Nguyên liệu chính của dầu nhớt bao gồm dầu gốc và phụ gia, dầu nhớt được sử dụng để bôi trơn các động cơ trong quá trình vận hành thực tế. Phụ gia được thêm vào dầu nhớt với mục đích cải thiện các tính chất cần thiết để đáp ứng các yêu cầu cụ thể mà dầu gốc không có.
Nguyên liệu chính của dầu nhớt trong quá trình sản xuất là gì?
1. Dầu gốc
Dầu gốc là thành phần chính của dầu nhớt, được sản xuất sau các quá trình xử lý vật lý và hóa học. Dầu gốc thường bao gồm ba loại chính: dầu thực vật, dầu khoáng và dầu tổng hợp.
Dầu thực vật thường được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt, thường được kết hợp với dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp để đáp ứng các yêu cầu cụ thể. Tuy nhiên, hiện nay dầu khoáng và dầu tổng hợp thường là lựa chọn chính trong sản xuất dầu nhớt. Dầu khoáng được ưa chuộng vì giá thành thấp, sự đa dạng và phong phú của sản phẩm, trong khi dầu tổng hợp thu hút sự quan tâm do các tính chất ưu việt của nó.
2. Dầu gốc khoáng
Dầu gốc khoáng được sản xuất ban đầu bằng cách sử dụng cặn mazut làm nguyên liệu chính. Tuy nhiên, với sự phát triển của ngành công nghiệp nặng và chế tạo máy móc, nhu cầu sử dụng dầu nhớt đã tăng cao cả về lượng và đa dạng loại dầu. Điều này đã đẩy ngành sản xuất dầu nhớt phải tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng ngày càng cao.
Kết quả của quá trình nghiên cứu là sử dụng phần cặn gudron, một sản phẩm từ quá trình chưng cất chân không, như một nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc với độ nhớt cao. Do đó, nguyên liệu chính cho việc sản xuất dầu nhờn gốc bây giờ chủ yếu là cặn mazut và gudron.
3. Cặn mazut
Cặn mazut là sản phẩm còn lại sau quá trình chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi cao hơn 350°C. Phần cặn này có thể được sử dụng để đốt cháy hoặc làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc. Để sản xuất dầu nhờn gốc từ cặn mazut, quá trình chưng cất chân không được thực hiện để tách các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau:
- Phân đoạn dầu nhờn nhẹ (LVGO - Light Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi từ 300°C đến 350°C.
- Phân đoạn dầu nhờn trung bình (MVGO - Medium Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi từ 350°C đến 420°C.
- Phân đoạn dầu nhờn nặng (HVGO - Heavy Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi từ 420°C đến 500°C.
Các phân đoạn này chứa các hydrocacbon có số carbon từ C21 đến C40 và có trọng lượng phân tử lớn (từ 1000 đến 10000). Các hydrocacbon trong phân đoạn này có cấu trúc phức tạp, bao gồm:
- Parafin mạch thẳng và mạch nhánh.
- Hydrocacbon napten đơn hoặc đa vòng thường có gắn nhánh phụ từ parafin.
- Hydrocacbon thơm đơn hoặc đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl, thường là 1 đến 3 vòng.
- Hợp chất lai hợp, chủ yếu là lai hợp giữa napten và paraffin, napten và hydrocacbon thơm.
- Hợp chất phi hydrocacbon, bao gồm các hợp chất chứa các nguyên tố oxy, nitơ, lưu huỳnh và cả kim loại.
4. Cặn gudron
Cặn gudron là sản phẩm cuối cùng sau quá trình chưng cất chân không, có nhiệt độ sôi cao hơn 500°C. Trong cặn gudron, tập trung các hydrocacbon có số nguyên tử cacbon từ C41 trở lên, thậm chí có cả C80, với trọng lượng phân tử lớn và cấu trúc phức tạp. Cặn gudron không thể được phân chia thành từng hợp chất riêng biệt, thay vào đó, chúng được chia thành ba nhóm chính như sau:
-
Nhóm chất dầu
Nhóm chất dầu gồm các hydrocacbon có trọng lượng phân tử lớn, chứa nhiều hợp chất thơm với độ ngưng tụ cao. Các hợp chất trong nhóm này thường là sự kết hợp giữa hydrocacbon thơm và napten, tạo ra các hợp chất phức tạp. Nhóm này có tỷ trọng xấp xỉ 1 và có khả năng hòa tan trong các dung môi nhẹ như paraffin và xăng. Tuy nhiên, chúng không thể được tách ra bằng cách sử dụng các chất hấp phụ như silicagen hoặc than hoạt tính vì đây là những hợp chất không có cực. Nhóm chất dầu chiếm khoảng 45-46% trong phân đoạn cặn gudron.
-
Nhóm chất nhựa
Nhóm chất nhựa bao gồm hai thành phần: chất trung tính và chất axit. Các chất trung tính trong nhóm nhựa có màu nâu hoặc đen, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong các dung môi như xăng và naptha. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tính dẻo dai và tính kết dính, ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài của sản phẩm nhựa. Hàm lượng của chất trung tính chiếm khoảng 10-15% trong khối lượng cặn gudron.
Các chất axit trong nhóm nhựa là các hợp chất có nhóm -COOH, có màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong clorofom và rượu etylic. Chúng thường tạo tính hoạt động bề mặt cho nhựa và chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ.
-
Nhóm asphanten
Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen, có cấu trúc tinh thể và tỷ trọng lớn hơn 1. Nó chứa chủ yếu các hợp chất dị vòng có khả năng hòa tan mạnh trong cacbon disulfide (CS2) và không tan trong các dung môi nhẹ như paraffin và xăng. Ở nhiệt độ 300°C, asphanten không nóng chảy mà bị cháy thành tro.
Trong cặn gudron, nhóm dầu, nhựa và asphanten tồn tại ở trạng thái hệ keo, trong đó nhóm nhựa hòa tan trong dầu để tạo thành một dung dịch thực sự, gọi là môi trường phân tán. Asphanten không hòa tan trong nhóm dầu nên tồn tại ở trạng thái pha phân tán. Ngoài ba nhóm chất trên, cặn gudron còn chứa các hợp chất cơ kim của kim loại nặng và các hợp chất cacbon, cacboit, các hợp chất này không tan trong các dung môi thông thường, chỉ tan trong pyridine.
Xem thêm: Ứng dụng dầu nhớt trong ngành công nghiệp hàng không
7. Dầu nhớt tổng hợp
Dầu nhớt tổng hợp là sản phẩm dầu nhớt được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từ các hợp chất ban đầu, cho phép định rõ các tính chất trước. Dầu tổng hợp có những ưu điểm, tính chất đặc trưng riêng, bên cạnh những đặc tính tốt của dầu khoáng. Ưu điểm chính của dầu tổng hợp bao gồm:
- Khoảng nhiệt độ hoạt động rộng: Dầu tổng hợp hoạt động hiệu quả trong khoảng nhiệt độ rất rộng, từ -55°C đến 320°C.
- Độ bền nhiệt lớn: Dầu tổng hợp thường có khả năng chịu nhiệt độ cao mà không bị phân hủy, giúp đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị trong điều kiện nhiệt độ cao.
- Nhiệt độ đông đặc thấp: Dầu tổng hợp có nhiệt độ đông đặc thấp hơn so với dầu khoáng, giúp bảo vệ động cơ và thiết bị trong môi trường lạnh.
- Chỉ số độ nhớt cao: Chỉ số độ nhớt cao của dầu tổng hợp giúp duy trì độ nhớt ổn định trong điều kiện thay đổi nhiệt độ.
Dầu tổng hợp ngày càng được ưa chuộng, đặc biệt trong các động cơ phản lực. Phân loại dầu tổng hợp có thể được thực hiện theo hai phương pháp chính:
- Phân loại dựa trên tính chất đặc thù: Như độ nhớt và khối lượng riêng.
- Phân loại dựa trên bản chất: Bao gồm bốn loại chính là hydrocacbon tổng hợp, este hữu cơ, poly glycol và este photphat. Chất lượng dầu tổng hợp tiêu dùng phụ thuộc vào việc lựa chọn loại dầu tổng hợp phù hợp cho từng ứng dụng, với bốn loại hợp chất chính này chiếm hơn 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ trong thực tế.
8. Phụ gia cho dầu nhớt
Phụ gia là một thành phần quan trọng trong dầu nhớt thương phẩm, bên cạnh dầu gốc, có tác động lớn đến chất lượng và tính chất của dầu bôi trơn. Phụ gia có thể bao gồm các hợp chất hữu cơ, vô cơ và thậm chí nguyên tố hóa học, được thêm vào chất bôi trơn để cải thiện hoặc mang lại các tính chất cụ thể.
Hàm lượng phụ gia thường nằm trong khoảng 0,01% đến 5%, tuy nhiên, trong một số trường hợp, hàm lượng này có thể thấp hơn hoặc cao hơn tùy theo mục đích sử dụng. Sự tương tác giữa các phụ gia trong dầu bôi trơn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tính chất của dầu, có thể tạo ra tác động tương hỗ hoặc tác động đối kháng. Do đó, việc nghiên cứu và phối trộn các phụ gia cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và tính ổn định của dầu nhờn.
Ngày nay, để đáp ứng các yêu cầu về tính năng bôi trơn, dầu thường chứa nhiều loại phụ gia khác nhau. Các phụ gia này có thể được pha trực tiếp vào dầu nhớt hoặc được phối trộn với nhau trước khi được đưa vào dầu nhớt dưới dạng sản phẩm đóng gói. Sự tương tác và kết hợp giữa các phụ gia và dầu gốc cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất dầu nhờn.
9. Yêu cầu chung cho chất phụ gia
Các yêu cầu chung cho một loại phụ gia bôi trơn bao gồm:
- Phụ gia cần hòa tan tốt trong dầu bôi trơn để có thể kết hợp một cách hiệu quả với dầu gốc.
- Phụ gia nên có khả năng duy trì tính chất của dầu bôi trơn khi tiếp xúc với nước.
- Phụ gia không nên ảnh hưởng đến quá trình nhũ hóa (emulsification) của dầu trong nước.
- Phụ gia cần duy trì tính chất và tính ổn định trong môi trường chứa nước, kim loại.
- Phụ gia không nên bốc hơi dưới điều kiện làm việc của hệ thống dầu bôi trơn, để đảm bảo tính ổn định của dầu.
- Phụ gia không nên tạo điều kiện để dầu hút ẩm.
- Tính chất và hiệu suất của phụ gia cần có thể kiểm tra và đánh giá.
- Phụ gia cần an toàn cho sức khỏe, có giá thành hợp lý và dễ tìm kiếm trên thị trường.
Có một số loại phụ gia chính được thêm vào dầu bôi trơn để cải thiện các tính chất cụ thể:
- Phụ gia tăng chỉ số nhớt: Sử dụng để làm tăng chỉ số nhớt của dầu, đặc biệt trong môi trường nhiệt độ thay đổi. Các loại phụ gia này có thể là các polymer tan trong dầu, bao gồm dạng hydrocacbon và dạng este.
- Phụ gia kìm hãm quá trình ôxy hóa: Các phụ gia này giúp ngăn chặn quá trình ôxy hóa của dầu, tăng độ bền ôxy hóa và ngăn chặn hiện tượng cháy vòng găng.
- Phụ gia kìm hãm quá trình ôxy hóa dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại: Các chất thơm nhiệt được sử dụng để chậm quá trình ôxy hóa của dầu ở nhiệt độ cao, đặc biệt trên bề mặt kim loại. Các phụ gia này giúp bảo vệ, chống rỉ cho các chi tiết động cơ.
Trên đây, Công ty Thiên Long đã cung cấp thông tin về nguyên liệu chính của dầu nhớt bao gồm dầu gốc và phụ gia. Dầu gốc có thể bao gồm dầu thực vật, dầu khoáng và dầu tổng hợp. Dầu khoáng và dầu tổng hợp chiếm vai trò quan trọng trong sản xuất dầu nhớt hiện nay, với ưu điểm về giá thành, tính đa dạng, và các tính chất ưu việt.
Còn phụ gia thêm vào dầu nhớt để cải thiện, điều chỉnh các tính chất cụ thể như tăng chỉ số nhớt, chống oxy hóa, bảo vệ các chi tiết động cơ. Quá trình lựa chọn, kết hợp nguyên liệu chính này đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm dầu nhớt có hiệu suất và tính chất đáng tin cậy.
Xem thêm:
Ứng dụng dầu nhớt trong ngành công nghiệp khai thác dầu khí
Ứng dụng dầu nhớt trong ngành công nghiệp đóng tàu
- Loại hóa chất tẩy dầu mỡ hiệu quả nhất (19.08.2017)
- Những lý do nên chọn dầu máy nén khí fusheng fs600 (01.12.2023)
- Khám phá những điều cần biết về dầu máy nén khí castrol aircol mr 46 (01.12.2023)
- Tại sao dầu làm mát máy nén khí quan trọng? (01.12.2023)
- Các loại dầu bôi trơn cho máy nén khí piston (01.12.2023)
- Các loại dầu máy nén khí phổ biến (01.12.2023)
- Những ưu điểm mà dầu máy nén khí Atlas Copco mang lại (01.12.2023)
- Ứng dụng của dầu truyền nhiệt therminol 55 trong công nghiệp (01.12.2023)