Đồ án Thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn bằng phương pháp trích ly bằng dung môi - Phenol

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2

CHƯƠNG I: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN 2

I.THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU NHỜN. 2

I.1. CÁC HỢP CHẤT HYDROCACBON. 3

I.1.1. CÁC HYDROCACBON NAPHTEN VÀ PARAFIN. 3

I.1.2. NHÓM HYDROCACBON THƠM VÀ HYDROCACBON NAPHTEN- THƠM. 3

I.1.3.CÁC HYDROCACBON RẮN. 4

I.2. CÁC THÀNH PHẦN KHÁC. 5

II. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA DẦU NHỜN. 5

II.1.ĐỘ NHỚT. 5

II.2. CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT (VI). 6

II.3. KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ TỶ TRỌNG. 9

II.4. TRỊ SỐ AXIT VÀ KIỀM. 10

II.5. ĐIỂM CHỚP CHÁY VÀ BẮT LỬA. 11

II.6. HÀM LƯỢNG NƯỚC. 12

II.7. MẦU SẮC. 12

II.8. ĐIỂM ĐÔNG ĐẶC, ĐIỂM VẨN ĐỤC: 13

II.9. HÀM LƯỢNG TRO VÀ TRO SUN FAT TRONG DẦU BÔI TRƠN: 13

II.10. HÀM LƯỢNG CẶN CACBON CỦA DẦU NHỜN: 14

II.11. ĐỘ ỔN ĐỊNH OXYHOÁ CỦA DẦU BÔI TRƠN : 14

III.CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN: 15

III.1. CÔNG DỤNG LÀM GIẢM MA SÁT. 15

III.2. CÔNG DỤNG LÀM MÁT. 15

III.3. CÔNG DỤNG LÀM SẠCH. 15

III.4. CÔNG DỤNG LÀM KÍN. 15

III.5. BẢO VỆ KIM LOẠI. 16

IV.PHÂN LOẠI DẦU NHỜN. 16

IV.1. DẦU ĐỘNG CƠ. 16

IV.2. DẦU CÔNG NGHIỆP. 17

CHƯƠNG II:CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC 18

I.1. CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG NGUYÊN LIỆU CẶN MAZUT : 19

I.2. CÁC QUÁ TRÌNH TRÍCH LY , CHIẾT TÁCH BẰNG DUNG MÔI. 19

I.3. QUÁ TRÌNH KHỬ ASPHAN TRONG PHẦN CẶN GUDRON: 20

I.4. CÁC QUÁ TRÌNH TÁCH LY BẰNG DUNG MÔI CHỌN LỌC: 22

I.5. QUÁ TRÌNH TÁCH SÁP: 26

I.6. QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH BẰNG HYDRO: 28

I.7. XU HƯỚNG CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU GỐC. 29

I.8. DUNG MÔI PHENOL . 29

PHẦN II 31

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 31

CHƯƠNG I:TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ CÂN BẰNG 31

NHIỆT LƯỢNG 31

I.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU. 31

II.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THÁP TRÍCH LY. 31

II.1.DÒNG VÀO. 32

II.2.DÒNG RA. 32

III. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 34

III.1. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ TRÍCH LY : 34

III.1.1.NHIỆT LƯỢNG DO NGUYÊN LIỆU MANG VÀO: 34

III.1.2.NHIỆT LƯỢNG CỦA PHENOL MANG VÀO: 35

III.1.3. NHIỆT LƯỢNG CỦA NƯỚC MANG VÀO: 35

III.1.4. NHIỆT LƯỢNG DO SẢN PHẨM MANG RA: 35

III.1.5.NHIỆT LƯỢNG DO DẦU LẪN MANG RA: 36

III.1.6. NHIỆT LƯỢNG DO NƯỚC MANG RA: 36

III.1.7. NHIỆT LƯỢNG DO PHENOL MANG RA Ở PHA CHIẾT: 36

III.1.8. NHIỆT LƯỢNG PHENOL MANG RA Ở PHA RAFINAT: 36

III.1.9. NHIỆT MẤT MÁT RA MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH 36

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ 38

I. ĐƯỜNG KÍNH CỦA THÁP TRÍCH LY: 38

I.1. CHIỀU CAO TỪ ĐĨA TRÊN CÙNG ĐẾN ĐỈNH THÁP: 39

I.2. CHIỀU CAO TỪ ĐÁY THÁP LÊN ĐĨA DƯỚI CÙNG : 40

I.3. KHOẢNG CÁCH TỪ ĐĨA DƯỚI CÙNG ĐẾN ĐĨA TRÊN CÙNG: 40

I.4. CHIỀU CAO CỦA THÁP TRÍCH LY TÍNH THEO CÔNG THỨC SAU: 40

II. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG DẪN NGUYÊN LIỆU VÀO: 40

III. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG DẪN PHENOL VÀO THÁP: 41

IV. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG DẪN DUNG DỊCH RAFINAT RA KHỎI THÁP: 42

V. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG DẪN DUNG DỊCH PHA CHIẾT: 42

VI. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG DẪN HƠI NƯỚC VÀO: 43

VII. ĐƯỜNG KÍNH CỦA ỐNG THÁO CẶN. 43

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

 

 

doc49 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 07/01/2013 | Lượt xem: 4854 | Lượt tải: 48download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn bằng phương pháp trích ly bằng dung môi - Phenol, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU Trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, dầu nhờn là chất bôi trơn chủ yếu của qúa trình vận hành máy móc thiết bị, các động cơ. Với vai trò hết sức quan trọng như vậy, dầu nhờn trở thành một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu ở các nhà máy, xí nghiệp, cho quá trình vận hành các thiết bị máy móc, công cụ. Cùng với sự phát triển của xã hội, các thiết bị máy móc ngày càng được đưa vào ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng hết sức đa dạng, do đó nhu cầu về dầu bôi trơn không ngừng tăng trong những năm qua. ở Việt Nam hiện nay chúng ta phải nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu thương phẩm hoặc ở dạng dầu gốc cùng với các loại phụ gia rồi tự pha chế. Năm 2008, ở nước ta đưa nhà máy lọc dầu đầu tiên ở Dung Quất ( Quảng Ngãi) vào hoạt động. Nguyên liệu cho quá trình sản xuất dầu nhờn gốc có thể sử dụng phần cặn của quá trình chưng cất khí quyển ( còn gọi là mazut), từ đó không phải nhập từ nước ngoài các dạng dầu gốc, giảm được giá thành sản xuất và còn được bảo vệ được môi trường cho nhà máy lọc dầu Dung Quất. Với yêu cầu đó, em được giao đề tài : “ Thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn bằng phương pháp trích ly bằng dung môi - phenol”. Hiện nay trên thế giới công nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ gồm các công đoạn chính sau: Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut; Chiết tách, trích li bằng dung môi chọn lọc; Tách hydrocacbon rắn (sáp hay petrolactum); Làm sạch cuối bằng hydro hoá. PHẦN I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển động, giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết, tẩy sạch bề mặt, tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt, làm mát và làm khít các bộ phận cần làm kín… Trong các chức năng kể trên thì chức năng bôi trơn là chức năng quan trọng nhất của dầu nhờn. Bôi trơn là biện pháp làm giảm ma sát đến mức thấp nhất, bằng cách tạo ra giữa bề mặt ma sát một lớp chất được gọi là bôi trơn, hầu hết các chất bôi trơn là chất lỏng. Do vậy các chất bôi trơi lỏng (dầu bôi trơn) được biết đến nhiều nhất trong ứng dụng kỹ thuật. I.THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU NHỜN. Nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn là phân đoạn cặn sau chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi trên 3500C. Trong phân đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon với số nguyên tử các bon từ 21 đến 40 hay cao hơn. Do vậy, những hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng lượng phần tử lớn và có cấu trúc phức tạp, đặc biệt là các hydrocacbon lai hợp tăng lên rất nhiều. Mặt khác những hợp chất có mặt trong phân đoạn cặn sau chưng cất khí quyển đều có mặt trong thành phần của dầu nhờn. Trong phân đoạn này ngoài hợp chất hydrocacbon khác nhau còn có các hợp chất dị nguyên tố mà chủ yếu là các hợp chất phi hydrocacbon chứa các nguyên tử Oxy, Nitơ, lưu huỳnh và một vài kim loại (Niken, Vanali…). Nói chung các hợp chất phi hydrocacbon là các hợp chất có hại, chúng tạo ra mầu sẫm của sản phẩm, làm giảm độ ổn định oxy hoá của sản phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất dầu nhờn, người tă phải áp dụng các biện pháp khác nhau để loại chúng ra khỏi dầu gốc. I.1. Các hợp chất hydrocacbon. I.1.1. Các hydrocacbon naphten và parafin. Các hydrocacbon này được gọi là các nhóm hydrocacbon naphten – parafin. Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu mỏ. Hàm lượng của nhóm này tuỳ thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi mà chiếm từ 41% đến 86%. Nhóm hydrocacbon này có cấy trúc chủ yếu là các hợp chất hydrocacbon vùng naphten ( vòng 5 cạnh và 6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc iso alkyl và số nguyên tử cac bon trong phần tử có thể từ 20 đến 40 hay cao hơn. Cấu trúc này có thể ở 2 dạng: Cấu trúc không ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 2 đến 4 vòng ngưng tụ). Cấu trúc nhánh của các raphten này cũng rất đa dạng. Chúng khác nhau ở số mạch nhánh, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạch trong vòng. Thông thường người ta nhận thấy rằng: Phần nhởt nhẹ có chứa chủ yếu các dãy đồng đẳng của xyclohexan và xyclopentan. Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánh alkyl, iso alkyl với số vòng từ 2 đến 4 vòng Phân đoạn nhớt cao xuất hiện các hợp chất chứa các vòng ngưng tụ với số vòng từ 2 đến 4. Ngoài hydrocacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon vòng n-parafin và izo – paraffin. Hàm lượng của chúng không nhiều và mạch các bon lớn hơn 20 thì paraffin sẽ ở dạng rắn và thường được tách mạch trong quá trình sản xuất dầu nhờn. I.1.2. Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten- thơm. Thành phần và cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng đối với dầu gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy hoá, tính bền nhiệt, tính nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, độ hấp thụ phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào tịnh chất và hàm lượng của nhóm hydrocacbon này. Tuy nhiên hàm lượng và cấu trúc của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn. + Phân đoạn nhớt nhẹ ( 350oC đến 400oC) phát hiện thấy hydrocacbon thơm 3 vòng dạng đơn hoặc kép. + Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứac các hợp chất thuộc dãy đồng đẳng của naphten, pharatren, antraxen và một số lượng đáng kể loại hydrocacbon đa vòng. Các hydrocacbon thơm ngoài khác nhau về số vòng thơm còn khác nhau bởi số nguyên tử cacbon ở mạch nhánh và vị trí mạch nhánh. Trong nhóm này còn phát hiện sự có mặt của các vòng thơm ngưng tụ đa vònng. Một phần tử của chúng tồn tại ngay trong dầu gốc với tỷ lệ thay đổi tuỳ thuộc vào dầu gốc của dầu mỏ, một phần nó được hình thành trong quá trình chưng cất do các phản ứng trùng ngưng, trùng hợp dưới tác dụng của nhiệt độ. Một thành phần nữa trong nhóm hydrocacbon thơm là loại hydrocacbon hỗn hợp naphten – aromat, loại hydrocacbon này làm giảm phẩm chất của dầu thơm thương phẩm vì chúng có tính nhớt nhiệt kém và rất dễ bị oxy hoá tạo ra các chất keo nhựa trong quá trình làm việc của dầu nhờn động cơ. I.1.3.Các hydrocacbon rắn. Trong thành phần dầu nhờn chưng cất ra từ dầu mỏ còn có các hydrocacbon rắn bao gồm các hydrocacbon dãy parafin có cấu trúc và phân tử lượng khác nhau, cá hydrocacbon naphten có chứa từ 1 đến 3 vòng trong phân tử và có mạch nhánh dài với cấu trúc dạng thẳng hoặc dạng iso, các hydrocacbon thơm có số vòng, số mạch nhánh khác nhau. Chúng đều có tính chất là dễ đông đặc lại ở dạng rắn khi ở nhiệt độ thấp. Vì vậy các hydrocacbon rắn này cần phải được tách lọc trong quá trình sản xuất dầu nhờn nên hàm lượng của chúng trong dầu nhờn thường rất thấp.Các hydrocacbon rắn này chia làm 2 loại: Parafin là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon naphten rắn có mạch nhánh dạng thẳng hoặc izo, trong đó dạng izo là chu yếu. I.2. Các thành phần khác. Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon còn có các thành phần khác nhau như các chất nhựa atphaten, hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ oxy… II. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA DẦU NHỜN. II.1.Độ nhớt. Độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản của dầu bôi trơn, đặc trưng cho trở lực ma sát mà trong toàn bộ chất lỏng. Độ nhớt là một yết tố trong điều kiện bôi trơn ở hai điều kịên bôi trơn thuỷ đông ( màng dày) và bôi trơn thuỷ đông đàn hồi ( màng mỏng). Nó ảnh hưởng đến độ kín khít, làm mát, tổn hao công suất, khả năng chống mài mòn, khả năng tạo cặn trong động cơ… Do vậy, trong các động cơ, độ nhớt của dầu có tác động chính đến lượng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu và hoạt động chung của động cơ. Trong ôtô, xe máy, độ nhớt cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sự dễ dàng khởi động và tốc độ trục khuỷu. Độ nhớt quá cao gây ra sức cản nhớt khi nhiệt độ xung quanh thấp, làm giảm tốc độ trục khuỷu và do đó làm tăng tiêu hao nhiên liệu, mài mòn các chi tiết và tăng lượng dầu tiêu hao. Như vậy, đối với mỗi chi tiết máy, điều cơ bản đầu tiên là phải dùng dầu có độ nhớt thích hợp đối với điều kiện vận hành máy. Nói chung các chi tiết có tải trọng nặng, tốc độ thấp thì sử dụng dầu bôi trơn có độ nhớt thấp. Độ nhớt tăng thì chứng tỏ dầu bị oxy hoá, còn nếu độ nhớt giảm thì trong dầu có lẫn tạp chất khác. Vì vậy độ nhớt được lấy làm cơ sở cho hệ thống phân loại dầu động cơ theo SEA ( năm 1911). Theo đơn vị SI thì độ nhớt được định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diện tích (N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tương đối (m/S) giữa hai mặt phẳng nằm ngang được ngăn cách nhau bởi một lớp dầu dầy 1mm, đó là độ nhớt động được tính bằng pascal giây (Pa.S). Theo đơn vị CGS thì độ nhớt được tính bằng poaxo P (dyn.S/cm2). Có thể chuyển đổi giữa hai loại đơn vị này theo công thức:1 Pa.S = 10 P.Ngoài ra poazơ còn có thể chuyển đổi sang đơn vị động học thường dùng là Stoc ( Sc) và centimet Stoc ( cSt) mà giá trị phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu. Theo đơn vị SI thì độ nhớt động học được tính bằng m2/S hay mm2/S ( 1 mm2/S =1cSt). Có nhiều phương pháp và nhiều dụng cụ đo độ nhớt nhưng quan trọng nhất là những dụng cụ mao quản, mà trong mao quản đó, thời gian chảy của dầu tỷ lệ với độ nhớt động học. Những chỉ tiêu kỹ thuật và những qui trình sử dụng các loại nhớt Kế mao quản được mô tả trong ASTMD 466. Một loại nhớt Kế khác ( nhớt Ksookfielf ) đo độ cản trở sự quay của xylanh ngâm trong dầu. Với những hệ số chuyển đổi phù hợp, cho những xi lanh khác nhau, người ta có thể đo được độ nhớt từ nhỏ tới rất lớn của dầu. II.2. Chỉ số độ nhớt (VI). Một đặc tính cơ bản nữa của dầu nhờn đó là sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ. Thông thường khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm. Dầu nhờn được coi là dầu bôi trơn tốt khi độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ, ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ nhớt cao. Ngựơc lại nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp. Chỉ số độ nhớt (VI) là trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Quy ước dầu gốc parafin độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ , VI=100. Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI =0. như vậy chỉ số độ nhớt có tính quy ước . chỉ số độ nhớt VI được tính như sau: VI = 100 Trong đó : U:là độ nhớt động học ở 400C của dầu có chỉ số độ nhớt cần phải tính, mm2/s. L: là độ nhớt động học ở 400C của một dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0 và cùng với độ nhớt động học ở 1000c với dầu cần tính chỉ số độ nhớt ,mm2/s. H:là độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 100và cùng với độ nhớt động học ở 1000C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt, mm2/s. Ta thấy rằng: Nếu U-L >0 thì VI sẽ là số âm, dầu này có tính nhiệt kém. Nếu L>U>H thì VI trong khoảng 0 đến100. Nếu H-U>0 thì VI>100, dầu này có tính nhiệt rất tốt. Hình1: Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về trị số độ nhớt (VI) Nếu độ nhớt động học của dầu ở 1000C nhỏ hơn hoặc bằng 70 (mm2/s) thì giá trị tương ứng của L-H cần phải tra trong ASTM – D2270 Bảng 1: Những giá trị L-H ứng với độ nhớt động học ở 1000C Độ nhớt động học ở 100oC mm2/s  Giá trị L  Giá trị H   2,0  7,994  6,394   2,1  8,64  6,894   5,0  40,23  28,49   5,1  41,99  29,49   15,0  296,5  149,7   15,1  300,0  151,2   20,0  493,2  229,5   20,2  501,5  233   70,0  490,5  1,558   Nếu độ nhờn động học ở 1000C lớn hơn 70 mm2/s thì giá trị L-H được tính như sau: L=0,8353Y2+14,57Y-216 H=0,1684Y2+11,85Y-97 Trong đó : Y: là độ nhớt động học ở 1000c của dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm2/s. Dựa vào chỉ số độ nhớt , người ta phân dầu nhờn gốc thành các loại như sau: - Dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao HVI. - Dầu gốc có chỉ số độ nhớt trung bình MVI - Dầu gốc có chỉ số độ nhớt thấp LVI. Hiện nay cũng chưa có quy định rõ ràng về chỉ số độ nhớt của các loại dầu gốc nói trên. Trong thực tế chấp nhận là chỉ số độ nhớt (VI ) của dầu nhờn cao hơn 85 thì được gọi là dầu có chỉ số độ nhớt cao. Nếu chỉ số độ nhớt thấp hơn 30 thì dầu đó xếp vào loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp, còn dầu (MVI) nằm giữa hai giữa hai giới hạn đó thì có chỉ số độ nhớt trung bình. Nhưng trong chế biến dầu, từ công nghệ hydro cracking có thể tạo ra dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao (>140). Các loại dầu này được xếp vào loại có chỉ số độ nhớt cao (VHVI) hay siêu cao(XHVI). Dầu (LVI) được sản xuất từ họ dầu mỏ Naphten. Nó được ing khi mà chỉ số ổn định oxy hoá không phảI là chỉ tiêu chính được chú trọng nhiều. Dỗu gốc (MVI) được sản xuất từ dầu chưng cất Naphten – Parafin, nhưng không cần tách chiết sâu. còn dầu gốc (HVI) thường được sản xuất từ họ dầu Parafin qua tách chiết sâu bằng dung môI chọn lọc và tách sáp. Ngoài ra còn một số phương pháp khác dùng để xác định chỉ số độ nhớt khá nhanh nhưng chúng chỉ có tính chất tương đối như phương pháp dùng đồ thị sử dụng bảng đã được qui chuẩn, nội qui… II.3. Khối lượng riêng và tỷ trọng. Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độ tiêu chuẩn, tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất đã cho ở nhiệt độ qui định với khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ qui định đó. Tỷ trọng và khối lượng riêng của một loại dầu bằng nhau, nếu khối lượng của nước bằng 1. Trọng lượng API là một hàm đặc biệt của tỷ trọng chúng được xác định theo phương trình: 141,5 Trọng lượng API = ( 100 Tỷ trọng 60/600F Khối lượng riêng là một tính chất vật lý cớ bản và cùng với những tính chất vật lý khác đặc trưng cho các phân đoạn nhẹ và nặng của dầu mỏ cũng như đánh giá chất lượng của dầu thô, từ đó ta có thể đánh giá được khối lượng riêng nhỏ hơn các loại dầu gốc có chứa nhiều thành phần naphten và aromatia. Các phương pháp xác định khối lượng riêng và tỷ trọng : + Tiêu chuản châu á TMD 1250 cho phép tính chuyển khối lượng riêng và tỷ trọng được ở bất kỳ nhiệt độ nào trong khoảng từ – 17,80C ( 00F) đến 1600C (5000F) về nhiệt độ tiêu chuẩn ở 00F (15,60C ). Đối với dầu khoáng bôi trơn thì ta có thể dùng hệ số giãn nở đưa ra trong bảng sau: Bảng 2 : Hệ số giãn nở theo nhiệt độ (0C ) đối với dầu khoáng Hệ số giãn nở theo 0C  Tỷ trọng ở 15,60C  Trọng lượng API ở 15,60C   0,00065  1,076 – 0,967  0 – 14,9   0,00072  0,966 – 0,850  15 – 34,9   0,00090  0,850– 0,776  35 – 50,9   0,00108  0,775 – 0,742  51 – 65,9   + Phương pháp đo ASTMD 941 ( khối lượng riêng và tỷ trọng của chất lỏng đo bằng pycromet Lipkin có 2 capila) dùng cho phép đo khối lượng riêng của chất lỏng bôi trơn bất kì có độ nhớt nhỏ hơn 15 mm2/S ở 120C. + Phương pháp đo ASTMD 1298 thường dùng trong phòng thí nghiệm. Người ta thường sử dụng một ty trọng kế bằng thuỷ tinh để xác định khối lượng riêng, tỷ trọng hay trọng lượng API của tất cả các sản phẩm dạng lỏng. II.4. Trị số axit và kiềm. Trị số axit và chỉ số kiềm liên quan đến trị số trung hoà dùng để xác định độ axit và độ kiềm của dầu bôi trơn. Độ axit và thường được biểu thị qua trị số axit tổng( TAN) cho biết lượng KOH ( tính bằng miligam) cần thiết để trung hoà tất cả các hợp chất mang tính axit có mặt trong 1(g) mẫu. Độ kiềm trong dầu bôi trơn được biểu thị bằng trị số kiềm tổng (TBN), cho biết lượng axit clohydric hay perelosic, được chuyển sang lượng KOH tương đương (tính bằng miligam), cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1 (g) mẫu. Có 3 phương pháp xác định trị số trung hoà: Phương pháp thứ nhất: ASTMD 974 ( xác định trị số axit và kiềm của các sản phẩm dầu mỡ bằng phương pháp chuẩn độ có dùng chỉ thị màu). Đây là phương pháp chủ yếu thích hợp đối với các loại dầu sáng màu. Phương pháp thứ 2: ASTMD664 ( xác định trị số axit của các sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế). Phương pháp này dùng chủ yếu cho các loại dầu tối màu. Phương pháp thứ 3: ASTMD2896( xác định trị số kiềm của các sảm phẩm dầu mỡ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế dùng axit peselosie). Phương pháp này được dùng để xác định các hợp chất kiềm trong các sản phẩm dầu mỡ. Hiện nay có nhiều loại phụ gia được sử dụng nhằm nâng cao phẩm chất của dầu bôi trơn. Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo của chất phụ gia mà dầu nhờn có tính chất axit hay kiềm. Trong dầu nhờn cũng như trong dầu sử dụng, những chất được coi là có tính axit gồm: các axit vô cơ và hữu cơ, các ete, các hợp chất nhựa cũng như các chất phụ gia. Tương tự như vậy, các hợp chất được coi là có tính kiềm bao gồm các chất kiềm vô cơ và hữu cơ, các muối của kim loại nặng, các phụ gia…Rất nhiều phụ gia hiện nay đang được sử dụng cho dầu động cơ có chứa các hợp chất kiềm nhằm trung hoà các sản phẩm axit của quá trình cháy, lượng tiêu tốn cuả các thành phần kiềm này là một chỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu. Phép đo độ kiềm liên quan đến TBN hiện đang được áp dụng cho hầu hết các động cơ, đặc biệt là dầu động có điezen. Chỉ số axit tổng của dầu là một đại lượng đánh giá mức độ biến chất của dầu do quá trình oxy hoá. Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn, chỉ số TAN có gía trị ban đầu nhỏ và tăng dần trong quá trình sử dụng dầu. Mặt khác do một số phụ gia như phụ gia chống ăn mòn có tính axit cao nên chỉ số TAN ban đầu không thể dùng để tiên đoán chính xác chất lượng của dầu. II.5. Điểm chớp cháy và bắt lửa. Nhiệt độ chớp cháy phản ánh hàm lượng các hydrocacbon nhẹ có trong dầu và cho biết tính nguy hiểm đối với hiện tượng cháy nổ khi bảo quản vận chuyển. Nhiệt độ chớp cháy càng thấp, càng gần với nhiệt độ của môi trường thì càng phải thận trọng khi bảo quản, bốc rỡ. Phải có các biện pháp đề phòng để giảm tối đa hiện tượng cháy nổ. Điểm chớp cháy của dầu là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển, mẫu được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa trong những điũu kiện đặc biệt của phương pháp thử. Mộu sẽ bốc hơi và bốc cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì lên khắp bề mặt của mẫu. Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó mẫu tiếp tục cháy được trong 5 giây được gọi là điểm bắt lửa cao hơn. Với các hợp chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy và bắt lửa sẽ tăng khi trọng lượng phân tử tăng. Do khi nhiệt độ điểm chớp cháy được coi là đại lượng biểu thị cho tính an toàn cháy nổ trong quá trình sử dụng và bảo quản dầu bôi trơn.Để xác định điểm chớp cháy và bắt lửa bằng phương pháp cốc kín Pensky – Martens. II.6. Hàm lượng nước. Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọng lượng, thể tích hay theo ppn (phần triệu). Nước trong dầu bôi trơn không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự Oxi hoá mà còn gây nên nhũ tương. Trong một vài trường hợp nước còn làm thuỷ phân các phụ gia, tạo nên những bùn mềm xốp. Cho nên hàm lượng nước trong dầu công nghiệp không được vượt qúa 0,1%. II.7. Mầu sắc. Sự khác nhau về màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về dầu thô dùng để chế biến ra nó, về khoảng nhiệt độ sôi và mức độ làm sạch trong quá trình tinh luyện, về hàm lượng và bản chất phụ gia pha vào dầu đó. Người ta nhận thấy rằng dầu bị tối màu dần trong quá trình sử dụng là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn hay sự bắt đầu của quá trình Oxy hoá. Sự xẫm màu của dầu kèm theo sự thay đổi không lớn chỉ số trung hoà và độ nhớt thường là dấu hiệu nhiễm bẩn của các chất lạ. Các tạp chất có màu làm màu thay đổi một cách rõ rệt nhưng có thể không làm ảnh hưởng đến các thuộc tính khác. Rất nhiều dầu mới có phụ gia sẫm màu và thông thường trong quá trình sử dụng dầu bị tối màu đi rất nhanh nên nói chung màu sắc ít có ý nghĩa đối với dầu động cơ. Nói chung, các phương pháp so màu dựa trên cơ sở so sánh bằng mắt thường, lượng ánh sáng truyền qua một bề dày xác định của một số loại dầu với lượng ánh sáng truyền qua của một trong số dãy kín màu chuẩn. Người ta dùng nguồn sáng tiêu chuẩn, còn mẫu được đặt trong buồng thử rồi so sánh với màu của các đĩa thuỷ tinh được qui định có giá trị từ 0,5 – 0,8. Phép xác định màu của các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng chủ yếu cho các mục đích kiểm tra trong quá trình sản xuất vì nó cho biết quá trình tinh luyện có tốt hay không. Tuy nhiên, đối với người tiêu dùng thì màu của dầu cũng là một chỉ tiêu quan trọng vì người ta nhìn thấy được và thường dầu thương phẩm có màu xấu hay tốt thì không được ưa chuộng. II.8. Điểm đông đặc, điểm vẩn đục: Điểm đông đặc: là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn giữ được tính linh động Ở điều kiện đã cho. Điểm vẩn đục: là nhiệt độ mà khi sản phẩm đem làm lạnh trong những điều kiện nhất định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh . Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp không tan và khi dầu được làm lạnh, những sáp này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đan cài với nhau tạo thành một cấu trúc cứng, giữ dầu ở lrong các túi rất nhỏ của các cấu trúc đó Khi cấu trúc tinh thể của sáp này tạo thành đầy đủ thì dầu không luân chuyển được nữa. Để làm giảm nhiệt độ đông đặc của dầu người ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc. Yêu cầu dầu nhờn có nhiệt độ đông đặc và vẩn đục không thấp hơn giới hạn cho phép, chỉ liêu chất lượng này đặc biệt quan trọng đối với các loại dầu sử dụng Ở vùng giá rét. Ở nước ta thông thường yêu cầu nhiệt độ đông đặc của dầu không vượt -9oC. II.9. Hàm lượng tro và tro sun fat trong dầu bôi trơn: Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy được tính bằng (%)khối lượng các thành phần không thể cháy được nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại,từ chất bẩn và mạt kim loại bị mài mòn . Hàm lượng tro có thể định nghĩa là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại sau khi đốt cháy dầu . Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu ,sau đó phần cặn được xử lý bằng H2 SO4 và nung nóng đến khối lượng không đổi . Độ tro của dầu gốc nói lên mức độ sạch của dầu ,thông thường trong dầu gốc không tro. Đối với dầu thương phẩm không phụ gia hoặc có phụ gia không tro , một lượng nhỏ tro được xác định thấy sẽ phải xem xét lại chất lượng dầu . II.10. Hàm lượng cặn cacbon của dầu nhờn: Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu nhờn trong những điều kiện nhất định cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon của dầu . Cặn cacbon của dầu bôi trơn là lượng cặn còn lại, được tính bằng phần trăm trọng lượng sau khi dầu trải qua quá trình bay hơi, crackinh và cốc hoá trong những điều kiện nhất định . Các loại dầu khoáng thu được từ bất kì loại dầu thô nào đều có lượng cặn tăng theo độ nhớt cuả chúng. Các loại dầu cất luôn có lượng cặn các bon nhỏ hơn các loại dầu cặn có cùng độ nhớt. Các loại dầu parafin thường có hàm lượng cặn cacbon thấp hơn các loại dầu naphten . Có thể coi trong một chừng mực nào đó , cặn cacbon đặc trưng cho xu hướng tạo muội của dầu nhờn trong động cơ đốt trong . II.11. Độ ổn định oxyhoá của dầu bôi trơn : Độ ổn định của dầu bôi trơn biểu hiện khả năng cảu dầu chống lại những tác động bên ngoài làm thay đổi chất lượng của dầu. Dầu có ổn định cao khi thành phần hoá học và tính chất của nó ít thay đổi. Thực tế nếu nhiệt độ không vượt quá 30-400 C thì có thể bảo quản dầu từ 5-10 năm mà chất lượng của dầu khôg thay đổi. Sự thay đổi xảy ra trong điều kiện sử dụng ở động cơ. Dưới tác động của không khí, ở nhiệt độ cao 200-3000C có tác dụng xúc tác kim loại, những thành phần kém ổn định của dầu sẽ tương tác với oxy tạo nên những sản phẩm khác nhau và tích luỹ trong dầu, làm giảm chất lượng của dầu như tăng trị số axit tổng (TAN) làm tăng hàm lượng nhựa, tạo nhiều chất nhựa bám ở buồng cháy. Sư thay đổi thành phần sẽ làm thay đổi độ nhớt và làm giảm chỉ số độ nhớt của dầu. III.CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN: III.1. Công dụng làm giảm ma sát. Mục đích cơ bản của dầu nhờn là bôi trơn các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết chuyền động nhằm giảm ma sát .Máy móc sẽ mòn ngay nếu không có dầu bôi trơn. Nếu chọn đúng dầu bôi trơn thì hệ số ma sát sẽ giảm từ 100-1000 lần so với ma sát khô . Khi cho dầu vào máy với một lớp dầu đủ dày, dầu sẽ xen kẽ giữa hai bề mặt, khi chuyển động, chỉ có các phần tử dầu nhờn trượt lên nhau. Do đó máy móc làm việc nhẹ nhàng, ít bị mài mòn, giảm được công tiêu hao vô ích . III.2. Công dụng làm mát. Khi có ma sát thì bề mạt kim loại nóng lên , như vậy một lượng nhiệt đã sinh ra trong quá trình làm việc, lượng nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ số ma sát , tải trọng ,tốc độ. Tốc độ càng lớn thì lượng nhiệt sinh ra càng nhiều , kim loại sẽ bị nóng làm cho máy móc dễ bị hỏng trong khi làm việc. Nhờ trạng thái lỏng, dầu chảy qua các bề mặt ma sát đem theo một phần nhiệt truyền ra ngoài làm cho máy móc làm việc tốt. III.3. Công dụng làm sạch. Khi làm việc, bề mặt ma sát sinh ra hạt kim loại mịn, những hạt rắn này sẽ làm cho bề mặt bị xước, hang. Ngoài ra ,có thể có cát, bụi tạp chất ở ngoài rơi vào bề mặt ma sát, nhờ dầu nhờn lưu chuyển tuần hoàn qua bề mặt ma sát,cuốn theo các tạp chất đưa về cacte dầu và được lắng lọc .

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn bằng phương pháp trích ly bằng dung môi - phenol.doc
Tài liệu liên quan