Giáo trình Nhiên liệu và môi chất chuyên dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận 
NHI£N LIÖU & M¤I CHÊT CHUY£N DôNG 
 (Bài giảng dùng cho sinh viên các ngành Kỹ thuật-Công nghệ tại ĐHNT) 
NHA TRANG - 2012 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
2 
Chương 1 
 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU 
DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
1.1. PHÂN LOẠI NHIÊN LIỆU 
 Nhiên liệu là chất cháy được và sinh ra nhiệt khi cháy, ví dụ : than, củi, xăng, 
dầu, khí đốt, khí hoá lỏng, v.v. 
Bảng 1-1. Phân loại tổng quát nhiên liệu 
Tiêu chí phân loại Loại nhiên liệu 
Trạng thái tồn tại ở 
điều kiện áp suát và 
nhiệt độ khí quyển 
- Khí đốt : khí mỏ, khí lò ga, khí thắp, khí lò cao, khí hoá 
lỏng, v.v. 
- Nhiên liệu lỏng : xăng, dầu hoả, gas oil, benzol, cồn, dầu 
solar, dầu mazout, v.v. 
- Nhiên liệu rắn : than đá, than bùn, củi, v.v. 
Nguyên liệu để sản 
xuất nhiên liệu 
- Nhiên liệu gốc dầu mỏ : xăng, dầu diesel, dầu hoả, v.v. 
- Nhiên liệu thay thế : xăng tổng hợp, cồn, hydro, v.v. 
Mục đích sử dụng 
- Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hoả bằng tia lửa : 
xăng, cồn, khí đốt, v.v. 
- Nhiên liệu diesel : gas oil, mazout, khí đốt, v.v. 
- Nhiên liệu máy bay : xăng máy bay, nhiên liệu phản lực. 
Công nghệ sản xuất 
- Xăng chưng cất trực tiếp 
- Xăng cracking 
- Xăng reforming 
- Nhiên liệu tổng hợp 
- Nhiên liệu chưng cất 
Theo nhiệt trị 
- Nhiên liệu có nhiệt trị cao : xăng, dầu diesel, mazout,v.v. 
- Nhiên liệu có nhiệt trị thấp : khí lò ga, khí lò cao,v.v. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
3 
1) Khí mỏ - còn gọi là khí tự nhiên (natural gas) - là hỗn hợp các loại khí được 
khai thác từ các mỏ khí đốt hoặc mỏ dầu trong lòng đất. Khí mỏ có thể được phân loại 
thành : khí đồng hành, khí không đồng hành và khí hoà tan. 
Khí đồng hành - khí tự do có trong các mỏ dầu. 
Khí không đồng hành - khí được khai thác từ các mỏ khí đốt trong lòng đất và 
không tiếp xúc với dầu thô trong mỏ dầu. 
Khí hoà tan - khí hoà tan trong dầu thô được khai thác từ các mỏ dầu. 
Thành phần của khí mỏ có thể rất khác nhau tuỳ thuộc vào vị trí địa lý mà khí mỏ 
được khai thác, tuy nhiên chúng đều chứa chủ yếu là methane (CH4), ethane (C2H6) và 
một lượng nhỏ các chất khác như dioxide carbon (CO2), nitơ (N2), helium (He), v.v. 
Ngoài công dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong (ĐCĐT) nói riêng và nhiên 
liệu nói chung, khí mỏ còn được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất phân hoá học, vật 
liệu tổng hợp, v.v. 
2) Khí lọc-hoá dầu - các loại khí thu được trong quá trình chế biến dầu mỏ, ví dụ 
: khí thu được trong các quá trình chưng cất trực tiếp, nhiệt phân, cracking, v.v. 
 3) Khí lò ga (producer gas) - khí đốt thu được bằng cách khí hoá các loại nhiên 
liệu rắn như than đá, than nâu, than củi, gỗ, v.v. ở nhiệt độ cao. Toàn bộ quá trình khí hoá 
được tiến hành trong một loại thiết bị có tên là lò sinh khí. Hình 1-1 giới thiệu sơ đồ lò 
sinh khí và một số thông số công tác trong quá trình khí hoá than đá . 
 ≈ 1300 0C
900 - 1100 0C
500 - 900 0C
150 - 500 0C
KK + H2O
KhÝ 
lß ga
5
4
3
2
1
H. 1-1. Sơ đồ lò sinh khí 
1- Tầng sấy, 2- Tầng chưng cất, 3- Tầng tạo khí, 4- Tầng cháy, 5- Phần chứa tro 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
4 
 Nguyên lý hoạt động của lò sinh khí như sau : không khí được thổi vào lò từ phía 
dưới ; ngay phía trên ghi lò, than đá được đốt cháy theo phản ứng toả nhiệt : 
 C + O2 = CO2 + 406000 kJ/kmol (1.1) 
 Khu vực diễn ra quá trình cháy nói trên được gọi là tầng cháy, khu vực phía trên 
tầng cháy là tầng khử. Tại tầng khử diễn ra 2 loại phản ứng thu nhiệt dưới đây : 
 CO2 + C ⇔ 2CO - 176000 kJ/kmol (1.2) 
 H2O + C ⇔ CO + H2 - 132000 kJ/kmol (1.3) 
 Phản ứng (1.2) và (1.3) là các phản ứng 2 chiều. Tỷ số CO/CO2 được hình thành ở 
phản ứng (1.2) và H2/H2O ở phản ứng (1.3) phụ thuộc trước hết vào nhiệt độ tại khu vực 
diễn ra phản ứng. Ở nhiệt độ 700 0C , CO/ CO2 ≈ 1 và H2/ H2O ≈ 2,3 ; ở nhiệt độ 1000 0C 
, CO/ CO2 ≈ 165 và H2/ H2O ≈ 103. Trong trường hợp sản xuất khí lò ga từ than đá, 
người ta thường thổi một lượng nhất định hơi nước vào trong lò cùng với không khí. Mục 
đích chính của việc sử dụng hơi nước là làm giảm nhiệt độ ở tầng cháy nhằm bảo vệ các 
bộ phận của lò tiếp xúc trực tiếp với than và tro có nhiệt độ cao. Nếu không có hơi nước, 
nhiệt độ tại khu vực ngay trên ghi lò có thể đạt tới 1700 0C. Ngoài ra, hơi nước cũng có 
tác dụng làm tăng chất lượng của khí lò ga nhờ tăng hàm lượng H2 từ quá trình phân huỷ 
H2O. 
 Tuỳ theo chiều cao của lò, nhiệt độ tại tầng khử dao động trong khoảng 900-1100 
0C. Phía trên tầng khử là tầng chưng cất có nhiệt độ được duy trì trong khoảng 500-900 
0C. Tại tầng chưng cất, hầu hết những thành phần dễ bay hơi của nhiên liệu rắn thoát ra 
và được hút ra ngoài cùng với các thành phần khác của khí lò ga. 
 Khí lò ga là một hỗn hợp của CO, H2 ,CH4 , CO2 , N2 , hơi nước, và một số loại 
hydrocarbon. Thành phần trung bình của khí lò ga như sau : 27 % CO, 7 % H2 , 2 % CH4 
, 4 % CO2 , 58 % N2 [7]. 
 Khí lò ga được sử dụng làm nhiên liệu cho động động cơ ga, turbine khí, các 
ngành luyện kim, thuỷ tinh, đồ gốm, v.v. Nó có ưu điểm là có số octan khá cao (RON ≈ 
100), nhưng có nhiệt trị thấp ( H ≈ 5650 kJ/m3 ) vì chứa nhiều N2 . 
4) Khí thắp (illuminating gas) - Khí đốt được sản xuất ở quy mô công nghiệp từ 
các loại nhiên liệu rắn hoặc lỏng như : than đá, than nâu, dầu, v.v. Các loại khí thắp phổ 
biến là khí ướt (water gas), khí dầu (carbureted water gas) và khí than (coal gas). 
 Khí ướt thu được bằng cách thổi hơi nước qua một lớp than đá hoặc coke có nhiệt 
độ cao. Thành phần chủ yếu của khí ướt là CO và H2 . 
 Khí dầu và Khí than thu được bằng cách nhiệt phân dầu hoặc than. Thành phần 
chủ yếu của chúng là H2, CH4 , C2H4 và CO. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
5 
Bảng 1-2. Một số tính chất của khí đốt [7] 
Loại khí đốt ρ [kg/m3] ON 
H 
[kJ/m3] 
L0 
[m3/m3] 
Hh (λ= 1) 
[kJ/m3] 
Khí mỏ 0,695 - 34.700 9,5 3.400 
Khí lò ga 1,015 - 5.650 1,2 2.600 
Khí thắp 0,614 90 17.000 3,9 3.250 
Khí coke 0,468 90 13.000 4,5 3.350 
Carbon monoxide (CO) 1,147 100 12.100 2,4 3.500 
Hydrogen (H2) 0,082 70 10.200 2,38 3.000 
Methane (CH4) 0,655 110 36.000 9,5 3.400 
Propane (C3H8) 1,80 - 83.000 23,8 3.300 
Butane (C4H10) 2,37 - 110.000 31 3.400 
Bảng 1-3. Thành phần của một số loại khí lọc-hoá dầu [1] 
Thành phần [ % vol ] Chưng cất trực tiếp Nhiệt phân Cracking xúc tác 
Hydrogen (H2) 1 12 5 – 6 
Methane (CH4) 14 – 16 55 – 57 10 
Ethane (C2H6) 3 – 17 5 – 7 3 – 5 
Propane (C3H8) 9 – 28 0,5 16 – 20 
Butane (C4H10) 14 – 34 0,2 42 – 46 
Ethylene - 16 – 18 3 
Propylene - 7 – 8 6 – 11 
Buthylene - 4 – 5 5 – 6 
Hydrocarbon có C > 5 14 – 30 2 – 3 5 - 12 
 5) Khí hoá lỏng 
Các loại khí đốt chưa hoá lỏng có giá thành thấp, nhưng việc vận chuyển và phân 
phối khá phức tạp. Khí đốt thường được cung cấp đến nơi tiêu thụ bằng hệ thống đường 
ống từ áp suất cao đến áp suất trung bình rồi áp suất thấp. Khí hoá lỏng có ưu điểm hơn 
hẳn khí chưa hoá lỏng ở chỗ có nhiệt trị thể tích lớn (nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy một 
đơn vị thể tích nhiên liệu), nên thích hợp hơn khi dùng làm nhiên liệu cho động cơ ôtô và 
ở những nơi chưa có hệ thống ống dẫn khí đốt. 
Khí tự nhiên qua xử lý, chế biến và hoá lỏng được gọi là khí tự nhiên hoá lỏng 
(Liquefied Natural Gases - LNG); còn khí đốt thu được trong quá trình chế biến dầu mỏ 
rồi hoá lỏng thì được gọi là khí dầu mỏ hoá lỏng (Liquefied Petroleum Gases - LPG). 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
6 
Thành phần cơ bản của khí hoá lỏng là propane (C3H8) và butane (C4H10) , ngoài ra khí 
hoá lỏng còn chứa một lượng nhỏ các hydrocarbon khác như : ethane (C2H6), pentane 
(C5H10), ethylene (C2H4), propylene (C3H6), buthylene (C4H8) và các đồng phân (isomer) 
của chúng. 
 Trước kia, khí hoá lỏng được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho ĐCĐT, công 
nghiệp thuỷ tinh, đồ gốm, gia dụng, v.v. Khi sử dụng để chạy động cơ ôtô, khí hoá lỏng 
thường được chứa trong bình dưới áp suất khoảng 16 bar. Hiện nay, ngoài các ứng dụng 
trên, khí hoá lỏng còn được phân tách thành các cấu tử riêng biệt để làm nguyên liệu cho 
nhiều ngành công nghiệp khác như sản xuất cao su nhân tạo, vật liệu tổng hợp, phẩm 
màu, dược liệu, v.v. 
 6) Xăng - Xăng là hỗn hợp của nhiều loại hydrocarbon khác nhau có nhiệt độ sôi 
trong khoảng 25 ÷ 250 0C. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xăng hiện nay là dầu mỏ. 
Ngoài ra, xăng cũng có thể được tổng hợp từ một số loại nguyên liệu khác như than đá, 
than nâu, đá phiến nhiên liệu, khí mỏ, v.v. Căn cứ vào mục đích sử dụng, xăng được phân 
loại thành : xăng công nghiệp, xăng ôtô và xăng máy bay. 
 Xăng công nghiệp là tên gọi chung cho các loại xăng không thuộc nhóm xăng 
dùng làm nhiên liệu cho động cơ. Xăng công nghiệp thường là phân đoạn hẹp của xăng 
chưng cất trực tiếp với thành phần phân đoạn hẹp, ví dụ : 70 ÷ 120 0C, 165 ÷ 200 0C, v.v. 
, được sử dụng trong công nghiệp cao su, sơn, ép dầu và các ngành công nghiệp khác. 
Xăng ôtô là tên gọi chung cho các loại xăng dùng để chạy động cơ xăng thường gặp hiện 
nay, như : động cơ xăng ôtô, xe máy, xuồng cao tốc, động cơ xăng lai máy phát điện,v.v. 
Xăng máy bay dùng để chạy động cơ máy bay loại piston và turbine khí. 
7) Dầu hoả - là sản phẩm của quá trình chưng cất dầu mỏ, chứa các loại 
hydrocarbon có số nguyên tử carbon trong phân tử từ 9 đến 14, sôi trong khoảng nhiệt độ 
150-300 0C. 
 Căn cứ vào mục đích sử dụng, có thể phân biệt : dầu hoả động cơ, dầu hoả kỹ 
thuật và dầu hoả dân dụng. 
 Dầu hoả động cơ là dầu hoả làm nhiên liệu cho động cơ nhiệt. Trước những năm 
60, dầu hoả đã từng được sử dụng để chạy động cơ phát hoả bằng tia lửa có tỷ số nén 
thấp (ε ≤ 5 ) và động cơ diesel thấp tốc. Hiện nay, dầu hoả động cơ chỉ được sử dụng cho 
turbine khí và động cơ phản lực. 
 Dầu hoả kỹ thuật được dùng làm dung môi, nguyên liệu cho các quá trình nhiệt 
phân, v.v. Dầu hoả dân dụng (gọi tắt là dầu hoả và ký hiệu là KO - Kerosene Oil) được 
dùng để thắp sáng, đun nấu, v.v. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
7 
Bảng 1-4. Chỉ tiêu chất lượng của LPG của PETROLIMEX [2] 
Chỉ tiêu chất lượng Mức qui định Phương pháp thử 
1. Tỷ khối 
 - 
15
4d max 
 - Fd 060@ max 
0,5531 
0,5533 
ASTM - D.1657 
2. Áp suất hơi bão hoà ở 37,8 0C , [kPa] 480 - 820 ASTM - D.2598 
3. Thành phần , [% mol ] 
 - Ethane 
 - Propane 
 - Butane 
0.2 - 1,0 
30 - 40 
60 - 70 
ASTM - D.2163 
4. Nhiệt trị , [kcal/kg] 40000 - 55000 ASTM - D.2598 
5. Hàm lượng sulphur , [ppm] 
max 
170 ASTM - D.2784 
6. Hàm lượng hydrogen sulfide , [ppm] Negative ASTM - D.2420 
7. Nước tự do Không 
8. Ăn mòn đồng ở 37,8 0C No. 1 ASTM - D.1838 
Bảng 1-5. Dầu hoả theo tiêu chuẩn ASTM - D.3699-90 
Các chỉ tiêu Mức qui định Phương pháp thử 
1. Thành phần cất , [ 0C] : - t10 , max 
 - FBP , max 
205 
300 
ASTM - D.86 
2. Điểm chớp lửa cốc kín , [ 0C] , min 38 ASTM - D.56 
3. Độ nhớt động học ở 40 0C , [cSt] , 
min/max 
1,0 / 1,9 ASTM - D.445 
4. Hàm lượng sulphur , [ % wt ] , max 
- Loại 1- K 
- Loại 2- K 
0,04 
0,03 
ASTM - D.1266 
5. Hàm lượng mercaptan , [ % wt ] , max 0,003 ASTM - D.3227 
6. Điểm đông đặc , [ 0C ] , max - 30 ASTM - D.2386 
7. Ăn mòn đồng ở 100 0C , 3 giờ , max No. 3 ASTM - D.130 
8. Màu Saybolt , min + 16 ASTM - D.156 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
8 
Bảng 1-6. Dầu hoả theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 6240 - 1997 [2] 
Các chỉ tiêu Mức qui định Phương pháp thử 
1. Thành phần cất , [ 0C ] : - t10 , max 
 - FBP , max 
205 
300 
TCVN 2698 - 95 
2. Điểm chớp lửa cốc kín , [ 0C ] , min 38 ASTM - D.93 
TCVN 2693 - 90 
3. Độ nhớt động học ở 40 0C , [ cSt ] 1,0 - 1,9 ASTM - D.445 
4. Hàm lượng lưu huỳnh , [ % wt ] , max 0,3 ASTM - D.129 
TCVN 2708 - 78 
5. Hàm lượng mercaptan , [ % wt ] Âm tính ASTM - D.4952 
6. Chiều cao ngọn lửa không khói , 
 [mm ] , min 
20 ASTM - D.1322 
7. Ăn mòn đồng ở 100 0C , 3 giờ , max No. 3 ASTM - D.130 
TCVN 2694 - 95 
8) Gas oil - là tên gọi thương mại của phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi trong 
khoảng 180 ÷ 360 0C, chứa các loại hydrocarbon có số nguyên tử carbon trong phân tử từ 
11 đến 18. Gas oil được coi là loại nhiên liệu thích hợp nhất cho động cơ diesel cao tốc. 
Ngoài ra, gas oil cũng được dùng làm nguyên liệu trong công nghệ nhiệt phân và 
cracking. 
9) Dầu diesel tàu thủy (marine diesel oil) - còn được gọi là dầu solar) - là phân 
đoạn của dầu mỏ có nhiệt độ sôi trong khoảng 300 ÷ 400 0C. Dầu diesel tàu thủy được sử 
dụng cho nhiều mục đích khác nhau, như : làm nhiên liệu cho động cơ diesel có tốc độ 
quay trung bình và thấp (n < 1000 vg/ph) ; làm chất bôi trơn-làm mát trong các quá trình 
cắt, dập, tôi kim loại ; để tẩm da và dùng trong công nghiệp dệt, v.v. 
 10) Fuel Oil (FO) - là tên gọi chung của loại nhiên liệu chứa các phân đoạn của 
dầu mỏ có nhiệt độ sôi ts > 350 0C. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ chưng cất, công nghệ chế 
biến, cách thức pha chế, v.v. , FO có nhiều tên gọi thương mại khác nhau, như : mazout, 
dầu cặn, dầu nặng, dầu đốt lò, Bunkier B, Bunkier C, v.v. 
 Mazout là phần còn lại sau chưng cất dầu mỏ ở áp suất khí quyển, chiếm khoảng 
một nửa khối lượng dầu mỏ. Mazout có độ nhớt và hàm lượng tạp chất cao hơn nhiều so 
với các phần cất ; nó được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel thấp tốc, dùng để 
đốt lò hoặc là nguyên liệu cho các công đoạn chế biến dầu mỏ tiếp theo như chưng cất 
chân không, cracking, v.v. 
11) Benzol - Phần chưng cất của nhựa than (coal tar) , nó chứa khoảng 70 % 
benzene (C6H6), 20 % toluene (C7H8), 10 % xylene (C8H10) và một lượng nhỏ các hợp 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
9 
chất chứa lưu huỳnh (S). Benzol có khả năng chống kích nổ khá cao (RON ≈ 105) nên là 
loại nhiên liệu tốt cho động cơ phát hoả bằng tia lửa. Trước kia, benzol thường được sử 
dụng để hoà trộn với xăng với hàm lượng có thể tới 40 % để làm nhiên liệu cho động cơ 
xăng. 
12) Alcohol - Dẫn xuất của hydrocarbon có chứa nhóm hydroxyl (OH) ở nguyên 
tử carbon bão hoà. Tuỳ theo đặc điểm của nguyên tử carbon kết hợp với nhóm OH mà 
alcohol được gọi là bậc nhất ( CH2 – OH ) , bậc hai ( CH – OH ) và bậc ba ( C – OH ). 
Các hợp chất mà nhóm OH nối với nguyên tử C có nối đôi được gọi là enol, còn nối với 
nguyên tử C của vòng thơm thì được gọi là phenol. 
 Cho đến nay có hai loại alcohol được sử dụng ở quy mô công nghiệp làm nhiên 
liệu cho động cơ phát hoả bằng tia lửa là ethyl alcohol (C2H5OH) và methyl alcohol 
(CH3OH). Chúng được gọi là etanol và metanol nếu không chứa nước. 
 Etanol là chất lỏng không màu, được sản xuất bằng cách lên men các sản phẩm 
nông nghiêp như ngũ cốc, khoai tây, mía đường ,v.v. 
 Metanol là chất lỏng trong suốt có mùi đặc trưng, được sản xuất bằng cách chưng 
khô gỗ hoặc tổng hợp từ than và hydrogen. Khác với etanol, metanol có thể gây nhiễm 
độc nặng cho cơ thể con người và động vật khi thâm nhập vào cơ thể. 
 Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sử dụng metanol và etanol làm 
nhiên liệu cho động cơ phát hoả bằng tia lửa. Các kết ... ồ thị xác định chỉ số độ nhớt của dầu bôi trơn 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
52
 5.2.3. SỐ ACID 
 Trong quá trình làm việc, lượng acid trong dầu bôi trơn thường tăng lên do dầu bị 
oxy hoá và do sản phẩm cháy nhiên liệu chứa các chất tạo acid. Acid có trong dầu bôi 
trơn được phân thành 2 loại : 
• Acid mạnh - bao gồm acid vô cơ hình thành từ sản phẩm cháy của các loại 
nhiên liệu chứa các tạp chất tạo acid và acid hữu cơ hoà tan hình thành do sự oxy hoá các 
phân tử dầu bôi trơn. 
• Acid yếu - acid hữu cơ không hoà tan được hình thành do sự oxy hoá dầu bôi 
trơn. 
 Acid mạnh có kả năng ăn mòn các bề mặt bôi trơn. Acid yếu không có khả năng 
ăn mòn, nhưng có thể tích tụ dưới dạng cặn bùn làm giảm sự truyền nhiệt và tăng độ mài 
mòn các bề mặt bôi trơn. 
 Lượng acid mạnh được đánh giá bằng số acid mạnh SAN ( Strong Acid Number) ; 
lượng acid yếu - số acid yếu WAN ( Weak Acid Number) ; tổng số acid có trong dầu bôi 
trơn - số acid tổng TAN ( Total Acid Number ). 
 TAN = SAN + WAN 
 Số acid (Acid Number - AN) của dầu bôi trơn là lượng KOH tính bằng miligram 
cần thiết để trung hoà lượng acid có trong 1 gram dầu bôi trơn. Số acid là đại lượng đánh 
giá hàm lượng acid có trong dầu bôi trơn và được sử dụng như là một chỉ tiêu loại bỏ dầu 
sau một thời gian sử dụng. Việc kiểm định chất lượng dầu bôi trơn dựa vào chỉ tiêu AN 
chỉ được áp dụng đối với những loại dầu không có phụ gia kiềm. 
 Thông thường, dầu sạch có số acid TAN = 0,15 ÷ 0,20 mg KOH/g . Số acid của 
dầu sẽ tăng lên khá nhanh trong quá trình làm việc và đạt đếnổtị số giới hạn khoảng 1,5 ÷ 
2,0 mg KOH/g. 
 5.2.4. SỐ KIỀM TỔNG 
 Số kiềm tổng (Total Base Number - TBN) là số KOH tính bằng miligram tương 
đương về phương diện trung hoà acid với lượng phụ gia kiềm có trong 1 gram dầu bôi 
trơn. TBN đánh giá hàm lượng phụ gia kiềm có trong dầu bôi trơn và là thước đo khả 
năng trung hoà acid của dầu. 
 Nói chung, những động cơ chạy bằng nhiên liệu chứa nhiều lưu huỳnh cần được 
bôi trơn bằng những loại dầu có TBN cao. Theo [4], TBN yêu cầu (TBN mà dầu bôi trơn 
phải có ) được xác định bằng công thức gần đúng dưới đây : 
g
g
o
e
SK
TBN
⋅⋅⋅
=
35
 (5.2) 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
53
trong đó : TBN - số kiềm chung yêu cầu, [mg KOH/g]; S - hàm lượng lưu huỳnh trong 
nhiên liệu, [% wt]; K - hệ số tính đến lượng lưu huỳnh đọng lại trên thành xylanh dưới 
dạng axit, K = 0,001 - 0,002; ge - suất tiêu thụ nhiên liệu có ích, [g/HP. h]; 
go - suất tiêu thụ dầu bôi trơn, [g/HP. h]. 
 Với nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh đến 5 %, động cơ cần được bôi trơn bằng 
dầu có TBN = 30 - 80 mg KOH/g. Trị số TBN của dầu bôi trơn giảm dần theo thời gian 
sử dụng vì lượng phụ gia kiềm tiêu hao dần cho việc trung hoà acid. Dầu bôi trơn cần 
được thay thế khi TBN giảm xuống nhỏ hơn một trị số xác định. 
5.3. PHÂN LOẠI CHẤT BÔI TRƠN 
 5.3.1. PHÂN LOẠI TỔNG QUÁT CHẤT BÔI TRƠN 
 Có rất nhiều chất có thể dùng để bôi trơn, như mỡ động vật, dầu thực vật, nước, 
v.v. Trong một số trường hợp, người ta đã dùng cả chất rắn và chất khí để bôi trơn, ví dụ 
: graphíte, molybdenum disulfide, một số khí hydrocarbon. Có thể phân loại chất bôi trơn 
theo những tiêu chí khác nhau theo bảng 5-1 dưới đây. 
Bảng 5-1. Phân loại tổng quát chất bôi trơn 
Tiêu chí phân loại Loại chất bôi trơn 
Trạng thái ở điều kiện 
nhiệt độ 
 và áp suất khí quyển 
- Khí bôi trơn 
- Dầu bôi trơn 
- Mỡ bôi trơn 
- Chất rắn bôi trơn 
Nguyên liệu sản xuất 
chất bôi trơn 
- Chất bôi trơn sản xuất từ khoáng chất (dầu khoáng) 
- Chất bôi trơn sản xuất từ động, thực vật 
Nhóm hydrocarbon 
chiếm ưu thế 
- Dầu parafin 
- Dầu naphthene 
- Dầu aromatic 
Phương pháp sản xuất 
- Dầu chưng cất 
- Dầu tinh chế 
- Chất bôi trơn tổng hợp 
Mục đích sử dụng 
- Dầu động cơ 
- Dầu máy lạnh 
- Dầu thuỷ lực 
- Dầu truyền động 
- Dầu cách điện, v.v 
Độ nhớt SAE 20W , SAE 30 , SAE 50 , v.v. 
Chất lượng SA, SB, SC, CA, CB, CC , v.v. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
54
 1) Dầu khoáng - Dầu khoáng là tên gọi chung của các loại dầu bôi trơn được sản 
xuất từ các loại khoáng chất như : dầu mỏ, than đá, than nâu, v.v. Thành phần chủ yếu 
của các loại dầu khoáng là các loại hydrocarbon khác nhau, ngoài ra dầu khoáng cũng có 
thể chứa một ít chất phụ gia và tạp chất. Dầu khoáng có thể được phân loại theo các tiêu 
chí sau đây : 
• Theo nhóm hydrocarbon chiếm tỷ lệ ưu thế trong thành phần của dầu 
+ Dầu parafin : dầu khoáng chứa nhiều hydrocarbon loại parafin. Loại dầu 
này có khả năng chống oxy hoá tốt, có điểm aniline (0A) và chỉ số độ nhớt (VI) cao, có tỷ 
trọng nhỏ. 
+ Dầu naphthene : chứa nhiều hydrocarbon loại naphthene. Loại dầu này có 
tỷ trọng cao hơn và điểm aniline, chỉ số độ nhớt thấp hơn so với dầu parafin. Khi cháy 
trong xylanh động cơ, dầu naphthene tạo ra nhiều cặn hơn so với dầu parafin, nhưng loại 
cặn do dầu naphthene tạo ra mềm hơn cặn do dầu parafin tạo ra. 
+ Dầu aromatic : chứa nhiều hydrocarbon loại aromatic. Loại dầu này có tỷ 
trọng cao nhất và điểm aniline thấp nhất. 
• Căn cứ vào công nghệ sản suất và chất lượng : 
+ Dầu chưng cất : là phân đoạn có nhiệt độ sôi trong khoảng 350 ÷ 500 0C, 
được sản xuất bằng cách chưng cất dầu mỏ, nhựa than, bao gồm những hydrocarbon có 
số nguyên tử carbon trong phân tử từ 21 đến 35 (C21 ... C35). Loại dầu này chứa nhiều 
thành tố có ảnh hưởng xấu đến các tính chất sử dụng của dầu, như hợp chất asphalt, 
parafin rắn,. Sự có mặt của asphalt trong dầu làm tăng xu hướng tạo cặn và lake, còn 
parafin rắn lại làm tăng nhiệt độ đông đặc. Dầu chưng cất rất dễ bị oxy hoá, đặc biệt ở 
nhiệt độ cao ; bởi vậy, nó chỉ được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ gần nhiệt độ khí 
quyển và thường xuyên được thay mới. Ưu điểm cơ bản của loại dầu này là có độ bám 
dính tốt. Chất lượng của dầu chưng cất có thể được cải thiện bằng cách tinh chế. 
+ Dầu tinh chế : dầu chưng cất đã được xử lý hoá học để loại bỏ những thành 
tố có hại. Dầu chưng cất thường được tinh chế bằng acid, kiềm, đất tẩy, fufurol (dung 
môi chọn lọc , là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng như mùi bánh mỳ đen mới 
nướng, tan trong rượu và ete), nitrobezene, phenol, v.v. Dầu tinh chế có thời hạn sử dụng 
dài hơn dầu chưng cất, nhưng có giá thành cao hơn. 
+ Dầu thường (regular oils) : dầu khoáng không có phụ gia, chất lượng của 
chúng phụ thuộc hoàn toàn vào nguyên liệu gốc và phương pháp sản xuất. 
+ Dầu có phụ gia (doped oils) : dầu có chứa các chất phụ gia có tác dụng cải 
thiện các chỉ tiêu chất lượng, ví dụ : phụ gia tăng khả năng bám dính, phụ gia chống sủi 
bọt, phụ gia trung hoà acid, v.v. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
55
 2) Dầu thực vật và dầu động vật - Trong một số trường hợp, chất bôi trơn có 
nguồn gốc thực vật và động vật, ví dụ : dầu thầu dầu, dầu cải, dầu mỡ động vật, v.v. được 
sử dụng để hoà trộn với dầu khoáng nhằm tạo ra dầu có tính bôi trơn tốt hơn. Chúng ít 
khi được sử dụng một cách đọc lập vì bị lão hoá khá nhanh. 
 3) Dầu bôi trơn tổng hợp - Dầu được sản xuất bằng cách biến đổi hoá học các loại 
nguyên liệu khác nhau. 
 4) Mỡ bôi trơn - Chất bôi trơn ở dạng nửa lỏng nửa rắn. Thông thường, mỡ bôi 
trơn được sản xuất từ dầu bôi trơn bằng cách pha trộn với xà phòng (soap). 
 5) Chất rắn bôi trơn - Một số chất rắn, như graphite, molybdenum disulfide, có 
khả năng bôi trơn và chịu được áp lực, nhiệt độ cao. 
 5.3.2. PHÂN LOẠI DẦU BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
 Dầu bôi trơn ĐCĐT ( sau đây gọi tắt là dầu động cơ ) là nhóm dầu bôi trơn chiếm 
tỷ lệ lớn nhất và không ngừng được nghiên cứu hoàn thiện để đáp ứng những yêu cầu của 
ĐCĐT có cường độ làm việc ngày càng cao. Hiện nay, dầu động cơ chiếm khoảng 40 % 
tổng sản lượng dầu bôi trơn được sản xuất trên toàn thế giới, khoảng 60 % tổng lượng 
dầu bôi trơn được sử dụng ở Việt nam. 
 a) Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt 
Bảng 5-2. Phân loại dầu carter theo SAE J300a 
Độ nhớt [ 0E ] 
ở 0 0F (-17,8 0C) ở 210 0F (98,9 0C) 
Mã hiệu 
Min Max Min Max 
ước lượng độ 
nhớt ở 50 0C 
[ 0E] 
 SAE 5W 
 SAE 10 W 
 SAE 20W 
 SAE 20 
 SAE 30 
 SAE 40 
 SAE 50 
- 
172 
343 
- 
- 
- 
- 
172 
343 
1386 
- 
- 
- 
- 
1,45 
1,80 
2,12 
2,52 
- 
- 
- 
1,80 
2,12 
2,52 
3,19 
 < 2,5 
 3,0 - 4,0 
 4,0 - 6,5 
 3,5 - 6,5 
 6,5 - 10,0 
 10,0 - 16,0 
 16,0 - 26,0 
 SAE đã đề xuất hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt và được nhiều quốc 
gia áp dụng. Theo tiêu chuẩn SAE-J 300a , các số 5, 10, 20, 30, ... trong mã hiệu mỗi loại 
dầu động cơ (Bảng 5-2) không phải là trị số của độ nhớt mà chỉ là những số quy ước có 
liên quan đến độ nhớt. Chữ W ký hiệu loại dầu dùng trong mùa đông, chúng có độ nhớt 
giới hạn tối đa ở 0 0F để đảm bảo khởi động được động cơ trong thời tiết lạnh. Các loại 
1,30 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
56
dầu khác có độ nhớt giới hạn tối thiểu ở 210 0F , đảm bảo sự hoạt động an toàn của động 
cơ trong điều kiện thời tiết nóng và chế độ làm việc nặng. Dầu động cơ dùng trong cả 
mùa đông và mùa hè được ký hiệu bằng 2 nhóm chữ và số, ví dụ : SAE 5W/ 10W , SAE 
10W/ 20 , SAE 20W/ 30 , v.v. 
 Hệ thống phân loại của SAE có ưu điểm là đơn giản. Nhiều hãng chế tạo động cơ 
đã sử dụng cách phân loại này để quy định cấp độ nhớt của dầu bôi trơn sử dụng cho 
động cơ của mình. Tuy nhiên, hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt của SAE 
chưa thể hiện được chất lượng của dầu bôi trơn phù hợp với chủng loại động cơ và điều 
kiện làm việc cụ thể. 
 b) Phân loại dầu bôi trơn theo chất lượng 
• API-1947 
 Vào năm 1947, American Petroleum Institute (API) đã đề xuất hệ thống phân loại 
dầu động cơ căn cứ vào chất lượng của dầu. Theo đó, dầu động cơ được chia thành 3 loại 
+ Regular Type - không có chất phụ gia, chất lượng của chúng phụ thuộc 
hoàn toàn vào loại dầu mỏ và công nghệ chế biến. 
+ Premiun Type - chỉ có chất phụ gia hạn chế tốc độ lão hoá và chống ăn mòn 
bạc lót trục khuỷu. 
+ Heavy Duty Type - có nhiều loại phụ gia, đảm bảo cho động cơ làm việc an 
toàn ở các chế độ nặng. 
 Hệ thống phân loại API-1947 chưa thể hiện được những điều kiện cụ thể, ở đó một 
loại dầu bôi trơn cụ thể có thể phù hợp. 
• API-1952 
 Hệ thống phân loại API-1952 phân biệt 5 loại dầu động cơ và ký hiệu là : MS, 
MM, ML, DG và DS. Chữ M ở đầu mã hiệu của 3 loại dầu MS, MM và ML ký hiệu loại 
dầu dùng cho động cơ xăng ; các chữ S, M và L tiếp theo ký hiệu loại dầu dùng trong các 
điều kiện nặng (severe), trung bình (medium) và nhẹ (light). Dầu dùng cho động cơ 
diesel được ký hiệu bằng chữ D ở đầu mã hiệu ; chữ G và S tiếp theo ký hiệu điều kiện 
làm việc bình thường (general service conditions) và nặng (severe service conditions). 
• API-ASTM-SAE 
 API-ASTM-SAE là hệ thống phân loại dầu bôi trơn do 3 tổ chức API, ASTM và 
SAE hợp tác và đề xuất vào năm 1970. Theo đó, dầu bôi trơn ĐCĐT được phân thành 2 
nhóm lớn. Nhóm thứ nhất có chữ S (Service Station Oils) ở đầu mã hiệu là dầu chỉ dùng 
cho động cơ xăng. Nhóm thứ hai với chữ C (Commercial Oils) ở đầu mã hiệu là dầu 
được dùng chủ yếu cho động cơ diesel. Các chữ tiếp theo trong mỗi mã hiệu (A, B, C, 
D,....) là ký hiệu tính chất của dầu. API-ASTM-SAE là một hệ thống phân loại kiểu mở, 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
57
tức là có thể bổ sung vào hệ thống đó các loại dầu mới nếu nó xuất hiện. Cho đến nay, 
trong nhóm thứ nhất có 8 loại được ký hiệu là SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG và SG ; trong 
nhóm thứ hai có 6 loại là CA, CB, CC , CD, CD-II và CE. 
+ Dầu SA - Dầu bôi trơn không có phụ gia cải thiện chất lượng, có thể có phụ 
gia chống sủi bọt. Dầu SA được chỉ định dùng cho động cơ xăng làm việc trong các điều 
kiện ôn hoà và chạy bằng nhiên liệu chất lượng cao. 
+ Dầu SB - Dầu có các chất phụ gia chống oxy hoá và chống ăn mòn. Loại dầu 
này thích hợp cho động cơ xăng làm việc trong những điều kiện ôn hoà và chạy bằng 
nhiên liệu chất lượng thấp. 
+ Dầu SC - Dầu có đủ các loại phụ gia, được chỉ định dùng cho động cơ xăng 
làm việc ở những chế độ nặng, xuất xưởng trong khoảng thời gian 1964-1967. 
+ Dầu SD - Dầu có đủ các loại phụ gia như của dầu SC, nhưng có khả năng 
chống bám cặn cao hơn, được chỉ định dùng cho động cơ xăng xuất xưởng trong khoảng 
thời gian 1968-1970. 
+ Dầu SE - Dầu tương tự như SC và SD, nhưng có khả năng chống oxy hoá và 
chống bám cặn tốt hơn. Được chỉ định cho động cơ xăng được chế tạo trong khoảng thời 
gian 1971-1972. 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1 Từ điển nhiên liệu - dầu - mỡ - chất thêm - chất lỏng chuyên dùng , NXB Khoa 
học và Kỹ thuật - Hà Nội 1994 
2 Kiều Đình Kiểm (1999), Các sản phẩm dầu mỏ và hóa dầu, NXB Khoa học và 
Kỹ thuật. 
3 Hội thảo khoa học về chất lượng xăng ô tô thông dụng tại Việt Nam, Vietnam 
National Petroleum Import-Export Corporation - Hà Nội 8/1997 
4. SỔ TAY SỬ DỤNG DẦU - MỠ BÔI TRƠN ( Tập I ) 
 NXB Khoa học và Kỹ thuật - Hà nội 1991 
 Viện hoá công nghiệp 
5. Prof. Iu. Ia. Phomin, Prof. Trần Hữu Nghị 
 NHIÊN LIỆU-DẦU NHỜN-NỚC DÙNG CHO TÀU THUỶ 
 NXB Giao thông vận tải - Hà nội 1990 
6. Przemyslaw urbanski 
 PALIWA - SMARY - WODA DLA STATKOW MORSKICH 
 Wydawnictwo Morskie – Gdansk 1976 
7. Jan Werner, Jan Wajand 
 SILNIKI SPALINOWE MALEJ I SREDNIEJ MOCY 
 Wydawnictwwo Naukowo-Techniczne - Warszawa 1976 
8 V. Arkhangelski, M. Khovakh, et all 
 MOTOR VEHICLE ENGINE 
 Mir Publishers - Moscow 1979 
 Malabar, Florida – 1988 
- - 
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG - 2012 
59
NỘI DUNG ÔN TẬP 
1. Phân loại tổng quát và định nghĩa các loại nhiên liệu dùng cho ĐCĐT. 
2. Phân loại hydrocarbon có trong dầu mỏ. Đặc điểm cấu trúc phân tử và những tính 
chất lý-hoá cơ bản của từng loại. 
3. Mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử của hydrocarbon và tính chống kích nổ của nhiên 
liệu dùng cho động cơ SI. 
4. Những yêu cầu đối với nhiên liệu dùng cho động cơ xăng và diesel. So sánh ưu, 
nhược điểm của nhiên liệu rắn, lỏng, khí. 
5. Các phương pháp sản xuất nhiên liệu ĐCĐT. 
6. Định nghĩa, ý nghĩa và các phương pháp xác định các tính chất lý-hoá cơ bản của sản 
phẩm dầu mỏ (Màu sắc, Tỷ trọng, Độ nhớt, Tính bay hơi, Nhiệt độ chớp lửa, Nhiệt độ 
bén lửa, Nhiệt độ đông đặc, Nhiệt độ vẩn đục, Hàm lượng cốc, Nhiệt trị). 
7. Tính chống kích nổ của xăng ôtô (định nghĩa, chỉ tiêu đánh giá, phương pháp xác 
định). 
8. Thành phần chưng cất của nhiên liệu (định nghĩa, ý nghĩa và phương pháp xác định). 
9. Phân tích ảnh hưởng của thành phần chưng cất của xăng đến tính năng khởi động, 
hiện tượng nút hơi, chế độ khởi động và chạy không tải nóng, tổn thất xăng do bay 
hơi, lượng xăng lọt xuống cacte. 
10. Phân loại xăng ôtô. 
11. Phân loại nhiên liệu diesel. 
12. Tính tự bốc cháy của nhiên liệu (định nghĩa, chỉ tiêu đánh giá và các phương pháp xác 
định). 
13. Chức năng của dầu bôi trơn và phân loại tổng quát dầu bôi trơn. 
14. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu bôi trơn (định nghĩa, ý nghĩa và phương pháp xác 
định). 
15. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt và theo chất lượng.