Chương I TỔNG QUAN I.1 Giới thiệu chung Dầu động cơ là nhóm dầu quan trọng nhất trong các loại dầu nhớt. Tính trung bình chúng chiếm khoảng 40% tổng các loại dầu nhớt sản xuất trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay, dầu động cơ chiếm khoảng 70% lượng dầu nhớt. Có rất nhiều loại động cơ khác nhau, từ những loại nhỏ như động cơ xe gắn máy, máy phát điện.
tới những động cơ khổng lồ trong máy tàu thủy hoặc các thiết bị công nghiệp. Sự đa dạng về kích cỡ động cơ và dạng sử dụng chúng dẫn đến các yêu cầu bôi trơn rất khác nhau. Điều này phản ánh trong các tính chất lý – hóa lẫn tính năng sử dụng của các loại dầu động cơ. Từ đó, hàng loạt các sản phẩm được nghiên cứu để đáp ứng mọi yêu cầu.
Các loại dầu gốc và nhiều phụ gia thích hợp đã được sử dụng để đạt được các tính năng hóa lý và tính năng sử dụng đề ra. Hầu hết các dầu gốc khoáng [5], [16], [17] và phần lớn phụ gia dầu nhớt [5], [16], [17] được sử dụng để sản xuất dầu động cơ. Tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng mà dầu động cơ có thể chứa từ 5 – 20% phụ gia. Các phụ gia quan trọng nhất cho dầu động cơ bao gồm: các chất chống oxy hóa, các chất phân tán – tẩy rửa, phụ gia chống gỉ và chống ăn mòn.
Cho dù mỗi động cơ cần loại dầu với tính chất hóa – lý và tính năng sử dụng riêng để đáp ứng các vấn đề bôi trơn khác nhau, một số yếu tố ảnh hưởng tới việc bôi trơn vẫn là chung cho mọi động cơ. Các yếu tố đó làm các chức năng như sau: bôi trơn, làm mát, làm kín, làm sạch bên trong. Mức độ đạt được các chức năng này tới đâu phụ thuộc vào loại dầu được lựa chọn phù hợp với đặc tính thiết kế ban đầu của động cơ, nhiên liệu sử dụng và điều kiện vận hành. Chất lượng bảo dưỡng động cơ cũng rất quan trọng, nó liên quan tới cả tuổi thọ động cơ và chu kỳ thay dầu.
Hiện nay, có rất nhiều cách phân loại dầu động cơ như phân loại theo độ nhớt, phân loại theo tính năng, được trình bày rất chi tiết ở [5], [8]. HVTH: Chung Nhật Phương 10 Luận văn thạc sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh I.2 Dầu nhớt thải I.1 Tình hình dầu nhớt thải và phân loại I.1 Tình hình dầu nhớt thải Dầu nhớt sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng có hai loại chính là dầu nhớt công nghệp và dầu nhớt động cơ. Ngoài ra có một vài loại dầu khác ít phổ biến hơn như dầu biến thế, dầu gia công cơ khí. Tất cả các loại dầu nhớt được sử dụng trong các thiết bị máy móc với các công dụng khác nhau, đều có một thời hạn sử dụng nhất định.
Thời hạn sử dụng này được các nhà chế tạo dầu nhớt cùng các chuyên gia kỹ thuật về máy móc thiết bị đề ra, và họ cũng đề ra quy trình thay dầu. Để đảm bảo độ bền của máy móc người sử dụng phải tuân thủ quy trình và thời hạn thay dầu, cũng như sử dụng đúng chủng loại đúng mục đích thì tuổi thọ của máy móc sẽ được kéo dài và có tuổi thọ cao hơn. Vấn đề được đặt ra là tất cả các dầu nhớt thải ra sẽ được thu gom, bảo quản và quản lý nó như thế nào? Hàng năm trên thế giới sản xuất không dưới 50 triệu tấn dầu nhớt các loại [2] và cũng khoảng một nữa lượng trên được thải ra môi trường dưới nhiều dạng khác nhau. Chính vì vậy vấn đề tái sinh để tái sử dụng dầu thải, tránh ô nhiễm môi trường đã được chú trọng nghiên cứu.
Hơn nữa, việc thu gom xử lý dầu thải còn tiết kiệm nguồn tài nguyên dầu mỏ đang dần cạn kiệt và tăng lợi ích kinh tế. Thị trường Việt Nam mỗi năm tiêu thụ khoảng 270.000 tấn dầu nhớt các loại, những năm gần đây lượng dầu sử dụng mỗi năm sau lại cao hơn năm trước khoảng 10 -15%. Lượng dầu thải ở Việt Nam phân bố như sau: - Phương tiện giao thông (ô tô, xe máy) - Công nghiệp (các công ty lớn dùng nhiều dầu nhớt cho máy móc và giao thông) - Các ngành khác (nông nghiệp, sản xuất nhỏ và các công ty, xí nghiệp nhỏ) HVTH: Chung Nhật Phương 11 Luận văn thạc sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh Có rất nhiều loại dầu nhớt trên thị trường Việt Nam, thị phần dầu nhớt phân phố như sau[6]: Hình I.1 Thị phần dầu nhớt ở Việt Nam năm 2008 Trong thị trường dầu nhớt ở Việt Nam thì dầu cho động cơ chiếm khoảng 70% và tỷ lệ phân bố trong nhóm dầu nhớt động cơ được phân bố như sau[6]: Hình I.2 Các dòng sản phẩm dầu nhớt động cơ ở Việt Nam năm 2008 Dầu nhớt dành cho xe gắn máy chiếm 25% lượng dầu nhớt động cơ, như vậy lượng dầu nhớt thải hằng năm từ xe gắn máy là rất lón. Điều này càng trở nên cấp thiết vì HVTH: Chung Nhật Phương 12 Luận văn thạc sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh dầu thải gây ra các vấn đề về môi trường.
Một tấn dầu thải có thể làm hỏng 3 ha đất hoặc 10 km2 mặt nước[15]. Dầu thải có thể tồn tại lâu dài trong đất, nước và gây ra những ảnh hưởng thứ cấp nghiêm trọng đất hệ sinh thái và cuối cùng ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn. Dầu thải có chứa nhiều các hợp chất độc hại đã tích tụ từ lâu trong quá trình sử dụng chúng như các hợp chất PAH (hydrocacbon đa vòng) và các kim loại nặng. Thực tế là dầu không tan trong nước và nhẹ hơn nước nên chúng nổi trên mặt nước, ngăn sự hòa tan khí và truyền ánh sáng vào nước và do đó làm nước thiếu oxy, ánh sáng và sẽ làm chết các sinh vật trong nước.
Chúng cũng có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đối với các hệ thống thoát nước, có thể làm cho các hệ thống này không hoạt động được.2 Phân loại dầu nhớt thải Do tính chất phức tạp của dầu nhớt thải nên người ta thường phân chúng ra làm 3 nhóm như sau: - Nhóm 1: Dầu động cơ thải. Các loại dầu thải trong nhóm này cũng được chia ra làm 3 loại để tiện cho việc tái sinh, hoặc sử dụng vào các lĩnh vực khác. 9 Loại 1: Gồm tất cả các dầu nhớt động cơ và dầu xe máy thải. 9 Loại 2: Dầu động cơ và dầu công nghiệp khác.
9 Loại 3: Dầu truyền động, dầu bánh răng và dầu hộp số. - Nhóm 2: Gồm tất cả các loại dầu công nghiệp, dầu tua bin, dầu máy nén. - Nhóm 3: Dầu dùng cho máy biến thế, máy cắt điện Trong luận văn này, ta tập trung nghiên cứu về dầu nhớt thải từ xe gắn máy.2 Các tính chất của dầu nhớt thải Sự mất mát của dầu nhớt sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận hành của động cơ do sự có mặt của các chất bẩn. Các chất bẩn có thể chia ra: Chất bẩn bên ngoài HVTH: Chung Nhật Phương 13 Luận văn thạc sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh Từ không khí và các hạt cơ học từ động cơ.
Từ không khí: bụi, bẩn, hơi ẩm. Bản thân không khí cũng là chất bẩn, sự có mặt của nó là nguyên nhân gây ra sự tạo bọt trong dầu. Từ động cơ: các hạt kim loại sinh ra từ việc ăn mòn động cơ, Cacbon do sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu, oxit kim loại, nước, nhiên liệu. Sản phẩm từ quá trình dầu xuống cấp Bùn: là hỗn hợp của dầu, nước, bụi, bẩn và các hạt cacbon từ quá trình cháy không hoàn toàn của nhiên liệu.
Bùn có thể bám vào động cơ hoặc là phân tán dưới dạng keo trong dầu. Sơn: là hợp chất rắn hoặc gum, bám lên thành động cơ, là kết quả của các chất bùn tạo thành khi động cơ làm việc ở nhiệt độ cao Sản phẩm hòa tan trong dầu: là sản phẩm của sự oxi hóa dầu, nó vẫn còn lại trong dầu do không lọc ra ngoài và bám lên thành động cơ. Ở nhiệt độ thấp, cặn bẩn chủ yếu là sản phẩm từ quá trình cháy không hoàn toàn.3 Ảnh hưởng của dầu nhớt thải đến môi trường [15] Đối với nguồn đất: do dầu thải chứa các hợp chất chứa axit, các hợp chất dị nguyên tố, nếu thải dầu này ra đất sẽ làm cho vi khuẩn và vi sinh vật trong đất bị chết, các chất axit tác dụng với chất khoáng tạo ra các loại kết tủa. Nhựa trong dầu thải ở trong đất sẽ lâu phân hủy.
Do đó, khi đổ dầu thải vào đất, đất sẽ bị biến chất, không còn giá trị sử dụng. Đối với nguồn nước: Dầu nhớt thải nếu thải vào nguồn nước sẽ gây ô nhiễm nguồn nước. Các axít có trong dầu nhớt thải sẽ làm chết động thực vật trong nước. Do dầu nhớt thải có khối lượng riêng thấp hơn nước nên khi lẫn vào nước sẽ nằm trên mặt nước và có thể gây ra hiện tượng: tạo nhũ và nhũ đó rất lâu phân huỷ.
Vì thế nguồn nước đó sẽ không thể dùng được. HVTH: Chung Nhật Phương 14 Luận văn thạc sĩ CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh Đối với động thực vật: Chủ yếu động thực vật lấy nguồn sống từ đất và nước. Khi đất và nước bị ô nhiễm do dầu nhớt thải tất yếu sẽ làm cho động thực vật chết theo. Đối với con người: Dầu nhớt thải sẽ làm ô nhiễm nguồn không khí tại những nơi thay thế dầu động cơ hay những nơi con người tiếp xúc trực tiếp với nó.
Khí dầu thải tồn tại trong không khí, khi hít khí dầu thải vào người chúng ta sẽ bị các bệnh về hô hấp, về thần kinh.3 Các phương pháp và công nghệ tái sinh dầu nhớt thải hiện nay Theo ước tính thì nhu cầu về dầu bôi trơn mỗi năm tăng 15%. Tuy nhiên rất khó để biết chính xác xem bao nhiêu lượng dầu bôi trơn được bán ở Việt Nam mỗi năm và như vậy cũng rất khó dự đoán chính xác cho tương lai. Vì thực tế là các loại dầu bôi trơn rẻ tiền có thể thâm nhập vào thị trường một cách bất hợp pháp và chính phủ không thể thống kê được. Nhu cầu Lubricant dầu bôi trơn Demand ở Việt Nam Forecast in Vietnam 300000 250000 Ton/yr Tấn/năm 200000 150000 Metric 100000 50000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20072008 2009 2010 Year Năm Hình I.3 Dự đoán nhu cầu dầu bôi trơn ở Việt Nam Nhu cầu tiêu thụ dầu bôi trơn ở nước ta, theo như thống kê ở trên là rất lớn, và vì thế, lượng dầu thải thải ra hàng năm cũng rất lớn.
