Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol, năng suất 700.000 tấn/năm

Thiết kế tháp trich ly chọn lọc dầu gốc bằng dung môi phenol MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 MỞ ĐẦU 2 Phần I TỔNG QUAN Lí THUYẾT Chương I THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN I.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn 4 I.2.Thành phần hoá học của dầu nhờn 6 I.2.1.Các hợp chất hydrocacbon 6 I.2.2. Các thành phần khác 8 I.3.Các tính chất cơ bản của dầu nhờn 9 I.3.1. Khối lượng riêng và tỷ trọng 9 I.3.2. Độ nhớt của dầu nhờn 10 I.3.3. Chỉ số độ nhớt 10 I.3.4. Điểm đông đặc, màu sắc 11 I.3.5. Nhiệt độ chớp cháy của dầu nhờn 12 I.3.6 .Trị số axit ,trị số kiềm ,axit-kiềm tan trong nước 12 I.3.7. Hàm lượng tro và tro sunfat trong dầu bôi trơn 13 I.3.8. Hàm lượng cặn cacbon của dầu nhờn 13 I.3.9. Độ ổn định oxy hoá của dầu bôi trơn 14 I.3.10. Công dụng của dầu bôi trơn 14 I.3.11. Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng 15 Chương II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC II.1. Thành phần và tính chất của nguyên liệu để sản xuất dầu gốc 16 II.1.1. Đặc tính của mazut dùng làm nguyêu liệu để .17 II.1.2. Đặc tính của gudron làm nguyên liệu sản xuất 18 II.2 . Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc 19 II.2.1. Các quá trình trích ly , chiết tách bằng dung môi 19 Phần II TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ I.Các số liệu ban đầu 37 II. Cân bằng vật chất của thiết bị trích ly 38 II.1. Dòng vào 38 II.2. Dòng ra 38 Phần III CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG III.1 Tính Q1 :Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: III.2.Tính Q2:Nhiệt lượng do dung môi mang vào 41 III.3.Tính Q3:Nhiệt lượng do lượng hồi lưu mang vào 41 III.4.Tính Q4:Nhiệt lượng do rafinat mang ra 42 III.5.Tính Q5:Nhiệt lượng do pha trích ở đáy tháp mang ra 43 III.6.Tính Q6:Nhiệt lượng do dung môi mang ra ở đáy tháp 43 III.7.Tính Q7:Nhiệt lượng do dung môi mang ra ở pha rafinat 44 Phần IV TÍNH TOÁN CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH IV.1 . Đường kính của tháp trích ly 45 IV.2. Chiều cao của tháp trích ly 46 IV.3. Đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào 49 IV.4. Đường kính của ống dẫn phenol vào tháp 50 IV.5. Đường kính của ống dẫn dung dịch rafinat ra khỏi tháp 51 IV.6. Đường kính của ống dẫn dung dịch pha chiết 51 IV.7. Đường kính của ống tháo cặn và ống hồi lưu 52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 MỞ ĐẦU Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các ngành công nghiệp và dân dụng. Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày càng tốt chỉ số độ nhớt cao và chỉ số độ nhớt phải ít thay đổi theo nhiệt độ nhất là phải đáp ứng được yêu cầu: Chống mài mòn, bảo vệ kim loại, chống oxy hoá .Bên cạnh đó khoa học kỹ thuật máy móc càng phát triển thì đòi hỏi công nghệ sản xuất dầu nhờn ngày càng hiện đại hơn. Bởi vì sử dụng dầu mỡ bôi trơn tốt sẽ làm giảm hao phí năng lượng do ma sát gây ra từ 15 đến 20 %. Ở nước ta theo đánh giỏ của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài mòn và các chi phí bảo dưỡng hàng năm khoảng vài triệu USD. Tổn thất do ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhưng do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng dầu bôi trơn với độ nhớt và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 %. Vì vậy sử dụng dầu bôi trơn có chất lượng phù hợp với quy định của chế tạo máy thiết bị , kỹ thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảm bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn được thưc hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lượng cao. Qua đây ta thấy rằng công nghệ chưng cất chân không để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu thô gồm các phân đoạn chủ yếu sau: - Chưng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut. - Chiết tách , trích ly bằng dung môi - Tách hydrocacbon rắn - Làm sạch cuối cùng bằng hydro Quá trình trích ly dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc là một quá trình sử dụng một dung môi để hoà tan cấu tử cần tách khỏi dầu nhờn mà những chất này làm cho chất lượng dầu nhờn kém đi. Đồng thời qua đó ta tách ra những cấu tử có lợi cho dầu nhờn . Trích ly là một phương pháp làm sạch rất phổ biến hiện nay nhất là trích ly bằng dung môi chọn lọc để tạo ra loại dầu nhờn tốt cho công nghiệp. Do đó bởi vì nhu cầu sử dụng dầu nhờn ngày càng cao cho nên nhà công nghệ phải nghiên cứu và tính toán để nghiên cứu ra thiết bị sản xuất để tạo ra những loại dầu nhờn ngày càng tốt hơn. Ở đây ta chỉ nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc phenol.

doc59 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2821 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol, năng suất 700.000 tấn/năm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC-THỰC PHẨM ---------*****-------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC §Ò tµi: THIẾT KẾ THÁP TRÍCH LY CHỌN LỌC DẦU NHỜN GỐC BẰNG DUNG MÔI PHENOL , NĂNG SUẤT 700.000 TẤN/NĂM Gi¸o viªn h­íng dÉn: ThS. Nguyễn Trần Thanh Sinh viªn thùc hiÖn : Phan Thị Hoài Nguyễn Đình Phú Lê Phong Vũ Hiệp Nguyễn Quyết Thắng Đường Thị Ngọc Thúy Líp : DH08H1 Vũng Tàu 4/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC ******************* NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 1. Đề tài thiết kế : Họ và tên sinh viên:(danh sách trên) Lớp: DH08H1 Ngành (nếu có): Công nghệ hóa học Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp trich ly chọn lọc dầu gốc bằng dung môi phenol 2. Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu): Năng suất làm việc của phân xưởng là 700.000 tấn/năm Bảo dưỡng, dịnh kỳ  và hỏng hóc, gặp sự cố kỹ thuật 35 ngày Thời gian làm việc của dây chuyền: 8000 (h/năm) Tỷ trọng của nguyên liệu d420 = 907 (kg/m3) Tỷ lệ giữa dung môi phenol và nguyên liệu 3 : 1 Chi phí phenol nước % khối lượng so với phenol : 4.5% Hiệu suất rafinat, % khối lượng so với nguyên liệu : 60% Nồng độ trọng lượng rafinat trong phần làm sạch là: 0,881 T0 đỉnh tháp t1 = 700C , tđáy = 620C , ttrong tháp = 650C - Nguồn năng lượng và các thông số khác tự chọn 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Xem ở phần mục lục 4. Các bản vẽ và đồ thị (loại và kích thước bản vẽ): Gồm 2 bản vẽ A4: bản vẽ quy trình công nghệ và bản vẽ chi tiết thiết bị 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày hoàn thành đồ án: 7. Ngày bảo vệ hay chấm: PhÇn nhËn xÐt vµ ®¸nh gi¸ cña c¸n bé h­íng dÉn …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Ngµy … th¸ng … n¨m 2011 C¸n bé h­íng dÉn (Ký vµ ghi râ hä tªn) ThS.Nguyễn Trần Thanh MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 MỞ ĐẦU 2 PhÇn I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Ch­¬ng I THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN I.1. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña viÖc sö dông dÇu nhên 4 I.2.Thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu nhên 6 I.2.1.C¸c hîp chÊt hydrocacbon 6 I.2.2. C¸c thµnh phÇn kh¸c 8 I.3.C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña dÇu nhên 9 I.3.1. Khèi l­îng riªng vµ tû träng 9 I.3.2. §é nhít cña dÇu nhên 10 I.3.3. ChØ sè ®é nhít 10 I.3.4. §iÓm ®«ng ®Æc, mµu s¾c 11 I.3.5. NhiÖt ®é chíp ch¸y cña dÇu nhên 12 I.3.6 .TrÞ sè axit ,trÞ sè kiÒm ,axit-kiÒm tan trong n­íc 12 I.3.7. Hµm l­îng tro vµ tro sunfat trong dÇu b«i tr¬n 13 I.3.8. Hµm l­îng cÆn cacbon cña dÇu nhên 13 I.3.9. §é æn ®Þnh oxy ho¸ cña dÇu b«i tr¬n 14 I.3.10. C«ng dông cña dÇu b«i tr¬n 14 I.3.11. KiÓm nghiÖm ¨n mßn m¶nh ®ång 15 Ch­¬ng II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC II.1. Thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt dÇu gèc………16 II.1.1. §Æc tÝnh cña mazut dïng lµm nguyªu liÖu ®Ó …………………...17 II.1.2. §Æc tÝnh cña gudron lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt 18 II.2 . C«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu nhên gèc 19 II.2.1. C¸c qu¸ tr×nh trÝch ly , chiÕt t¸ch b»ng dung m«i 19 PhÇn II TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ I.C¸c sè liÖu ban ®Çu 37 II. C©n b»ng vËt chÊt cña thiÕt bÞ trÝch ly 38 II.1. Dßng vµo 38 II.2. Dßng ra 38 PhÇn III CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG III.1 Tính Q1 :Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: III.2.Tính Q2 :Nhiệt lượng do dung môi mang vào 41 III.3.Tính Q3 :Nhiệt lượng do lượng hồi lưu mang vào 41 III.4.Tính Q4 :Nhiệt lượng do rafinat mang ra 42 III.5.Tính Q5 :Nhiệt lượng do pha trích ở đáy tháp mang ra 43 III.6.Tính Q6:NhiÖt l­îng do dung m«i mang ra ë ®¸y th¸p 43 III.7.Tính Q7:NhiÖt l­îng do dung m«i mang ra ë pha rafinat 44 PhÇn IV TÍNH TOÁN CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH IV.1 . §­êng kÝnh cña th¸p trÝch ly 45 IV.2. ChiÒu cao cña th¸p trÝch ly 46 IV.3. §­êng kÝnh cña èng dÉn nguyªn liÖu vµo 49 IV.4. §­êng kÝnh cña èng dÉn phenol vµo th¸p 50 IV.5. §­êng kÝnh cña èng dÉn dung dÞch rafinat ra khái th¸p 51 IV.6. §­êng kÝnh cña èng dÉn dung dÞch pha chiÕt 51 IV.7. §­êng kÝnh cña èng th¸o cÆn và ống hồi lưu 52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 LêI C¶M ơN Tr­íc hÕt nhãm chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n tr­êng §H Bµ rÞa vòng tµu nãi chung vµ khoa hãa häc - c«ng nghÖ thùc phÈm nãi riªng ®· t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho chóng em ®­¬c thùc hiÖn ®Ò tµi b¸o c¸o nµy §ång thêi chóng em c¶m ¬n thÇy NguyÔn TrÇn Thanh,c¸c thÇy c« tr­êng ĐH bµ rÞa vòng tµu vµ c¸c b¹n sinh viªn líp DH08H1 ®· gióp ®ì tËn t×nh hoµn thµnh ®å ¸n. Ch©n thµnh c¶m ¬n Nhãm sinh viªn: Vũng Tàu, ngày 20 tháng năm 2011 MỞ ĐẦU 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. Khoa häc kỹ thuËt ngµy cµng ph¸t triÓn th× càng nhiÒu c«ng cô m¸y mãc míi cµng ph¸t triÓn. Khi ®ã th× nh÷ng m¸y mãc nµy ®ßi hái dÇu mì b«i tr¬n ngµy cµng tèt chØ sè ®é nhớt cao vµ chØ sè ®é nhớt ph¶i Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é nhÊt lµ ph¶i ®¸p øng ®­îc yªu cÇu: Chèng mµi mßn, b¶o vÖ kim lo¹i, chèng oxy ho¸ .Bªn c¹nh ®ã khoa häc kỹ thuËt m¸y mãc cµng ph¸t triÓn th× ®ßi hái c«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu nhên ngµy cµng hiÖn ®¹i h¬n. Bëi v× sö dông dÇu mì b«i tr¬n tèt sÏ lµm gi¶m hao phÝ n¨ng l­îng do ma s¸t g©y ra tõ 15 ®Õn 20 %. Ở n­íc ta theo ®¸nh giá cña c¸c chuyªn gia dÇu khÝ, thiÖt h¹i do ma s¸t mµi mßn vµ c¸c chi phÝ b¶o d­ìng hµng n¨m kho¶ng vµi triÖu USD. Tæn thÊt do ma s¸t vµ mµi mßn cã nhiÒu nguyªn nh©n, nh­ng do thiÕu dÇu b«i tr¬n vµ sö dông dÇu b«i tr¬n víi ®é nhớt vµ phÈm cÊp kh«ng phï hîp chiÕm 30 %. V× vËy sö dông dÇu b«i tr¬n cã chÊt l­îng phï hîp víi quy ®Þnh cña chÕ t¹o m¸y thiÕt bÞ , kỹ thuËt b«i tr¬n ®óng cã vai trß lín ®Ó ®¶m b¶o thiÕt bÞ lµm viÖc liªn tôc, æn ®Þnh, gi¶m chi phÝ b¶o d­ìng nh»m n©ng cao tuæi thä ®éng c¬, hiÖu suÊt sö dông vµ ®é tin cËy cña m¸y mãc. Tuy nhiªn ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu trªn, cÇn t¸ch c¸c cÊu tö kh«ng mong muèn trong s¶n xuÊt dÇu nhên ®­îc th­c hiÖn nhê qu¸ tr×nh t¸ch läc dÇu sÏ cho phÐp s¶n xuÊt dÇu gèc cã chÊt l­ợng cao. Qua ®©y ta thÊy r»ng c«ng nghÖ ch­ng cÊt ch©n kh«ng ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên gèc tõ dÇu th« gåm c¸c ph©n ®o¹n chñ yÕu sau: - Ch­ng cÊt ch©n kh«ng tõ nguyªn liÖu cÆn mazut. - ChiÕt t¸ch , trÝch ly b»ng dung m«i - T¸ch hydrocacbon r¾n - Lµm s¹ch cuèi cïng b»ng hydro Qu¸ tr×nh trÝch ly dÇu nhên b»ng dung m«i chän läc lµ mét qu¸ tr×nh sö dông mét dung m«i ®Ó hoµ tan cÊu tö cÇn t¸ch khái dÇu nhên mµ nh÷ng chÊt nµy lµm cho chÊt l­îng dÇu nhên kÐm ®i. §ång thêi qua ®ã ta t¸ch ra nh÷ng cÊu tö cã lîi cho dÇu nhên . TrÝch ly lµ mét ph­¬ng ph¸p lµm s¹ch rÊt phæ biÕn hiÖn nay nhÊt lµ trÝch ly b»ng dung m«i chän läc ®Ó t¹o ra lo¹i dÇu nhên tèt cho c«ng nghiÖp. Do ®ã bëi v× nhu cÇu sö dông dÇu nhên ngµy cµng cao cho nªn nhµ c«ng nghÖ ph¶i nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n ®Ó nghiªn cøu ra thiÕt bÞ s¶n xuÊt đÓ t¹o ra nh÷ng lo¹i dÇu nhên ngµy cµng tèt h¬n. Ở ®©y ta chØ nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu nhên b»ng dung m«i chän läc phenol. Phần I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Ch­¬ng I THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN I.1. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña viÖc sö dông dÇu nhên DÇu nhên cã tÇm quan träng rÊt lín trong viÖc b«i tr¬n c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng, gi¶m ma s¸t, gi¶m mµi mßn vµ ¨n mßn c¸c chi tiÕt m¸y, tÈy s¹ch bÒ mÆt tr¸nh t¹o thµnh c¸c líp cÆn bïn, t¶n nhiÖt lµm m¸t vµ lµm khÝt c¸c bé phËn cÇn lµm khÝt. Trong ®êi sèng hµng ngµy, chóng ta lu«n ®èi mÆt víi 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 sang vËt kh¸c. MÆt kh¸c ®èi víi sù ho¹t ®éng cña c¸c m¸y mãc, thiÕt bÞ, lùc ma s¸t g©y ra c¶n trë lín. Trªn thÕ giíi hiÖn nay xu thÕ cña x· héi sö dông m¸y mãc cµng ®ßi hái m¸y mãc ph¶i bÒn nh­ng nguyªn nh©n g©y ra hao mßn c¸c chi tiÕt m¸y mãc vÉn lµ sù mµi mßn. Kh«ng chØ ë c¸c n­íc ph¸t triÓn, tæn thÊt do ma s¸t vµ mµi mßn g©y ra chiÕm tíi vµi phÇn tr¨m tæng thu nhËp quèc d©n. Ở n­íc ta theo ­íc tÝnh cña chuyªn gia c¬ khÝ, thiÖt h¹i do ma s¸t, mµi mßn vµ chi phÝ b¶o d­ìng hµng n¨m tíi vµi triÖu USD,chÝnh v× vËy viÖc lµm gi¶m tèc ®é 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 sö dông chñ yÕu dÇu hoÆc mì b«i tr¬n. DÇu nhên hoÆc mì b«i tr¬n lµm gi¶m 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 trực tiÕp gi÷a hai bÒ mÆt kim lo¹i. Khi dÇu nhên ®­îc ®Æt gi÷a hai bÒ mÆt tiÕp xóc nªn t¹o ra mét mµng dÇu rÊt máng ®ñ søc t¸ch riªng ra hai bÒ mÆt kh«ng cho tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau. Khi hai bÒ mÆt nµy chuyÓn ®éng, chØ cã c¸c líp ph©n tö trong líp dÇu gi÷a hai bÒ mÆt tiÕp xóc tr­ît lªn nhau t¹o nªn mét lùc ma s¸t chèng l¹i lùc t¸c dông gäi lµ ma s¸t néi t¹i cña dÇu nhên, lùc ma s¸t nµy nhá vµ kh«ng ®¸ng kÓ so víi lùc ma s¸t sinh ra khi hai bÒ mÆt tiÕp xóc kh« víi nhau. NÕu hai bÒ mÆt nµy ®­îc c¸ch ly hoµn toµn b»ng mét líp mµng dÇu phï hîp th× hÖ sè ma s¸t gi¶m ®i ®Õn 100 ®Õn 1000 lÇn so víi khi ch­a cã líp dÇu ng¨n c¸ch. DÇu nhên cho ®éng c¬ lµ lo¹i dÇu quan träng nhÊt trong c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n, tÝnh trung b×nh chóng chiÕm kho¶ng 40% tæng c¸c lo¹i dÇu b«i tr¬n s¶n xuÊt trªn thÕ giíi. Ở ViÖt Nam dÇu nhên ®éng c¬ chiÕm 60% dÇu nhên b«i tr¬n. Sự ®a d¹ng cña kÝch cì ®éng c¬ vµ ®èi t­îng sö dông dÉn ®Õn c¸c yªu cÇu b«i tr¬n kh¸c nhau. 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 nhiªn liÖu, nh­îc ®iÓm cña m¸y mãc, thiÕt bÞ. Chøc n¨ng cña dÇu nhên ®­îc tr×nh bµy nh­ sau: - B«i tr¬n ®Ó lµm gi¶m lùc ma s¸t vµ c­êng ®é mµi mßn, ¨n mßn c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc, lµm cho m¸y mãc ho¹t ®éng ªm, qua ®ã ®¶m b¶o cho m¸y mãc cã c«ng suÊt lµm viÖc tèi ®a vµ tuæi thä ®éng c¬ ®­îc kÐo dµi. -Lµm s¹ch, b¶o vÖ ®éng c¬ vµ c¸c thiÕt bÞ b«i tr¬n, chèng l¹i sù mµi mßn, ®¶m b¶o cho m¸y mãc hoat ®éng tèt h¬n . - Lµm m¸t ®éng c¬, chèng l¹i sù qu¸ nhiÖt cña chi tiÕt. - Lµm khÝt ®éng c¬ do dÇu nhên cã thÓ lÊp kÝn ®­îc nh÷ng chç hë kh«ng thÓ nµo kh¾c phôc ®ù¬c trong qua tr×nh chÕ t¹o vµ gia c«ng m¸y mãc . - Gi¶m møc tiªu thô n¨ng l­îng cña thiÕt bÞ, gi¶m chi phÝ b¶o d­ìng, söa ch÷a còng nh­ thêi gian chÕt do háng hãc thiÕt bÞ. I.2.Thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu nhên DÇu má lµ thµnh phÇn chÝnh ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên, thµnh phÇn chÝnh cña nã lµ hydrocacbon vµ phi hydrocacbon. Nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên lµ phÇn cÊt ë nhiÖt ®é s«i trªn 3500c tõ dÇu má (Ph©n ®o¹n gazoil ch©n kh«ng ). V× vËy hÇu hÕt c¸c 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 cña nhãm hydrocacbon chứa c¸c nguyªn tö «xy, l­u huúnh, niken vµ kim lo¹i (niken, vanadi ) nh÷ng hîp chÊt nãi trªn cã nh÷ng tÝnh chÊt kh¸c nhau. Cã nh÷ng phÇn cã lîi cho dÇu nhên, song còng cã nh÷ng thµnh phÇn cã h¹i cÇn ph¶i lo¹i bá. I.2.1.C¸c hîp chÊt hydrocacbon I.2.1.1. C¸c hîp chÊt hydrocacbon naphten vµ parafin C¸c nhãm hydro cacbon nµy ®­îc gäi chung lµ c¸c nhãm hydrocacbon naphten-parafin. Đ©y lµ nhãm hydrocacbon chñ yÕu cã trong dÇu gèc, tõ dÇu mỏ. Hµm l­îng cña nhãm nµy tuú thuéc vµo b¶n chÊt cña dÇu má vµ kho¶ng nhiÖt ®é s«i chiÕm tõ 40 ®Õn 90 %. Nhãm hydro cacbon nµy cã cÊu tróc chñ yÕu lµ hydro cacbon vßng naphten (vßng 5-6 c¹nh), cã kÕt hîp c¸c nh¸nh alkyl hoÆc izo alkyl vµ sè nguyªn tö cacbon trong ph©n tö cã thÓ tõ 20 ®Õn 70 cÊu tróc vßng cã thÓ ë hai d¹ng : cÊu tróc kh«ng ng­ng tô ( ph©n tö cã thÓ chøa tõ 1-6 vßng), cÊu tróc ng­ng tô ( ph©n tö cã thÓ chøa tõ 2-6 vßng ng­ng tô). CÊu tróc nh¸nh cña c¸c vßng naphten nµy còng rÊt ®a d¹ng chóng kh¸c nhau bëi mét sè m¹ch nh¸nh ,chiÒu dµi cña m¹ch, møc ®é ph©n nh¸nh cña m¹ch vµ vÞ trÝ thÕ cña m¹ch trong vßng. Th«ng th­êng ng­êi ta nhËn thÊy r»ng: -Ph©n ®o¹n dÇu nhên nhÑ cã chøa chñ yÕu lµ c¸c d·y ®ång ®¼ng cña xyclo hexan, xyclo pentan. -Ph©n ®o¹n dÇu nhên trung b×nh chñ yÕu c¸c vßng naphten cã c¸c m¹ch nh¸nh alkyl, izo-alkyl víi sè vßng tõ 2-4 vßng . -Ph©n ®o¹n dÇu nhên cao ph¸t hiÖn thÊy c¸c hîp chÊt c¸c vßng ng­ng tô tõ 2-4 vßng . Ngoµi hydro cacbon vßng naphten, trong nhãm nµy cßn cã c¸c hydrocacbon d¹ng n-paraphin vµ izo-paraphin. Hµm l­îng cña chóng kh«ng nhiÒu vµ m¹ch cacbon th­êng chøa kh«ng qu¸ 20 nguyªn tö cacbon vµ nÕu sè nguyªn tö cacbon lín h¬n 20 th× paraphin sÏ ë d¹ng r¾n vµ ®­îc t¸ch ra trong qua tr×nh s¶n xuÊt dÇu nhên. I.2.1.2 . Nhãm hydro cacbon th¬m vµ hydrocacbon naphten-th¬m Lo¹i nµy phæ biÕn ë trong dÇu chóng th­êng n»m ë ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i cao. Thµnh phÇn 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 nhớt nhiÖt, tÝnh chèng bµo mßn, tÝnh hÊp thô phô gia phô thuéc vµo tÝnh chÊt vµ hµm l­îng cña nhãm hydro cacbon nµy. Tuy nhiªn hµm l­îng vµ cÊu tróc cña chóng cßn tuú thuéc vµo b¶n chÊt dÇu gèc vµ nhiÖt ®é s«i cña c¸c ph©n ®o¹n. -Ph©n ®o¹n dÇu nhên nhÑ (350-4000C) cã mÆt chñ yÕu c¸c hîp chÊt c¸c d·y ®ång ®¼ng benzen vµ naphtalen . - Ph©n ®o¹n dÇu nhên nÆng h¬n (400-4500C) ph¸t hiÖn thÊy hydrocacbon th¬m 3 vßng d¹ng ®¬n ho¨c kÐp . - Trong ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i cao h¬n cã chøa c¸c chÊt thuéc d·y ®ång ®¼ng naphtalen, phenatren, antraxen vµ mét sè l­îng ®¸ng kÓ lo¹i hydrocacbon ®a vßng. I.2.1.3. Nhãm hydrocacbon r¾n C¸c hydrocacbon r¾n cã trong nguyªn liÖu s¶n xuÊt dÇu nhờn ®«i khi lªn tíi 40 tuú thuéc b¶n chÊt cña dÇu th«. PhÇn lín c¸c hîp chÊt nµy ®­îc lo¹i khái dÇu b«i tr¬n nhê quy tr×nh läc t¸ch parafin r¾n. Tuú theo kÜ thuËt läc mµ nhãm hydrocacbon r¾n ®­îc t¸ch triÖt ®Ó hay kh«ng, nh­ng dï sao chóng vÉn cßn tån t¹i trong dÇu víi hµm l­îng rÊt nhá. Sù cã mÆt cña nhãm hydrocacbon nµy trong dÇu nhên lµm t¨ng nhiÖt ®é ®«ng ®Æc, gi¶m kh¶ n¨ng sö dông dÇu ë nhiÖt ®é thÊp nh­ng l¹i lµm t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña ®é nhít theo nhiÖt ®é vµ tÝnh æn ®Þnh oxy ho¸. Nhãm nµy cã hai lo¹i hydrocacbon r¾n lµ parafin r¾n (cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ c¸c ankan cã m¹ch lín h¬n 20) vµ xerezin (lµ hçn hîp cña c¸c hydrocacbon naphten cã m¹ch nh¸nh alkyl d¹ng th¼ng hoÆc d¹ng nh¸nh vµ mét l­îng kh«ng ®¸ng kÓ hydrocacbon r¾n cã vßng th¬m vµ alkyl). Ngoµi nh÷ng thµnh phÇn chñ yÕu nãi trªn, trong dÇu b«i tr¬n cßn cã hîp chÊt h÷u c¬ nh­: l­u huúnh, nit¬, oxy, tån t¹i ë d¹ng c¸c hîp chÊt nhùa, asphanten. Nh×n chung ®©y lµ nh÷ng hîp chÊt cã nhiÒu thµnh phÇn lµm gi¶m chÊt l­îng cña dÇu b«i tr¬n , chóng cã mµu sÉm, dÔ bÞ biÕn chÊt, t¹o cÆn trong dÇu khi lµm viÖc ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao, chóng ®­îc lo¹i khái dÇu nhê qu¸ tr×nh t¸ch läc vµ lµm s¹ch. I.2.2. C¸c thµnh phÇn kh¸c Trong ph©n ®o¹n dÇu nhên, bªn c¹nh thµnh phÇn hydrocacbon cßn cã c¸c thµnh phÇn kh¸c nh­: nhùa asphanten, hîp chÊt chøa l­u huúnh, nit¬, oxy... I.2.2.1. C¸c chÊt nhùa asphanten C¸c chÊt nhùa-atphanten bao gåm: ChÊt nhùa trung tÝnh, asphanten, sunfuacacbon, c¸c axit atphantic, cacbon vµ cacboit. §Æc ®iÓm cña c¸c hîp chÊt nµy lµ cã ®é nhít lín nh­ng chØ sè 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 mµu 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 c¸c ®éng c¬ ®èt trong, nÕu hµm l­îng chÊt nhùa bÞ oxy ho¸ cµng m¹nh th× chóng cµng t¹o ra nhiÒu lo¹i cacbon, cacboit, 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. I.2.2.2. C¸c hîp chÊt cña l­u huúnh, nit¬, oxy Nh÷ng hîp chÊt chøa S n»m l¹i trong dÇu nhên chñ yÕu lµ l­u huúnh d¹ng sunfua khi ®­îc dïng ®Ó b«i tr¬n c¸c ®éng c¬ ®èt trong sÏ bÞ ch¸y t¹o thµnh SO2 vµ SO3 g©y ¨n mßn c¸c chi tiÕt ®éng c¬. Nh÷ng hîp chÊt chøa oxy, chñ yÕu lµ c¸c hîp chÊt axit naphtenic cã trong dÇu g©y ¨n mßn c¸c ®­êng èng 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 l¹i l¾ng ®äng l¹i trong dÇu, lµm bÈn dÇu vµ gãp phÇn t¹o cÆn ®ãng ë c¸c chi tiÕt cña ®éng c¬. Tãm l¹i, c¸c h¬p chÊt phi hydrocacbon lµ nh÷ng hîp chÊt cã h¹i lµm ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng cña dÇu gèc. §Ó t¨ng thêi gian sö dông, còng nh­ c¸c tÝnh n¨ng sö dông cña dÇu nhên ng­êi ta ph¶i pha thªm vµo dÇu gèc c¸c phô gia kh¸c nhau, tïy thuéc vµo tõng lÜnh vùc cô thÓ mµ nhµ s¶n xuÊt sÏ thªm vµo c¸c phô gia t­¬ng øng. Do ®ã thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu nhên rÊt phøc t¹p. I.3.C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña dÇu nhên I.3.1. Khèi l­îng riªng vµ tû träng Khèi l­îng riªng lµ khèi l­îng cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña mét chÊt ë nhiÖt ®é tiªu chuÈn , ®o b»ng gam/cm3 hay kg/m3. Tû träng lµ tû sè gi÷a khèi l­îng riªng cña mét chÊt ®· cho ë nhiÖt ®é qui ®Þnh vµ khèi l­îng riªng cña n­íc ë nhiÖt ®é qui ®Þnh ®ã. Do vËy tû träng cã gi¸ trÞ ®óng b»ng khèi l­îng riªng khi coi träng l­îng cña n­íc ë 40c b»ng 1. Trong thÕ giíi tån t¹i c¸c hÖ thèng ®o tû träng nh­ sau :, ,. Trong ®ã c¸c chØ sè trªn d lµ nhiÖt ®é cña dÇu hay s¶n phÈm dÇu trong lóc thÝ nghiÖm, cßn chØ sè d­íi lµ nhiÖt ®é cña n­íc khi thö nghiÖm. Ngoµi ra trªn thÞ tr­êng dÇu thÕ giíi cßn sö dông ®é thay cho tû träng vµ ®­îc tÝnh nh­ sau :  = -131,5 I.3.2. §é nhít cña dÇu nhên §é nhít cña mét sè ph©n ®o¹n dÇu nhên lµ mét ®¹i l­îng vËt lý ®Æc tr­ng cho trë lùc do ma s¸t néi t¹i cña nã sinh ra khi chuyÓn ®éng. Do vËy ®é nhít cã liªn quan ®Õn kh¶ n¨ng b«i tr¬n cña dÇu nhên. §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô b«i tr¬n, dÇu nhên cã ®é nhít phï hîp, b¸m ch¾c lªn bÒ mÆt kim lo¹i vµ kh«ng bÞ ®Èy ra ngoµi cã nghÜa lµ ma s¸t néi t¹i nhá. Khi ®é nhít qu¸ lín sÏ lµm gi¶m c«ng xuÊt m¸y do tiªu hao nhiÒu c«ng ®Ó th¾ng trë lùc cña dÇu, khã khëi ®éng m¸y, nhÊt lµ vµo mïa ®«ng nhiÖt ®é m«i tr­êng thÊp, gi¶m kh¶ n¨ng lµm m¸t m¸y, lµm s¹ch m¸y do dÇu l­u th«ng kÐm. Khi ®é nhít nhá, dÇu sÏ kh«ng t¹o ®­îc líp mµng bÒn v÷ng b¶o vÖ bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y nªn lµm t¨ng sù ma s¸t, ®­a ®Õn ma s¸t nöa láng nöa kh« g©y h­ h¹i m¸y, gi¶m c«ng xuÊt, t¸c dông lµm kÝn kÐm, l­îng dÇu hao hôt nhiÒu trong qu¸ tr×nh sö dông. §é nhít cña dÇu nhên th­êng ®­îc tÝnh b»ng Paoz¬ (P) hay centipaoz¬(cP). §èi víi ®é nhít ®éng lùc ®­îc tÝnh b»ng stèc (St) hoÆc centi stèc (cS t). I.3.3. ChØ sè ®é nhít Mét ®Æc tÝnh c¬ b¶n n÷a cña dÇu nhên ®ã lµ sù thay ®æi cña ®é nhít theo nhiÖt ®é. Th«ng th­êng khi nhiÖt ®é t¨ng ®é nhít sÏ gi¶m. DÇu nhên ®­îc coi lµ dÇu b«i tr¬n tèt khi ®é nhít cña nã Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é, ta nãi r»ng dÇu ®ã cã chØ sè ®é nhít cao. Ngù¬c l¹i nÕu ®é nhít thay ®æi nhiÒu theo nhiÖt ®é, cã nghÜa lµ dÇu cã chØ sè ®é nhít thÊp. ChØ sè ®é nhít (VI) lµ trÞ sè chuyªn dïng ®Ó ®¸nh gi¸ sù thay ®æi ®é nhít cña dÇu b«i tr¬n theo nhiÖt ®é. Quy ­íc dÇu gèc parafin ®é nhít Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é , VI=100. Hä dÇu gèc naphten cã ®é nhít thay ®æi nhiÒu theo nhiÖt ®é VI =0. nh­ vËy chØ sè ®é nhít cã tÝnh quy ­íc. Dùa vµo chØ sè ®é nhít , ng­êi ta ph©n dÇu nhên gèc thµnh c¸c lo¹i nh­ sau: - DÇu gèc cã chØ sè ®é nhít cao - DÇu gèc cã chØ sè ®é nhít trung b×nh - DÇu gèc cã chØ sè ®é nhít thÊp HiÖn nay còng ch­a cã quy ®Þnh râ rµng vÒ chØ sè ®é nhít cña c¸c lo¹i dÇu gèc nãi trªn. Trong thùc tÕ chÊp nhËn lµ chØ sè ®é nhít cña dÇu nhên cao h¬n 85 th× ®­îc gäi lµ dÇu cã chØ sè ®é nhít cao. NÕu chØ sè ®é nhít thÊp h¬n 30 th× dÇu ®ã xÕp vµo lo¹i dÇu cã chØ sè ®é nhít thÊp, cßn dÇu n»m gi÷a hai gi÷a hai giíi h¹n ®ã th× cã chØ sè ®é nhít trung b×nh. Nh­ng trong chÕ biÕn dÇu, tõ c«ng nghÖ hydro cracking cã thÓ t¹o ra dÇu gèc cã chØ sè ®é nhít cao (>140). C¸c lo¹i dÇu nµy ®­îc xÕp vµo lo¹i cã chØ sè ®é nhít cao hay siªu cao I.3.4. §iÓm ®«ng ®Æc, mµu s¾c §iÓm ®«ng ®Æc lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ ë ®ã dÇu b«i tr¬n kh«ng gi÷ ®­îc tÝnh linh ®éng vµ bÞ ®«ng ®Æc, ë nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh nµo ®ã sÏ ®«ng l¹i vµ lµm cho ®éng c¬ khã khëi ®éng. Khi s¶n phÈm ®em lµm l¹nh trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, nã b¾t ®Çu vÈn ®ôc do mét sè cÊu tö b¾t ®Çu kÕt tinh. Mµu s¾c lµ mét tÝnh chÊt cã ý nghÜa ®èi víi dÇu nhên. DÇu cã thÓ cã nhiÒu mµu s¾c kh¸c nhau nh­ : vµng nh¹t, vµng thÉm, ®á. Trong mét sè tr­êng hîp mµu s¾c ®­îc coi lµ dÊu hiÖu ®Ó nhËn biÕt sù nhiÔm bÈn hoÆc oxy hãa s¶n phÈm, nÕu b¶o qu¶n dÇu kh«ng tèt g©y ra sù chuyÓn mµu s¾c n©u, ®en vµ nã biÓu thÞ chÊt l­îng ®· gi¶m sót. I.3.5. NhiÖt ®é chíp ch¸y cña dÇu nhên §Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng an toµn ch¸y næ cña dÇu nhên lµ nhiÖt ®é b¾t ch¸y vµ chíp ch¸y . NhiÖt ®é b¾t ch¸y lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ t¹i ®ã h¬i dÇu tho¸t ra trªn bÒ mÆt dÇu, khi cã måi löa l¹i gÇn th× b¾t ch¸y . NhiÖt ®é chíp ch¸y lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ t¹i ®ã l­îng h¬i tho¸t ra trªn bÒ mÆt dÇu cã thÓ b¾t ch¸y, khi måi löa l¹i gÇn vµ ch¸y Ýt nhÊt trong thêi gian 5 gi©y. NhiÖt ®é b¾t ch¸y vµ chíp ch¸y cña mét sè lo¹i dÇu b«i tr¬n th­êng kh¸c nhau tõ 5600C, tuú thuéc ®é nhít cña dÇu, ®é nhít cµng cao th× ®é c¸ch biÖt cµng lín . Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho khả năng hỏa hoạn, I.3.6 .TrÞ sè axit ,trÞ sè kiÒm ,axit-kiÒm tan trong n­íc TrÞ sè axit chÝnh lµ trÞ sè trung hoµ vµ ®­îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é axit vµ ®é kiÒm cña dÇu b«i tr¬n . Trong dÇu nhên gèc ®· qua chÕ biÕn vÉn chøa mét l­îng nhá axit nh­ axit naphtenic , axit oxycacboxylic, sau mét thêi gian dµi sö dông, hµm l­îng c¸c hîp chÊt nµy t¨ng lªn do t¸c dông oxy ho¸ cña kh«ng khÝ ®èi víi c¸c hîp chÊt dÔ ph¶n øng trong dÇu . Ngoµi ra còng cã thÓ cã mét l­îng nhá axit h÷u c¬ nhiÔm vµo dÇu nhên tõ c¸c hîp chÊt chøa l­u huúnh, tæng nhiªn liÖu ®iezen hoÆc phô gia chøa clo pha vµo x¨ng. TÝnh axit cßn do mét sè lo¹i phô gia mang tÝnh axit pha vµo dÇu . TrÞ sè axÝt tæng (TAN) lµ chØ tiªu ®¸nh gi¸ tÝnh axit cña dÇu , ®Æc tr­ng bëi sè mg KOH cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ toµn bé l­îng axit cã trong mét (g) dÇu . TrÞ sè tan trong n­íc biÓu hiÖn sù cã mÆt cña axit v« c¬, ®­îc ph¸t hiÖn ®Þnh tÝnh theo sù ®æi mµu cña chÊt chØ thÞ ®èi víi líp n­íc t¸ch khái dÇu nhên khi lµm kiÓm nghiÖm. Quy ®inh tuyÖt ®èi kh«ng ®­îc cã axit v« c¬ trong dÇu. TrÞ sè kiÒm tæng (TBN) lµ l­îng axit tÝnh chuyÓn sang sè mg KOH t­¬ng øng, cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ l­îng kiÒm cã 1 g mÉu. TÝnh kiÒm trong dÇu t¹o ra bëi c¸c phô gia cã tÝnh tÈy röa, phô gia ph©n t¸n , ®ã lµ nh÷ng hîp chÊt c¬ kim nh­ phenollat, sunfonat .TÝnh kiÒm lµ chØ tiªu cÇn thiÕt ®Ó tiªn ®o¸n chÊt l­îng dÇu má, nh»m b¶o ®¶m trung hoµ c¸c hîp chÊt axit t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh sö dông ,chèng hiÖn t­îng rØ sÐt trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt kim lo¹i. Ngoµi ra trÞ sè kiÒm tæng cßn dïng ®Ó ®¸nh gÝa kh¶ n¨ng tÈy röa cña dÇu, gi÷ cho bÒ mÆt kim lo¹i kh«ng bÞ cÆn bÈn, tr¸nh mµi mßn. I.3.7. Hµm l­îng tro vµ tro sunfat trong dÇu b«i tr¬n Tro lµ phÇn cßn l¹i sau khi ®èt ch¸y ®­îc tÝnh b»ng (%)khèi l­îng c¸c thµnh phÇn kh«ng thÓ ch¸y ®­îc nã sinh ra tõ phô gia chøa kim lo¹i, tõ chÊt bÈn vµ m¹t kim lo¹i bÞ mµi mßn . Hµm l­îng tro cã thÓ ®Þnh nghÜa lµ l­îng cÆn kh«ng ch¸y hay c¸c kho¸ng chÊt cßn l¹i sau khi ®èt ch¸y dÇu . Tro sunfat lµ phÇn cÆn cßn l¹i sau khi than ho¸ mÉu, sau ®ã phÇn cÆn ®­îc xö lý b»ng H2 SO4 vµ nung nãng ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi . §é tro cña dÇu gèc nãi lªn møc ®é s¹ch cña dÇu, th«ng th­êng trong dÇu gèc kh«ng tro. §èi víi dÇu th­¬ng phÈm kh«ng phô gia hoÆc cã phô gia kh«ng tro , mét l­îng nhá tro ®­îc x¸c ®Þnh thÊy sÏ ph¶i xem xÐt l¹i chÊt l­îng dÇu . I.3.8. Hµm l­îng cÆn cacbon cña dÇu nhên CÆn cacbon lµ l­îng cÆn cßn l¹i sau khi cho bay h¬i vµ nhiÖt ph©n dÇu nhên trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh cÆn kh«ng chØ chøa hoµn toµn cacbon cña dÇu . CÆn cacbon cña dÇu b«i tr¬n lµ l­îng cÆn cßn l¹i, ®­îc tÝnh b»ng phÇn tr¨m träng l­îng sau khi dÇu tr¶i qua qu¸ tr×nh bay h¬i, cracking vµ cèc ho¸ trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh . C¸c lo¹i dÇu kho¸ng thu ®­îc tõ bÊt k× lo¹i dÇu th« nµo ®Òu cã l­îng cÆn t¨ng theo ®é nhít cu¶ chóng. C¸c lo¹i dÇu cÊt lu«n cã l­îng cÆn cacbon nhá h¬n c¸c lo¹i dÇu cÆn cã cïng ®é nhít. C¸c lo¹i dÇu parafin th­êng cã hµm l­îng cÆn cacbon thÊp h¬n c¸c lo¹i dÇu naphten . Cã thÓ coi trong mét chõng mùc nµo ®ã , cÆn cacbon ®Æc tr­ng cho xu h­íng t¹o muéi cña dÇu nhên trong ®éng c¬ ®èt trong . I.3.9. §é æn ®Þnh oxy ho¸ cña dÇu b«i tr¬n §é æn ®Þnh cña dÇu b«i tr¬n biÓu hiÖn kh¶ n¨ng c¶u dÇu chèng l¹i nh÷ng t¸c ®éng bªn ngoµi lµm thay ®æi chÊt l­îng cña dÇu. DÇu cã æn ®Þnh cao khi thµnh phÇn ho¸ häc vµ tÝnh chÊt cña nã Ýt thay ®æi. Thùc tÕ nÕu nhiÖt ®é kh«ng v­ît qu¸ 30-400 C th× cã thÓ b¶o qu¶n dÇu tõ 5-10 n¨m mµ chÊt l­îng cña dÇu kh«ng thay ®æi. Sù thay ®æi x¶y ra trong ®iÒu kiÖn sö dông ë ®éng c¬. D­íi t¸c ®éng cña kh«ng khÝ, ë nhiÖt ®é cao 200-3000C cã t¸c dông xóc t¸c kim lo¹i, nh÷ng thµnh phÇn kÐm æn ®Þnh cña dÇu sÏ t­¬ng t¸c víi oxy t¹o nªn nh÷ng s¶n phÈm kh¸c nhau vµ tÝch luü trong dÇu, lµm gi¶m chÊt l­îng cña dÇu nh­ t¨ng trÞ sè axit tæng (TAN) lµm t¨ng hµm l­îng nhùa, t¹o nhiÒu chÊt nhùa b¸m ë buång ch¸y. Sự thay ®æi thµnh phÇn sÏ lµm thay ®æi ®é nhít vµ lµm gi¶m chØ sè ®é nhít cña dÇu I.3.10. C«ng dông cña dÇu b«i tr¬n a.C«ng dông lµm gi¶m ma s¸t Môc ®Ých c¬ b¶n cña dÇu nhên lµ b«i tr¬n c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc cña c¸c chi tiÕt chuyÒn ®éng nh»m gi¶m ma s¸t. M¸y mãc sÏ mßn ngay nÕu kh«ng cã dÇu b«i tr¬n. NÕu chän ®óng dÇu b«i tr¬n th× hÖ sè ma s¸t sÏ gi¶m tõ 100-1000 lÇn so víi ma s¸t kh« . Khi cho dÇu vµo m¸y víi mét líp dÇu ®ñ dµy, dÇu sÏ xen kÏ gi÷a hai bÒ mÆt, khi chuyÓn ®éng, chØ cã c¸c phÇn tö dÇu nhên tr­ît lªn nhau. Do ®ã m¸y mãc lµm viÖc nhÑ nhµng, Ýt bÞ mµi mßn, gi¶m ®­îc c«ng tiªu hao v« Ých . b. c«ng dông lµm m¸t Khi cã ma s¸t th× bÒ mặt kim lo¹i nãng lªn, nh­ vËy mét l­îng nhiÖt ®· sinh ra trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, l­îng nhiÖt lín hay nhá phô thuéc vµo hÖ sè ma s¸t , t¶i träng ,tèc ®é. Tèc ®é cµng lín th× l­îng nhiÖt sinh ra cµng nhiÒu , kim lo¹i sÏ bÞ nãng lµm cho m¸y mãc dÔ bÞ háng trong khi lµm viÖc. Nhê tr¹ng th¸i láng, dÇu ch¶y qua c¸c bÒ mÆt ma s¸t ®em theo mét phÇn nhiÖt truyÒn ra ngoµi lµm cho m¸y mãc lµm viÖc tèt. c. C«ng dông lµm s¹ch Khi lµm viÖc, bÒ mÆt ma s¸t sinh ra h¹t kim lo¹i mÞn, nh÷ng h¹t r¾n nµy sÏ lµm cho bÒ mÆt bÞ x­íc, hang. Ngoµi ra ,cã thÓ cã c¸t, bôi t¹p chÊt ë ngoµi r¬i vµo bÒ mÆt ma s¸t, nhê dÇu nhên l­u chuyÓn tuÇn hoµn qua bÒ mÆt ma s¸t, cuèn theo c¸c t¹p chÊt ®­a vÒ cacte dÇu vµ ®­îc l¾ng läc . d.C«ng dông lµm kÝn Trong c¸c ®éng c¬ , cã nhiÒu chi tiÕt truyÒn ®éng cÇn ph¶i kÝn vµ chÝnh x¸c nh­ pitt«ng - xilanh, nhê kh¶ n¨ng b¸m dÝnh t¹o mµng dÇu nhên cã thÓ gãp phÇn lµm kÝn c¸c khe hë , kh«ng cho h¬i bÞ rß rØ, b¶o ®¶m cho m¸y mãc lµm viÖc b×nh th­êng . e. B¶o vÖ kim lo¹i BÒ mÆt m¸y mãc , ®éng c¬ khi lµm viÖc th­êng tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, h¬i n­íc bÞ th¶i, lµm cho kim lo¹i bÞ ¨n mßn cã thÓ lµm thµnh mµng máng phñ kÝn bÒ mÆt kim lo¹i nªn ng¨n c¸ch ®­îc víi c¸c yÕu tè trªn, v× vËy kim lo¹i ®­îc b¶o vÖ . I.3.11. KiÓm nghiÖm ¨n mßn m¶nh ®ång Sù ¨n mßn m¶nh ®ång ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ sù oxy hãa trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt , g©y tæn thÊt cho kim lo¹i hay sù tÝch tô cña c¸c cÆn bÈn. Ổ trôc lµm b»ng hîp kim ®ång , èng lãt trôc lµm b»ng ®ång thau, c¸c bé phËn chuyÓn ®éng lµm b»ng ®ång thau ph¶i ®­îc b«i tr¬n c¸c lo¹i dÇu kh«ng ¨n mßn. C¸c lo¹i dÇu kh«ng quan träng kh¸c nh­ dÇu thuû lùc, dÇu hµng kh«ng, dÇu biÕn thÕ , dÇu c¾t gät kim lo¹i còng cÇn ph¶i kh«ng g©y ¨n mßn. V× vËy ®Ó xem mét lo¹i dÇu cã thÝch hîp cho thiÕt bÞ hay kh«ng cã nh÷ng kim lo¹i dÔ bÞ ¨n mßn hay kh«ng , ng­êi ta ph¶i tiÕn hµnh phÐp thö ¨n mßn m¶nh ®ång ®«Ý víi s¶n phÈm dÇu má b»ng phÐp kiÓm nghiÖm ®é mê xØn cña m¶nh ®ång hay kiÓm tra chøng chØ chÊt l­îng cña dÇu ®Ó kÕt luËn ®­îc c¸c tÝnh chÊt ­u, nh­îc ®iÓm cña dÇu Ch­¬ng II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC II.1. Thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt dÇu gèc Nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên trong nÒn c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu má vµ khÝ, tr­íc ®©y ng­êi ta th­êng dïng cÆn mazut qua ch­ng cÊt ch©n kh«ng ta thu ®­îc c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên råi qua c¸c b­íc lµm s¹ch tiÕp theo míi thu ®­îc dÇu nhên gèc. VÒ sau nµy ngµnh chÕ t¹o m¸y ph¸t triÓn ,vµ c«ng nghiÖp nÆng ph¸t triÓn ®ßi hái chñng lo¹i dÇu nhên ngµy cµng phong phó vµ ®ßi hái sè l­îng còng nh­ chÊt l­îng ngµy cµng cao, nªn c¸c nhµ c«ng nghÖ ®· nghiªn cøu vµ tËn dông phÇn cÆn gudron lµm nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt ph©n ®o¹n dÇu nhên cÆn cã ®é nhít cao. Nh­ vËy nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên lµ cÆn mazut vµ cÆn gudron. C¸c hîp chÊt cã mÆt trong nguyªn liÖu gåm c¸c lo¹i sau: - Parafin m¹ch th¼ng vµ m¹ch nh¸nh. - Hydrocacbon naphten ®¬n vßng hay ®a vßng cã hoÆc kh«ng chøa m¹ch nh¸nh alkyl. -Hydrocacbon th¬m ®¬n vßng hay ®a vßng cã hoÆc kh«ng chøa m¹ch nh¸nh alkyl. - C¸c hîp chÊt lai hîp mµ chñ yÕu lµ lo¹i lai hîp gi÷a naphten vµ parafin, gi÷a naphten vµ hydrocacbon th¬m . -C¸c hîp chÊt dÞ nguyªn tè chøa oxy, nit¬,l­u huúnh. II.1.1. §Æc tÝnh cña mazut dïng lµm nguyªu liÖu ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhê (thu c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên cÊt) Mazut lµ phÇn cÆn cña qu¸ tr×nh ch­ng cÊt ë ¸p suÊt th­êng cã nhiÖt ®é s«i tõ 3500C trë lªn. Trong ph©n ®o¹n nµy cã chøa c¸c hîp chÊt hydrocacbon víi sè l­îng nguyªn tö cacbon tõ C21-C35 hoÆc cã thÓ lªn tíi C40 do vËy nh÷ng hydrocacbon trong ph©n ®o¹n nµy cã träng l­îng ph©n tö lín vµ cã cÊu tróc phøc t¹p, ®Æc biÖt lµ d¹ng hydrocacbon lai hîp t¨ng lªn rÊt nhiÒu. Lo¹i hydrocacbon n-parafin, izo-parafin th­êng cã sè l­îng Ýt h¬n so víi naphten hay hydrocacbon th¬m vµ d¹ng lai hîp, ngay c¶ ë dÇu th« hä parafinic ®iÒu nµy vÉn ®óng. C¸c izo-parafin cã sè l­îng Ýt h¬n n-parafin, chóng cã ®Æc ®iÓm cÊu tróc m¹ch chÝnh dµi, Ýt nh¸nh phô vµ c¸c nh¸nh chØ lµ c¸c nhãm metyl. C¸c hydrocacbon naphten lµ lo¹i chiÕm ®a sè trong ph©n ®o¹n nµy, sè vßng naphten cã thÓ cã tõ 1- 4 vßng ( còng cã lo¹i dÇu ®· ph¸t hiÖn thÊy naphten cã sè vßng ®Õn 7 hoÆc 9) xung quanh vßng naphten thõ¬ng cã nh¸nh phô lµ c¸c hydrocacbon parafin dµi, nh¸nh phô th­êng lµ m¹ch alkyl th¼ng hoÆc nh¸nh. C¸c hîp chÊt th¬m ë ph©n ®o¹n dÇu nhên th­êng gÆp lµ lo¹i 1,2 hay 3 vßng th¬m, cßn l¹i nhiÒu vßng th¬m ng­ng tô l¹i tËp trung chñ yÕu ë ph©n ®o¹n gudron. §¹i bé phËn c¸c hîp chÊt th¬m ë ph©n ®o¹n dÇu nhên lµ lo¹i lai hîp gi÷a naphten vµ hydrocacbon th¬m hay parafin . Hµm l­îng c¸c hîp chÊt cña l­u huúnh, nit¬, oxy t¨ng m¹nh h¬n 50% l­îng l­u huúnh cã trong dÇu má tËp trung ë ph©n ®o¹n nµy , gåm c¸c d¹ng đisunfua, thiophen, sunfua vßng .C¸c chÊt nit¬ th­êng cã d¹ng ®ång ®¼ng cña phyridin, pyrel vµ cacbozol, c¸c hîp chÊt oxy ë d¹ng axit. C¸c kim lo¹i nÆng nh­ :V, Ni, Cu, Pb. C¸c chÊt nhùa asphanten ®Òu cã mÆt trong ph©n ®o¹n. II.1.2. §Æc tÝnh cña gudron lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt dÇu nhên cã ®é nhên cao Gudron lµ phÇn cßn l¹i cña qu¸ tr×nh ch­ng cÊt ch©n kh«ng cã nhiÖt ®é s«i trªn 5000C, gåm c¸c hydrocacbon cã sè nguyªn tö cacbon lín h¬n C41, d­íi h¹n cuèi cïng cã thÓ ®Õn C80 . Thµnh phÇn cña ph©n ®o¹n nµy rÊt phøc t¹p cã thÓ chia thµnh 3 nhãm chÝnh sau: II.1.2.1.Nhãm chÊt dÇu Bao gåm c¸c hydrocacbon cã ph©n tö l­îng lín tËp trung nhiÒu c¸c chÊt th¬m cã ®é ng­ng tô cao, cÊu tróc hçn hîp nhiÒu vßng gi÷a th¬m vµ naphten , ®©y lµ nhãm chÊt nhÑ nhÊt cã tû träng xÊp xØ b»ng 1, hoµ tan trong x¨ng, n-pentan, CS2 nh­ng kh«ng hoµ tan trong cån. Trong ph©n ®o¹n cÆn, nhãm dÇu chiÕm kho¶ng 45-46% . II.1.2.2. Nhãm chÊt nhùa Nhãm nµy ë d¹ng keo qu¸nh, gåm hai nhãm thµnh phÇn, ®ã lµ c¸c chÊt trung tÝnh vµ c¸c axit . C¸c chÊt nhùa trung tÝnh cã mµu ®en hoÆc n©u , nhiÖt ®é ho¸ mÒm nhá h¬n 1000C , tû träng lín h¬n 1 dÔ dµng hoµ tan trong x¨ng , naphten. Nhùa trung tÝnh t¹o cho nhùa cã tÝnh dÎo vµ tÝnh kªt dÝnh. Hµm l­îng cña nã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn ®é kÐo dµi cña nhùa, chiÕm kho¶ng 10-15% khèi l­îng cña cÆn gudron . C¸c chÊt nhùa axit lµ chÊt cã nhãm COOH, mµu n©u sÉm, tû träng lín h¬n 1 dÔ hoµ tan trong cloruafom vµ r­îu etylic, chÊt axit t¹o cho nhùa cã tÝnh ho¹t ®éng bÒ mÆt nã chiÕm kho¶ng 1% trong cÆn dÇu má. II.1.2.3. Nhãm asphanten Nhãm asphanten lµ nhãm chÊt r¾n mµu ®en, cÊu t¹o tinh thÓ tû träng lín h¬n 1,chøa phÇn lín c¸c hîp chÊt dÞ vßng cã kh¶ n¨ng hoµ tan m¹nh trong cacbon đisunfua(CS2). §un ë 3000C kh«ng bÞ nãng ch¶y mµ bÞ ch¸y thµnh tro. Ngoµi 3 nhãm chÊt chÝnh nãi trªn , trong cÆn gudron cã c¸c hîp chÊt c¬ kim cña kim lo¹i nÆng, c¸c chÊt cacben, cacboit r¾n gièng nh­ cèc, mµu sÉm kh«ng hoµ tan trong c¸c dung m«i th«ng th­êng chØ tan trong pyridin. II.2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu nhên gèc II.2.1. C¸c qu¸ tr×nh trÝch ly , chiÕt t¸ch b»ng dung m«i Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh trÝch ly lµ chiÕt t¸ch c¸c cÊu tö kh«ng mong muèn chøa trong c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên mµ b»ng ch­ng cÊt kh«ng thÓ lo¹i bá ®­îc. C¸c cÊu tö nµy th­êng lµm cho dÇu nhên sau mét thêi gian b¶o qu¶n hay sö dông bÞ biÕn ®æi mµu s¾c t¨ng ®é nhít ,xuÊt hiÖn c¸c hîp chÊt cã tÝnh axit kh«ng tan trong dÇu, t¹o thµnh cÆn nhùa vµ cÆn bïn trong dÇu. Nguyªn lý cña qu¸ tr×nh t¸ch b»ng dung m«i vµ dùa vµo tính chất chÊt hoµ tan chän läc cña dung m«i ®­îc sö dông. Khi trén dung m«i víi nguyên liệu ở ®iÒu kiÖn thÝch hîp, c¸c cÊu tö trong nguyªn liÖu sÏ ®­îc ph©n thµnh hai nhãm: Nhãm c¸c cÊu tö hoµ tan tèt vµo dung m«i t¹o thµnh pha riªng víi tªn gäi lµ pha chiÕt ( extract), cßn phÇn kh«ng hoµ tan hay hoµ tan rÊt Ýt vµo dung m«i gäi lµ rafinat. S¶n phÈm cã Ých n»m trong pha chiÕt (extract) hay pha rafinat tuú theo dung m«i sö dông. Nh­ng trong thùc thÕ ng­êi ta quen gäi pha chøa s¶n phÈm lµ pha rafinat cßn pha cÇn ph¶i lo¹i đi lµ pha extract. Dùa vµo b¶n chÊt cña dung m«i mµ ng­êi ta chia thµnh dung m«i cã cùc vµ dung m«i kh«ng cã cùc hay dung m«i hçn hîp, nh­ng dï lµ lo¹i nµo, dung m«i ®­îc chän ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: -Ph¶i cã tÝnh hoµ tan chän läc, tøc lµ ph¶i cã kh¶ n¨ng ph©n t¸ch thµnh hai nhãm cÊu tö lµ nhãm cã lîi vµ nhãm kh«ng cã lîi cho dÇu gèc. TÝnh chÊt nµy ®­îc gäi lµ ®é chän läc cña dung m«i . -Ph¶i bÒn vÒ ho¸ häc, kh«ng ph¶n øng víi cÊu tö cña nguyªn liÖu, kh«ng g©y ¨n mßn vµ dÔ sö dông . -Cã gi¸ thµnh rÎ vµ dÔ kiÕm. - Cã nhiÖt ®é s«i kh¸c xa so víi c¸c cÊu tö cÇn t¸ch, ®Ó dÔ dµng thu håi dung m«i, tiÕt kiÖm ®­îc n¨ng l­îng. Ba lo¹i dung m«i cã cùc ®Ó t¸ch phÇn hydrocacbon th¬m vµ cÆn nhùa ra khái c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên cÊt hiÖn nay ®ang sö dông phæ biÕn ®ã lµ phenol, furfurol vµ, N-metylpirolydon. Cßn ®Ó t¸ch c¸c hîp chÊn nhùa asphan trong ph©n ®o¹n gudron phæ biÕn lµ dïng propan láng.  II.2.1.1. C¸c qu¸ tr×nh trÝch ly b»ng dung m«i chän läc a.C«ng dông C¸c qu¸ tr×nh nµy cã nhiÖm vô t¸ch c¸c hydrocacbon th¬m ®a vßng, c¸c chÊt nhùa asphan b»ng c¸c dung m«i cã cùc nh»m c¶i thiÖn thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu nhên. C¸c qu¸ tr×nh nµy ®­îc xem nh­ lµ c¸c qu¸ tr×nh lµm s¹ch chän läc cña dÇu nhên. b.C¬ së lý thuyÕt C¸c hîp chÊt nhùa vµ hydrocacbon th¬m ®a vßng lµ c¸c hîp chÊt cã h¹i, kh«ng mong muèn cã trong dÇu nhên. Sù cã mÆt cu¶ chóng kh«ng nh÷ng lµm cho chÊt l­îng dÇu kÐm ®i, chØ sè ®é nhít thÊp mµ chóng cßn lµm cho mµu dÇu rÊt xÊu. C¸c hîp chÊt nµy b»ng ph­¬ng ph¸p ch­ng cÊt kh«ng thÓ lo¹i bá ®­îc. Lµm s¹ch dùa vµo tÝnh chÊt hoµ tan chän läc cña dung m«i cã cùc, cho phÐp s¶n xuÊt ra dÇu gèc chÊt l­îng cao tõ bÊt cø dÇu th« nµo. Vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh lµm s¹ch chän läc lµ ®é chän läc vµ kh¶ n¨ng hoµ tan cña dung m«i. §é chän läc lµ kh¶ n¨ng ph©n t¸ch râ rµng c¸c cÊu tö nguyªn liÖu vµo rafinat bao gåm c¸c hîp chÊt cã Ých izo-parafin, naphten lai hîp parafin-naphten vµ c¸c hîp chÊt th¬m mét vßng, cßn phÇn trÝch ly chØ cã c¸c cÊu tö cã h¹i nh­ lµ c¸c hîp chÊt ®a vßng, nhùa asphan vµ mét l­îng rÊt nhá c¸c hîp chÊt cã lîi. Kh¶ n¨ng hoµ tan cña dung m«i lµ ®¹i l­îng ®­îc thÓ hiÖn b»ng l­îng dung m«i cÇn thiÕt ®Ó hoµ tan mét l­îng x¸c ®Þnh c¸c cÊu tö cña nguyªn liÖu, hay nãi c¸ch kh¸c lµ trong ®iÒu kiÖn ®Ó nhËn rafinat cã chÊt l­îng x¸c ®Þnh, l­îng dung m«i cÇn thiÕt cµng Ýt ®Ó nhËn ®­îc cïng mét l­îng rafinat chÊt l­îng t­¬ng ®­¬ng th× kh¶ n¨ng hoµ tan cña dung m«i cµng lín. VÒ nguyªn lý ®é chän läc vµ kh¶ n¨ng hoµ tan lµ hai ®¹i l­îng ng­îc nhau, t¨ng chØ tiªu nµy sÏ dÉn tíi gi¶m chØ tiªu kia. §é hoµ tan cña hydrocacbon trong dung m«i cã cùc kh«ng chØ phô thuéc vµo c¸c cÊu tróc hydrocacbon mµ cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ th­êng tu©n theo quy luËt sau: - Khi t¨ng sè vßng trong ph©n tö hydrocacbon th× ®é hoµ tan t¨ng. - Khi t¨ng chiÒu dµi m¹ch ankyl ®é hoµ tan gi¶m xuèng. - §é hoµ tan gi¶m khi t¨ng sè nguyªn tö cacbon trong nguyªn tö naphten. - §é hoµ tan cña hydrocacbon th¬m sÏ lín h¬n naphten khi cã cïng sè nguyªn tö cacbon trong vßng. -Hydrocacbon lai hợp naphten-thơm có độ hòa tan cao hơn so với các naphten có cấu trúc tương tự -Hydrocacbon farafin cã ®é hoµ tan nhá nhÊt. C¸c ­u ®iÓm khi lµm s¹ch dÇu nhên b»ng dung m«i chän läc : + Kh«ng t¸c dông ho¸ häc víi nguyªn liÖu, tr¸nh ®­îc mÊt m¸t c¸c cÊu tö cÇn thiÕt. + Dung m«i cã kh¶ n¨ng t¸i sinh l¹i ®­îc nªn chi phÝ dung m«i Ýt h¬n, dÉn ®Õn lµm t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ cña qu¸ tr×nh. + Qu¸ tr×nh ®­îc tiÕn hµnh trªn thiÕt bÞ mét c¸ch liªn tôc, nªn c«ng suÊt lín. Như trên đã nói, ngày nay người ta đang sử dụng phổ biến ba loại dung môi có cực để tách các hợp chất nhựa va thơm đa vòng ra khỏi nguyên liệu dầu nhờn là phenol, furfurol và N-metylpyrolidon(NMP) . Sau đây là một số tính chất của các loại dung môi đó chØ tiªu  Phenol  Furfurol  NMP   Khèi l­îng riªng ë 200c  1060  1159  1033   NhiÖt ®é s«i 0c  181  162  254   NhiÖt ®é nãng ch¶y 0C  +41  -39  -24   NhiÖt ®é tíi h¹n 0C  419  396    NhiÖt ®é cèc hë 0C  79  59    Áp suÊt tíi h¹n Mpa  6,07  5,3  1,04   §é nhít ®éng häc ë 500C, Pa .s  32,4  11,5  10,4   NhiÖt ®é bay h¬i KJ/Kg  445,9  450  493,1   NhiÖt ®é nãng ch¶y KJ/Kg  121,4     NhiÖt dung KJ/Kg 0K  2039  1,59  1,67   B¶ng 3: Mét sè tÝnh chÊt cña c¸c dung m«i c) Sơ đồ công nghệ trích ly bằng dung môi phenol VII+ II   H×nh 7: S¬ ®å c«ng nghÖ lµm s¹ch chän läc b»ng phenol *Nguyên tắc làm việc của sơ đồ Nguyªn liÖu ®ưîc b¬m 7 ®ưa qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 1 ®ưîc đưa vµo th¸p hÊp thô 4, ë ®©y nguyªn liÖu ®ưîc tiÕp xóc ngưîc dßng víi hçn hîp h¬i ®¼ng phÝ phenol-nưíc ®i ra tõ th¸p 16. H¬i nưíc bay ra tõ ®Ønh th¸p 4 ®ưîc ®ưa vµo bé phËn chuÈn bÞ h¬i ®¼ng phÝ phenol - nưíc hoÆc th¶i ra ngoµi kh«ng khÝ tuú theo s¬ ®å. Nguyªn liÖu tõ th¸p hÊp thô 4 qua thiÕt bÞ lµm l¹nh 5 råi ®ưa vµo th¸p trÝch ly 6. Phenol ®ưîc ®ưa vµo tõ ®Ønh th¸p 6 lÊy tõ bÓ chøa 3 qua thiÕt bÞ gia nhiÖt 8. Nưíc- phenol tõ bÓ chøa 20 ®ưîc cho vµo th¸p trÝch ly 6. NhiÖt ®é cña th¸p 6 ®ưîc ®iÒu chØnh b»ng nhiÖt ®é cña nguyªn liÖu vµo vµ nhiÖt ®é cña tuÇn hoµn ®¸y sau khi qua trao ®æi nhiÖt ë thiÕt bÞ 9. T¸i sinh dung dÞch rafinat ®ưîc thùc hiÖn hai cÊp ë c¸c thiÕt bÞ 11 vµ 12. Khi ra khái th¸p 6, rafinat tù ch¶y qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 10, 13 vµ lß ®èt 14 råi vµo th¸p bay h¬i 11. H¬i phenol t¸ch ra ë ®Ønh th¸p 11 ®ưîc cho qua lµm l¹nh, ngưng tô ë c¸c thiÕt bÞ 1 vµ 2 råi vµo bÓ chøa 3. Cßn dung dÞch rafinat chøa kho¶ng 5 ®Õn 6% phenol tõ ®¸y th¸p 11 ®ưîc cho qua th¸p t¸ch 12 H¬i nưíc qu¸ nhiÖt ®ưîc cho vµo ®¸y thiÕt bÞ 12 ®Ó t¸ch h¬i phenol cßn l¹i. H¬i phenol- nưíc bay ra tõ ®Ønh th¸p 12 ®ưîc cho qua lµm l¹nh 22, ngưng tô vµ cho vµo bÓ chøa 23. Rafinat cho qua trao ®æi nhiÖt 13 råi vµo bÓ chøa s¶n phÈm. T¸i sinh extract ®ưîc thùc hiÖn ë 3 cÊp. §Çu tiªn dung dÞch extract tõ ®¸y th¸p 6, ®ưîc b¬m 7 cho qua trao ®æi nhiÖt 15 råi vµo th¸p lµm kh« 16. H¬i ®¼ng phÝ phenol-nưíc t¸ch ra ë ®Ønh th¸p 16 ®ưîc dÉn vÒ cét hÊp thô 4 hoÆc qua thiÕt bÞ lµm l¹nh 19 råi vµo bÓ chøa 20. Dung dÞch chiÕt ®· t¸ch Èm tõ ®¸y th¸p 16 ®ưîc qua trao ®æi nhiÖt 17 råi ®ưîc b¬m qua lß 18 vµ vµo th¸p bay h¬i 21. H¬i phenol t¸ch ra tõ ®Ønh th¸p 21 qua 17 råi trao ®æi nhiÖt 15, sau ®ã ®ưîc lµm l¹nh ë thiÕt bÞ 1 vµ 2 råi vµo bÓ chøa 3. H¬i phenol cßn l¹i ®ưîc t¸ch hÕt trong th¸p 24. PhÇn bay h¬i tõ ®Ønh th¸p 24 lµ hçn hîp phenol-nưíc, cßn phÇn ®¸y lµ phÇn chiÕt IV ®ưîc cho ra khái d©y chuyÒn. * ¦u, nhưîc ®iÓm cña d©y chuyÒn + ¦u ®iÓm: - D©y chuyÒn ®¬n gi¶n, Ýt th¸p bay h¬i thu håi dung m«i, do kh¶ n¨ng t¸ch tèt, tiªu tèn ®Çu tư c¬ b¶n nhá. - §é hßa tan cao dung m«i tiªu tèn ®Ó cho qu¸ tr×nh trÝch ly thÊp, chi phÝ cho dung m«i thÊp, gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. - D©y chuyÒn nµy cã thÓ lµm việc víi dÇu nhên cã ®é nhít cao nhiÒu cÆn, ®Ó thu ®ưîc dÇu nhên cã ®é nhít cao. - Dung m«i phenol dÔ kiÕm, rÎ tiÒn. + Nhưîc ®iÓm: - §é chän läc thÊp, nªn cã nhiÒu t¹p chÊt trong dÇu nhên lµm cho dÇu nhên chÊt lưîng thÊp h¬n trÝch ly b»ng dung m«i furfurol - Dung m«i phenol ®éc, g©y ¶nh hưëng ®Õn con ngưêi vµ m«i trưêng.  1. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña qu¸ tr×nh trÝch ly b»ng dung m«i phenol Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh trÝch ly lµ chiÕt t¸ch c¸c cÊu tö kh«ng mong muèn chøa trong c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên mµ ch­ng cÊt kh«ng thÓ lo¹i ra ®­îc. C¸c cÊu tö nµy th­êng lµ c¸c chÊt nhùa, phi hydrocacbon, c¸c hydrocacbon th¬m m¹ch bªn ng¾n ng­ng tô cao th­êng lµm cho dÇu nhên sau mét thêi gian b¶o qu¶n hay sö dông l¹i biÕn ®æi mµu s¾c, t¨ng ®é nhít, xuÊt hiÖn c¸c hîp chÊt cã tÝnh axit kh«ng tan trong dÇu, t¹o cÆn nhùa vµ cÆn bïn trong dÇu. Nguyªn lý cña qu¸ tr×nh t¸ch b»ng dung m«i chän läc lµ dùa vµo tÝnh chÊt hoµ tan cã chän läc cña dung m«i ®­îc sö dông. Khi trén dung m«i vµo nguyªn liÖu ë ®iÒu kiÖn thÝch hîp, c¸c cÊu tö cña nguyªn liÖu sÏ ph©n thµnh hai nhãm: nhãm hoµ tan tèt trong dung m«i t¹o thµnh pha riªng gäi lµ pha trÝch (extrack); cßn phÇn kh«ng hoµ tan hay hoµ tan rÊt Ýt trong dung m«i gäi lµ rafinat. S¶n phÈm cã Ých cã thÓ n»m trong pha trÝch hay rafinat tuú thuéc vµo lo¹i dung m«i sö dông. Víi dung m«i phenol th× s¶n phÈm cã Ých kh«ng hoµ tan vµo dung m«i nµy, nªn chñ yÕu trong pha trÝch lµ nh÷ng cÊu tö cã h¹i ®èi víi dÇu nhên. Do ®ã qu¸ tr×nh trÝch ly b»ng dung m«i chän läc ®Æc biÖt cã ý nghÜa trong viÖc s¶n xuÊt dÇu nhên. Qu¸ tr×nh nµy lµm t¨ng ®é æn ®Þnh, chèng oxy ho¸ cho dÇu nhên, t¨ng chØ sè ®é nhít, gi¶m tû träng, gi¶m ®é nhít, gi¶m ®é cèc ho¸, lµm s¸ng mµu cho dÇu nhên. Tuy nhiªn, nhiÖt ®é ®«ng ®Æc cña dÇu nhên l¹i t¨ng lªn. 2. S¬ ®å nguyªn t¾c cña qu¸ tr×nh trÝch ly láng - láng. H×nh 12: S¬ ®å nguyªn t¾c cña qu¸ tr×nh trÝch ly Qu¸ tr×nh trÝch ly láng - láng bao gåm 3 giai ®o¹n. - Giai ®o¹n 1 : Trén lÉn dung dÞch ®Çu víi dung m«i thø: CÊu tö ph©n bè trong hçn hîp ®Çu sÏ ®i vµo dung m«i thø cho ®Õn khi ®Æt ®­îc c©n b»ng gi÷a hai pha. - Giai ®o¹n 2 : T¸ch hai pha, hai pha ph©n líp nªn t¸ch ra rÊt dÔ dµng, mét pha gåm dung m«i thø vµ cÊu tö ph©n bè gäi lµ dung dÞch trÝch. Mét pha gåm dung m«i ®Çu vµ mét Ýt cÊu tö ph©n bè cßn l¹i (cã thÓ cã lÉn mét Ýt dung m«i thø) gäi lµ dung dÞch rafinat. Th­êng th× c¸c cÊu tö trong dung dÞch ®Çu vµ dung m«i thø cã hoµ tan mét phÇn vµo nhau nªn mçi pha tèi thiÓu gåm 3 cÊu tö. - Giai ®o¹n 3 : Hoµn nguyªn dung m«i: T¸ch dung m«i ra khái dung dÞch rafinat vµ dung dÞch trÝch. Nh­ vËy ®Ó t¸ch mét hçn hîp láng ®ång nhÊt b»ng ph­¬ng ph¸p trÝch ly th× phøc t¹p h¬n ch­ng luyÖn, nh­ng trong nhiÒu tr­êng hîp th× trÝch ly cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n - TrÝch ly ®­îc tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é th­êng nªn thÝch hîp víi nh÷ng chÊt dÔ bÞ ph©n huû ë nhiÖt ®é cao. - Cã thÓ t¸ch ®­îc dung dÞch ®¼ng phÝ vµ nh÷ng dung dÞch cã ®é bay h¬i t­¬ng ®èi gÇn nhau. - Víi nh÷ng dung dÞch pha lo·ng th× trÝch ly sÏ tiÕt kiÖm h¬n. * Nguyªn t¾c trÝch ly §Ó kh¶o s¸t nguyªn t¾c cña qu¸ tr×nh trÝch ly ta gi¶ thiÕt dung m«i ®Çu vµ dung m«i thø hoµ tan h¹n chÕ vµo nhau. Khi ®ã thµnh phÇn mçi pha trÝch ly gåm 3 cÊu tö. Do ®ã ®Ó ®¬n gi¶n ta chän biÓu ®å pha trªn to¹ ®é tam gi¸c ®Òu. Trªn ®Ønh cña tam gi¸c biÓu diÔn cÊu tö ph©n bè (M), dung m«i ®Çu (L) dung m«i thø (G) tinh khiÕt 100%. Mçi ®iÓm n»m trªn c¸c c¹nh cña tam gi¸c ®Òu biÓu diÔn thµnh phÇn cña dung dÞch hai cÊu tö. Mçi ®iÓm n»m trong tam gi¸c ®Òu biÓu diÔn thµnh phÇn cña dung dÞch gåm ba cÊu tö. H×nh 13: BiÓu ®å pha hÖ ba cÊu tö Hçn hîp hai cÊu tö M vµ L hoµn toµn tan lÉn vµo nhau, dïng dung m«i thø G cã kh¶ n¨ng hoµ tan chän läc M ®Ó t¸ch chóng ra gäi lµ trÝch ly. Hçn hîp ®Çu gi¶ sö gåm hai cÊu tö L vµ M hoµ tan hoµn toµn vµo nhau, cã thµnh phÇn ®­îc biÓu diÔn ë F0 trªn c¹nh ML. NÕu ta thªm dung m«i thø G vµo hçn hîp F0, ta thu ®­îc hçn hîp 3 cÊu tö mµ thµnh phÇn cña hçn hîp nµy ®­îc biÓu diÔn ë ®iÓm N n»m trªn ®­êng th¼ng F0G, vÞ trÝ cña ®iÓm N tuú thuéc vµo tû l­îng G/F0. Gi¶ sö ë ®iÓm N, hçn hîp N lµ hçn hîp dÞ thÓ, kh«ng hoµ tan vµo nhau ph©n thµnh 2 pha. Pha rafinat gåm hÇu hÕt lµ L, mét phÇn dung m«i thø G vµ cÊu tö ph©n bè M. Pha trÝch gåm hÇu hÕt lµ G, mét phÇn lµ M vµ L. Trong ®ã nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong pha trÝch EE' lín h¬n trong rafinat RR'. T¸ch dung dÞch rafinat ra khái dung dÞch trÝch (th­êng b»ng ph­¬ng ph¸p g¹n) råi thªm dung m«i thø G vµo rafinat, ta ®­îc mét hÖ 3 cÊu tö míi cã thµnh phÇn ®­îc biÓu diÔn ë N1. Hçn hîp N1 lµ hçn hîp kh«ng ®ång nhÊt sÏ ph©n thµnh hai pha rafinat R1 vµ pha trÝch E1. Râ rµng thµnh phÇn cña dung m«i ®Çu trong R1 sÏ lín h¬n trong R, tiÕp tôc qu¸ tr×nh nh­ trªn ta t×m c¸ch t¸ch dung m«i thö ra khái rafinat th× cuèi cïng ta thu ®­îc rafinat gåm hÇu hÕt lµ dung m«i ®Çu. CÊu tö cÇn t¸ch M cã ®é tinh khiÕt tèi ®a sau khi ®· t¸ch hÕt dung m«i G chØ ®¹t ®Õn ®iÓm Fm. Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®­îc hiÖu qu¶ t¸ch cao h¬n ta cã thÓ thay ®æi ®iÒu kiÖn cña qu¸ tr×nh nh­ gi¶m nhiÖt ®é (t¨ng kÝch th­íc cña vïng dÞ thÓ), chän dung m«i cã kÝch th­íc vïng dÞ thÓ lín h¬n, cã ®é dèc ®­êng liªn hîp lín h¬n. 3. Lùa chọn s¬ ®å c«ng nghÖ vµ chÕ ®é cña qu¸ tr×nh 3.1. Lùa chän s¬ ®å c«ng nghÖ Phenol cã tÝnh chän läc nªn t¸ch triÖt ®Ó c¸c cÊu tö dÇu nhên ra khái phÇn th¶i v× vËy lµm t¨ng hiÖu suÊt s¶n phÈm rafinat cã kh¶ n¨ng gi÷ chªnh lÖch nhiÖt ®é cao theo chiÒu cao cña th¸p trÝch ly, nhê vËy, mµ lµm t¨ng nhiÖt ®é hoµ tan tíi h¹n cña nguyªn liÖu. Phenol sö dông cã hiÖu qu¶ cao ®èi víi nguyªn liÖu lµ c¸c ph©n ®o¹n dÇu nhên thu ®­îc tõ dÇu má l­u huúnh. Ta thÊy r»ng viÖc lùa chän s¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt dÇu nhên gèc b»ng dung m«i chän läc phenol vµ chän c¸c nguyªn liÖu tõ ph©n ®o¹n dÇu nhên cÊt cña qu¸ tr×nh ch­ng cÊt tõ mazut . 3.2. Lựa chọn nguyên liệu ViÖc lùa chän nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh trÝch ly cã ý nghÜa hÕt søc quan träng. Nguyªn liÖu quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng s¶n phÈm vµ gi¸ thµnh s¶n xuÊt. Nguyªn liÖu tèt sÏ cho s¶n phÈm tèt, gi¸ thµnh cao. Ng­îc l¹i, nguyªn liÖu xÊu sÏ cho s¶n phÈm xÊu, gi¸ thµnh thÊp. Tèt hay xÊu nghÜa lµ hµm l­îng cÊu tö cã lîi hay cã h¹i nhiÒu hay Ýt trong dÇu nhên. MÆt kh¸c nguyªn liÖu cßn ¶nh h­ëng ®Õn c«ng nghÖ s¶n xuÊt. Nguyªn liÖu cã ®é nhít cao chän d©y chuyÒn c«ng nghÖ trÝch ly dÇu nhên b»ng dung m«i phenol. Nguyªn liÖu cã ®é nhít thÊp th× lùa chän c«ng nghÖ s¶n xuÊt b»ng dung m«i furfurol. Nguyªn liÖu cßn phô thuéc vµo s¶n phÈm vµ yªu cÇu cña c¸c ph©n x­ëng s¶n xuÊt kh¸c nhau. Nh­ vËy, viÖc lùa chän nguyªn liÖu lµm cho chi phÝ s¶n xuÊt thÊp nhÊt chÊt l­îng thÊp nhÊt, lîi nhuËn thu ®­îc nhiÒu nhÊt. §èi víi d©y chuyÒn c«ng nghÖ trÝch ly s¶n xuÊt dÇu nhên b»ng dung m«i phenol th× chän nguyªn liªu cã ®é nhít cao. * §Æc ®iÓm cña lo¹i dÇu nµy - Dung dÞch pha rafinat chøa cÊu tö cã lîi cao, Ýt cÊu tö cã h¹i, chÊt l­îng dÇu nhên tèt . - Kh¶ n¨ng t¸ch dung m«i rÊt tèt . Tuy nhiªn, tû lÖ dung m«i trªn nguyªn liÖu cao. §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy ng­êi ta t¸ch dung m«i cho tuÇn hoµn trë l¹i th¸o trÝch ly, nªn viÖc bæ sung dung m«i sÏ Ýt h¬n. S¶n phÈm phô thuéc phÇn lín vµo nguyªn liÖu, c«ng nghÖ, chÕ ®é c«ng nghÖ ®iÒu kiÖn lµm viÖc còng nh­ tr×nh ®é cña c«ng nh©n. S¶n phÈm dÇu nhên sau khi trÝch ly cã chÊt l­îng cao, nghÜa lµ dÇu gèc cã chÊt l­îng cao, phô gia dïng ®Ó pha trén Ýt. 3.3.ChÕ ®é c«ng nghÖ Khi tiÕn hµnh lµm s¹ch b»ng dung m«i phenol, ngoµi thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu vµ dung m«i, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh nh­ tû lÖ phenol trªn nguyªn liÖu, chÕ ®é nhiÖt vµ c¸c chÊt pha thªm vµo dung m«i.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol , năng suất 700000 tấn-năm.doc