Nghiên Cứu Phương Pháp Tái Sinh Dầu Nhờn Tại Việt Nam

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp nghiên cứu tái sinh dầu nhờn bằng phương pháp chiết tách và hấp thụ, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Nguyễn Văn Ngát
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyền
• Trường học: Trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Tái Sinh Dầu Nhờn Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Bà Rịa – Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển dầu nhờn
• 1.2. Tầm quan trọng và chức năng của dầu nhờn
• 1.2.1. Tầm quan trọng
• 1.2.2. Các tính chất của dầu nhờn
• 1.2.2.1. Tính bôi trơn
• 1.2.2.2. Một số tính chất khác của dầu nhờn đối với động cơ
• 1.3. Phân loại dầu nhờn
• 1.3.1. Giới thiệu chung
• 1.3.2. Các tính chất đặc trưng của dầu động cơ
• 1.3.3. Các phép thử tính năng
• 1.3.4. Những hiện tượng đặc trưng xảy ra trong dầu nhờn trong động cơ
• 1.3.5. Dầu nhờn công nghiệp
• 1.3.5.1. Nhóm dầu công nghiệp thông dụng
• 1.3.5.2. Dầu công nghiệp đặc biệt
• 1.4. Phương pháp sản xuất dầu nhờn
• 1.4.1. Đặc tính của nguyên liệu sản xuất dầu nhờn
• 1.4.1.1. Đặc tính của mazut
• 1.4.1.2. Đặc tính của cặn Gudron
• 1.4.2. Hệ thống sản xuất dầu nhờn chung
• 1.4.2.1. Quá trình chưng chân không mazut
• 1.4.2.2. Chiết bằng dung môi
• 1.4.2.3. Quá trình khử asphan trong phần cặn Gudron
• 1.4.2.4. Quá trình tách sáp
• 1.4.2.5. Làm sạch bằng Hydro
• 1.5. Thành phần của dầu động cơ
• 1.5.1. Lịch sử phát triển phụ gia
• 1.5.2. Các chất phụ gia
• 2. CHƯƠNG II: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA DẦU THẢI
• 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu nhờn trong nước
• 2.2. Sự biến chất của dầu nhờn khi động cơ vận hành
• 2.2.1. Loãng dầu nhờn
• 2.2.2. Dầu nhờn chứa nước
• 2.2.3. Dầu nhờn bị oxi hóa
• 2.2.4. Độ axit của dầu nhờn
• 2.3. Mục đích của việc tái chế dầu nhờn
• 2.4. Ảnh hưởng của dầu nhờn đến hệ sinh thái
• 2.5. Mục đích của việc tái sinh dầu nhờn
• 3. CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DẦU NHỜN PHẾ THẢI
• 3.1. Phương pháp khử chất bẩn trong dầu nhờn bằng cách đun nóng và lọc
• 3.2. Phương pháp dùng axit và bazơ để khử tạp chất trong dầu
• 3.3. Phương pháp tái sinh dầu rửa máy
• 3.4. Phương pháp tái sinh dầu bằng đất tẩy
• 3.5. Xử lý bằng dung môi
• 4. CHƯƠNG IV: ĐẶC TÍNH DẦU NHỜN ĐỘNG CƠ THẢI
• 4.1. Chuẩn bị các mẫu thử nghiệm
• 4.2. Các thông số khảo sát
• 4.3. Xử lý dầu nhờn thải
• 4.4. Các dụng cụ và hóa chất thí nghiệm
• 4.5. Quy trình tiến hành thí nghiệm
• 4.6. Quá trình tiến hành và kết quả thu được
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Phương Pháp Tái Sinh Dầu Nhờn Tại Việt Nam

Nghiên cứu về tái sinh dầu nhờn tại Việt Nam đang trở thành một chủ đề nóng hổi trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Dầu nhờn thải ra từ các hoạt động công nghiệp và giao thông vận tải không chỉ gây hại cho môi trường mà còn là nguồn tài nguyên quý giá nếu được tái sử dụng. Việc áp dụng các phương pháp tái sinh dầu hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm nguyên liệu và giảm thiểu ô nhiễm.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Dầu Nhờn Trong Ngành Công Nghiệp

Dầu nhờn đóng vai trò quan trọng trong việc bôi trơn và bảo vệ các bộ phận máy móc. Việc hiểu rõ về công nghệ tái sinh dầu sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm thiểu lãng phí.

1.2. Tình Hình Tái Sinh Dầu Nhờn Tại Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam vẫn chủ yếu sử dụng các phương pháp tái sinh đơn giản. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong nghiên cứu dầu nhờn là cần thiết để nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Do Dầu Nhờn Thải

Ô nhiễm môi trường do dầu nhờn thải là một trong những vấn đề nghiêm trọng hiện nay. Dầu nhờn không chỉ gây hại cho đất và nước mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc tìm kiếm các giải pháp tái sinh dầu nhờn là rất cần thiết để bảo vệ môi trường.

2.1. Ảnh Hưởng Của Dầu Nhờn Đến Hệ Sinh Thái

Dầu nhờn thải ra có thể gây ô nhiễm nguồn nước, làm chết các sinh vật thủy sinh và ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn. Việc tái sinh dầu nhờn sẽ giúp giảm thiểu tác động này.

2.2. Thách Thức Trong Việc Tái Sinh Dầu Nhờn

Các phương pháp tái sinh hiện tại thường đòi hỏi chi phí cao và công nghệ phức tạp. Cần có những nghiên cứu để phát triển các phương pháp đơn giản và hiệu quả hơn.

III. Phương Pháp Tái Sinh Dầu Nhờn Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp tái sinh dầu khác nhau, từ các phương pháp truyền thống đến hiện đại. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp với điều kiện Việt Nam là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất.

3.1. Phương Pháp Chiết Tách Dầu Nhờn

Phương pháp chiết tách sử dụng dung môi để loại bỏ tạp chất trong dầu nhờn. Đây là một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất hiện nay.

3.2. Phương Pháp Chưng Cất Chân Không

Chưng cất chân không là một phương pháp hiện đại giúp tái sinh dầu nhờn với chất lượng cao. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho công nghệ này khá lớn.

3.3. Phương Pháp Khử Tạp Chất Bằng Axit

Sử dụng axit để khử tạp chất trong dầu nhờn là một phương pháp hiệu quả, giúp cải thiện chất lượng dầu sau khi tái sinh.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phương Pháp Tái Sinh Dầu Nhờn

Việc áp dụng các phương pháp tái sinh dầu nhờn không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng dầu nhờn tái sinh có thể đạt tiêu chuẩn chất lượng tương đương với dầu mới.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn

Nghiên cứu cho thấy rằng việc tái sinh dầu nhờn có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí sản xuất. Các kết quả này đã được chứng minh qua nhiều thí nghiệm thực tế.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Các công ty trong ngành công nghiệp đã bắt đầu áp dụng các phương pháp tái sinh dầu nhờn để giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn nâng cao hình ảnh của doanh nghiệp.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn

Tương lai của nghiên cứu tái sinh dầu nhờn tại Việt Nam rất hứa hẹn. Với sự phát triển của công nghệ và nhận thức về bảo vệ môi trường ngày càng cao, việc áp dụng các phương pháp tái sinh sẽ ngày càng trở nên phổ biến.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Tái Sinh

Công nghệ tái sinh dầu nhờn sẽ tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến mới, giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.

5.2. Vai Trò Của Chính Phủ Trong Việc Khuyến Khích Tái Sinh Dầu Nhờn

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ tái sinh dầu nhờn để bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các hệ thống cơ khí và động cơ đốt trong, dầu nhờn bôi trơn đóng vai trò thiết yếu nhằm giảm thiểu ma sát, chống mài mòn, làm kín, làm mát và bảo vệ các bề mặt kim loại. Tại Việt Nam vào thời điểm nghiên cứu (năm 2012), cả nước có trên 10 triệu công cụ máy móc, thiết bị đòi hỏi bôi trơn bằng dầu mỡ. Tuy nhiên, thời gian khai thác sử dụng máy móc ở nhiều ngành kinh tế chỉ đạt khoảng 30%, và các tổn thất do ma sát, mài mòn cơ học cùng kỹ thuật bôi trơn chưa hợp lý đã gây thiệt hại chi phí bảo dưỡng ước tính lên đến hàng trăm triệu USD mỗi năm (tương tự như thiệt hại 23–40 tỉ DM tại Cộng hòa Liên bang Đức hoặc 5 tỉ CAD tại Canada).

Dầu động cơ chiếm tỷ trọng lớn nhất trong ngành sản xuất dầu nhờn, đạt khoảng 40% tổng sản lượng bôi trơn cả ở quy mô toàn cầu lẫn thị trường Việt Nam. Quá trình hoạt động khắc nghiệt trong động cơ khiến dầu bôi trơn nhanh chóng bị biến chất, nhiễm bẩn và thoái hóa, tạo ra khối lượng dầu nhờn thải khổng lồ. Dầu nhờn thải là nguồn chất thải nguy hại đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái đất và nguồn nước nếu thải trực tiếp ra môi trường. Đồng thời, đây cũng là nguồn tài nguyên hydrocacbon có giá trị cao nếu được thu hồi và tái sinh đúng kỹ thuật.

Trên thế giới, các công nghệ tái sinh hiện đại như chưng cất chân không, xử lý hóa chất chuyên sâu, trích ly dung môi chọn lọc và hydro hóa làm sạch đòi hỏi vốn đầu tư dây chuyền rất lớn, trình độ kỹ thuật cao và vận hành phức tạp. Trong khi đó, việc tái sinh dầu thải tại Việt Nam trước đây chủ yếu dừng lại ở các phương pháp thủ công, quy mô nhỏ lẻ, sử dụng axit đậm đặc sinh ra bã bùn axit gây ô nhiễm thứ cấp và chưa có một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, ổn định. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài tốt nghiệp đại học ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học của tác giả Nguyễn Văn Ngát (Khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, dưới sự hướng dẫn của TS. Huỳnh Quyền) đã tiến hành nghiên cứu quy trình công nghệ tái sinh dầu nhờn thải với mục tiêu đơn giản, chi phí thấp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm các nội dung cụ thể:

1. Đánh giá tổng quan về tính chất, chức năng của dầu nhờn thương phẩm, cơ chế biến chất và đặc trưng ô nhiễm của dầu nhờn động cơ thải.
2. Khảo sát, lựa chọn hệ dung môi chiết tách thích hợp (hỗn hợp rượu Ethanol và Iso Propyl Alcohol) nhằm phân tách cặn, nhựa, asphalten ra khỏi phần dầu gốc.
3. Nghiên cứu thực nghiệm quá trình hấp phụ tẩy màu trên chất hấp phụ đất sét (đất tẩy) nhằm hoàn thiện chất lượng sản phẩm sau chiết tách.
4. Đánh giá chất lượng của dầu nhờn tái sinh thông qua việc đo đạc, kiểm nghiệm hệ thống chỉ tiêu hóa lý tiêu chuẩn và đối sánh trực tiếp với mẫu dầu thải ban đầu cũng như mẫu dầu gốc thương phẩm Base Oil SN 150.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Dầu nhờn động cơ thải thu gom thực tế; hệ dung môi chiết tách hữu cơ gồm Ethanol và Iso Propyl Alcohol (IPA); chất hấp phụ đất tẩy hoạt tính.
• Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm quy trình chiết tách - hấp phụ ở quy mô phòng thí nghiệm tại Khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm kết hợp kiểm định chất lượng sản phẩm dầu tại phòng thử nghiệm đạt chuẩn Vilas 022 thuộc khu vực TP. Hồ Chí Minh trong tháng 6 năm 2012.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đề tài dựa trên cấu trúc hóa học của phân đoạn dầu nhờn gốc khoáng và cơ chế biến tính của dầu trong động cơ đốt trong:

• Dầu nhờn động cơ thương phẩm được phối chế từ dầu gốc (khoáng hoặc tổng hợp) và 5–20% các loại phụ gia chức năng. Dầu gốc khoáng thu hồi từ cặn mazut (nhiệt độ sôi >350°C) và cặn gudron (>500°C) chứa các hydrocacbon no mạch thẳng và nhánh (paraffin), hydrocacbon no vòng (naphthen), hydrocacbon thơm (aromatic) và hợp chất lai hợp có khối lượng phân tử từ C21 đến C35 hoặc cao hơn. Các hệ phụ gia đưa vào bao gồm chất chống oxy hóa, phụ gia tẩy rửa - phân tán (như sulfonate kiềm cao, phenate, salicylate, phosphonate), chất chống mài mòn (ZnDDP), chất chống gỉ, chất hạ điểm đông đặc và chất cải thiện chỉ số độ nhớt dạng polymer.
• Trong điều kiện nhiệt độ cao (250–400°C tại đỉnh piston) và tiếp xúc với oxy không khí, dầu bị oxy hóa mạnh tạo thành các axit hữu cơ, hợp chất nhựa và asphalten. Sự thâm nhập của nhiên liệu chưa cháy gây hiện tượng loãng dầu; nước ngưng tụ tạo nhũ tương và thủy phân phụ gia; muội than bồ hóng từ buồng đốt và các hạt kim loại mài mòn (Fe, Cu, Pb, Ca, Zn) tích tụ tạo nên cặn bùn quánh (chứa 50–70% dầu, 5–15% nước, phần còn lại là tạp chất rắn và sản phẩm oxy hóa).
• Nguyên lý phương pháp xử lý: Sử dụng dung môi phân cực chọn lọc (hỗn hợp Iso Propyl Alcohol và Ethanol) để hòa tan hydrocacbon dầu gốc (pha rafinat) đồng thời làm mất ổn định hệ keo, kết tụ và lắng tách các tạp chất phân cực cao gồm cặn bùn, muội than, hợp chất nhựa và asphalten (pha trích / extract). Tiếp sau quá trình tách pha và thu hồi dung môi, dầu được đưa qua giai đoạn xử lý hấp phụ bằng đất tẩy nhằm giữ lại các vết axit, hợp chất màu và tạp chất phân cực còn sót lại.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và hệ thống tiêu chuẩn kiểm nghiệm: Đề tài sử dụng phương pháp thực nghiệm hóa học phân tích kết hợp phân tích đối sánh mẫu tại các phòng thử nghiệm Vilas 022:

• Phương pháp xác định điểm bắt cháy và chớp cháy cốc hở Cleveland: Thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D 92 (ASTM D 92-98 / IP 36-84) trên thiết bị cốc hở Cleveland bán tự động của hãng Heog (Đức), tốc độ gia nhiệt mẫu 5–6°C/phút bằng ngọn lửa gas butan/propan với lượng mẫu tối thiểu 70 ml.
• Phương pháp xác định độ nhớt động học: Đo bằng nhớt kế mao quản thủy tinh ở 40°C và 100°C theo tiêu chuẩn ASTM D 445 (ASTM D 445-97 / IP 71-95); tính toán độ nhớt động lực thông qua tỷ trọng mẫu.
• Phương pháp xác định chỉ số độ nhớt (VI): Tính toán toán học theo tiêu chuẩn ASTM D 2270/98 từ giá trị độ nhớt đo được ở 40°C và 100°C.
• Phương pháp xác định tỷ trọng tại 15°C: Đo theo tiêu chuẩn ASTM D 1298/99.
• Phương pháp chuẩn độ điện thế xác định chỉ số axit tổng (TAN): Đo trên thiết bị tự động Metrohm 682 Titroprocessor theo tiêu chuẩn ASTM D 664-95 / IP 177-96, sử dụng dung môi chuẩn độ hỗn hợp Toluen – Isopropanol và dung dịch chuẩn KOH 0,1 mol/l trong cồn.
• Phương pháp xác định chỉ số kiềm tổng (TBN): Phân tích theo ASTM D 2896/03.
• Phương pháp xác định hàm lượng nước: Chưng cất tách nước theo tiêu chuẩn ASTM D 95/99.
• Phương pháp xác định nhiệt độ đông đặc: Xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 97/02.
• Phương pháp xác định cặn Carbon Conradson: Đo theo tiêu chuẩn ASTM D 189/97.
• Phương pháp đo màu sắc: Xác định theo thang màu quy chuẩn ASTM D 1500/03.
• Phương pháp quang phổ tử ngoại – khả kiến (UV-VIS): Đo độ hấp thụ quang phổ để kiểm tra mức độ tẩy màu của nhớt thải sau quá trình hấp phụ.

Nguồn dữ liệu thực nghiệm: Dữ liệu phân tích hóa lý được trích xuất từ Chứng chỉ chất lượng số BM-01-Vilas 022 ngày 24/06/2012 của mẫu nhớt thải và nhớt tái sinh, đối chiếu trực tiếp với Chứng chỉ chất lượng của mẫu dầu gốc thương phẩm BASE OIL SN 150 (nhập tàu ORAPIN 2 tại Nhà máy dầu nhờn Nhà Bè, số chứng chỉ ngày 13/05/2008).

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN

Chương này trình bày hệ thống lý luận tổng quan về công nghệ dầu nhờn bôi trơn, lịch sử phát triển, chức năng kỹ thuật và quy trình chế tạo:

• Lịch sử và chức năng: Phân tích sự chuyển dịch từ dầu thảo mộc thế kỷ 19 sang khai thác cặn mazut dầu mỏ dưới sự khởi xướng của nhà bác học D. Mendeleev và các công trình của L. Klarichkop. Nêu rõ các chức năng cơ bản gồm bôi trơn giảm ma sát (hệ số ma sát giảm từ 100 đến 1000 lần so với ma sát khô), tản nhiệt làm mát, làm kín các khe hở, chống gỉ và làm sạch bề mặt kim loại.
• Phân loại dầu nhờn: Dầu nhờn được chia làm 4 nhóm chính gồm dầu động cơ, dầu công nghiệp, dầu thủy lực và dầu truyền động. Trong đó, dầu động cơ chiếm tỷ lệ xấp xỉ 40% trên thế giới và tại Việt Nam. Dầu công nghiệp chiếm 30–40% trong nước và khoảng 50–60% trên thế giới.
• Các tính chất đặc trưng: Phân tích chi tiết khái niệm và cơ chế biến đổi của độ nhớt động học, chỉ số độ nhớt (VI yêu cầu trên 95 đối với dầu vận hành ở điều kiện Việt Nam), trị số axit tổng (TAN), trị số kiềm tổng (TBN), điểm chớp cháy cốc hở (ASTM D 92), hàm lượng tro và tro sunfat (ASTM D 482), hàm lượng nước (ASTM D 95), hàm lượng kim loại phụ gia và mài mòn (Ca, Zn, Mg, Ba theo ASTM D 4268). Nêu các phép thử tính năng cơ học như thử nghiệm độ mài mòn bằng máy bốn bi (ASTM D 1472, D 1783), độ ăn mòn tấm đồng (ASTM D 130) và khả năng tạo bọt (ASTM D 892).
• Các hiện tượng đặc trưng trong động cơ: Trình bày cơ chế oxy hóa dầu nhờn tạo axit và nhựa; hiện tượng tạo muội than tại buồng đốt (nhiệt độ 250–400°C) làm giảm tuổi thọ động cơ và kích nổ; sự tạo màng sơn trên bề mặt piston và thanh truyền gây cháy vòng găng; hiện tượng tạo cặn bùn lắng đọng (thành phần gồm 50–70% dầu, 5–15% nước kết hợp sản phẩm oxy hóa).
• Quy trình sản xuất dầu gốc: Khái quát chuỗi công nghệ chế biến cặn mazut (>350°C) qua tháp chưng cất chân không để thu các phân đoạn dầu nhờn nhẹ LVGO (300–400°C), trung bình MVGO (400–450°C) và nặng HVGO (450–500°C); xử lý cặn gudron (>500°C) bằng propan lỏng để khử asphalten. Tiếp theo là các công đoạn trích ly bằng dung môi chọn lọc (furfural, nitrobenzene, NMP), khử sáp parafin bằng phương pháp kết tinh làm lạnh hoặc cracking xúc tác zeolite, và làm sạch hydro hóa ở 300–375°C, áp suất 10–12 MPa với xúc tác Mo-Co.
• Thành phần dầu động cơ: Dầu gốc khoáng (paraffin, naphthene, aromatic) hoặc dầu tổng hợp (polybutene, alkylated aromatic...) kết hợp cùng các phụ gia tẩy rửa kim loại kiềm cao (sulfonate, phenate, salicylate, phosphonate), chất chống oxy hóa, chống mài mòn và chất cải thiện độ nhớt polymer.

CHƯƠNG II. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA DẦU THẢI

Chương II tập trung phân tích thực trạng tiêu thụ dầu nhớt và cơ chế thoái hóa chất lượng dầu trong quá trình vận hành thiết bị:

• Thực trạng tiêu thụ: Khái quát nhu cầu sử dụng dầu bôi trơn trong nước ngày càng gia tăng cùng tốc độ cơ giới hóa, dẫn đến sản lượng dầu nhờn thải ra môi trường mỗi tháng rất lớn.
• Cơ chế biến chất của dầu nhờn: Trình bày 4 biểu hiện suy thoái kỹ thuật chính:
  1. Hiện tượng loãng dầu nhờn do nhiên liệu rò rỉ lọt vào cacte, làm sụt giảm độ nhớt và hạ thấp nhiệt độ chớp cháy.
  2. Hiện tượng dầu nhờn nhiễm nước do hơi ẩm ngưng tụ hoặc rò rỉ hệ thống làm mát, gây nhũ tương hóa dầu và làm suy giảm hoạt tính phụ gia.
  3. Quá trình oxy hóa dầu dưới tác động nhiệt và oxy không khí, bẻ gãy phân tử hydrocacbon và hình thành các hợp chất nhựa, asphalten làm dầu sẫm màu, quánh đặc.
  4. Sự gia tăng độ axit của dầu thể hiện qua chỉ số TAN do các sản phẩm phụ của quá trình oxy hóa tích tụ, làm mất dần tính kiềm bảo vệ (suy giảm TBN) và gia tăng tốc độ ăn mòn hóa học các ổ trục, chi tiết kim loại.
• Tác động môi trường và mục đích tái sinh: Nêu rõ tác hại sinh thái nghiêm trọng của dầu nhớt thải đối với môi trường đất, nguồn nước mặt và ngầm. Khẳng định mục đích tái sinh là thu hồi phân đoạn dầu gốc có giá trị, giảm chi phí nhập khẩu nguyên liệu và triệt tiêu nguồn thải độc hại.

CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DẦU NHỜN PHẾ THẢI

Chương này đánh giá các phương pháp kỹ thuật xử lý dầu thải đã được áp dụng trong và ngoài nước:

• Phương pháp cơ học (đun nóng và lọc): Đun nóng dầu ở nhiệt độ thích hợp để giảm độ nhớt và làm bay hơi một phần nước, sau đó cho qua hệ thống lắng và lưới lọc. Phương pháp này chỉ loại được tạp chất cơ học thô và nước tự do, không tách được nhựa và asphalten hòa tan.
• Phương pháp xử lý bằng axit và bazơ: Sử dụng axit sunfuric đậm đặc (H2SO4) để keo tụ nhựa, asphalten tạo thành cặn lắng, sau đó trung hòa bằng bazơ. Nhược điểm lớn nhất là tạo ra bùn axit độc hại khó xử lý, ăn mòn thiết bị và gây ô nhiễm thứ cấp nghiêm trọng.
• Phương pháp tái sinh dầu rửa máy: Ứng dụng xử lý cục bộ đối với dầu bẩn cấp thấp phục vụ mục đích súc rửa động cơ và thiết bị.
• Phương pháp xử lý bằng đất tẩy: Sử dụng đất sét hoạt tính (đất tẩy) có diện tích bề mặt riêng lớn để hấp phụ các hợp chất màu, axit hữu cơ và sản phẩm oxy hóa dạng keo. Thường dùng kết hợp ở công đoạn làm sạch cuối cùng.
• Phương pháp xử lý bằng dung môi: Sử dụng dung môi hữu cơ chọn lọc để hòa tan phân đoạn hydrocacbon dầu bôi trơn và kết tủa toàn bộ cặn cacbon, chất nhựa, asphalten. Đây là phương pháp hiệu quả cao, vận hành ở điều kiện êm dịu, không sinh ra bã bùn axit và dung môi có khả năng thu hồi tuần hoàn.

CHƯƠNG IV. ĐẶC TÍNH DẦU NHỜN ĐỘNG CƠ THẢI VÀ THỰC NGHIỆM XỬ LÝ

Chương IV trình bày chi tiết quá trình triển khai thực nghiệm, khảo sát công nghệ và các kết quả phân tích:

• Chuẩn bị mẫu và hóa chất thí nghiệm: Mẫu dầu nhờn thải động cơ thu gom thực tế được chuẩn bị đồng nhất; hóa chất sử dụng gồm dung môi chiết tách cồn công nghiệp Ethanol, Iso Propyl Alcohol (IPA), đất tẩy hoạt tính, cùng các hóa chất phân tích chuẩn độ như KOH, Toluen, cồn tuyệt đối.
• Khảo sát các thông số công nghệ:
  • Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dung môi Iso Propyl Alcohol và Ethanol đến hàm lượng cặn, nhựa kết tụ tách ra.
  • Đánh giá khả năng hòa tan nhớt và hiệu suất thu hồi dầu gốc theo các tỷ lệ dung môi khảo sát.
• Quy trình tiến hành thí nghiệm: Dầu nhớt thải sau khi lắng tách cơ học được khuấy trộn với hỗn hợp dung môi IPA - Ethanol theo tỷ lệ tối ưu; tiến hành phân pha để tách bỏ pha trích (chứa cặn, nhựa, asphalten lắng đọng); phần pha lỏng chứa dầu và dung môi (rafinat) được đưa qua hệ thống chưng cất để thu hồi triệt để dung môi; dầu sau khi thu hồi dung môi tiếp tục được phối trộn với đất tẩy ở nhiệt độ và thời gian xác định để hấp phụ màu và tạp chất axit còn sót lại, sau đó lọc tách bã đất tẩy thu được sản phẩm dầu tái sinh.
• Kiểm tra tính chất sản phẩm: Đánh giá khả năng hấp phụ màu của dầu tái sinh bằng phương pháp quang phổ UV-VIS. Toàn bộ các chỉ tiêu chất lượng của mẫu dầu nhờn thải ban đầu và mẫu dầu nhờn sau tái sinh được gửi kiểm định độc lập tại phòng thử nghiệm Vilas 022 theo quy chuẩn quốc tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu được các số liệu thực nghiệm định lượng chi tiết phản ánh sự thay đổi tính chất lý hóa trước và sau quá trình tái sinh. Bảng số liệu dưới đây tổng hợp các kết quả kiểm nghiệm từ Chứng chỉ chất lượng số BM-01-Vilas 022 ngày 24/06/2012 đối với mẫu nhớt thải, mẫu nhớt sau tái sinh và đối chiếu với mẫu dầu gốc thương phẩm BASE OIL SN 150 (chứng chỉ ngày 13/05/2008 của Nhà máy dầu nhờn Nhà Bè):

Chỉ tiêu kỹ thuật	Phương pháp thử nghiệm ASTM	Đơn vị tính	Nhớt thải động cơ (24/06/2012)	Nhớt sau tái sinh (24/06/2012)	BASE OIL SN 150 (Chuẩn Nhà Bè)
Nhìn bề ngoài	Cảm quan (Visual)	—	Đen	Trong	B&C (Sáng và trong)
Màu sắc ASTM	ASTM D 1500/03	—	—	4,2	0,5
Tỷ trọng tại 15°C	ASTM D 1298/99	kg/l	0,8875	0,8652	0,8553
Độ nhớt động học tại 40°C	ASTM D 445/03	cSt	63,8	38,82	30,74
Độ nhớt động học tại 100°C	ASTM D 445/03	cSt	11,0	6,85	5,334
Chỉ số độ nhớt (VI)	ASTM D 2270/98	—	94	98	106
Nhiệt độ bắt cháy cốc hở COC	ASTM D 92/02	°C	202	227	216
Hàm lượng nước	ASTM D 95/99	% thể tích	0,025	—	Vết
Chỉ số kiềm tổng (TBN)	ASTM D 2896/03	mgKOH/g	5,27	6,86	12,2
Nhiệt độ đông đặc	ASTM D 97/02	°C	-17,5	-19,0	-22,0
Cặn Carbon Conradson	ASTM D 189/97	% khối lượng	1,2	1,2	—

Phân tích kết quả thực nghiệm:

• Về cảm quan và màu sắc: Nhớt thải ban đầu có màu đen đục hoàn toàn do nhiễm muội than và sản phẩm oxy hóa dạng keo. Sau khi qua quy trình chiết tách dung môi IPA – Ethanol và hấp phụ bằng đất tẩy, mẫu nhớt tái sinh đạt độ trong suốt cao (Visual: Trong) và chỉ số màu đạt mức 4,2 theo thang đo ASTM D 1500.
• Về tỷ trọng và đặc tính nhớt: Tỷ trọng tại 15°C giảm mạnh từ 0,8875 kg/l ở nhớt thải xuống còn 0,8652 kg/l ở nhớt tái sinh, tiệm cận với tỷ trọng của dầu gốc khoáng mới SN 150 (0,8553 kg/l). Độ nhớt động học tại 40°C giảm từ 63,8 cSt xuống 38,82 cSt, và tại 100°C giảm từ 11,0 cSt xuống 6,85 cSt. Chỉ số độ nhớt (VI) tăng từ 94 lên 98, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đối với dầu bôi trơn vận hành trong điều kiện khí hậu Việt Nam (tiêu chuẩn yêu cầu VI ≥ 95).
• Về nhiệt độ bắt cháy và đông đặc: Nhiệt độ bắt cháy cốc hở (COC) của dầu tái sinh đạt tới 227°C, tăng 25°C so với nhớt thải (202°C) và cao hơn cả dầu gốc chuẩn SN 150 (216°C). Kết quả này chứng minh quá trình chưng cất tách và thu hồi dung môi đã loại bỏ triệt để các phân đoạn nhẹ và nhiên liệu rò rỉ có trong nhớt thải. Nhiệt độ đông đặc của dầu tái sinh được hạ thấp từ -17,5°C xuống -19,0°C.
• Về chỉ số kiềm tổng (TBN): Trị số TBN của nhớt tái sinh đạt 6,86 mgKOH/g, cao hơn mẫu nhớt thải (5,27 mgKOH/g), do các tạp chất axit hữu cơ làm tiêu hao kiềm đã bị tách loại qua giai đoạn xử lý hấp phụ đất tẩy.

Đóng góp của đề tài:

• Xây dựng thành công quy trình công nghệ kết hợp chiết tách bằng hệ dung môi cồn (Iso Propyl Alcohol – Ethanol) với công đoạn hấp phụ đất tẩy để tái sinh dầu nhờn động cơ thải thành công ở quy mô phòng thí nghiệm.
• Đề xuất giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường, thay thế hoàn toàn phương pháp xử lý bằng axit sunfuric đậm đặc truyền thống, từ đó loại trừ hoàn toàn nguy cơ phát sinh chất thải nguy hại bã bùn axit.
• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm hoàn chỉnh, có kiểm định Vilas 022 độc lập chứng minh dầu nhờn sau tái sinh đạt các chỉ tiêu kỹ thuật tiệm cận với dầu gốc thương phẩm nhóm SN 150, mở ra giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, phù hợp áp dụng thực tế tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Thí nghiệm mới được triển khai ở quy mô mẻ nhỏ trong phòng thí nghiệm; chưa khảo sát vận hành liên tục trên hệ thống thiết bị quy mô pilot.
• Màu sắc của dầu sau tái sinh đạt mức 4,2 theo ASTM D 1500, tuy đã chuyển sang dạng lỏng trong nhưng màu vẫn còn đậm hơn đáng kể so với dầu gốc khoáng nguyên sinh BASE OIL SN 150 (màu 0,5).
• Chỉ số độ nhớt (VI = 98) của sản phẩm tái sinh tuy đã được phục hồi so với nhớt thải (VI = 94) nhưng vẫn thấp hơn chuẩn dầu gốc SN 150 (VI = 106).
• Văn bản nghiên cứu chưa trình bày đầy đủ số liệu tính toán cân bằng vật chất và năng lượng của chu trình thu hồi hoàn lưu dung môi ở quy mô công nghiệp.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Khảo sát tối ưu hóa các loại chất hấp phụ mới hoặc biến tính đất sét hoạt tính nhằm nâng cao hiệu quả tẩy màu, đưa chỉ số màu của dầu tái sinh về gần hơn với tiêu chuẩn thương phẩm.
• Nghiên cứu thiết kế tháp chưng cất thu hồi tuần hoàn dung môi IPA – Ethanol nhằm đánh giá tỷ lệ hao hụt dung môi và tính toán bài toán chi phí kinh tế đầy đủ.
• Mở rộng quy mô thử nghiệm lên mô hình pilot dòng liên tục và tiến hành phối trộn thử nghiệm dầu tái sinh với các gói phụ gia thương mại để kiểm tra tính tương thích và thử nghiệm tính năng bôi trơn thực tế trên động cơ.

Giá trị tham khảo

Đề tài là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho các nhóm đối tượng:

• Giảng viên, sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Kỹ thuật Hóa dầu, Công nghệ Môi trường trong việc tra cứu quy trình thực nghiệm tái sinh chất thải nguy hại dạng lỏng.
• Các cán bộ kỹ thuật, kỹ sư phân tích tại các phòng thí nghiệm kiểm định xăng dầu nhờn nhờ phần trình bày cụ thể, bài bản quy trình phân tích các chỉ tiêu chất lượng theo hệ tiêu chuẩn ASTM quốc tế (đặc biệt là quy trình xác định điểm chớp cháy Cleveland ASTM D 92, đo chỉ số axit TAN bằng chuẩn độ điện thế Metrohm ASTM D 664 và đo độ nhớt động học mao quản ASTM D 445).
• Các đơn vị, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực thu gom và xử lý chất thải công nghiệp có thể tham khảo phương pháp chiết tách dung môi cồn phân cực để thay thế công nghệ axit sunfuric truyền thống, giải quyết triệt để vấn đề phát sinh bùn thải axit.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ dung môi nào được tác giả lựa chọn để chiết tách cặn nhựa trong dầu nhờn thải và ưu điểm của hệ này là gì?

Tác giả sử dụng hệ dung môi cồn phân cực kết hợp giữa Iso Propyl Alcohol (IPA) và Ethanol. Ưu điểm của hệ dung môi này là có khả năng hòa tan chọn lọc hydrocacbon dầu gốc trong khi làm mất tính bền vững của hệ keo asphalten và cặn bùn, khiến chúng đông tụ và lắng xuống đáy. Hệ dung môi này không gây ăn mòn thiết bị, không tạo ra bùn axit nguy hại như axit sunfuric và có nhiệt độ sôi vừa phải, thuận lợi cho việc chưng cất thu hồi dung môi.

2. Sự biến đổi về độ nhớt động học và chỉ số độ nhớt (VI) của dầu sau khi tái sinh được ghi nhận bằng các số liệu nào?

Theo Chứng chỉ chất lượng Vilas 022 trong đồ án:

• Độ nhớt động học ở 40°C giảm từ 63,8 cSt (nhớt thải) xuống 38,82 cSt (nhớt tái sinh).
• Độ nhớt động học ở 100°C giảm từ 11,0 cSt (nhớt thải) xuống 6,85 cSt (nhớt tái sinh).
• Chỉ số độ nhớt (VI) tăng từ 94 ở nhớt thải lên 98 ở nhớt tái sinh, đạt yêu cầu kỹ thuật đối với dầu bôi trơn vận hành tại Việt Nam (VI ≥ 95).

3. Nhiệt độ bắt cháy cốc hở Cleveland (COC) của dầu sau tái sinh đạt bao nhiêu và điều đó chứng minh điều gì?

Nhiệt độ bắt cháy cốc hở của dầu sau tái sinh đạt 227°C (đo theo ASTM D 92/02), tăng mạnh so với mức 202°C của nhớt thải ban đầu và thậm chí cao hơn mẫu dầu gốc chuẩn BASE OIL SN 150 (216°C). Kết quả này chứng minh quá trình chưng cất tách phân đoạn và thu hồi dung môi đã loại bỏ triệt để các cấu tử nhẹ có nhiệt độ sôi thấp và lượng nhiên liệu xăng/diesel bị rò rỉ lẫn vào dầu trong quá trình động cơ hoạt động.

4. Quy trình xác định chỉ số axit tổng (TAN) theo tiêu chuẩn ASTM D 664 được tiến hành trên thiết bị và hóa chất nào?

Thử nghiệm xác định chỉ số axit tổng (TAN) được tiến hành theo phương pháp chuẩn độ điện thế trên máy chuẩn độ tự động Metrohm 682 Titroprocessor. Mẫu dầu được hòa tan trong 60 ml dung môi chuẩn độ gồm hỗn hợp Toluen và Iso-propanol, sau đó chuẩn độ tự động bằng dung dịch KOH 0,1 mol/l trong cồn dựa trên sự biến thiên đường cong điện thế điện cực để xác định điểm uốn.

5. Chất lượng cảm quan và màu sắc của dầu tái sinh khác biệt như thế nào so với dầu thải và dầu gốc thương phẩm?

Mẫu nhớt thải ban đầu có màu đen đục do tích tụ muội than và cặn bùn. Sau quá trình xử lý bằng dung môi và hấp phụ trên đất tẩy, mẫu nhớt tái sinh có trạng thái cảm quan đạt độ "Trong" (Visual: Trong) và màu sắc ASTM D 1500 đạt giá trị 4,2. Tuy nhiên, mức màu 4,2 này vẫn đậm hơn so với dầu gốc khoáng nguyên sinh BASE OIL SN 150 (đạt cấp màu 0,5 với trạng thái sáng và trong B&C).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Ngát đã nghiên cứu thành công quy trình tái sinh dầu nhờn động cơ thải bằng phương pháp chiết tách kết hợp hệ dung môi Iso Propyl Alcohol – Ethanol và hấp phụ làm sạch trên đất tẩy hoạt tính. Kết quả kiểm định độc lập theo các tiêu chuẩn ASTM tại phòng thử nghiệm Vilas 022 chứng minh sản phẩm dầu tái sinh có độ trong cao, chỉ số độ nhớt phục hồi lên 98 và nhiệt độ bắt cháy cốc hở đạt 227°C, tiệm cận các đặc tính kỹ thuật cơ bản của dầu gốc thương phẩm BASE OIL SN 150. Công trình cung cấp giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, tránh phát sinh bã bùn axit độc hại và phù hợp với điều kiện ứng dụng thực tế tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN 1. Lịch sử hình thành và phát triển dầu nhờn Ngay từ thời xa xưa kỹ thuật và các chất bôi trơn đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Màng dầu mỏng được bôi trơn lên bề mặt làm việc đã tạo ra khả năng hoạt động nhịp nhàng và lâu bền cho các cơ cấu do con người chế tạo ra.

Không có chất bôi trơn thì con người không có được những thành tựu và những sáng tạo kỳ diệu của nền kỹ thuật như ngày nay Lịch sử không lưu lại được một cách đầy đủ tên tuổi của các bậc thiên tài trong quá khứ- những người đầu tiên đã phát hiện ra rằng: “Khi các bề mặt được bôi trơn so với không được bôi trơn thì tính trợt sẽ dễ dàng hơn và bề mặt ít nóng hơn khi làm việc”. Có rất nhiều chất liệu dùng để bôi trơn như mỡ nước, mỡ động vật, dầu thảo mộc và các sản phẩm dầu mỡ tổng hợp, các chất rắn, kim loại nóng chảy và thậm chí cả không khí nữa Thập niên 60-70 của thế kỷ 19 người ta chỉ dùng các nguồn dầu thảo mộc để bôi trơn. Nhưng khi nghành chế tạo máy đã phát triển thì nguồn dầu thảo mộc không đủ về số lượng cũng như hạn chế về chủng loại dầu nhờn. Trong khi đó số lượng cặn mazut, phần còn lại được coi như sản phẩm đã bỏ đi sau khi khai thác dầu hỏa ( chiếm tới 70-90%) tại các nhà máy chế luyện dầu mỏ, ngày càng lớn buộc con người phải nghiên cứu để sử dụng lại vào những mục đích có lợi.

Nhà bác học Nga nổi tiếng D.Mendeleep chính là một trong những người chú ý đầu tiên đến vấn đề mazut để chế ra dầu nhờn. Dưới sự lãnh đạo của ông, ở nhà máy Conxtantinop đã xây dựng một cơ sở sản xuất dầu nhờn từ dầu mỏ và bắt đầu nghiên cứu một cách có hệ thống tính chất của chúng. Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 1 Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2008- 2012 Trường ĐHBRVT Những công trình cơ sở của L.Klarichkop đã tác động mạnh mẽ đến sự phát triển sản xuất dầu nhờn và tăng chất lượng dầu nhờn từ dầu mỏ. Từ đó đến nay các nhà nghiên cứu đã không ngừng cải tiến và hoàn thiện các phương pháp sản xuất dầu nhờn.

Tầm quan trọng và chức năng của dầu nhờn 1. Tầm quan trọng Dầu nhờn có vai trò quan trọng để duy trì hoạt động và tuổi thọ của động cơ, thiết bị cơ khí, máy móc công nghiệp… Hiện nay ở nước ta có trên 10 triệu công cụ máy móc liên quan đến bôi trơn bằng dầu mỡ. Do chính sách đổi mới của Nhà Nước, tốc độ đầu tư ngày càng tăng, số lượng máy móc và chủng loại ngày càng lớn, vấn đề quan trọng là phải sử dụng các trang thiết bị ( nhất là trong lĩnh vực kinh tế quan trọng như giao thông vận tải, năng lượng, cơ khí công nghiệp…) có hiệu quả cao nhất. Vì thế cung cấp, sử dụng dầu bôi trơn thích hợp và kĩ thuật bôi trơn hợp lý sẽ góp phần khai thác tốt các động cơ, thiết bị trong nền kinh tế.

Hiện tại trong nhiều nghành kinh tế, thời gian sử dụng máy móc chỉ đạt khoảng 30%. Ngày trước, khi các nhà khoa học tìm ra dầu bôi trơn để giải quyết vấn đề ma sát trong các thiết bị máy móc thì có lẽ chính họ cũng không thể tưởng tượng được phát minh của mình đã đóng góp trong nền kinh tế những lợi ích to lớn như thế nào. Cho đến nay và còn có lẽ còn rất lâu nữa, sự hao mòn máy móc, mà chủ yếu do mài mòn ma sát vẫn sẽ là vấn đề sống còn đối với các nhà sản xuất động cơ cũng như đối với người sử dụng. Không chỉ ở nước ta, mà ngay cả những nước phát triển, tổn thất do ma sát, mài mòn hay do sử dụng dầu bôi trơn và kĩ thuật bôi trơn không hợp lí đã chiếm vài phần trăm trong tổng thu nhập quốc dân.

Điển hình như ở CHLB Đức, con số lên tới 23- 40 tỉ DM hay tại Canada là khoảng 5 tỉ đô la Canada, còn ở nước ta theo đánh giá của các chuyên gia cơ khí, thiệt hại và các chi phí bảo dưỡng cỡ vài trăm triệu USD. Qua đó cho ta thấy việc sử dụng dầu nhờn hợp lí và hiệu quả sẽ góp phần to lớn trong việc nâng cao tuổi thọ thiết bị, tăng hiệu suất làm việc của động cơ. Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 2 Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2008- 2012 Trường ĐHBRVT 1. Chức năng Dầu nhờn có một tầm quan trọng rất lớn đối với các loại máy móc, nó có chức năng bôi trơn, chống mài mòn và ăn mòn các chi tiết, tẩy sạch bề mặt, tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần làm kín…Trong số các chức năng kể trên thì chức năng bôi trơn là quan trọng nhất.

Sử dụng dầu nhờn làm chất lỏng bôi trơn giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết máy móc nhằm mục đích giảm mài mòn, giảm ma sát nhờ vậy mà giảm được tiêu hao năng lượng để thắng được lực ma sát sinh ra khi các chi tiết máy chuyển động. Nếu chọn đúng dầu bôi trơn thì hệ số ma sát giảm từ 100 đến 1000 lần so với ma sát khô. Khi tra dầu vào giữa hai bề mặt tiếp xúc, chúng bám vào bề mặt tiếp xúc một lớp màng đủ mỏng để tách riêng hai bề mặt không cho chúng tiếp xúc trực tiếp lên nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động chỉ có lớp phân tử dầu chuyển động trượt lên nhau mà thôi.

Chúng cũng tạo ra một ma sát chống lại lực tác dụng đó gọi là ma sát nội. Lực ma sát này thường rất nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt kim loại khô tiếp xúc với nhau lúc chuyển động. Đại lượng đặc trưng cho ma sát nội của dầu nhờn là độ nhớt. Khi độ nhớt của dầu nhờn lớn thì ma sát nội tại lớn và ngược lại.

Như vậy để thực hiện tốt nhiệm vụ bôi trơn của dầu nhờn cho phù hợp với từng loại máy thì phải dùng các loại dầu nhờn có độ nhớt thích hợp theo tiêu chuẩn qui định. Năng lượng hao tổn để thắng lực ma sát trong các điểm tựa, ổ bi trục, nó biến thành nhiệt năng làm nóng các bộ phận và bề mặt tiếp xúc. Lượng nhiệt lớn hay nhỏ phù thuộc vào hệ số ma sát, tải trọng, tốc độ. Tốc độ càng lớn thì lượng nhiệt sinh ra càng nhiều, kim loại sẽ bị nóng và máy móc làm việc mất chính xác.

Khi có dầu tra vào đó nó sẽ làm giảm rất nhiều các lượng nhiệt sinh ra ở các điểm đó. Bởi vậy dầu nhờn không chỉ làm nhiệm vụ bôi trơn mà nó còn làm nhiệm vụ tản nhiệt, để tránh các hiện tượng quá nhiệt cục bộ trong máy mà dễ xảy ra hỏng máy. Để thực hiện nhiệm vụ này người ta thường cho dầu nhờn lưu động qua các ổ bi rồi mang nhiệt phân tán ra ngoài. Dầu nhờn Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 3 Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2008- 2012 Trường ĐHBRVT còn có nhiệm vụ chống ăn mòn bề mặt kim loại, làm sạch bề mặt kim loại, làm kín các khe hở đảm bảo máy hoạt động ổn định nhất.

Các tính chất của dầu nhờn 1. Tính bôi trơn Khi dầu đã được đặt vào giữa hai bề mặt tiếp xúc, chúng sẽ chảy loang và bám chắc vào bề mặt tạo nên một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt không cho tiếp xúc với nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động, chỉ có lớp phân tử trong dầu tiếp xúc trượt lên nhau tạo nên ma sát chống lại lực tác dụng gọi là ma sát nội ( ma sát lỏng) của dầu nhờn. Nhờ thế làm giảm ma sát của các chi tiết hoạt động trong động cơ máy móc.

Đặc trưng cho ma sát nội là độ nhớt, vì vậy việc nghiên cứu chất lượng của dầu phải bắt nguồn từ độ nhớt Độ nhớt là số đo khả năng chống lại sự chảy của dầu nhờn, được xác định bằng tỉ số giữa ứng suất trượt và tốc độ trượt Ứng suất trượt là lực trượt trên một đơn vị diện tích vuông góc với phương thẳng đứng (Pa). Tốc độ trượt là sự chênh lệch tốc độ trên một đơn vị khoảng cách theo phương thẳng đứng (gy). Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, dầu nhờn phải có độ nhớt thích hợp, phải bám chắc lên bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài, có nghĩa là nó phải có ma sát nội tại nhỏ. Bôi trơn là một tính chất rất quan trọng của dầu nhờn và chính việc sử dụng loại dầu nhờn có tính chất bôi trơn cao là thích hợp nhất.

Tính chất bôi trơn chỉ thể hiện khi có sự bôi trơn phân giới và bôi trơn nửa lỏng.  Bôi trơn phân giới biểu hiện lớp dầu vô cùng mỏng nằm trong các vùng tác động của các lực lên phân tử của bề mặt kim loại. Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 4 Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2008- 2012 Trường ĐHBRVT  Bôi trơn nửa lỏng là quá trình bôi trơn khi lớp dầu giữa các chi tiết làm việc có phần nào bị phá vỡ và do đó tại những chỗ tiếp xúc của các chi tiết sinh ra ma sát phân giới hoặc ma sát khô. Các loại dầu có tính bôi trơn cao có khả năng chống mài mòn, chống xước tốt và được sử dụng cho các máy có tải trong lớn hơn.

Một số tính chất khác của dầu nhờn đối với động cơ - Tính oxi hóa của dầu nhờn trong động cơ - Khả năng tạo muội than trong động cơ - Hiện tượng đóng lớp sơn trong động cơ - Hiện tượng tạo cặn trong động cơ - Tính chất ăn mòn của dầu nhờn trong động cơ - Nhiệt độ đông đặc, tính lưu động… 1. Phân loại dầu nhờn Theo ý nghĩa sử dụng, dầu nhờn có 4 loại chính, đó là:  Dầu nhờn động cơ  Dầu nhờn công nghiệp  Dầu nhờn thủy lực  Dầu nhờn truyền động - Trong thực tế, dầu động cơ chiếm một tỉ lệ khá lớn trong công nghiệp sản xuất dầu bôi trơn nói chung ( khoảng 40%) và được sử dụng phổ biến. Dầu thủy lực và dầu truyền động có thể coi là nhóm dầu công nghiệp đặc biệt 1.