Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo xúc tác hydro hoá và quá trình hydro hoá dầu nhờn thải để nhận dầu gốc chất lượng

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