Báo cáo Thực tập viện hoá học công nghiệp Việt Nam

hÊp hoÆc nhiÖt ®é th­êng (80 ¸ 100oC) KhÝ formaldehyt kh«ng polyme hãa ë kho¶ng 80 hoÆc 100oC vµ ®­îc xem nh­ lµ mét khÝ lý t­ëng. KhÝ formaldehyt rất dễ ch¸y. Nã tạo ra hỗn hợp nổ với kh«ng khÝ trong khoảng nồng độ từ 7-72% thể tÝch… TÝnh chÊt ch¸y næ formaldehyt th­êng dÔ x¶y ra, ®Æc biÖt lµ kho¶ng nång ®é 65 ¸ 75% thÓ tÝch. Trong dung dịch (formalin) nguy cơ ch¸y nổ giảm đi nhiều. * Mét sè h»ng sè vËt lý cña formaldehyt: NhiÖt t¹o thµnh formaldehyde ë 25oC: - 115,9 + 6,3 KJ/mol N¨ng l­îng Gibhs ë 25oC : -109,9 KJ/mol Entropi ë 25oC : 218,8 + 0,4 KJ/mol NhiÖt ch¶y ë 25oC : 561,5 KJ/mol NhiÖt hãa h¬i ë 19,2oC : 23,32 KJ/mol NhiÖt dung ë 25oC : 35,425 KJ/mol NhiÖt dung dÞch ë 25oC Tên gọi thông thường : formaldehyt Ở điều kiện thường, formandehyt là chất khí không màu, có mùi rất hăng, làm cay mắt, cay mũi. Formandehyt thường ở dạng hoà tan trong nước với tên gọi thông dụng là formalin, formol, (DD formaldehyt trong nước nồng độ 30-55%) Formalin thường chứa một lượng metanol dư từ quá trình sản xuất (khoảng 1%) và một lượng rất nhỏ axit formic (khoảng 0,005%) Bảo quản và sử dụng: formalin thường được bảo quản, vận chuyển trong phy, xi tec ở nhiệt độ thường. Formaldehyt là chất có hoạt tính cao, có thể tham gia nhiều phản ứng hoá học. Nó chỉ bị phân huỷ ở 300oC. Độc Tính: Formaldehyt có thể gây ngộ độc đường thở, qua tiếp xúc, hoặc qua đường tiêu hoá nên được xếp vào chất nguy hại. Dung dÞch n­íc cã 37 ¸ 45% träng l­îng formaldehyt: + NhiÖt ®é s«i : 97oC + NhiÖt ®ãng r¾n khi cã metanol : 50oC + NhiÖt ®é chíp ch¸y kh«ng cã metanol : 85oC + NhiÖt ®é chíp ch¸y cã 15% metanol : 50oC (TCVN 2001 quy định nồng độ formaldehyt trong không khí < 7ppm/m3) Các ứng dụng của Formaldehyt Ứng dụng lớn nhất và quan trọng nhất của formaldehyt là làm nguyên liệu để sản xuất các chất kết dính (resin). Sản xuất keo Ure-formaldehyt (UF) để chế biến gỗ, sản xuất ra các loại ván ép, ván sàn, kéo dán gỗ đồ nội thất…. Sản xuất nhựa Phenol-formaldehyt (PF) để sản xuất các chất kết dính, chất tạo màng cao cấp, sơn phủ các loại… Sản xuất nhựa melamin-formaldehyt (MF) để sản xuất các chất kết dính, nhựa cao cấp, nhựa gia dụng. Nguyên liệu để tổng hợp hữu cơ: Formaldehyt được dùng làm nguyên liệu để tổng hợp các hợp chất hữu cơ, dùng trong sản xuất dược phẩm, hoá chất bảo vệ thực vật, hoá - mỹ phẩm, thuốc nổ… (1,4 butadiol, metylen diphenyl di-isocyanat, hexa metylen tetramin, pentaerythritol, polyaxetat resin…) Sử dụng Ure-formaldehyt làm chất chống kết khối trong sản xuất phân bón urea, NPK là một phương pháp rất đơn giản, rẻ tiền nhưng lại rất hiệu quả. Các mục đích khác: Dùng làm chất khử trùng trong y tế, trong nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, tiêu độc môi trường… Dùng làm chất phụ gia chống ăn mòn kim loại. Dùng làm phụ gia cho các ngành dệt, giấy, cao su… (Hiện Nay nhu cầu formalin 37% trên cả nước ta khoảng 30.000T/năm) Quá trình sản xuất Formaldehyt Cơ sở lý thuyết quá trình Formaldehyt là sản phẩm của phản ứng oxy hoá, dehydro hoá metanol (CH3OH) Phản ứng Oxy Hoá: CH3OH + 1/2O2 = CH2O + H2O + Q Phản ứng Dehydro hoá: CH3OH = CH2O + H2 - Q Ngoài ra còn một số phản ứng phụ khác. Điều Kiện phản ứng Trong điều kiện áp suất khí quyển, phải có mặt chất xúc tác, nhiệt độ cao... Xúc tác Là yếu tố quan trọng nhất làm tăng tốc độ và hiệu suất của quá trình sản xuất formaldehyt, tuỳ theo công nghệ sản xuất có loại xúc tác tương ứng. Loại xúc tác oxit của sắt và molipden được dùng cho công nghệ FORMOX Loại xúc tác bạc được dùng cho công nghệ BASF (CHLB Đức) Mỗi công nghệ đều có ưu nhược điểm đặc trưng. Công nghệ sản xuất formaldehyt dùng xúc tác bạc Từ năm 1920, hãng BASF (CHLB Đức) đã đưa vào vận hành công nghiệp và không ngừng hoàn thiện công nghệ sản xuất formaldehyt từ hỗn hợp metanol – không khí. Hỗn hợp này chứa khoảng 40% mol metanol (trên giới hạn nổ của hỗn hợp metanol - không khí là 6-36%). Xúc tác sử dụng là bạc kim loại dạng hạt hoặc lưới. Trong điều kiện áp suất khí quyển, ở nhiệt độ 600-700oC xảy ra các phản ứng oxy hoá – Dehydro hoá metanol tạo ra formaldehyt. Xúc tác lưới bạc cho hiệu suất chuyển hoá thấp hơn (60-65%) nhưng thời gian làm việc lâu hơn (khoảng 12 tháng) Xúc tác bạc tin thể lớn dạng hạt (0,5 - 3mm) bề dày lớp xúc tác vài chục milimet đặt trên lưới thép không gỉ được phủ bằng lưới bạc hoặc đồng, hiệu suất chuyển hoá trên 85% . Tuổi thọ xúc tác tuỳ điều kiện vận hành (khoảng 3-6 tháng) Trong quá trình làm việc, khi lớp xúc tác dần bị nén và bết lại làm hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác giảm đi rõ rệt thì cần phải thay xúc tác mới. Xúc tác được chế tạo cà tái sinh lại bằng phương pháp kết tủa điện hoá. Giới thiệu dây chuyền sản xuất Formalin Một cách tổng quát, dây chuyền sản xuất chia thành 4 cụm công nghệ sau: Chuẩn Bị Hỗn Hợp Khí Phản ứng Oxy Hoá Hấp Thụ Và Tách Sản Phẩm xử lý khí thải Sơ đồ dây chuyền công nghệ Mô tả quá trình công nghệ Một cách tổng quát, dây chuyền được chia thành 3 cụm công nghệ: + Chuẩn bị hỗn hợp khí + Phản ứng oxy hoá + Hấp thụ - tách sản phẩm Đầu tiên, lượng metanol và không khí được trộn với tỷ lệ nhất định có bổ sung một phần hơi nước được gia nhiệt để tạo ra hỗn hợp khí metanol - không khí - hơi nước. Tiếp theo hỗn hợp khí đưa qua thiết bị quá nhiệt bằng hơi nước để tăng nhiệt độ hỗn hợp khí trước khi đưa vào thiết bị phản ứng. Tại tháp phản ứng, khí qua lớp xúc tác xảy ra phản ứng oxy hoá, Dehydro hoá metanol ở nhiệt độ khoảng 650oC tạo thành formaldehyt với mức độ chuyển hoá cao. Sản phẩm khí sau khi phản ứng gồm formaldehyt, metanol dư, không khí… ngay lập tức được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm phía dưới tháp phản ứng để giảm nhiệt độ hỗn hợp khí xuống khoảng 160oC để ngăn ngừa sự phân huỷ nhiệt của formaldehyt và các phản ứng phụ xảy ra. Sản phẩm phản ứng tiếp tục được đưa qua hai tháp hấp thụ kiểu đệm bốn bậc có làm lạnh trung gian ở các thiết bị làm nguội kiểu tấm bản để làm tăng hiệu suất hấp thụ. Sản phẩm tạo thành là formalin có nồng độ formaldehyt 37-50% chứa khoảng 1% metanol và 0,005% axit formic. Hiệu suất của quá trình đạt tới 89-90% lượng nhiệt lớn toả ra khi phản ứng oxy hoá metanol thành formaldehyt được sử dụng để sản xuất hơi nước để làm bốc hơi metanol, gia nhiệt hỗn hợp khí vào đồng thời cung cấp hơi nước cho quá trình. Khí thải sau tháp hấp thụ có thành phần chủ yếu là Nitơ, Oxy, Hydro và khoảng 1% hợp chất hữu cơ trong đó khí Hydro là khí cháy được, chiếm tới 20% được đưa qua bộ phận sử lý khí thải để đốt, vừa tận dụng nhiệt cháy của hydro toả ra để sinh hơi nước trong quá trình sản xuất, vừa chống phát thải ô nhiễm ra môi trường. Sản phẩm cuối là kết quả của 2 mẻ có nồng độ formandehyt khác nhau, nó còn tuỳ thuộc vào khách hàng đặt hàng nhưng nồng độ của sản phẩm cũng chỉ dao động trong khoảng 37- 37,5%. Sản phẩm sau khi qua tháp hấp thụ được đưa tới bình chứa 35m3, sau khi được pha trộn để có nồng độ thích hợp nó mới được chuyển sang bể chứa có dung tích 200m3, tại đây sản phẩm sẽ được bơm vào thùng thùng nhựa nhỏ để dễ vận chuyển. Xúc tác cho quá trình Ag có độ tinh khiết 99,99%. Có nhiều cỡ khác nhau, ở đây dùng 5 loại + Cỡ 8-10 lỗ/cm + Cỡ 10-20 lỗ/cm + Cỡ 24-32 lỗ/cm + Cỡ 40 lỗ/cm + Cỡ 50-60 lỗ/cm - Dải thành một lớp bạc cao 3cm, dưới dùng lớp thô nhất độ mịn tăng dần, trên cùng là mịn nhất cần nén các lớp sao cho thật kín, bằng phẳng đồng đều không có rạn nứt. Sau 2-3 tháng xúc tác bị thiêu kết dẫn đến làm tăng trở lực, giảm hoạt tính xúc tác lúc đó ta cần tháo xúc tác cũ, nạp xúc tác mới vào. Xúc tác cũ đã bị thiêu kết được đưa vào thiết bị điện phân để tái sinh. Dấu hiệu để biết xúc tác mất hoạt tính: Nồng độ của methanol và axit formic tăng lên trong sản phẩm. VD: nồng độ <0,05% nhưng nếu lớn hơn thì là mất hoạt tính. Trở lực của hấp thụ tăng lên. Thường hệ thống làm việc ở 20-30kPa nếu trở lực lớn hơn thì là mất hoạt tính thì phải dừng hệ thống lại để cho nguội đi mới thay xúc tác. Thời gian lưu của methanol trong thiết bị oxy hoá <0,01s Tốc độ dòng nguyên liệu vào =10000h-1 Áp suất dung áp suất dư , trở lực phải <40kpa , thông thường dùng 17-18kPa Khối lượng riêng xúc tác phụ thuộc kích thước hạt 1,65-2,65 g/cm2 Mô Tả Các Thông Số Kỹ Thuật Quá trình công nghệ: Oxy hoá metanol trong không khí trên xúc tác bạc Sản Phẩm: Dung Dịch formaldehyt 37-40% (formalin) Nguyên Liệu: Metanol lỏng loại A (nồng Độ > 98%) Công suất: 10.000T/năm AF 37%, tương đương 30T/ngày (330 ngày làm việc/năm) Số người vận hành: 4-6 người/ca, tuỳ theo công suất thực tế. Tiêu hao nguyên liệu và phụ trợ cho 1 tấn formalin 37% (tính cho nhà máy công suất 30T/ngày) Danh mục Đơn vị tính Chỉ tiêu tiêu hao Metanol ( loại A, >98% ) Kg 446 Điện năng KWh 25 Nước làm lạnh (tuần hoàn) m3 3 Nước mềm T 1,1 Xúc tác bạc G 0,1 – 0,2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Danh Sách Các Thiết Bị Chính STT Tên Thiết Bị Đặc Tính Vật Liệu SL Ghi Chú 1 Thiết bị hoá hơi 1400x1420 Thép cacbon / thép không gỉ 1 d=4-5mm M=2500kg 2 Thùng định mức bốc hơi 400x1000 Thép không gỉ 1 D=4mm M=150kg 3 Thiết bị quá nhiệt 400x2850 Thép cacbon / thép không gỉ 1 D=4-6mm M=950kg 4 Thiết bị lọc ngăn lửa 1400x1800 Thép không gỉ 1 D=4mm M=800kg 5 Tháp oxy hoá 1100x7150 Thép cacbon / thép không gỉ 1 D=8-10mm M=4500kg 6 Tháp hấp thụ 1# 1000x12400 Thép không gỉ 1 D=4mm M=3000kg 7 Tháp hấp thụ 2#,3# 800x13500 Thép không gỉ 1 D=4mm M=25000kg 8 Thùng cao vi tháp bốc hơi 1000x2000 Thép cacbon 1 D=4mm M=400kg 9 Bể khí 1000x1200 Thép cacbon 1 D=8mm M=650kg 10 Trống hơi 1200x2200 Thép cacbon 1 D=6mm M=1100kg 11 Thùng thuỷ phong trống hơi 325x1000 Thép cacbon 20# 1 D=8mm M=160kg 12 Thùng tách khí lỏng 1000x1500 Thép cacbon 1 D=4mm M=500kg 13 Bộ phân phối hơi nước 325x6 20# thép cacbon 1 D=8mm M=260kg 14 Bộ phân phối formaldehyt 108x1000 Thép không gỉ 1 D=4mm M=75kg 15 Bộ lọc methanol 400x500 Thép không gỉ 1 D=4mm M=120kg 16 Bộ lọc hơi nước 600x500 Thép không gỉ 1 D=6mm M=250kg 17 Bộ lọc không khí 1000x1200 Thép cacbon 2 M=250kg/cái 18 Thùng cao vị nước mềm 1000x2000 Thép không gỉ 1 D=4mm M=410kg 19 Bể chứa nước mềm 2000x3000 Thép cacbon 1 D=6-8mm M=250kg 20 Thiết bị xử lý khí thải 1200 x 1200 x1800 Thép cacbon 20# 1 D=6-8mm M=13000kg Thiết bị điện và điều khiển STT Tên Gọi SL 1 Tủ phân phối điện hạ thế, công tắc, rơ le, dây cáp điện 1.1 Mạch điều khiển quạt gió 2 1.2 Mạch điều khiển máy bơm kỹ thuật, máy bơm nước 17 1.3 Mạch điều khiển máy nén khí, tháp làm nguội nước 3 2 Hệ thống kiểm soát đồng hồ đo (bộ điều khiển lưu lượng lỏng, khí) 2.1 Bộ phận điều chỉnh nhiệt độ hơi nước 1 2.2 Bộ phận điều chỉnh lưu lượng hơi nước thải 1 2.3 Bộ phận điều chỉnh mức độ lỏng của tháp bốc hơi 1 2.4 Bộ phận điều chỉnh mức độ lỏng của hơi nước từ tháp phản ứng 1 2.5 Bộ phận điều chỉnh mức độ lỏng của thiết bị xử lý khí thải 1 2.6 Điều chỉnh trị số áp suất của hệ thống bốc hơi nước 1 2.7 Điều chỉnh áp suất trống hơi của hệ thống xử lý khí thải 1 2.8 Điều chỉnh mức độ lỏng của tháp hấp thụ số 1 1 2.9 Điều chỉnh áp suất trống hơi của hệ thống tháp phản ứng 1 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH Tháp bốc hơi: làm bằng thép không gỉ SS304, kích thước Æ1600 x 5000 mm. Phần trao đổi nhiệt kiểu ống chùm có bề mặt truyền nhiệt 65m2. Chức năng chính: dùng nhiệt để bốc hơi methanol thành dạng hơi ở nhiệt độ khoảng 43oC. Thiết bị quá nhiệt: hình trụ, kích thước Æ400 x 2850, làm bằng thép không gỉ SS304. Phần vỏ ngoài bằng thép cacbon. Phần trao đổi nhiệt dạng ống chùm, bề mặt truyền nhiệt 21m2. Chức năng chính: dùng nhiệt của hơi nước để gia nhiệt hỗn hợp khí (methanol, không khí, hơi nước) đến nhiệt độ 132-135oC trước khi vào thiết bị phản ứng. Thiết bị lọc ngăn lửa: làm bằng thép không gỉ SS304, kích thước Æ1600 x 2000 mm. Chức năng chính: dùng để lọc hỗn hợp khí trước khi đi vào tháp oxy hoá để bảo vệ xúc tác bạc và tăng hiệu suất phản ứng. Tháp oxy hoá: phần bên ngoài tiếp xúc với hơi nước để gia nhiệt hỗn hợp khí làm bằng thép cacbon, các ống trao đổi nhiệt và phần bên trong tiếp xúc với hỗn hợp khí và formaldehyt làm từ thép không gỉ SS321. Đường kính Æ1100 x 7150 mm. Diện tích trao đổi nhiệt 75m2. Chức năng chính: đây là thiết bị quan trọng nhất của dây chuyền sản xuất. Ở đây xảy ra phản ứng oxy hoá của methanol với không khí trong lớp xúc tác bạc bên trong thiết bị phản ứng ở nhiệt độ cao 630-650oC tạo ra formaldehyt. Sản phẩm khí tạo ra ngay lập tức được đưa qua hệ thống ống chùm ở đáy tháp để hạ nhiệt độ xuống khoảng 160oC để tránh phân huỷ nhiệt formaldehyt và các phản ứng phụ xảy ra. Dạng cổ điển Dạng cải tiến Tháp hấp thụ số 1: được làm toàn bộ bằng thép không gỉ SS304, đường kính Æ1000 x 1240mm, bên trong có lớp đệm bằng thép không gỉ. Chức năng chính là chuyển khí formaldehyt từ tháp phản ứng trở thành dạng lỏng khi hoà dòng khí đi qua lớp đệm bên trong tháp và dòng nước chảy từ đỉnh tháp ngược chiều nhau. Tại đây, khoảng 90% khí formaldehyt bị hấp thụ trở thành dạng dung dịch nồng độ 37%. Tháp hấp thụ số 2 và 3: được làm toàn bộ bằng thép không gỉ SS304, đường kính Æ800 x 13500, bên trong có 2 lớp đệm bằng thép không gỉ. Chức năng chính: chuyển toàn bộ phần khí formaldehyt còn lại trong dòng khí từ tháp hấp thụ 1 trở thành dạng lỏng khi dòng khí đi qua 2 lớp đệm trong tháp. Tại đây, khoảng 99% khí formaldehyt được hấp thụ. Khí thải gồm nitơ, hydro, oxy và khoảng 1% methanol, formaldehyt dạng khí sẽ được chuyển đến bộ phận xử lý khí thải để đốt. Thiết bị xử lý khí thải: là một lò đốt có kích thước Æ1200x1200x18000, có phần hệ thống trao đổi nhiệt kiểu ống chùm tiếp xúc với lửa làm bằng thép chịu nhiệt 20, phần còn lại được làm bằng thép cacbon. Chức năng chính: để đốt phần khí thải ra từ tháp hấp thụ 3 (trong đó có chứa khoảng 20% khí hydro là khí cháy) để sản xuất ra hơi nước cho dây chuyền sản xuất. Lượng hơi nước sản sinh ra không những đủ cho dây chuyền sản xuất mà còn dư 250-300kg/h, có thể sử dụng cho các mục đích khác. Khí thải sau khi đốt chỉ còn lại CO2, N2, hơi nước, là các khí không gây ô nhiễm môi trường, được thải qua ống khói cao độ 18m ra khí quyển. CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ Quạt gió: để vận chuyển hỗn hợp khí vào tháp phản ứng. Quạt có bộ điều tốc điều khiển bằng hệ thống điện để điều chỉnh lưu lượng quạt gió thổi khí vào tháp. Áp lực lớn nhất của quạt có thể đạt tới 7 kg/cm2. Các thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm: gồm 3 thiết bị có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt toàn bộ là 160m2 để làm nguội formaldehyt đến nhiệt độ 60oC, làm tăng hiệu suất hấp thụ của formaldehyt trong các tháp hấp thụ 1, 2 và 3. Các bơm: gồm bơm nhiên liệu, bơm sản phẩm và bơm nước trong đó bơm sản phẩm làm từ thép không gỉ để chống ăn mòn. Các bơm đều có động cơ phòng nổ để đảm bảo an toàn cho dây chuyền sản xuất. Tháp làm nguội: để làm nguội và tuần hoàn nước để tiết kiệm nước dùng cho dây chuyền sản xuất. Thiết bị sản xuất xúc tác: thiết bị này là một thùng điện phân bạc kim loại thành bạc tinh thể dạng hạt xốp để làm xúc tác cho tháp oxy hoá. Xúc tác bạc sau khi giảm hoạt tính được tái sinh lại cũng trên thiết bị này. PHẦN II: CÔNG TY CỔ PHẦN PHÁT TRIỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ APP CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Lịch sử hình thành Giai đoạn từ năm 1970 – 1988 là Phòng nghiên cứu nhiên liệu thuộc Viện hóa học Công nghiệp. Giai đoạn 1988 – 1996 phát triển thành Trung tâm nghiên cứu phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ thuộc Viện hóa học Công nghiệp. Ngày 28/08/1996, theo quyết định số 2365/QĐ-TCCB của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp, Công ty Phát triển Phụ gia và Sản phẩm Dầu mỏ được thành lập trên cơ sở tách Trung tâm nghiên phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ. Từ tháng 12/2003 đến nay công ty có tên gọi Công ty Cổ phần Phát triển Phụ gia và Sản phẩm Dầu mỏ, gọi tắt là Công ty APP, hoạt động theo hình thức liên kết với Tập đoàn Hóa chất Việt Nam (Vinachem). Hiện nay Vinachem đang giữ 44% cổ phần tại APP. Tại thời điểm thành lập, từ một đơn vị nhỏ làm công tác nghiên cứu được nhà nước bao cấp chuyển sang hoạt động sản xuất kinh doanh, công ty APP gặp rất nhiều khó khăn, thách thức. Quỹ đất và cơ sở hạ tầng không có, đồng vốn hạn hẹn, APP đã phải đi thuê trụ sở làm việc và vừa phải sản xuất kinh doanh, vừa từng bước gây dựng. Đến nay, công ty APP đã có các nhà máy và xưởng sản xuất hiện đại tại Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, với công suất trên 30.000 tấn/năm, trở thành một trong 500 doanh nghiệp hàng đầu hoạt động trong lĩnh vực dầu mỡ bôi trơn tại châu Á Thái Bình Dương. Các lĩnh vực hoạt động chính Sản xuất kinh doanh các sản phẩm dầu mỏ, hóa chất, vật liệu mới. Nghiên cứu phát triển công nghệ và sản phẩm mới. Tư vấn đầu tư và chuyển giao công nghệ. Hợp tác đầu tư, thương mại, khoa học công nghệ và các dịch vụ liên quan khác. Các sản phẩm chính APP có khả năng cung ứng trên 150 chủng loại sản phẩm thuộc các nhóm: dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn, phụ gia, hoá chất, dầu phanh, dầu nhũ gia công kim loại, chất tẩy rửa, chất làm mát, vật liệu mới... phục vụ cho các ngành giao thông vận tải, ngành điện, khai thác mỏ, các nhà máy công nghiệp, hoá chất… Nhóm dầu nhờn gồm có: dầu động cơ ô tô, xe máy, dầu động cơ thủy, dầu công nghiệp, dầu thủy lực, dầu truyền động, dầu bánh răng, dầu tuốc bin, dầu tôi kim loại. Nhóm mỡ nhờn gồm: mỡ đa dụng, mỡ chịu nhiệt, mỡ EP, mỡ phức, mỡ bảo quản. Nhóm dầu phanh: dầu phanh APP-DOT 3, APP-DOT 4. Nhóm chất lỏng chuyên dụng: dầu nhũ thủy lực, chất làm mát động cơ, nhũ cắt gọt kim loại, nhũ tách khuôn áp lực kim loại, nhũ tách khuôn chất dẻo, dầu kéo dây kim loại, dầu tôi, chất tẩy cặn. Nhóm phụ gia: phụ gia dầu bôi trơn, phụ gia mỡ bôi trơn, phụ gia các ngành vật liệu hóa chất, phụ gia dầu phanh. CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MỠ BÔI TRƠN Giới thiệu chung về mỡ bôi trơn Khái niệm về mỡ bôi trơn, ý nghĩa của việc bôi trơn Mỡ bôi trơn là một thể đồng nhất và hỗn hợp của ba thành phần: dầu gốc, chất làm đặc và phụ gia. Dầu gốc đóng vai trò chủ đạo trong việc bôi trơn đồng thời là môi trường phân tán, chất làm đặc đóng vai trò pha phân tán, phụ gia có tác dụng cải thiện một số đặc tính của mỡ như: tăng khả năng chống oxi hóa, chống mài mòn, chống gỉ… Việc sử dụng mỡ bôi trơn có ý nghĩa rất quan trọng với quá trình vận hành của máy móc, động cơ cũng như việc năng cao tuổi thọ của chúng. Mỡ bôi trơn làm giảm ma sát cho các chi tiết hoạt động, tránh va đập giữa các bề mặt chi tiết khi hoạt động, làm kín, chống gỉ, chống ăn mòn… Thành phần của mỡ bôi trơn Môi trường phân tán Dầu gốc và các chất lỏng được sử dụng làm môi trường phân tán thường chiếm khoảng 75-95% về thể tích hoặc khối lượng mỡ bôi trơn. Phần lớn môi trường phân tán được dùng là dầu gốc khoáng (99%), dầu gốc tổng hợp và các chất lỏng khác như polysiloxan, các este, hợp chất floclorocacbon… chỉ được dùng trong những trường hợp đặc biệt. Mặc dù tính chất của mỡ phụ thuôc chủ yếu vào tính chất của chất làm đặc nhưng một số tính chất của mỡ vẫn phụ thuộc vào môi trường phân tán. Bản chất, tính chất hóa học, khoảng sôi của môi trường phân tán ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc và quá trình làm đăc chất phân tán. Hơn nữa, bản chất và thành phần của môi trường phân tán còn ảnh hưởng tới khả năng làm việc của mỡ trong khoảng nhiệt độ, lực tác dụng, tốc độ, tải trọng chính xác, ảnh hưởng tơi tính chất oxi hóa, khả năng bảo vệ và chống ăn mòn… Tính chất bay hơi của mỡ phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình và nhiệt độ chớp cháy của dầu gốc, tính chất của mỡ ở nhiệt độ thấp phụ thuộc vào độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thấp. Dầu gốc khoáng Thành phần của dầu gốc: các hydrocacbon họ paraffinic, các hydrocacbon naphtenic và các hydrocacbon aromatic. Phân loại dầu gốc: Theo thành phần hóa học: dầu gốc Parafinic, dầu gốc naphtenic, dầu gốc aromatic. Theo phân đoạn chưng cất dầu trung tính: SN 70, SN 150, SN 500, SN 700; BS 150, BS 200… Theo công nghệ chế biến: Dầu gốc % lưu huỳnh % độ bão hòa Chỉ số độ nhớt Nhóm I >0.03 <90 >95 Nhóm II <0.03 >90 >100 Nhóm III <0.01 >90 >120 Phân loại theo chỉ số độ nhớt: dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao (HVI > 85), dầu gốc có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI > 60), dầu gốc có chỉ số độ nhớt thấp (LVI < 30). Dầu tổng hợp Dầu tổng hợp được sử dụng trong trường hợp tổng hợp những loại mỡ làm việc trong khoảng nhiệt độ và tốc độ rộng, động cơ chịu tải lớn, áp suất chân không, hay môi trường ăn mòn cao… Các hợp chất thường được dùng là polysiloxan, este của các axit béo no, hydrocacbon tổng hợp, polyankylglycol, dẫn xuất halogen của các hydrocacbon, polyphenylete… Polysiloxan mạch thẳng không màu, có tính ưa nước, có khả năng chịu nén, trơ về mặt hóa học, không độc hại, bền trong môi trường ăn mòn kể cả ở nhiệt độ cao, duy trì độ nhớt thấp trong khoảng nhiệt độ rộng, độ bay hơi thấp. Este có thể tạo mỡ làm việc tốt trong khoảng nhiệt độ -60 tới 130ºC. Các hydrocacbon tổng hợp thường được tạo ra bằng các polyme hóa các olefin nhẹ, hoặc ankyl hóa hydrocacbon thơm. Các ankylat nhiều nhánh của hydrocacbon thơm có nhiệt độ chảy thấp, chỉ số độ nhớt và độ bền nhiệt cao hơn so với các ankylat chỉ có một nhánh. Khi sử dụng các ankylat này làm môi trường phân tán để sản xuất mỡ như mỡ Benton thì khoảng làm việc có thể đạt -60 đến 200°C, khả năng chống mài mòn tốt. Polyglycol có khả năng bay hơi thấp hơn dầu khoáng, khó tạo gôm và khó cháy hơn. Ngoài ra chúng còn có chỉ số độ nhớt cao, dẫn nhiệt tốt, tính chống mài mòn cao, nhiệt độ chảy thấp, trơ với cao su. Nhờ những tính chất này polyglycol thích hợp để tạo mỡ nửa lỏng và mỡ dùng trong hộp giảm tốc. Polyphenyl ete trong phân tử chứa từ 4-6 vòng benzene có độ bền cao trong môi trường chứa oxi, tác nhân phóng xạ và nhiệt độ cao phù hợp tạo mỡ làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt. Các hợp chất floclorocacbon là sản phẩm halogen hóa phân đoạn kerosene và các phân đoạn dầu mỏ khác. Chúng rất khó cháy,độ bền nhiệt rất cao, bền trong môi trường axit, môi trường ăn mòn, không bị oxi hóa, tính bôi trơn tốt nhưng chỉ số độ nhớt thấp và đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nên hiện nay không được sử dụng. Pha phân tán Pha phân tán mặc dù chỉ chiếm một lượng nhỏ trong thành phần mỡ nhưng lại quyết định tới những tính chất quan trọng của mỡ như cấu trúc, độ cứng… Các pha phân tán thường dùng là muối của các axit béo cao, xà phòng. Các chất làm đặc ít được sử dụng là các chất làm đặc có nguồn gốc hữu cơ và các chất hữu cơ khác. Xà phòng Xà phòng thường dùng là muối của các axit béo cao. Các kim loại có thể có trong mỡ là Liti, natri, canxi, magie, kali, kẽm, strontri, bari, nhôm, chì. Nhưng loại thường thấy nhất là Liti, natri, canxi, bari và nhôm. Ngoài các dạng xà phòng đơn kim loại người ta còn dùng dạng hỗn hợp các kim loại như canxi-natri, liti-canxi… và dạng phức. Các axit béo thường dùng là stearic, 12-hydroxystearic, axit oleic được lấy từ mỡ động vật hoặc dầu thực vật. Ngoài ra còn sử dụng các axit béo tổng hợp. Các hydrocacbon rắn Các hydrocacbon rắn gồm: parafin rắn, mỡ khoáng, ceresin và sáp dầu mỏ, bitum, sáp tự nhiên có khả năng tạo cấu trúc và khả năng bảo vệ chi tiết máy tốt. Các chất làm đặc có nguồn gốc vô cơ: silic dioxit, khoáng sét… Các hợp chất hữu cơ khác Phụ gia Phụ gia là những chất chiếm tỷ lệ rất thấp trong thành phần của mỡ bôi trơn, chúng giúp tăng cường các đặc tính của mỡ. Các loại phụ gia có thể được sử dụng là: phụ gia chống oxi hóa, phụ gia chống ăn mòn, mài mòn, phụ gia chống gỉ, phụ gia biến tính ma sát. Phụ gia chống oxi hóa Cơ chế tác dụng: phụ gia này ức chế quá trình tạo gốc tự do, phân hủy các peroxyt là các tác nhân gây oxi hóa, thụ động hóa các kim loại. Các loại hợp chất chủ yếu: Các dẫn xuất của phenol: alkylphenol, các phenol có chứa N hoặc S (các dẫn xuất của ure, các phenolsulfua); Các amin thơm: dialkylphelamin, dialkylphenylalphanaftylamin, phenylalphanaftylamin… Các hợp chất kẽm của dialkyldithiophotphat (ZnDDP)… Các dẫn xuất phenol có khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ cao trong khi các amin có khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ thấp nên trong mỡ cần có hỗn hợp các chất này với tỷ lệ 1:1 để đảm bảo chất lượng của mỡ trong điều kiện bảo quản (nhiệt độ thường) và trong điều kiện làm việc (nhiệt độ cao). Phụ gia chống ăn mòn Cơ chế tác dụng: hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo thành lớp màng bảo vệ, ngăn cản các tác nhân ăn mòn như axit, ẩm, giảm thiểu xúc tác oxi hóa của kim loại. Các hợp chất chủ yếu: Các Dithiophotphat kim loại, Sulphonat kim loại, Sulfuaphenolat kim loại, các Axit béo, các amin…. Phụ gia chống gỉ Cơ chế tác dụng: hấp phụ chọn lọc lên bề mặt kim loại tạo thành lớp màng ngăn chống ẩm, ttrung hòa các axit. Các hợp chất chủ yếu:Axit alkylsucxinic và các dẫn xuất, các imiđazolin, Sulphonat kim loại (Sulphonat Canxi, Magie), các amin hữu cơ, các amin photphat, các este, các dẫn xuất của axit đibazic… Phụ gia chống mài mòn Cơ chế tác dụng: hấp phụ hóa học lên bề mặt kim loại, phản ứng với lớp lim loại bề mặt tạo cho bề mặt một lớp màng bảo vệ. Các hợp chất chính: ZnDDP, tricresylphotphat, dithiocacbamat, sulfua, disulfua, các dẫn xuất của axit béo… Phụ gia biến tính ma sát Cơ chế tác dụng: làm tăng độ bền của mỡ, giảm hệ số ma sát, cải thiện tính chất của mỡ trong quá trình vận hành. Các hợp chất chính: các hợp chất chứa N, S, Mo… Phân loại mỡ bôi trơn Phân loại theo chất làm đặc Mỡ có chất làm đặc là xà phòng. Các dạng mỡ này được gọi tên theo tên kim loại trong xà phòng: mỡ Liti, mỡ Natri, mỡ Canxi, mỡ phức liti, phức natri, phức canxi, mỡ liti-canxi, canxi-natri… Mỡ có chất làm đặc là các hydrocacbon rắn. Mỡ có chất làm đặc là khoáng sét. Mỡ có chất làm đặc là các hydrocacbon. Phân loại theo độ xuyên kim Độ xuyên kim là đại lượng đặc trưng cho độ cứng của mỡ được đo ở 25°C. Mỡ được đưa vào cốc hình trụ, được giã 60 lần/phút và gạt phẳng đảm bảo không có bọt khí. Đầu đo hình nón tiêu chuẩn đặt tiếp giáp với mặt mỡ rồi thả rơi tự do trong 5 giây. Độ lún của đầu kim trong mỡ chính là giá trị của độ xuyên kim. Phân loại theo NLGI (Hiệp hội Dầu mỡ bôi trơn Quốc gia Hoa Kỳ) dựa vào độ xuyên kim ở 25ºC. Cấp độ NLGI Độ xuyên kim theo DIN-ISO 2137 (mm x 0.1) Cấp độ NLGI Độ xuyên kim theo DIN-ISO 2137 (mm x 0.1) 0000 490/520 2 265/295 000 445/475 3 220/250 00 400/430 4 175/205 0 355/385 5 130/160 1 310/340 6 85/115 Nguyên liệu sản xuất mỡ bôi trơn Mỡ bôi trơn sản xuất tại Công ty APP sử dụng nguyên liệu là dầu gốc nhóm hai, chất làm đặc là xà phòng. Xà phòng được sản xuất từ dầu thực vật và dung dịch kiềm (NaOH. Ca(OH)2, LiOH). Sản phẩm thu được là mỡ chất lượng cao. Quy trình sản xuất mỡ bôi trơn Quy trình sản xuất mỡ bôi trơn tại APP sử dụng công nghệ nồi hở, sản xuất gián đoạn. Toàn bộ quá trình có thể chia thành các bước: tạo xà phòng từ dầu thực vật và dung dịch LiOH, phân tán xà phòng trong dầu gốc tạo cấu trúc thứ cấp, làm nguội thêm phụ gia, xử lý cơ học tạo cấu trúc thứ cấp, lọc khử khí thu sản phẩm cuối, đóng gói sản phẩm. Sơ đồ dây chuyền sản xuất mỡ bôi trơn Axit béo, dầu thực vật được đưa vào thùng số 3 qua thiết bị định lượng 11 đi vào thiết bị phản ứng số 4. Huyền phù LiOH được chuẩn bị trong thùng có khuấy số 2 rồi qua phần định lượng vào thiết bị số 4. Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt bằng dầu khoáng tới nhiệt độ phản ứng. Quá trình xà phòng hóa diễn ra làm tăng nhiệt độ của hỗn hợp (mỡ liti có nhiết độ khoảng 210-230ºC). Xà phòng hóa xong, nước được đuổi ra ngoài và ngưng tụ ở thiết bị số 14 để tách ra ngoài. Hỗn hợp phản ứng được làm nguội. Dầu gốc được đưa vào tiến hành quá trình đồng thể hóa tạo cấu trúc sơ cấp bằng các kết tinh đẳng nhiệt. Hỗn hợp qua bơm 12 tăng áp sau đó đi qua khe hẹp tạo cấu trúc đồng nhất rồi về thiết bị phản ứng, sau đó được đưa sang thiết bị trao đổi nhiệt vòng nạo 6 giảm nhiệt độ xuống còn tối đa 120ºC, nạp phụ gia, qua thiết bị lọc số 7 lọc các tạp chất cơ học, đi tiếp sang thiết bị đồng thể hóa tạo cấu trúc thứ cấp 8, đi qua thiết bị lọc và khử khí 9 rồi vào thùng đựng mỡ bôi trơn 10. Ở thùng này có bơm tuần hoàn và van đồng thể hóa. Mỡ bôi trơn sẽ được định lượng và đóng vào phuy. Các phương pháp phân tích các đặc trưng hoá lý của dầu mỡ bôi trơn và chất lỏng chuyên dụng Phương pháp xác định độ nhớt và chỉ số độ nhớt Phương pháp xác định độ nhớt (ASTM D445) Khái niệm Độ nhớt (h) là một tính chất quan trọng và cơ bản của dầu bôi trơn. Độ nhớt là một yếu tố trong việc tạo thành màng bôi trơn ở hai điều kiện: Bôi trơn thuỷ động (màng dầy) Bôi trơn thuỷ động đàn hồi (màng mỏng) Độ nhớt có thể xác định sự khởi động của động cơ trong điều kiện lạnh. Nó cũng xác định được sự chịu đựng của dầu trong quá trinh sinh nhiệt ổ bi, bánh răng, xi lanh. Nó đánh giá được khả năng làm kín của dầu. Nói chung, các thiết bị chịu tải trọng nặng tốc độ thấp thì sử dụng các loại dầu có độ nhớt cao, còn thiết bị chịu tải trọng nhẹ mà có tốc độ cao thi người ta chọn các loại dầu có độ nhớt thấp. Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc theo dõi dầu khi sử dụng. VD: Nếu thấy độ nhớt tăng quá do dầu sử dụng có độ bền oxy hoá kém, nếu độ nhót giảm quá do dầu bị lọt nhiên liệu và mạch polyme của FG tăng độ nhớt bẻ gãy. Phương pháp xác định độ nhớt Có nhiều phương pháp đo độ nhớt nhưng trong tiêu chuẩn ASTM D445 ta dùng nhớt kế mao quản thuỷ tinh để đo độ nhớt như sau: Nạp vào dụng cụ đo (nhớt kế) một lượng dầu thích hợp. Để ổn định nhiệt tại một nhiệt độ nhất định trong một thời gian cho phép (30phút). Đo thời gian chảy của một lượng dầu trên từ một vạch phía trên đến vạch phía dưới của dụng cụ đo (t). Nhờ có hằng số mao quản của dụng cụ đo (hệ số K) mà người ta có thể đo thời gian và tính chuyển đổi từ thời gian chảy thành độ nhớt động học của mẫu dầu cần đo: h=k.t Phương pháp này dùng cho các loại dầu và chất lỏng chuyên dụng. Phương pháp xác định chỉ số độ nhớt Khái niệm Chỉ số độ nhớt (VI) là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Dựa vào chỉ số độ nhớt người ta có thể lựa chọn loại dầu thích hợp với điều kiện làm việc của máy. Để nâng cao chỉ số độ nhớt của dầu trong điều kiện nhất định, người ta hoặc pha thêm vào dầu khoáng phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt, hoặc sử dụng những loại dầu gốc tổng hợp hoặc bán tổng hợp. Dầu có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ là dầu có chỉ số độ nhớt thấp LVI, dầu có độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ là dầu có chỉ số độ nhớt cao HVI. Phương pháp xác định chỉ số độ nhớt: ASTM D2270 Công thức tính chỉ số độ nhớt: VI = (L-U)/(L-H) Trong đó: U - Độ nhớt ở 40°C của dầu cần xác định chỉ số độ nhớt L - Độ nhớt ở 40ºC của một loại dầu có chỉ số độ nhớt VI=0 và có cùng độ nhớt ở 100°C với dầu cần xác định chỉ số độ nhớt. H là độ nhớt ở 40ºC của một loại dầu có chỉ số độ nhớt VI=100 và có cùng độ nhớt ở 100°C với dầu cần xác định chỉ số độ nhớt. Phương pháp xác định hàm lượng nước: ASTM D95 Ý nghĩa của phương pháp Đây là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá chất lượng của dầu bôi trơn. Sự có mặt của nước trong dầu bôi trơn đẩy nhanh qúa trình gây ăn mòn, rỉ chi tiết máy, tăng quá trình oxy hoá dầu và còn gây tạo nhũ làm mất tác dụng của phụ gia chứa trong dầu. Vì vậy, hàm lượng nước trong dầu mới cũng như dầu đang sử dụng phải được khống chế rất nghiêm ngặt. Nếu điều kiện máy móc phải tiếp xúc với nước liên tục, ta đưa vào thành phần phụ gia những phụ gia có tính khử nhũ, tách nước để giúp loại nước nhanh ra khỏi hệ thống bôi trơn. Phương pháp phân tích Phương pháp ASTM D95 xác định thành phần của nước có trong dầu: lấy 100ml mẫu dầu cho vào bình 500ml đáy tròn, thêm vài viên đá bọt, cho thêm khoảng 100ml dung môi (Xăng công nghiệp). Sau đó lắp sinh hàn hồi lưu và gia nhiệt ở đáy bình sao cho tốc độ nhỏ 2-5giọt/1 giây, cứ thế cho đến khi thể tích nước tách ra không thay đổi trong vòng 5 phút là kết thúc. Kết quả là đọc số ml nước tách ra nhân 100 rồi chia cho số ml mẫu ban đầu ta được % nước hoặc ppm nước trong mẫu đo. (Ví dụ : % nước = 0,1ml nước tách ra ´ 100 % /50ml mẫu ban đầu). Phương pháp xác định chỉ số axit và chỉ số kiềm tổng: ASTM D974, ASTM D2896, ASTM D664 Hiện nay, nhiều loại phụ gia được sử dụng để pha chế dầu bôi trơn. Cho nên phụ thuộc vào thành phần và cầu tạo của phụ gia mà dầu mang chỉ số axít, kiềm hoặc cả hai. Trị số axít hoặc trị số axit tổng (TAN) cho biết lượng KOH (tính bằng mg) cần thiết để trung hoà tất cả các hợp chất mang tính axít có mặt trong 1g mẫu. Ta thường dùng PP ASTM D664 để xác định nó. Trị số kiềm tổng (TBN) cho biết lượng axit clohydric hay Percloric được quy chuyển sang lượng KOH tương đương (tính bằng mg) cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1g mẫu dầu. Người ta sử dụng chỉ số axit và chỉ số kiềm như là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá sự biến chất của dẩu trong quá trình sử dụng. Tuy nhiên, để đánh giá sự biến chất của dầu, người ta còn phải kết hợp nhiều tính chất khác như: tạp chất cơ học, độ nhớt, to chớp cháy, sự có mặt của các kim loại bị mài mòn… Có ba phương pháp để xác định chỉ số axit và chỉ số kiềm đó là ASTM D974-ASTM D2896-ASTM D664. Phương pháp xác định hàm lượng tro: ASTM D482, ASTM D874 Ý nghĩa của phương pháp Hàm lượng tro là lượng cặn không cháy được hay khoáng chất còn lại sau khi đốt cháy dầu ở một nhiệt độ nhất định. Có hai cách xác định hàm lượng tro: Tro thường: Phương pháp ASTM D482 là phương pháp xác định hàm lượng tro thường dùng cho những loại dầu bôi trơn không chứa phụ gia tạo tro. Những dầu thuộc loại này gồm có: dầu tuốc bin, và nhiều loại dầu tuần hoàn có độ nhớt cao. Phương pháp này đôi khi dùng cho dầu có phụ gia không tro như: dầu bánh răng và dầu động cơ khí. Tro sulphát: Phương pháp ASTM D874 là phương pháp xác định hàm lượng tro sun phát là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu và được xử lý bằng H2SO4. Hàm lượng tro sun phát dùng để xác định hàm lượng phụ gia đưa vào dầu có chứa hợp chất cơ kim. Phương pháp phân tích Phương pháp này dùng chủ yếu cho dầu không tro và dầu động cơ. Cân số gam theo yêu cầu của từng mẫu và cốc cân có giấy lọc đã có trọng lượng không đổi, đốt sơ bộ (đối với cho thường) và axit hoá (đối với tro sulphát), sau đó đưa vào lò nung ở 7750oC khoảng 60-90 phút lấy ra trong thời gian nhất định cân đến khối lượng không đổi. Tính phần trăm tro theo công thức: (m2 – m1) ´ 100/g mẫu = % tro Phương pháp xác định hàm lượng lưu huỳnh: ISO 4260 Ý nghĩa Dầu gốc dù được làm sạch đến mức độ nào đi chăng nữa thi vẫn còn có mặt hàm lượng nào đấy của các hợp chất không mong muốn, trong đó có lưu huỳnh. Thông thường lưu huỳnh tồn tại trong dầu gốc ở hai dạng: hoạt động và không hoạt động. Ở dạng hoạt động là hợp chất có hại cần phải được loại bỏ nên việc định lượng lưu huỳnh trong dầu gốc là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng dầu gốc. Phương pháp xác định Hiện nay muốn xác định được hàm lượng lưu huỳnh tổng người ta dùng phương pháp bom để xác định lưu huỳnh trong mọi loại dầu bôi trơn, với điều kiện lưu huỳnh ít nhất phải là 1%. Nguyên tắc của quy trỡnh là bật tia lửa điện để đốt cháy một lượng nhỏ mẫu trong môi trường oxy ở áp xuất cao. Sản phẩm cháy được thu lại, lưu huỳnh ở trong dạng kết tủa bari sulfat và được đem cân rồi tính ra % lưu huỳnh tổng. Phương pháp này dùng cho các loại dầu bôi trơn và chất lỏng chuyên dụng. Phương pháp xác định độ bền nhiệt: ASTM D2160 Ý nghĩa Độ bền nhiệt là khả năng chống lại sự phân huỷ bởi nhiệt của một loại dầu hay phụ gia khi để lâu ở điều kiện nhiệt độ cao. Sự phân huỷ có thể dẫn đến việc tăng độ axit, tăng độ nhớt và tăng độ tạo cặn. Thuộc tính này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống truyền nhiệt hay hệ thống thuỷ lực kín. Phương pháp xác định Phương pháp ASTM D2160 xác định độ bền nhiệt của các chất lỏng. Theo phương pháp này dầu được đặt vào trong một bình thuỷ tinh chân không kín, chịu nhiệt từ 260-5160oC. Các sản phẩm phân huỷ bay hơi được vẫn luôn tiếp xúc với chất lỏng trong quá trình thử nghiệm. Sau khi thử nghiệm người ta xác định chỉ số trung hoà và độ nhớt của dầu. Phương pháp này dùng cho các loại dầu bôi trơn chịu nhiệt. Phương pháp xác định độ bền oxi hóa Ý nghĩa của phương pháp Oxy hoá là một dạng làm hỏng hoá học các sản phẩm dầu mỏ. Độ bền của dầu bôi trơn đối với quá trình oxi hoá là một đặc tính quan trọng của dầu (như dầu biến thế và dầu tuốcbin). Độ bền oxi hoá của dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó: Cấu trúc hoá học của dầu Nhiệt độ làm việc Điều kiện làm việc Hiệu ứng xúc tác của các kim loại Phương pháp xác định Hiện nay có rất nhiều phương xác định độ ổn định oxy hoá. Nhưng đối với dầu bôi trơn của chúng ta thường xác định theo ASTM D943. Cụ thể là cân một lượng dầu đã quy định vào một ống chuyên dụng, có cuộn dây đồng làm xúc tác vào một ống có nước để hấp phụ axit bay hơi. Kết quả tính được ta có thể so sánh được với dầu trước oxy hoá và kết luận được chất lượng của dầu, nhất là dầu gốc hiện nay. Phương pháp này dùng cho các loại dầu bôi trơn, nhất là dầu gốc, dầu tuabin, dầu biến thế. Phương pháp xác định điểm chớp cháy và nhiệt độ bốc cháy: ASTM D92 Ý nghĩa của phương pháp Điểm chớp cháy: của dầu được định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu được nung nóng bốc lên tạo với không khí một hỗn hợp khí đủ để loé cháy một lát khi ngọn lửa đưa vào. Nhiệt độ bốc cháy: là nhiệt độ mà ở đó hơi dầu nung nóng bốc lên tạo với không khí đủ để cháy liên tục trong 5 giây khi có ngọn lửa đưa vào trong điều kiện của phương pháp thử theo tiêu chuẩn. Phương pháp xác định Phương pháp này dùng cho dầu bôi trơn và chất lỏng chuyên dụng. Cho một lượng dầu theo mức cho phép, đặt máy đo độ chớp cháy, nối máy với dòng khí ga, sau đó chỉnh ngọn lửa có đường kính 3,2 - 4,8mm và điều chỉnh nhiệt độ của mẫu sao cho từ 140C-170oC/phút. Khi nhiệt độ của mẫu thấp hơn điểm chớp lửa dự đoán khoảng 560oC giảm tốc độ xuống còn 5-60oC/phút, cho đến khi nhiệt độ dự đoán xuống còn 280oC thì giảm xuống 20oC/phút. Cứ thế cho đến khi phát hiện và kết thúc điểm chớp cháy. Đó là kết quả của điểm chớp cháy và bốc cháy. Phương pháp xác định điểm đông đặc: ASTM D97 Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu bôi trơn giữ được tính linh động ở điều kiện đã cho. Phương pháp này rất quan trọng đối với dầu sử dụng ở nhiệt độ thấp, như dầu máy lạnh, dầu thủy lực. Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp farafin và khi dầu ở điều kiện bị lạnh, những sáp này đầu tách ra ở dạng tinh thể đan cài với cấu trúc tinh thể tạo thành ở dạng lưới mắt cáo thì dầu không còn linh động nữa. Để giảm điểm đông đặc của dầu, người ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc có tác dụng làm chậm lại quá trình tạo tinh thể sáp hoàn hảo hoặc bao bọc ngăn cản sự lớn lên của cấu trúc tinh thể sáp. Phương pháp xác định tính chống mài mòn và chịu áp: ASTM D4172 Phương pháp này xác định tính chịu tải của các loại dầu bôi trơn, kể cả tỷ số mài mòn và tải trọng gây hàn dính. Chỉ số tải trọng mài mòn liên quan đến khả năng giảm mài mòn tới mức nhỏ nhất ở một tải trọng nhất định của chất bôi trơn. Điểm hàn dính là tải trọng nhỏ nhất làm viên bi quay hàn dính vào ba viên bi cố định thể hiện mức áp suất tối đa mà chất bôi trơn chịu được. Đó là kết quả của tải trọng hàn dính được tính bằng Niutơn (N). Phương pháp xác định khả năng tách nhũ: ASTM D1401 Ý nghĩa của phương pháp Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, hoặc dầu phải tiếp xúc với nước trong khi làm việc dẫn đến dầu bị lẫn nước. Do vậy, sẽ dẫn đến các chi tiết máy cũng bị tiếp xúc với nước gây nên hiện tượng gỉ, ăn mòn, đồng thời dầu cũng bị ôxyhoa nhanh làm giảm khả năng bôi trơn. Cho nên khi làm việc dầu tiếp xúc với nước phải cho phụ gia có tính khử nhũ vào để nó tách nước nhanh ra khỏi dầu. Phương pháp xác định Phương pháp này được tiến hành như sau: Đổ vào ống đong hình trụ 40ml mẫu dầu và 40ml nước cất, đặt vào bể gia nhiệt có nhiệt độ quy định và ngâm mẫu trong một thời gian nhất định (khoảng 30phút), rồi khuấy mạnh 5 phút, mức độ tách nhũ được ghi lại theo từng thời gian. Đối với các loại dầu đòi hỏi sau 30 phút, lớp nhũ chỉ còn lại 3 cm3 là đạt, còn sau 1 giờ lớp nhũ không tách hết hoặc không xẩy ra tách là không dầu đó không đạt chỉ tiêu tách nhũ. Phương pháp này dùng cho các loại dầu bôi trơn công nghiệp, dầu thuỷ lực và các loại chất lỏng chuyên dụng. Phương pháp xác định khả năng chống tạo: ASTM D892 Ý nghĩa Phương pháp này dùng cho các loại dầu bôi trơn và cho chất lỏng chuyên dụng. Đây là một tính chất vô cùng quan trong đối với dầu bôi trơn. Trong khi làm việc, trong động cơ cũng như trong hệ thống bôi trơn tuần hoàn nói chung dầu luôn luôn tiếp xúc với không khí. Bọt được hình thành do dầu bị khuấy trộn cơ học và không khí đi vào dòng chẩy của dầu. Nếu bọt không tách ra nhanh sẽ gây ra hiện tượng bôi trơn không ổn định, làm giảm hiệu lực bôi trơn và dẫn đến một số các hỏng hóc tiếp theo. Do vậy hầu hết các dầu bôi trơn phải có phụ gia chống tạo bọt. Phương pháp xác định Cho180 ml dầu mới vào ống đong một lít, sau đó ngâm ống đong có dầu vào bể gia nhiệt theo một nhiệt độ cho phép, trong khoảng thời gian nhất định. Sau đó dùng đá khuếch tán ngâm trong 5 phút, rồi nối đá khuếch tán với ống dẫn khí vào và điều chỉnh tốc độ khí đến 94±5ml, buộc không khí khô sạch đi qua đá khuếch tán trong 5 phút ± 3 giây, thời gian tính từ bong bóng đầu tiên rời khỏi viên đá. Khi ngừng 5 phút thổi khí là ta phải ghi ngay thể tích bọt từ mức dầu cho tới đỉnh của bọt và theo dõi sau 5 phút tiếp theo (hoặc 10 phút kể từ lúc thổi khí) thể tích bọt còn lại bao nhiêu. Kết quả = số ml bọt (5ph đầu/10ph sau). Phương pháp xác định hàm lượng cặn không tan: ASTM D893 Ý nghĩa Hàm lượng cặn không tan là một chỉ tiêu đánh giá về độ oxy hoá của dầu trong quá trình sử dụng và khả năng tạo cặn nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc phụ gia biến chất hoặc cả hai. Nhờ vào chỉ tiêu này mà người ta xác định được thời gian thay dầu, tốc độ mài mòn của máy trong các bộ phận lọc và trong các tính năng của động cơ. Tuỳ vào độ phân tán của dầu động cơ mà ta có thể chấp nhận được hàm lượng cặn cho phép là bao nhiêu (VD: Dầu có độ phân tán cao thì lượng cặn có đạt từ 3-4% vẫn chấp nhận được). Phương pháp xác định Phương pháp này dùng cho dầu nhờn trong quá trình sử dụng. Xác định hai loại cặn đó là: Cặn không tan trong pentan và cặn không tan trong toluen. Ngoài hai loại cặn này ra người ta còn sử dụng chất đông tụ để tách thêm một số loại cặn phân tán trong dầu mà hai cách trên không lôi tách được. Cụ thể xđ như sau: Cân khoảng 10±0,1 g mẫu đã gia nhiệt 600oC cho đều mẫu, sau đó cho vào ông ly tâm + dung môi rồi làm như phương pháp quy định. Kết quả được tính: % Cặn = (m2 – m1) ´100/g mẫu Phương pháp xác định hàm lượng cặn cacbon: ASTM D524 (chủ yếu dùng cho các loại dầu gốc) Ý nghĩa của phương pháp Cặn cacbon dùng dể chỉ lượng cặn cacbon được tạo thành sau khi cho bay hơi, Cracking và nhiệt phân một sản phẩm dầu mỏ trong những điều kiện nhất định. Cặn này không phải là các bon hoàn toàn, mà nó là một loại cốc và còn có thể bị biến đổi bởi nhiệt phân. Vì vậy hàm lượng cặn cácbon có thể đánh giá mức độ tinh luyện của dầu gốc, dầu gốc tinh luyện kỹ thì hàm lượng cặn C càng thấp, chỉ tiêu này giúp cho nhà sản xuất lựa chọn dầu gốc trong khi pha chế như: cho máy nén khí, các quá trình xử lý nhiệt, các ổ đỡ chịu nhiệt cao. Phương pháp xác định Dùng bình cốc hoá thuỷ tinh đã có trọng lượng ở nhiệt độ 5500oC và trong 20 phút, bơm khoảng 4 gam mẫu theo bảng mẫu thử đã biết trước vào bình cốc hóa, sau đó lại nung ở chế độ như trên, để khoảng 30 phút cân. Ta có kết quả: Cặn cacbon = (m2 – m1) ´100/g mẫu. Phương pháp xác định độ màu: ASTM D1500 Ý nghĩa Sự khác nhau về mầu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về dầu thô dùng chế biến ra nó, về nhiệt độ sôi, về phương pháp và mức độ làm sạch trong quá trình tinh luyện, về bản chất phụ gia pha vào các dầu đó. Màu dầu chủ yếu được sử dụng cho mục đích kiểm tra trong quá trình sản xuất và là chỉ tiêu quan trọng cho người tiêu dùng, vì người ta nhìn thấy đựơc bằng mắt thường. Phương pháp xác định Dùng ống đựng một lượng dầu đã định, cho vào máy so mầu trong máy đã có hai ống nước cất để đối xứng. Nhìn vào máy so mầu và điều chỉnh sao cho mầu của mẫu cần đo gần hoặc bằng mầu của mẫu đối chứng là đạt. Từ đó đọc kết quả trên thang đo (VD: Mầu của phụ gia BF1 = 6,0). Xác định độ bền trượt cắt dầu có chứa polimer bằng thiết bị phun diesel Ý nghĩa và ứng dụng Máy đo độ bền trượt cắt đánh giá % mất mát độ nhớt do những chất lỏng có chứa polimer do sự hỏng polimer trong thiết bị phun cắt cao. Phương pháp này không nhằm đoán nhận sự mất mát độ nhớt khi sử dụng trên hiện trường đối với những loại polimer khác nhau hoặc là đối với thiết bị hiện trường khác nhau. Tuy nhiên, cũng có thể thiết lập được một số quan hệ cho loại polimer riêng trong thiết bị hoặc trường hợp cụ thể. Cách sử dụng Dùng 170 ml chạy 1,02 C 30 chu kỳ = 30.06 phút ở nhiệt độ 30 - 35°C, rồi láy ra đo độ nhớt sau khi cắt. Xác định hàm lượng kim loại: CMM80-CMM81 Phương pháp này dùng để xác định hàm lượng phụ gia có mặt trong dầu, mỡ và dùng để đánh giá sự mài mòn kim loại của động cơ trong quá trình sử dụng. Phương pháp này dùng chất chuẩn để lập đường chuẩn & so sánh với mẫu phân tích, từ đó tính kết quả. Độ xuyên kim (độ đặc của mỡ): ASRM D217 Khái niệm về độ xuyên kim Độ xuyên kim là độ sâu tính bằng 1/10mm, mà một chóp nón tiêu chuẩn lún ngập vào mỡ thử nghiệm dưới những điều kiện quy định về khối lượng, thời gian và nhiệt độ. Độ lún xuyên kim dùng để đo độ đặc của mỡ được xác định trong bảng phân loại theo NLGI. Dựa vào chỉ tiêu này ta có thể biết được khả năng làm kín, khít của từng loại mỡ và độ ổn định cơ học của nó. Phương pháp xác định: Xác định theo ASRM D217 Phương pháp xác định nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ: ASTM D566 Ý nghĩa Nhiệt độ nhỏ giọt là nhiệt độ lớn nhất mà tại đó với điều kiện chuẩn theo quy định ASTM D566, giọt mỡ từ lỗ đầu nhiệt kế đo Ubelope chảy rơi xuống. Nhiệt độ nhỏ giọt dùng để phân loại mỡ. Nhiệt độ nhỏ giọt cao thi khả năng chịu nhiệt của mỡ cao, nhưng không phải nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ là nhiệt độ làm việc (VD: Mỡ có nhiệt độ nhỏ giọt Tng = 185 – 2100oC thì nhiệt độ sử dụng tối đa là 1300oC). Chỉ tiêu này dùng để phân loại các loại mỡ. Phương pháp sử dụng Dùng cốc bằng đồng thau mạ crom có kích thước đã quy định. Nhồi đầy mỡ, gạt bằng miệng , rồi lấy que kim loại luồn vào trong cốc sao cho lớp mỡ chỉ dính vào thành cốc. Sau đó cho nhiệt kế vào trong cốc theo quy định. Gia nhiệt với tốc độ 4-70oC/phút đến khi nhiệt độ nhỏ giọt thấp hơn To dự đoán là 170oC thì tốc độ khoảng 1-20oC/phút. Cứ thế đến khi giọt mỡ đầu tiên nhỏ xuống, nhiệt độ tại thời điểm đó là To nhỏ giọt. Hàm lượng kiềm dư hoặc chỉ số axit (Gost 6707-77) Ý nghĩa Đây là một chỉ tiêu không thể thiếu được đối với mỡ, nó được đo bằng % NaOH. Nếu hàm lượng kiềm dư > 0,1% NaOH thì độ bền cấu trúc của mỡ sẽ không cao. Phương pháp xác định Dùng 30ml xăng công nghiệp và 30ml cồn 85o cho vào bình tam giác 250ml đã trung tính, sau đó cân 2g mỡ vào rồi hồi lưu bằng sinh hàn trong 15 phút lấy ra rồi cho chỉ thị Phenolphtalein vào nếu mẫu mầu hồng thì chuẩn bằng axit còn mẫu màu trắng ta chuẩn bằng kiềm cho đến điểm tương đương thì ngừng chuẩn độ tính kết quả: % NaOH (kiềm) = V ml HCl 0.1 N × 0.4/g mẫu Axit = V ml KOH × NKOH × 56,11/g mẫu Ăn mòn tấm đồng (ASTM D130) Ăn mòn tấm đồng cũng là một chỉ tiêu quan trong trong việc đánh giá chất lượng dầu mỡ nhờn. Ăn mòn tấm đồng sau khi sử dụng không được tăng so với trước khi sử dụng thì mới đạt. KẾT LUẬN CHUNG Sau đợt thực tập vừa qua tại viện hoá học công nghiệp Việt Nam và công ty APP, em đã thu được những kết quả rất bổ ích: Được tiếp xúc với các thiết bị hiện đại của phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia công nghệ lọc hoá dầu. Nắm được công nghệ sản xuất thuốc tuyển nổi và formalin. Tiếp xúc với dây chuyền sản xuất của công ty APP. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ hữu cơ hoá dầu đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian vừa qua cũng như các đơn vị đã tạo điều kiện cho chúng em đến thực tập.