cặn dầu. 1.1.2.Thành phần hóa học của dầu mỏ và khí tự nhiên Thành phần chủ yếu tạo nên dầu khí là hydrocacbon. Hydrocacbon là những hợp chất hữu cơ cấu tạo bởi hai nguyên tố hóa học là hydro(H) và cacbon(C). Những phân tử các chất hydrocacbon này khác nhau bởi số lượng nguyên tử cacbon và cách sắp xếp các nguyên tử C, từ đó hình thành nên những nhóm hydrocacbon với cấu trúc hóa học khác nhau và có tính chất dị biệt. 1.1.2.1 Nhóm hydrocacbon parafin (còn gọi là nhóm hydrocacbon al-kan hay hydrocacbon no) bao gồm các hydrocacbon có công thức tổng quát CnH2n+2 . Trong đó n chính là số cacbon có trong mạch phân tử. Ở phân tử hydrocacbon parafin, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau tạo nên một mạch cacbon hở, bằng liên kết đơn bền vững nên có tên là hydrocacbon no. Ở nhiệt độ và áp suất thường (250C và 1bar), hydrocacbon parafin có thể ở các trạng thái khác nhau : _Thể khí (khi n=1,2,3,3) như khí metan (CH4 ), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10). _Thể lỏng (khi n=5 cho tới n=17), như hexan (C6H14), heptan (C7H16), octan (C8H18), nonan (C9H20), decan (C10H22), xetan (C16H34) _Thể rắn (khi n=18) trở lên như octadecan (C18H38), nonadecan (C19H40), ecozan (C20H42) vv. Cả ba trạng thái của nhóm hydrocacbon parafin đều có trong dầu mỏ. Khi nằm trong vỉa dầu các hydrocacbon khí ở thể hòa tan trong dầu thô. Khi ra khỏi vỉa trong quá trình khai thác, do áp suất giảm chúng chuyển thành thể khí, đó là khí đồng hành có thành phần là khí metan (CH4 ), etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) và một phần pentan (C5 H12). Trong các mỏ khí tự nhiên thành phần khí cũng bao gồm các hydrocacbon từ C1 tới C5, nhưng nhiều thành phần nhẹ là metan hơn. Các hydrocacbon parafin rắn cũng hòa tan trong các hydrocacbon thể lỏng. Như vậy có thể hiểu dầu mỏ là một thể hỗn hợp các hydrocacbon, trong đó các hydrocabon khí và rắn hòa tan trong các hydrocacbon lỏng Hydrocacbon parafin có hai dạng cấu tạo hóa học: _Các nguyên tử cacbon liên kết thành mạch thẳng gọi là dạng normal (n-parafin hay n-alkan) như n-octan (n-C8H18). _Các nguyên tử các bon liên kết thành mạch nhánh gọi là dạng izo (izo-parafin hay izoalkan) như izooctan (2.2.4-trimetylpentan) CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-C-CH2-CH-CH3 CH3 CH3 (n – C8H8) (izo – C8H8) n - octan izo octan Các hydrocacbon parafin có tính ổn định hóa học ít có khả năng tham gia các phản ứng. 1.2.2.2. Nhóm hydrocacbon naphten (hydrocacbon vòng no) bao gồm các hydrocacbon có công thức tổng quát là CnH2n. Trong đó n là số cacbon trong mạch phân tử. Ở phân tử hydrocacbon naphten, các nguyên tử cácbon liên kết với nhau tạo nên một vòng cabon kín bằng liên kết đơn bền vững, nên có tên là Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 3 hydrocacbon vòng no. Loại hydrocacbon naphten chủ yếu là vòng năm cacbon và vòng sáu cacbon có tên là cyclopentan và cyclohexan. Ngoài ra còn tồn tại rất nhiều dẫn suất kết hợp một gôùc alkyl (ký hiệu R) với một vòng no gọi là alkyl cyclopentan và alkyl cyclohexan. Các hydrocabon naphten có tính ổn định hóa học. Loại hydrocacbon naphten có mạch nhánh alkyl dài có độ nhớt cao. 1.2.2.3.Nhóm hydrocacbon aromat (hydrocacbon thơm) bao gồm các hydro cac bon có công thức tổng quát CnH2n-6 . Trong đó n chính là số cacbon trong mạch phân tử. Ở nhóm hydrocacbon aromat, có một chất cơ bản là benzen với công thức nguyên là C6H6. Trong phân tử benzen, sáu nguyên tử cacbon liên kết thành một vòng có ba liên kết đơn và ba liên kết đôi sắp xếp liên hợp với nhau. Trên cơ sở vòng benzen hình thành các hydrocacbon thơm khác nhau chủ yếu bằng cách thế các nguyên tử hydro bằng các gốc alkyl với độ dài và cấu trúc mạch khác nhau. (C6H6) (C6H5 – CH3) H2C CH2 H2C CH2 CH2 Cyclo petan CH2 H2C CH2 H2C CH2 CH2 Cyclo hexan H2C CH H2C CH2 CH2 Alkyl cyclipentan R CH2 H2C CH H2C CH2 CH2 Alkyl cyclohexan R CH HC CH HC CH CH CH HC C HC CH CH CH3 Benzen Metyl benzen (toluen) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 4 (C8H10) (C6H5 – R) Xylen Alkyl (R) benzen Các phân tử hydrocacbon thơm ngưng tụ cấu tạo bởi nhiều vòng benzen có mặt trong dầu mỏ với hàm lượng một vài phần trăm. Các hydrocacbon thơm có khả năng tham gia phản ứng hóa học mạnh, do đó dễ bị oxy hóa và biến chất. Ngoài ra trong dầu mỏ còn tồn tại các hydrocacbon lai tạp. Trong thành phần của chúng có cả vòng no, vòng thơm và các nhánh alkyl. 1.2.2.4. Nhóm hydrocacbon olefin còn có tên hydrocacbon alken hay hydrocacbon không no, bao gồm các hydrocacbon có công thức tổng quát CnH2n. Trong đó n là số cacbon trong mạch phân tử. Ở phân tử hydrocacbon olefin, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau tạo nên một mạch cacbon hở, bằng liên kết đơn và liên kết đôi kém bền vững. Do đó các olefin có hoạt tính cao, kém ổn định, kém bền. Các olefin cũng có cấu trúc mạch thẳng (normal) và nhánh (izo). Các hydrocacbon olefin không có mặt trong dầu thô và khí thiên nhiên, nhưng lại tồn tại với hàm lượng đáng kể trong các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ, nhất là các loại khí, các loại xăng và các nhiên liệu khác thu được từ một số dây chuyền công nghệ chế biến sâu của nhà máy lọc dầu. CH3 CH2 = CH2 CH3 – CH = CH2 CH3 – C – CH = C – CH3 CH3 CH3 (C2H4) (C3H6) (C8H16) Etylen Propylen Izo octen (2.2.4-trimetyl penten) 1.1.2.5. Những thành phần khác Trong khí dầu mỏ ngoài các hợp phần hydrocacbon còn có các khí khác như khí cacbonnic (CO2), khí nitơ (N2), khí sunfua hydro (H2S) và các khí trơ argon (Ar), heli (He) Trong dầu có những thành phần phức tạp như các chất nhựa asphalten là các hợp chất thơm ngưng tụ, có khối lượng phân tử cao nhựa chất nhựa có khối lượng phân tử bằng 600-1000, còn asphalten có khối lượng phân tử lên tới 1000-2500 hoặc cao hơn. Nhựa asphalten có tính ổn định hóa học kém, dễ bị oxy hóa, dễ làm sản phẩm dầu mỏ biến chất, đổi màu, dễ tạo cốc và làm ảnh hưởng xấu các quá trình xúc tác trong chế biến dầu. Ngoài nhựa-asphlten trong dầu thô còn có các hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ và các kim loại nặng. Đây đều những tạp chất làm giảm chất lượng của dầu, gây độc hai cho quá trình chế biến dùng xúc tác, đồng thời gây ăn mòn kim loại và ô nhiễm môi trường. CH HC C HC CH CH R CH3 CH3 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri gh © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 5 1.2.Vài nét về công nghệ chế biến dầu khí Nghành công nghiệp chế biến dầu khí phát triển rất nhanh, nhất là sau chiến tranh thế giới lần thứ hai cho tới nay. Theo đánh giá chung trong tương lai lâu dài, dầu khí vẫn còn chiếm vị trí rất quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và nguyên liệu hóa học mà không loại nguyên liệu nào có thể thay thế được. Phần tiếp theo sẽø trình bày những hiểu biết chung nhất về quá trình chế biến dầu khí. Dầu mỏ sau khi khai thác sẽ qua khâu xử lý tách nước, tách muối được đưa vào nhà máy lọc dầu để chế biến thành các sản phẩm đa dạng và phong phú. Những công đoạn chủ yếu của quá trình lọc dầu là chưng cất, chuyển hóa xúc tác, chuyển hóa nhiệt, tách lọc đối với những nguồn nguyên liệu thích hợp nhằm thu được các loại sản phẩm cần thiết, có giá trị kinh tế cao. 1.2.1 Chưng cất dầu mỏ Chưng cất dầu mỏ là chế biến trực tiếp dầu mỏ trong các tháp chưng cất với các điều kiện về áp suất và nhiệt độ khác nhau để tách dầu mỏ thành các phân đoạn riêng biệt có phạm vi độ sôi thích hợp. ... à phòng natri Vô cơ Hữu cơ 82 107 77 150 150 120 120 160 > 80 ( * ) 188 82 260 190 170 không chảy 160 Nhẵn,mịn Mịn Mịn Mịn Nhẵn,sợi - Mịn Nhẵn Tốt Tốt Tốt Tốt Khá đến tốt Xấu đến khá Tuyệt hảo Tuyệ hảo ( * ) Nhiệt độ chảy mềm Bảng 27. Đặc tính chủ yếu của các loại mỡ S T T Loại mỡ (chất làm đặc) Đặc tính Kỵ nước Tác dụng của nước Chống ăn mòn Sử dụng an toàn (oC) Tách dầu Tính bền oxy hóa 1 2 3 4 5 6 Xà phòng canxi Xà phòng natri Xà phòng liti Xà phòng liti (phứchợp) Xà phòng nhôm (phức hợp) Bentonit (đất sét) Rất tốt Kém Tốt Rất tốt Rất tốt khá tốt Rất bền Kém bền Tới 90oC Bền Rất bền Bền Tốt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Khá 50 – 60 90 – 100 90 – 130 150 – 175 150 – 175 150 –175 Khá Khá Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Khá Khá Khá Tốt Rất tốt Rất tốt Khá Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 77 5. 5. Nhãn hiệu và yêu cầu kỹ thuật mỡ nhờn Nhãn hiệu các chủng loại mỡ chủ yếu ở nước ta hiện nay được trích dẫn trong bảng 31. Bảng 28 Nhãn hiệu các loại mỡ nhờn STT Nhãn hiệu Đặc tính và công dụng ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) I. 1. Công ty PVPDC Grease MU – 2 - Mỡ Grease MU – 2 là mỡ đa dụng gốc xà phòng liti, có khả năng chịu nhiệt và chịu được nước tốt. Mỡ được dùng rộng rãi cho cả mỡ bơm và mỡ sáp. Loại mỡ này do công ty thường đặt sản xuất ở nước ngoài theo công thức và tiêu chuẩn của mỡ Agip MU – 2 ( Italia ) 2. Lithium EP – 2 - Mỡ Lithium EP – 2 là mỡ gốc liti vạn năng do công ty thường nhập từ nước ngoài. Có tính chịu nước, chịu nhiệt, ổn định hoá học, chịu tải tốt Thích hợp cho các thiết bị công nghiệp và vận tải 3. Cana 1 – 13 - Mỡ Cana 1 – 13 là mỡ gốc xà phòng hỗn hợp canxi và natri. Dùng bôi trơn ổ trục lăn, ổ trục của động cơ điện, mayơ ôtô và các bộ phận chịu ma sát tương tự. 4. Mỡ phấn chì số 4 - Mỡ phấn chì số 4 là mỡ tổng hợp gốc canxi, chịu ẩm cao, có thừa 9 – 11% bột graphit. Dùng bôi trơn nhíp ôtô, tàu hỏa, máy kéo, các hộp bánh răng có tải trọng lớn, chịu mài mòn và va đập mạnh. Tương đưong mỡ Ycc – A của Liên Xô (cũ) II. Công ty BP 1. BP Grease C Mỡ BP Grease C 2 là mỡ gốc xà phòng canxi, chịu nước, kém chịu nhiệt. Được dùng cho bề mặt trượt ở nhiệt độ bình thường, tải trọng vừa phải như ở khung gầm các thiết bị chịu rung nhẹ, nhiệt độ làm việc không quá 60oC. 2. BP Specis - Mỡ BP Specis FM là mỡ gốc phức canxi. Có tính bền cơ học, chịu tải trọng và rung động mạnh. Có tính bền nhiệt cao, dải nhiệt độ sử dụng từ – 20 tới 160oC. Có tính chống mài mòn, ăn mòn và bám dính tốt. Đặc biệt không làm biến tính các loại thực phẩm, do đó được dùng trong các bộ phận cần bôi trơn của các thiết bị, máy móc của ngành công nghiệp thực phẩm. 3. BP Grease L - Mỡ BP Grease L la mỡ gốc xà phòng liti có khả năng chịu nhiệt, chịu tải trọng và chống oxy hóa tốt. Dùng bôi trơn các ổ bi, bạc đạn chịu tải và dải nhiệt độ làm việc từ – 20oC tới 150oC. Còn dùng cho vòng bi, ổ đũa có tốc độ cao ở môtơ điện, máy công cụ dệt, chế biến gỗ, máy xây dựng... (1) (2) (3) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 78 4. BP Energrease L 21 – M & L 2 – M - Mỡ BP Energrease L 21 – M & L 2 – M là mỡ gốc xà phòng liti có pha thêm phụ gia molipden disulfua chống ngẹt máy. Dùng cho các loại ôtô ở các khớp điều khiển các điểm treo. Có thể dùng thay các loại mỡ graphit trong máy móc công nghiệp. 5. BP Energrease LS & LS – EP - Mỡ BP Energrease LS – EP là mỡ gốc xà phòng liti có chất lượng cao. Dùng bôi trơn các bạc đạn và vòng bi, chịu tải năng với mọi tốc độ, làm việc trong dải nhiệt độ rộng từ – 30oC tới 130oC. 6. BP Energrease HTG – 2 - Mỡ BP Energrease HTG – 2 là loại mỡ polyme gốc đất sét, có phụ gia. Dùng trong công nghiệp hóa chất, sành sứ, gạch ngói, ximăng, và sắt thép ở nhiệt độ làm việc lên tới 200oC. III. Công ty Castrol 1. Castrol LM, Castrol AP – 3, Castrol Spheerol EPL – 2, Castrol MS – 3 - Các nhãn hiệu mỡ nhờn Castrol LM, CastrolSpheerol AP – 3, Castrol Spheerol EPL – 2, castrol MS – 3 là nhóm mỡ gốc xà phòng liti có những công dụng riêng, thích hợp cho các điều kiện bôi trơn khác nhau. 2. castrol Heavy - Mỡ castrol Heavy là mỡ gốc xà phòng canxi 3. castrol spheerol - Mỡ castrol spheerol BN và castrol spheerol BN, castrol BNS BNS là gốc mỡ bentonit. IV. Công ty Caltex 1. marfak mltipurpose - Mỡ marfak Multipurpose của Công ty caltex là mỡ ôtô đa dụng,c ó chúa sầu khoáng cấp IS 220, chất làm đặc là xà phòng liti, có chất ức chế oxy hóa và chống ăn mòn. Sử dụng cho ôtô và các thiết bị công nghiệp ( ổ bi ổ đũa ổ lăn ) khi không có yêu cầu các loại mỡ chuyên dụng như mỡ cực áp. 2. mltifak EP - Mỡ multifak EP là mỡ chịu cực áp dụng trong công nghiệp, đa dụng, chức các loại dầu gốc khoáng được inh chế kỹ, chất làm đặc là xà phòng liti, có pha các oại phụ gia cực áp các chất ức chế chống gỉ và oxy hóa. Cũng thích hợp sử dụng như một loại mỡ ôtô đa dụng cho các máy và thiết bị công nghiệp. 3. RPM Grease SRI - RPM greasesri là loại mỡ được pha chế đặc biệt từ dầu gốc parafin tinh lọc kỹ với chất làm đặc là polyme tổng hợp không tro cùng chất ức chế chống gỉ và chống oxy hóa. Mỡ được dùng bôi trơn ổ kim, ổ đũa, và ổ cầu đỡ, làm việc với tốc độ cao ( trên 10.000 vòng / phút ) hay nhiệt độ cao, hoặc tiếp xúc nước, kể cả nước mặn. (1) (2) (3) V Công ty Mobil Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 79 1. Mobilux 1,2,3 - Mỡ Mobilux 1,2,3 là mỡ công nghiệp đa dụng, gốc xà phòng liti, sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Mỡ có chứa phụ gia chống oxy hóa và chống gỉ. Giữ được kết cấu mỡ trong dãy nhiệt độ từ –20 đến +30oC 2. Mobiltemp 0, 1,2 &78 - Mỡ Mobiltemp 0, 1, 2 & 78 là mỡ công nghiệp chịu nhiệt độ cao ( từ 150 – 175 oC ). Có khả năng ổn định cấu thể tốt ở nhiệt độ cao, chống oxy hóa và chống ăn mòn trong không khí ẩm. 3. Mobilplex - Mỡ Mobilplex là mỡ chịu áp lực cực trị đa dụng, gốc xà phòng canxi phức hợp. Có khả năng chống mài mòn do tải trọng lớn hay va đập, vừa chịu nước vừa chịu nhiệt Để hiểu thêm về yêu cầu kỹ thuật đối với các loại mỡ nhờn có thể tham khảo bảng 29: Bảng 29. Mỡ BP Grease C – 2 Tên chỉ tiêu Phương pháp Kết quả 1. Phân loại NLGI 2. Độ xuyên kim ( 25oC /0,1 mm 3. Độ nhỏ giọt (oC) 4. Aên mòn mảnh đồng 5. Hàm lượng tro ( % khối lượng ) _ ASTM D 271 ASTM D 556 ASTM D 130 ASTM D 874 2 278 80 1a 1,8 Bảng 30. Mỡ BP Grease L Tên chỉ tiêu Phương pháp Mỡ L2 L3 L4 1. Phân loại NLGI 2. Độ xuyên kim ( 25oC /0,1 mm 3. Độ nhỏ giọt (oC) 4. Aên mòn mảnh đồng 5. Độ bền oxy hóa 100 h/99oC (KG/cm) 6. Tách dầu 24 h/100oC (%khối lượng ) 7. Khuynh hướng rò gỉ (g) 8. Độ nhiễm nước ( % khối lượng ) _ ASTM D 217 ASTM D 566 IP 112 ASTM D 942 ASTM D 1742 ASTM D 1263 ASTM D 1264 2 278 190 không 0,4 3,0 2,0 3,0 3 220 200 không 0,4 2,0 1,2 2,5 4 190 200 không 0,4 2,0 1,2 2,5 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 80 Bảng 31. Mỡ BP Energrease L 21 – M & L 2 – Mỡ nhờn Tên chỉ tiêu Phương pháp Mỡ L 21 – M L 2 – M 1. Phân loại NLGI 2. Độ xuyên kim 25oC/0,1 mm 3. Màu 4. Điểm nhỏ giọt (oC) 5. Hàm lượng nước ( % khối lượng ) 6. Cấu trúc _ ASTM D 217 _ ASTM D 556 ASTM D 95 _ 2 265/295 Đen 190 Vết Mượt 2 265/295 Nâu 190 Vết Mượt Bảng32. Mỡ Multifak EP của công ty Caltex Tên chỉ tiêu Multifak 0 1 2 3 1. Nhiệt độ nhỏ giọt (oC) 2. Độ nhớt (cSt) - ở 40 oC - ở 100 oC 3. Độ xuyên kim sau khi nhào trộn ở 25oC 4. Chất làm đặc (liti) (%khối lượng) 5.Tải Timken OK (kg) 6. Cấp NLGI 180 208 18,2 370 4 18 0 195 208 18,2 325 6 18 1 195 208 18,2 280 7,5 18 2 205 208 18,2 235 10 18 3 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 81 Chương 6: CHẤT TẨY RỬA VÀ PHÂN TÁN 6.1 Sự hình thành các cặn và công dụng chất tẩy rửa trong dầu bôi trơn 6.1.1.Hiện tượng tạo sơn(vec-ni) Khi động cơ hoạt động trên bề mặt các chi tiết có nhiệt độ cao như thân pit-tông và vùng rãnh xec-măng có đọng lại một cacbon ở dạng màng mỏng, bám chắc trên bề mặt các chi tiết này và lấp lánh. lớp phủ này được gọi là lớp sơn( ở một số tài liệu được goị là vecni). Lớp sơn này có tính dẫn nhiệt rất kém, khi bám trên bề mặtcác chi tiết nó sẽ làm cho các chi tiết quá nhiệt. Hiện tượng hình thành các lớp sơn do các nguyên nhân sau - Do sự oxy hoá lớp dầu mỏng trên mặt chi tiết có nhiệt độ cao - Do các sản phẩm oxy hoá từ các nơi khác cuả động cơ bám lên bề mặt chi tiết. Để hạn chế sự hình thành lớp sơn. Người ta cho vào dầu các phụ gia chống oxy hoá và tẩy rửa. Nếu một lớp dầu sạch ở 250oC sau 20 phút sẽ biến thành sơn, nếu có phụ gia chống oxy hoá thời gian này sẽ kéo dài ra 80-100 phút. Khi cho phụ gia tẩy rửa vào dầu các sản phẩm oxy hoá vừa tạo trên bề mặt các chi tiết máy sẽ bị cuốn đi nhanh chóng và như vậy khắc phục được nguy cơ tạo sơn. Hiện tượng tạo cặn trong động cơ Khi động cơ làm việc dầu luôn bị bẩn do nhiều sản phẩm khác nhau tích lại trong dầu như muội than, các hạt mài mòn, nước, bụi... trong các điều kiện nhất định các chất trên sẽ pha trộn lẫn nhau và tạo thành một chất sền sệt lắng xuống cac-te chứa dầu, trong các đường ống dẫn dầu, trong bầu lọc dầu... điều này làm tắc các đường ống dẫn dầu dẫn đến các sự cố nguy hiểm cho động cơ. Để hạn chế tạo cặn trong dầu có chất chống tạo cặn chúng giúp phân tán các cặn này thành các chất lơ lửng trong dầu và không cho chúng liên kết với nhau. Ngoài ra chất tẩy rửa và chất phân tán còn có khả năng trung hoà các axit có trong dầu( trị số kiềm tổng của chúng lên đến 50-70) 6.2.Thành phần và cơ chế hoạt động của phụ gia tẩy rửa Chất tẩy rửa là môt loại phu gia của dầu bôi trơn, chúng thường được pha vào dầu bôi trơn với tỷ lệ 2-10% khối lượng. Các loại phụ gia này thường là Sulphonate, Sulphurised Phenate, Salicylate của các kim loại kiềm như (Ba, Ca, Na...). Chỉ số kiềm tổng TBN của chúng từ 50-70 để trung hoà được các thành phần axit chứa trong dầu. MO CO2 H MSO3 Sn MO MO Sulphonate Sulphurised Phenate Salicylate M: Calcium hay Magnesium Hình 4: Cấu trúc của phụ gia tẩy rửa Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 82 Cấu trúc của các chất tẩy rửa được minh hoạ đơn giản như hình trên. Chúng bao gồm một đuôi hydrocacbon và một đầu mạch vòng có đính các ion kim loại như hình vẽ. Các Ion kim loại này sẽ được phân cực và đóng vai trò tạo liên kết vời những tạp chất như hình vẽ. Phần đuôi hydrocacbon sẽ giúp cho phân tử này tan được trong dầu gốc. Cơ chế hoạt động của chúng được minh hoạ trên hình vẽ 6.3.Thành phần và cơ chế hoạt động của phụ gia phân tán Chất phân tán cũng đóng vai trò là chất phụ gia trong dầu bôi trơn chúng làm ức chế quá trình tạo căn trong động cơ. Các phụ gia phân tán quan trọng nhất bao gồm: • Ankenyl polyamin suxinimit • Ankylhyđroxybenzyl polyamin • Este polyhyđroxy-suxinic • Poly-aminamit- imidazolin • Polyamin suxinimit • Este- photphonat Cấu trúc của chúng gần giống cấu trúc của chất tẩy rửa Phần phân cực sẽ có ái lực rất lớn với cặn bẩn, chúng sẽ liên kết với cặn bẩn và tạo thành một vành đai xung quanh cặn. điều này khiến các cặn không liên kết lại được với nhau, không tạo ra các mảng bám trong động cơ. Phần cấu nối đóng vai trò liên kết giữa phần phân cực và chuỗi Hình 5: Cơ chế hoạt động của các phụ gia tẩy rưả Chuỗi hydrocacbon tan trong dầu Phần phân cực Cầu nối Hình 6: Cấu trúc của phụ gia chống bám cặn Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 83 hydrocacbon tan trong dầu. Tính phân cực có được do sự hiện diện của các nguyên tử nitơ, photpho có trong dầu Cặn Hình 7: Cơ chế hoạt động của phụ gia chống bám cặn Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Liên đoàn xuất khẩu ôtô v/o Autoexport moscou, Nhiên liệu xăng dầu mỡ, Tổng công ty nhập khẩu máy, 1976 [2] C. Kajdas, Dầu mỡ bôi trơn, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2000. [3] Viện hoá học công nghiệp, Sổ tay sử dụng dầu mỡ bôi trơn, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1991. [4] Nguyễn Ngọc An, Nhiên liệu và dầu mỡ dùng cho xe máy, Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật,1977. [5] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hoá học dầu mỏ và khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2004. [6] Nguyễn Đình Phổ, Aên mòn và bảo vệ kim loại, Trường Đại học bách khoa TP. HoÀ Chí Minh,1980. [7] Vũ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng, Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu dầu mỡ, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2000. [8] Castrol , Oil and engines, 2000. [9] Các tài liệu hướng dẫn sử dụng dầu nhớt của công ty Castrol, Ford,. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh
File đính kèm:
- giao_trinh_chuyen_de_nhien_lieu_dau_mo.pdf