thiết kế phân xưởng chưng cất dầu nhờn

Đồ án tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Dầu mỏ được con người biết đến và sử dụng vào thế kỷ 18 với mục đích thắp sáng. Năm
1853 tại Mỹ xuất hiện giếng khoan đầu tiên đây là bước chuyển mình và đi lên của ngành
khai thác và chế biến dầu mỏ.
Đến năm 1992, thế giới đã có tới 100 loại dầu mỏ khác nhau thuộc sở hữu của 48 quốc
gia trong đó có Việt Nam. Quốc gia có sản lượng dầu mỏ lớn nhất là Arập xêút chiếm 26%
tổng sản lượng dầu mỏ trên thế giới.
Cho đến nay khi chưa có sự thống nhất nhưng đa số dư luận khoa học cho rằng: Dầu mỏ
có nguồn gốc hữu cơ. Tuỳ thuộc vào tuổi của dầu, độ sâu và tính chất địa lý mà dầu mỏ có
thể khác nhau. Nhưng đặc điểm chung của dầu đều tồn tại ở thể lỏng sánh và dính. Dầu thô
có màu tối hay gặp là màu nâu và đen, có mùi đặc trưng khó ngửi. Dầu mỏ không tan trong
nước nhẹ hơn nước. Thành phần của dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp chứa chủ yếu là
hydrrocacbon (80 – 85%C, 10 – 14%H).
Công nghiệp dầu khí là một ngành công nghiệp có những bước thay đổi và phát triển
không ngừng, đặc biệt là những năm cuối thể kỷ 20. Công nghiệp dầu khí đã và đang trở
thành ngành công nghiệp mũi nhọn, bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của một số
nguyên liệu trong ngành công nghiệp hoá dầu, song không thể không nhắc đến nguyên liệu
mazut, là một trong những nguyên liệu có đặc tính quan trọng để sản xuất ra dầu nhờn.
Mazut có tên gọi là dầu cặn, được sử dụng phổ biến cho ngành tổng hợp hoá dầu và các
ngành công nghiệp khác. Nguyên liệu Mazut đã góp phần tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu
phát triển các chủng loại và chất lượng sản phẩm của ngành công nghiệp hoá dầu.
Ngày nay nguyên liệu Mazut được sử dụng với mục đích chủ yếu là giải quyết nhu cầu
nguyên liệu cho động cơ và nguyên liệu cho công nghiệp. Do có nhiều tính năng ưu việt
trong khi sử dụng, mà các dạng nguyên liệu cổ truyền không có được, đó là: Dễ bảo quản và
vận chuyển, dễ sử dụng ở quy mô công nghiệp hiện đại, nên nhu cầu sử dụng nguyên liệu
Mazut ngày càng tăng nhanh.
Cùng với sự phát triển đất nước nói chung, cũng như sự phát triển không ngừng của
ngành công nghiệp dầu khí nói riêng, thì nguyên liệu mazut đã được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực, công nghiệp sản xuất khác nhau và là nguyên liệu không thể thiếu của: Lò
nung xi măng, gốm, sứ, các lò sấy lương thực, thực phẩm, các lò hơi nhà máy điện…

Nguyễn Công Chính Trang 1
Đồ án tốt nghiệp
Chính vì vậy mà chưng cất dầu mazut ở áp suất chân không để sản xuất ra dầu nhờn gốc
là rất quan trọng trong nền kinh tế đất nước hiện nay.
Nguyễn Công Chính Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
I. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC.
Bôi trơn là phương pháp làm giảm ma sát và mài mòn đến mức thấp nhất bằng cách tạo
ra giữa bề mặt ma sát một lớp chất được gọi là chất bôi trơn. Hầu hết chất bôi trơn là chất
lỏng. Do vậy các chất bôi trơn lỏng (dầu bôi trơn) được biết đến nhiều nhất trong ứng dụng
kỹ thuật. Đó là do chúng tạo ra sự ngăn cách bề mặt một cách nhanh chóng một khi được sử
dụng hợp lý và chúng có khả năng làm mát tốt.
Nguyên liệu để sản xuất ra dầu bôi trơn (dầu gốc) là các hydrocacbon tự nhiên và tổng
hợp khác nhau. Tuy nhiên do giá thành sản xuất các hỗn hợp hydrocacbon từ dầu mỏ thấp
nên chúng được sử dụng phổ biến hơn cả để sản xuất dầu gốc. Bản chất của dầu thô và của
quá trình lọc dầu sẽ quyết định tính chất vật lý và hoá học của dầu gốc tạo thành. Trong dầu
mỏ ở phân đoạn cặn mazut có cả những cấu tử có ích và cả những cấu tử không có lợi cho
việc bôi trơn. Vì vậy, việc tách các thành phần không mong muốn trong sản xuất dầu gốc là
không thể thiếu. Quá trình này được thực hiện nhờ các quá trình lọc dầu cho phép thu được
dầu gốc có chất lượng cao.
Đối với việc sản xuất các sản phẩm dầu nhờn từ dầu mỏ dạng nhiều lưu huỳnh và nhiều
parafin thì phải lựa chọn sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn phức tạp hơn và sử dụng dung
môi chọn lọc, phải thêm quá trình khử parafin, rồi đến quá trình hấp thụ lần cuối trên đất sét
hay thay thế cho quá trình này bằng quá trình làm sạch bằng hydro.
Như chúng ta đã biết, quá trình chưng cất chân không là quá trình đầu tiên của hệ thống
sản xuất dầu nhờn. Việc phân chia các phân đoạn có triệt để hay không đều ảnh hưởng đến
các chỉ tiêu của quá trình cơ bản sản xuất dầu nhờn. Tất cả các phân đoạn dầu nhờn được
phân chia qua quá trình chưng cất ở áp suất chân không bao gồm:
• Phân đoạn dầu nhờn nhẹ: 300 ÷ 400

0
C.
• Phân đoạn dầu nhờn trung bình: 350 ÷ 420
0
C.
• Phân đoạn dầu nhờn nặng: 320 ÷ 500
0
C.
• Phân đoạn dầu nhờn cặn: > 500
0
C.
Các phân đoạn này đều trải qua quá trình trích ly (hay làm sạch) bằng dung môi chọn lọc
(có thể dùng phenol hay fufurol…). Sau đó tiếp tục tới quá trình kết tinh (hay khử) parafin
Nguyễn Công Chính Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
nhẹ để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn và cuối cùng làm sạch lần cuối bằng các chất
dung môi có lẫn từ các quá trình trên và tách hết các chất axit. Kết thúc hệ thống là giai đoạn
pha trộn các cấu tử dầu nhờn với các tỷ lệ khác nhau và pha trộn với các phụ gia với các
chức năng khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Loại sơ đồ công nghệ sản xuất dầu nhờn đơn giản nhất là loại để nhận dầu nhờn đi từ dầu
mỏ thuộc loại ít lưu huỳnh, ít parafin và ít nhựa. Ở Liên Xô người ta sử dụng sơ đồ công
nghệ như hình 1a để sản xuất dầu nhờn.
Hình 1a. Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu iítparafin và ít lưu huỳnh.
Nguyễn Công Chính Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
Để nhận dầu nhờn có chỉ số độ nhớt cao dùng đặc biệt cho một số máy móc, người ta đã
nghiên cứu và ứng dụng quá trình làm sạch dầu nhờn bằng hydrocraking và hydro hoá. Quá
trình hydrocracking để sản xuất dầu nhờn với nguyên liệu là các phân đoạn dầu nhờn cất có
độ nhớt cao và phân đoạn dầu nhờn cặn lấy từ quá trình khử asphanten trong gudron thay thế
cho quá trình làm sạch bằng dung môi chọn lọc cho ta sản phẩm dầu nhờn có chỉ số độ nhớt

cao (từ 100 đến 135). Tuy nhiên chi phí cho quá trình này cao hơn so với làm sạch bằng
dung môi chọn lọc.
Công nghệ chế biến dầu nhờn gốc được thể hiện theo trình tự của sơ đồ sau:
Hình 1b. Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu gốc
Nguyễn Công Chính Trang 5
Đồ án tốt nghiệp
Việc tách các thành phần không mong muốn trong sản xuất dầu gốc được thực hiện nhờ
các quá trình chọn lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc chất lượng cao, ngay cả với phân
đoạn dầu nhờn của dầu thô chưa thích hợp cho sản xuất dầu nhờn. Sơ đồ công nghệ chung
để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ thường bao gồm các công đoạn như hình 1b, gồm các
quá trình sau:
- Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut.
- Chiết tách, trích ly bằng dung môi.
- Tách hydrocacbon rắn (sáp).
- Làm sạch lần cuối bằng quá trình hydro hoá.
Quá trình tách asphan bằng dung môi propan thường được áp dụng để sản xuất dầu nhờn
có độ nhớt cao từ nguyên liệu cặn gudron cũng được xếp vào quá trình chiết, trích ly bằng
dung môi.
I.1. Quá trình chưng cất chân không
Qúa trình chưng cất chân không cho phép ta nhận được các phân đoạn riêng biệt dựa vào
khoảng nhiệt độ sôi hay độ nhớt. Do mục đích của công đoạn này là điều chỉnh độ nhớt và
nhiệt độ chớp cháy của phân đoạn dầu gốc.
Sơ đồ chưng cất chân không được trình bày trên hình 2.
Qúa trình chưng cất chân không cho phép nhận được các phân đoạn dầu bôi trơn có độ
nhớt khác nhau. Phần dầu nhẹ nhất, có độ nhớt nhỏ nhất thu được ở đinh tháp và phần nặng
nhất thu được ở đáy tháp có độ nhớt lớn nhất. Trong các phân đoạn thu được sẽ có mặt tất cả
các cấu tử có mặt trong nguyên liệu của loại dầu đem chưng cất.
Như chúng ta đã biết, các loại dầu mỏ khác nhau thì chúng đều khác nhau về thành phần
hoá học nên không phải tất các dầu mỏ đều cho ta dầu bôi trơn có chất lượng tốt. Nhưng nhờ
công nghiệp chế biến dầu hiện đại, người ta có thể thu được dầu gốc chất lượng tốt từ bất kỳ

dầu thô nào, song giá thành sản phẩm sẽ rất khác nhau và sẽ càng cao nếu nguyên liệu không
thuận lợi. Loại dầu thô tốt nhất cho việc sản xuất dầu gốc là các phân đoạn dầu nhờn có chứa
nhiều hydrocacbon naphten và các hydrocacbon thơm một vòng có nhánh, parafin dài phân
nhánh và các izo-parafin. Còn dầu thô xấu nhất là loại dầu chứa nhiều hydrocacbon đa vòng
và các hydrocacbon thơm ngưng tụ cao.
Nguyễn Công Chính Trang 6
Đồ án tốt nghiệp
Khi chưng cất chân không, độ nhớt là hàm số của khoảng nhiệt độ sôi và cũng là hàm số
của trọng lượng phân tử. Độ nhớt là một tham số quan trọng bởi vì khi chưng cất chân
không khó có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ cất như trong chưng cất khí quyển. Do vậy
nhiều khi không đảm bảo tuyệt đối chính xác nhiệt độ chớp cháy của phân đoạn dầu nhờn
nào đó. Để điều chỉnh thông số này, người ta phải tiến hành tách các cấu tử có nhiệt độ sôi
thấp bằng cách chưng cất lôi cuốn theo hơi nước trong các tháp bay hơi phụ.
Phần cặn từ quá trình chưng cất khí quyển (gọi là phần cặn rộng) được đưa thẳng tới tháp
chân không, tại đây phần cặn nào được tách thành các phần cất dầu bôi trơn khác nhau và
phần cặn cất chân không (phần cặn hẹp) Trong vài thập kỷ gần đây, công nghệ chưng cất
chân không đã được phát triển một cách đáng kể. Mục tiêu chủ yếu là tận dụng tối đa các
phần cất có giá trị và giảm mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị.
Hình 2. Sơ đồ hệ thống chưng cất chân không có thu các phân đoạn dầu nhờn gốc
I.2. Quá trình chiết bằng dung môi.
Việc tách bằng chưng cất được dựa trên sự khác biệt về khoảng nhiệt độ sôi mà không
cho phép phân chia về mặt hoá học như parafin, aromat và naphten. Tuy nhiên tính chất của
sản phẩm phụ thuộc vào bản chất hoá học của các cấu tử cũng như các tính chất vật lý của
chúng. Do quá trình chưng cất phân đoạn chưa loại bỏ hết được các cấu tử không mong
muốn, thường làm cho dầu nhờn sau một thời gian sử dụng bị đổi màu, tăng độ nhớt, xuất
hiện các hợp chất có tính axit không tan trong dầu được gọi là cặn bùn. Việc chiết tách các
cấu tử không mong muốn bằng dung môi cho phép sản xuất ra được dầu gốc chất lượng cao
Nguyễn Công Chính Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
từ bất kỳ loại dầu thô nào, kể cả từ loại có hàm lượng hydrocacbon đa vòng thơm và cặn

nhựa khá cao. Chính vì thế mà quá trình tách bằng dung môi rất quan trọng và không thể
thiếu trong công nghệ sản xuất dầu nhờn có chất lượng cao.
Nguyên lý của quá trình chiết bằng dung môi dựa trên việc sử dụng dung môi. Việc lựa
chọn dung môi phụ thuộc vào tính chọn lọc của nó, tức là dựa vào khả năng phân tách hai
nhóm cấu tử khác nhau về mặt hoá học. Khi trộn dung môi với nguyên liệu ở điều kiện thích
hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽ được phân chia thành hai nhóm: .
• Nhóm cấu tử hoà tan tốt vào dung môi tạo thành pha riêng gọi là pha chiết (extract).
• Nhóm cấu tử không hoà tan hoặc hoà tan rất ít vào dung môi gọi là rafinat.
Sản phẩm có ích có thể nằm trong extract hoặc trong pha rafinat tuỳ dung môi sử dụng.
Dựa vào bản chất của dung môi mà người ta chia thành dung môi có cực và dung môi không
cực, hay dung môi hỗn hợp, nhưng dù loại dung môi nào được chọn cũng phải thoả mãn các
yêu cầu sau :
+ Phải có tính hoà tan chọn lọc, tức là phải có khả năng phân tách thành hai nhóm cấu tử:
nhóm có lợi và nhóm không có lợi cho dầu gốc. Tính chất này còn được gọi là độ chọn lọc
của dung môi.
+ Phải bền về mặt hoá lọc, không phản ứng với các cấu tử của nguyên liệu, không gây ăn
mòn và dễ sử dụng.
+ Có giá thành rẻ, dễ kiếm.
+ Có nhiệt độ sôi khác xa so với cấu tử cần tách để dễ dàng thu hồi dung môi, tiết kiệm
được năng lượng.
Ba loại dung môi được sử dụng để chiết tách các phần hydrocacbon thơm và cặn nhựa ra
khỏi phân đoạn dầu nhờn hiện nay đó là phenol, fufurol và N-metylpirolydon (NMP). Còn
để tách các hợp chất nhựa - asphan trong phân đoạn gudron phổ biến là dùng propan lỏng.
I.2.1. Quá trình khử asphan.
Do trong cặn gudron có chứa nhiều các cấu tử không có lợi cho dầu gốc nên nếu đưa trực
tiếp vào trích ly sẽ không cho phép đạt chất lượng và hiệu quả mong muốn. Chính vì thế
người ta thường tiến hành khử asphan trước. Trong sản xuất dầu nhờn, phổ biến dùng propan
lỏng để khử chất nhựa, asphanten trong phân đoạn gudron.
Nguyễn Công Chính Trang 8
Đồ án tốt nghiệp

Mục đích của quá trình này là ngoài việc tách các hợp chất nhựa - asphan, còn cho phép
tách cả các hợp chất thơm đa vòng vì các hợp chất này đã làm giảm độ nhớt, chỉ số khúc xạ,
độ cốc hoá và nhận được dầu nhờn nặng có độ nhớt cao cho dầu gốc.
Cơ sở lý thuyết của quá trình là các hợp chất nhựa, asphan chiếm phần chủ yếu trong cặn
gudron, chúng là các hợp chất có khả năng hoà tan kém trong dung môi không cực. Nhờ tính
chất này, người ta chọn dung môi parafin để tách chúng.
Dung môi tạo điều kiện cho quá trình đông tụ các chất nhựa – asphan và hoà tan chọn lọc
hydrocacbon. Trong dung môi parafin, khả năng hoà tan các hợp chất hydrocacbon có thể
sắp xếp theo thứ tự giảm dần như sau:
Naphten, parafìn > hydrocacbon thơm một vòng > hydrocacbon đa vòng.
Do vậy trong quá trình khử, đồng thời xảy ra hai quá trình: đông tụ, lắng các chất nhựa -
asphan và trích ly các hợp chất hyđrocacbon. Nếu tăng dần trọng lượng phân tử của dung
môi không cực, sẽ làm tăng khả năng hoà tan của dung môi và như vậy sẽ làm giảm độ chọn
lọc. Chính vì thế trong thực tế propan lỏng là dung môi thích hợp nhất cho quá trình này.
Propan lỏng là một chất lỏng không màu, không mùi nhưng độc với thần kinh trung ương
của người và động vật. Propan lỏng có một tính chất đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ từ 40
đến 60
0
C nó hoà tan parafin rất tốt, nhưng khả năng này giảm khi nhiệt độ tăng cho đến khi
đạt đến nhiệt độ hoà tan tới hạn của prôpan (96,8
0
C) tất cả các hydrocacbon đều không tan
trong propan. Trong khoảng 40 ÷ 96,8
0
C các hợp chất nhựa. - asphan có phân tử lượng cao
hầu như không tan trong propan, vì thế tính chất này sẽ quyết định chế độ công nghệ khử
asphan bằng propan. Quá trình tách bằng chưng cất các phân đoạn chủ yếu dựa vào trọng
lượng phân tử, còn chiết tách bằng dung môi thì đưa vào chủng loại phân tử. Quá trình tách
asphan nằm ở vị trí trung gian giữa hai quá trình này, vì tách asphan phụ thuộc vào cả trọng
lượng phân tử và chủng loại cấu trúc phân tử.

Nguyễn Công Chính Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3. Sơ đồ đơn giản của quá trình tách asphan bằng propan
Sơ đồ công nghệ quá trình tách asphan được trình bày trên hình 4.
Hình 4. Sơ đồ nguyên lý chung của quá trình tách asphan.
Nguyên liệu tiếp xúc với lượng propan lỏng lớn gấp 5 ÷ 8 lần theo thể tích ở nhiệt độ
thích hợp đã chọn trước. Dầu càng nặng thì lượng propan dùng càng phải lớn, pha chiết chứa
từ 30 ÷ 50% propan (theo thể tích, còn lại là khối lượng asphan. Đó không hẳn là dung dịch
mà là một dạng nhũ tương của các hợp chất asphan trong propan. Từ sơ đồ hình 4 cho thấy
propan được đưa vào đáy tháp chiết, còn nguyên liệu (phần cặn chưng cất chân không) được
đưa vào đỉnh tháp. Vì propan chuyển động ngược lên đỉnh tháp, nó hoà tan dầu từ nguyên
Nguyễn Công Chính Trang 10
Đồ án tốt nghiệp
liệu rồi mang chúng theo lên đỉnh tháp. Các loại hợp chất nhựa, asphan đi ra từ đáy tháp, còn
hỗn hợp dầu – propan đi ra từ đỉnh là phần rafinat (rafinat gồm dung môi và 15 ÷ 20% khối
lượng dầu). Propan tách ra được cho quay trở lại tuần hoàn trong hệ thống để sử dụng tiếp
và còn lại là dầu gốc có độ nhờn thích hợp.
I.2.2. Quá trình chiết bằng dung môi chọn lọc.
Quá trình này có nhiệm vụ tách các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng các hợp chất
nhựa asphan bằng các dung môi có cực nhằm cải thiện thành phần hóa lọc của dầu nhờn .
Các quá trình này được xem như là các quá trình làm sạch chọn lọc dầu gốc.
* Cơ sở lý thuyết của quá trình
Các hợp chất nhựa, aromat đa vòng là những cấu tử có hại, không mong muốn có mặt
trong dầu nhờn. Sự có mặt của chúng không những làm cho chất lượng kém đi, chỉ số nhớt
thấp mà chúng còn làm cho màu dầu rất xấu. Các hợp chất này bằng phương pháp chưng cất
không thể loại bỏ được. Làm sạch dựa vào tính chất hòa tan chọn lọc của dung môi có cực
cho phép sản xuất ra được dầu gốc chất lượng cao từ bất kỳ dầu thô nào. Vai trò quan trọng
trong quá trình làm sạch chọn lọc là tính chất của dung môi đó là tác dụng của lực Van der
Waals (lực định hướng, cảm ứng, phân tán) xảy ra giữa dung môi và các hợp chất phân cực
cần phải tách đi trong dầu nhờn. Yếu tố quan trọng của quá trình làm sạch chọn lọc là độ

chọn lọc và khả năng hòa tan của dung môi .
Độ chọn lọc là khả năng phân tách rõ ràng các cấu tử nguyên liệu và rafinat, bao gồm các
hợp chất có ích như iso-parafin, naphten, lai hợp parafin - naphten và các hợp chất thơm một
vòng. Còn phần trích ly (extract) chỉ chứa các cấu tử có hại như là các hợp chất đa vòng,
nhựa asphan và một lượng rất nhỏ các hợp chất có lợi.
Khả năng hòa tan của dung môi là đại lượng được thể hiện bằng dung môi cần thiết để
hòa tan một lượng xác định các cấu tử của nguyên liệu, hay nói cách khác là trong điều kiện
để nhận rafinat có chất lượng xác định, lượng dung môi cần thiết càng ít để nhận được cùng
một rafinat chất lượng tương đương, thì khả năng hòa tan của dung môi càng lớn.
Về nguyên lý, độ chọn lọc và khả năng hòa tan là hai đại lượng ngược nhau, tăng chỉ tiêu
này sẽ dẫn tới làm giảm chỉ tiêu kia. Độ chọn lọc là khả năng hoà tan của mỗi một dung môi
không phải là đại lượng cố định mà chúng phụ thuộc vào thành phẩn hoá học của nguyên
liệu. Độ hòa tan của hydrocacbon trong dung môi có cực không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc
của hydrocacbon mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thường tuân theo một số quy luật sau:
Nguyễn Công Chính Trang 11
Đồ án tốt nghiệp
• Khi tăng số vòng trong phân tử hydrocacbon thì độ hòa tan tăng.
• Khi tăng chiều dài mạch alkyl, độ hòa tan giảm xuống.
• Độ hòa tan giảm khi tăng số nguyên tử cacbon trong naphten.
• Độ hòa tan của hydrocacbon thơm sẽ lớn hơn naphten khi có cùng số nguyên tử
cacbon trong vòng.
• Hydrocacbon lai hợp naphten - thơm có độ hòa tan cao hơn so với naphten có cấu
trúc tương tự.
• Hyđrocacbon parafin có độ hòa tan nhỏ nhất.
Như trên đã nói, ngày nay người ta đâng sử dụng phổ biến ba loại dung môi có cực để
tách các hợp chất nhựa và thơm đa vòng ra khỏi nguyên liệu dầu nhờn là phenol, furfurol là
N-metylpyrolidon (NMP).
Bảng 1. Một số tính chất của các dung môi
Chỉ tiêu Phenol Fufurol NMP
Khối lượng riêng ở 20

0
C, kg/cm
3
1060 1159 1033
Nhiệt độ sôi,
0
C 181 162 204
Nhiệt độ nóng chảy,
0
C +41 -39 -24
Nhiệt độ bắt cháy cốc hở,
0
C 79 59 -
Nhiệt độ tới hạn,
0
C 419 396 -
Áp suất tới hạn, Mpa 6,07 5,3 1,04
Độ nhớt động học ở 50
0
C, Pa.s 32,4 11,5 10,4
Nhiệt bay hơi, kJ/kg 445,9 450,0 493,1
Nhiệt nóng chảy, kJ/kg 121,4 - -
Nói chung, mục đích của việc chiết tách bằng dung môi là cải thiện độ chống lão hoá và
đặc tính nhiệt nhớt của dầu gốc. Nếu đem dung môi hoà trộn kỹ với phân đoạn dầu sau khi
để yên cho hỗn hợp này lắng tách thì hai pha hoặc hai lớp sẽ được tạo thành. Pha chiết chứa
hầu như toàn bộ dung môi cùng với các cấu tử tan trong đó, mà chủ yếu là hydrocacbon no
và một ít dung môi. Còn rafinal gồm các cấu tử không tan. Sau khi tách dung môi, phần
chiết và phần còn lại đều không biến đổi gì về mặt hoá học.
Nguyễn Công Chính Trang 12
Đồ án tốt nghiệp

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý chung của quá trình chiết tách bằng dung môi
Trong ba loại dung môi, các nhà máy của Nga, dung môi chủ yếu dùng cho quá trình làm
sạch chọn lọc là phenol. Phenol có khá năng hoà tan cao, tạo điều kiện thuận lợi cho làm
sạch nguyên liệu dầu nhờn, nhất là loại có chứa nhiều cặn và độ nhớt cao đồng thời dung
môi này cũng rẻ tiền và dễ kiếm. Tuy nhiên, phenol lại rất độc hại đối với người, do đó đặt
vấn đề bảo vệ môi trường và bảo hộ lao động.
Ở nhà máy khác trên thế giới lại hay dùng quá trình làm sạch bằng fufurol do ít độc hại
hơn so với phenol. Và tuy có khả năng hoà tan kém hơn phenol, nhưng dung môi này lại có
độ chọn lọc cao hơn. Điều này sẽ cho hiệu quả lớn hơn khi dùng fufurol để làm sạch phần
cất chứa nhiều hydrocacbon hơn. Dung môi này được sử dụng rộng rãi để nâng cao chỉ số độ
nhớt và tính năng, chống oxy hoá của các phân đoạn dầu chưng cất và dầu cặn. Tính oxy hoá
mạnh và dễ tạo nhựa khi có mặt không khí và nước là nhược điểm chính của dung môi
fufurol. Để tránh quá trình oxy hoá nó, trong công nghiệp người ta hay áp dụng các biện
pháp sau :
• Bảo quản fufurol trong môi trường khí trơ.
• Kiểm tra chặt chẽ nhiệt độ trong hệ thống đun nóng và tái sinh dung môi.
• Khử khí sơ bộ khỏi nguyên liệu trước khi tiến hành trích ly
• Có thể thêm chất chống oxy hoá đặc biệt và fufurol.
Nguyễn Công Chính Trang 13
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2 này so sánh một số tính chất của rafinat được tách chiết bằng fufurol với phân
đoạn dầu chưng cất.
Tính chất Dầu chưng cất gốc naphten Rafinat
Độ nhớt, mm
2
/s
Ở 40
0
C 93 77
Ở 100

0
C 8,2 8,1
Chỉ số độ nhớt 26 61
Khối lượng riêng g/cm
3
ở 15
0
C 0,9229 0,906
Nhiệt độ đông đặc,
0
C -32 -32
Cặn cacbon, % khối lượng 0,17 0,07
Bảng 2. Một số tính chất của rafinat được chiết tách bằng fufurol so với phân đoạn dầu
chưng cất .
Tuy nhiên do khả năng hoà tan các chất nhựa của fufurol kém nên dung môi này chỉ áp
dụng đối với nguyên liệu dầu nhờn có chất lượng cao. Nghĩa là nguyên liệu chứa ít nhựa và
hợp chất đa vòng. Do vậy, ngày nay các quá trình này đã được thay thế bằng dung môi NMP
có khả năng hoà tan tốt hơn có độ chọn lọc cao hơn và đặc biệt là có độ độc hại nhỏ hơn.
Trong quá trình làm sạch bằng phenol và NMP người ta phải giảm khả năng hoà tan của
các dung môi này để tăng độ chọn lọc của chúng bằng cách cho thêm chất giảm khả năng
hoà tan. Điều này làm cho quá trình trích ly hoàn thiện hơn và mở rộng thêm khả năng chọn
điều kiện công nghệ tối ưu cho quá trình làm sạch.
Hình 6. Sơ đồ công nghệ đơn giản của quá trình chiết tách bằng fufurol
I.3. Qúa trình tách sáp
I.3.1. Khái niệm chung
Sáp là một hỗn hợp mà chủ yếu là các parafin phân tử lớn và một lượng nhỏ các
hydrocacbon khác có nhiệt độ nóng chảy cao (chúng dễ bị kết tinh ở nhiệt độ thấp) và kém
Nguyễn Công Chính Trang 14
Đồ án tốt nghiệp
toà tan vào dầu nhờn ở nhiệt độ thấp. Vì thế chúng cần phải được tách ra khỏi dầu nhờn.

Trong thực tế, đa phần dầu gốc chế tạo từ dầu mỏ đều phải qua khâu tách sáp, xử lý tách
parafin trừ khi hàm lượng parafin thấp không ảnh hưởng tới độ linh động của dầu.
Tách parafin là một khâu quan trọng và khó khăn trong quá trình sản xuất dầu nhờn gốc.
Có hai loại quy trình công nghệ hiện đang được sử dụng trong công nghiệp sản xuất dầu
nhờn, đó là:
- Làm lạnh để kết tinh sáp và dùng dung môi để hoà tan phần dầu đủ cho phép lọc nhanh
tách sáp khỏi dầu nhờn.
- Cracking chọn lọc để bẻ gãy parafin tạo sản phẩm hay qúa trình này còn gọi là quá trình
tách parafin dùng xúc tác.
Tùy theo mức độ khử parafin mà người ta có thể phân thành quá trình khử parafin bình
thường hay quá trình khử parafin triệt để. Trong qúa trình khử parafin bình thường, người ta
nhận được sản phẩm có nhiệt độ đông đặc từ -10 đến -15
0
C (-18
0
C). Còn ở quá trình tách
triệt để (tách sâu), sản phẩm dầu nhờn gốc thường có nhiệt độ đông đặc từ -30
0
C và thấp
hơn. Nhiệt độ đông đặc của dầu sau khi tách sáp phụ thuộc vào chế độ tách sáp nhất là nhiệt
độ và loại dung môi được sử dụng. Tuy nhiên việc tách parafin để đạt được nhiệt độ đông
đặc cực thấp là không cần thiết vì các sản xuất này gây ra sự hao hụt dầu rất lớn, hơn nữa chi
phí để tách triệt để parafin rất tốn kém. Mặt khác, parafin lại là thành phần có chỉ số độ nhớt
rất cao.
I.3.2. Tách sáp bằng phương pháp kết tinh.
Sáp là hỗn hợp có nhiệt độ kết tinh thấp, do vậy khi tiến hành làm lạnh phân đoạn dầu
nhờn thì sáp được tách ra do chúng bị kết tinh. Với phương pháp kết tinh có thể xử lý dầu
nhờn chứa sáp thành dầu nhờn không chứa sáp.
Quá trình này dựa vào nguyên lý làm lạnh dầu để kết tinh parafin rắn, sau đó lọc hoặc ly
tâm tách riêng phần rắn khỏi pha lỏng. Ở các nhà máy kiểu cũ dầu được làm lạnh trong

những giàn lạnh, trong đó hỗn hợp đặc chứa dầu và sáp được đưa qua giàn lạnh bằng băng
chuyền xoắn sau đó được bơm qua bộ phận lọc áp suất . Tại dây những tinh thể sáp sẽ được
giữ lại để cho dầu không chứa sáp đi qua. Khi lớp sáp đã đủ dày thì xả áp và tháo các bánh
sáp thô ra. Tuy nhiên phương pháp này có các nhược điểm sau:
- Không liên tục và rất nhiều khâu phải dung tới áp suất .
Nguyễn Công Chính Trang 15
Đồ án tốt nghiệp
- Độ nhớt cao của dầu làm cho quá trình lọc rất khó khăn nhất là với những có độ nhớt
lớn.
- Không áp dụng được cho nguyên liệu là dầu cặn vì sự có mặt của các loại sáp vi tinh
thể (có kích thước vô cùng nhỏ) được tạo ra trong quá trình không thể tách ra bằng lọc.
I.3.3. Tách sáp bằng dung môi chọn lọc.
Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta sử dụng dung môi để tăng độ linh động của
dầu nhờn. Tuy nhiên sáp cũng có thể hòa tan vào dung môi, nên phải tiến hành ở nhiệt độ
thấp và phải chọn dung môi thích hợp. Với dung môi có độ chọn lọc cao, có thể thu được
phần lọc có độ nhớt thấp ngay ở nhiệt độ làm lạnh và kết tinh. Nhờ vậy có thể kết tinh được
mọi thể loại sáp và lại dễ tách ra bằng lọc. Một dung môi tách sáp tốt phải thỏa mãn các yêu
cầu sau:
- Ít (hay không) hòa tan sáp.
- Hòa tan tốt dầu nhờn ở tại nhiệt độ kết tinh sáp.
- Sáp ở đang tinh thể lớn để dễ tách bằng lọc.
- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ tách khỏi dầu, tiết kiệm năng lượng.
- Dung môi phải sẵn, rẻ tiền, không độc hại và không gây ăn mòn.
- Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu dầu thấp để giảm chi phí vận hành.
Một số loại dung môi hay được sử dụng trong phương pháp này gồm dung môi chính là
các xeton, hydrocacbon thơm và các dẫn xuất clo của hydrocacbon. Dùng hỗn hợp hai loại
dung môi cho hiệu quả tốt hơn. Vì vậy phổ biến nhất là dùng dung môi xeton - hydrocacbon
thơm.
Sơ đồ còng nghệ tách sáp dùng dung môi được trình bày trên hình 7 bao gồm ba công
đoạn sau:

- Pha trộn dầu nhờn cần tách sáp với dung môi rồi làm lạnh.
- Lọc hỗn hợp đã làm lạnh để tách sáp.
- Thu hồi dung môi và tái sử dụng chúng.
Nguyễn Công Chính Trang 16
Đồ án tốt nghiệp
Hình 7: Sơ đồ công nghệ tách sáp bằng phương pháp dùng dung môi chọn lọc
Từ sơ đồ hình 7 cho thấy, dầu nhờn và dung môi được trộn với nhau theo chế độ công
nghệ chọn trước ở thiết bị trộn, sau đó qua thiết bị làm lạnh (với tác nhân làm lạnh có thể
dùng amoniac, propan, etan hay etylen). Hỗn hợp lạnh gồm sáp và dung môi được đưa vào
bộ phận lọc quay chân không hình trống để lọc tách sáp kết tinh. Bộ phận lọc quay chân
không là thiết bị hình trụ được bọc bởi một lớp kim loại hoặc lưới bằng chất dẻo. Trống
quay chậm quanh trục nằm ngang, phần dưới đi qua bể chứa hình trụ to hơn trống lọc nơi để
dầu và sáp được dẫn vào. Trống lọc được chia thành nhiều ngăn bởi các vách ngăn đi từ tâm
ra ngoài thành, mỗi ngăn được nối với bộ phận hút chân không nhờ ống nối ở đuôi trống.
Khi trống quay, những ống này nối với mỗi ngăn nhất định. Khi ngăn nào đó đi qua hỗn hợp
sáp dầu thì dầu và dung môi thấm qua lớp áo bọc và lưới rồi vào bên trong theo ống lối ra
khỏi trống. Sáp bị giữ lại tạo thành lớp bám trên bề mặt vải lọc và bị dồn ra xung quanh do
chuyển động quay của trống. Lớp bánh sáp này sau đó qua bộ phận rửa bằng dung môi lạnh
rồi chuyển qua bộ phận làm khô và cuối cùng sáp tách ra bằng cách thổi nhẹ một luồng khí
từ trong ống ra phía ngoài đẩy bánh sáp ra băng chuyền. Dung môi được thu hồi và tái sinh
từ phần sáp và phần lọc rồi lại được đưa trở lại chu trình.
Nguyễn Công Chính Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
Trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, người ta thường dùng lọc hai cấp để tách triệt để
sáp và tách dầu lẫn vào sáp. Để tái sinh dung môi cấp để tách triệt để sáp và tách dầu lẫn vào
sáp. Để tái sinh dung môi thường người ta tiến hành bằng chưng cất theo hơi nước ở 3 đến 4
tháp chưng.
I.4. Qúa trình hydrocracking chọn lọc.
Quá trình này còn gọi là quá trình tách parafin xúc tác. Quá trình hydro cracking chọn
lọc dùng để tách parafin từ dầu, có hai loại :

- Chỉ dùng một loại xúc tác nhằm hạ điểm đông đặc.
- Dùng hai loại xúc tác vừa để hạ điểm đông đặc vừa để tăng độ bền oxy hoá của sản
phẩm.
Cả hai loại này người ta đều dùng xúc tác là zeolit tổng hợp có tính chọn lọc hình học.
Các chất xúc tác này bẻ gãy mạch parafin thẳng và các hydrocacbon có mạch cacbon dài
một cách chọn lọc. Xúc tác zeolit có kích thước mao quản khoảng 6
0
A
tạo ra quá trình
cracking có tốc độ lớn đối với các n-parafin, tốc độ cracking sẽ giảm nhanh nếu hàm lượng
parafin có mạch nhánh tăng.
Những ưu điểm chính của phương pháp này so với phương pháp dùng dung môi có chọn
lọc là:
- Hiệu suất dầu tăng.
- Không cần phải có công đoạn làm sạch bằng hydro.
- Vốn đầu tư thấp.
- Cho phép sản xuất dầu gốc có nhiệt độ đông đặc thấp từ những nguyên liệu có hàm
lượng parafin cao.
I.5. Làm sạch bằng axit sunfuric và đất sét.
Tinh chế bằng axit là một trong những phương pháp cổ điển nhất trong công nghiệp dầu
mỏ. Nói một cách sơ lược quá trình này gồm hai giai đoạn, đó là khuấy trộn dầu với axit
sunfuric đặc, tách dầu khỏi cặn bùn axit bằng cách để lắng gạn hoặc ly tâm. Cuối cùng là
tách các chất có tính axit tan trong dầu bằng cách dùng xút rửa hoặc dùng một loại đất sét
thích hợp để xử lý. Việc xử lý bằng axit sunfuric và đất sét trong thời gian dài là quá trình
Nguyễn Công Chính Trang 18
Đồ án tốt nghiệp
tinh chế dầu khoáng quan trọng nhất. Tuy nhiên quá trình này có nhiều nhược điểm, do đó
dần dần nó bị thay thế bằng các quá trình xử lý bằng hydro. Một phần do lịch sử, một phần
do nó vẫn được sử dụng trong công nghệ tái sinh dầu thải nên một số khía cạnh của quá trình
xử lý bằng axit và đất sét được đề cập dưới đây.

Quá trình được tiến hành trong thiết bị khuấy trộn trong đó hỗn hợp dầu vớt axit được
trộn bằng cách sục không khí hoặc dùng bơm tuần hoàn trộn. Tiếp theo cặn bùn axit tạo
thành được lắng tách trong bế lắng. Thông thường thiết bị trộn là thùng thép hình trụ phía
trong lót lớp chì, đáy hình côn để dễ lắng và tháo cặn bùn axit .
Hình 8 mô tả một cách sơ lược quá trình làm sạch bằng axit và đất sét. Quá trình này liên
tục cho công suất lớn và có tính kinh tế hơn.
Việc xử lý bằng axit sunfuric dẫn đến sự tách một phần hoặc hoàn toàn các hợp chất
không no, các hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy, các chất nhựa, các hợp chất có dạng
asphan nên đã cải thiện được độ ổn định chống oxy hoá, lượng cặn cacbon, khả năng phá
nhũ, chỉ số trung hoà, màu và mùi của dầu.
Một loạt các quá trình ảnh hưởng khác nhau tới hiệu qủa của việc xử lý dầu khoáng bằng
axit sunfuric. Hoạt tính của các hydrocacbon đối với axit sunfuric giảm từ olefin cho tới hợp
chất aromat, naphten và parafin, thông thường người ta dùng H
2
SO
4
nồng độ 98%. Nhiệt độ
thích hợp của quá trình xử lý bằng axit ở khoảng 30 ÷ 60
0
C. Nó phụ thuộc vào bản chất và
độ nhớt của dầu gốc, nồng độ axit đem dùng và loại sản phẩm cần tạo ra.
Hình 8: Sơ đồ quá trình làm sạch bằng axit - đất sét
Nguyễn Công Chính Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
Xét về mặt kinh tế thì lượng axit dùng càng thấp càng tốt, tuy nhiên lượng này dao động
trong phạm vi rộng tuỳ thuộc vào chủng loại dầu thành phẩm khác nhau. Ví dụ, dầu cọc sợi,
lượng axit sunfuric dùng 1 ÷ 3% trọng lượng.
Dầu khoáng sau khi tinh chế bằng axit cần phải dùng đất sét để tách chất tạo ra sau phản
ứng và tách các vết cặn bùn còn sót lại . Thông thường các loại đất sét đã hoạt hoá bằng cách
xử lý axit để tăng hoạt tính của chúng được đem dùng như là chất hấp phụ. Nhiệt độ xử lý

dầu bằng đất sét có thể thay đổi từ 70 ÷ 80
0
C đối với dầu bôi trơn và 80 ÷ 90
0
C đối với dầu
trắng. Lượng đất sét khoảng 0,5 ÷ 3,5% trọng lượng và thường phải xử lý từ 2 đến 4 lần.
Công nghệ xử lý dầu bằng axit - đất sét là qúa trình gián đoạn, khó vận hành, giá thành
cao vì hiệu suất thấp, mức tiêu tốn hoá chất lớn và đòi hỏi nhiều công. Tuy nhiên điểm chủ
yếu của nó là vấn đề liên quan tới cặn thải axit và đất sét đã dùng vì xét theo quan điểm luật
bảo vệ môi trường nghiêm ngặt thì khó chấp nhận và tốn kém. Không thể để tồn các chất
thải này thành đống được mà nếu đốt chúng thì sẽ gây ô nhiễm không khí khá lớn.
Do vậy việc xử lý dầu bằng hydro có thể khắc phục các nhược điểm trên. Đây là quá
trình liên tục trong đó dầu khoáng được đưa vào xử lý với hydro có xúc tác ở nhiệt độ cao và
áp suất lớn. Các yếu tố trên có thể chuyển hoá được các hợp chất không bền thành các sản
phẩm tốt, giá thành thấp hơn quá trình xử lý bằng axit - đất sét .
I.6. Làm sạch bằng hydro.
Quá trình tinh chế sản phẩm dầu đã tách parafin là quá trình cần thiết nhằm loại bỏ các
hợp chất hoạt động bề mặt hoá học có ảnh hưởng đến độ bền màu của dầu gốc.
Ví dụ: Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc cũng như độ bền
màu của dầu gốc, vì thế việc loại bỏ chúng là yêu cầu chính của quá trình tinh chế bằng
hydro.
Sơ đồ của quá trình làm sạch bằng hydro được trình bày ở hình 9.
Nguyễn Công Chính Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
Hình 9: Sơ đồ quá trình làm sạch bằng hydro
Trong quá trình làm sạch bằng hydro, nguyên liệu tiếp xúc với hydro trong điều kiện có
xúc tác và nhiệt độ, áp suất cao (300 ÷ 370
0
C, 40 ÷ 60at). Đa số các quy trình làm sạch bằng
hydro sử dụng xúc tác molipden – coban (Mo – Co) với tỷ lệ thay đổi tuỳ theo mức độ cần

tẩy màu. Nguyên liệu dầu có chứa các hợp chất của các nguyên tố O, N, S được chuyển hoá
thành nước, amoniac (NH
3
) và hydrosunfua (H
2
S). Các hydrocacbon thơm một phần bị
hydro hoá thành naphten.
Quá trình làm sạch bằng hydro có thể dùng cho nhiều chủng loại dầu.
Tính chất của dầu nhờn sau khi hydro hoá làm sạch được thay đổi như sau:
Làm giảm độ nhớt : 0 ÷ 2
Làm tăng chỉ số độ nhớt : 0 ÷ 2
Hạ thấp nhiệt độ đông đặc : 0 ÷ 2
Tăng độ sáng màu : 1 ÷ 2
Nguyễn Công Chính Trang 21
Đồ án tốt nghiệp
II. TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN.
II.1. Tính chất của dầu nhờn.
II.1.1. Độ nhớt.
Độ nhớt của một số phân đoạn dầu nhờn là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do
ma sát nội tại của nó sinh ra khi chuyển động. Do vậy độ nhớt có liên quan đến khả năng bôi
trơn của dầu nhờn.
Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, dầu nhờn phải có độ nhớt thích hợp, phải bám chắc trên
bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài, có nghĩa là nó phải có ma sát nội tại nhỏ.
Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hoá học.
Các hydrocacbon parafinic có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác.
Chiều dài và độ phân nhánh của hydrocacbon càng lớn, độ nhớt sẽ tăng lên.
Các hydrocacbon thơm và naphten có độ nhớt cao. Đặc biệt, số vòng naphten càng nhiều
thì độ nhớt càng lớn. Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và naphten có độ nhớt cao nhất.
Độ nhớt của dầu nhờn thường được đo bằng poazơ (P), centipoazơ (CP) đối với độ nhớt
động lực), hoặc Stốc (St), Centistốc (cSt) (đối với độ nhớt động học).

Độ nhớt động học thay đổi theo nhiệt độ, nếu nhiệt độ tăng thì độ nhớt động học giảm và
ngược lại. Vì vậy, độ nhớt động học của dầu nhờn thường được đo ở 40
0
C và 100
0
C bằng
cách đo thời gian chảy của một lượng dầu nhờn xác định qua một ống mao quản của nhớt kế
đã chuẩn, dưới tác dụng của trọng lực theo phương pháp ASTM D445 hay IP71. Độ nhớt
động học là tích số của thời gian chảy đo được t(s) và hằng số chuẩn của nhớt kế C (cSt/S):
V = C x t
II.1.2. Chỉ số độ nhớt (ký hiệu VI).
Chỉ số độ nhớt là một chỉ tiêu đặc trưng cho sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt.
Những dầu có chỉ số độ nhớt càng cao thì ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt động học càng
nhỏ, dầu càng tốt.
Trường hợp nhiệt độ máy móc thay đổi trong một khoảng rộng như động cơ ôtô thì chỉ số
độ nhớt là một đặc tính quan trọng cần thiết. Dầu dùng trong các trường hợp này phải có chỉ
số độ nhớt cao (độ nhớt ít bị thay đổi theo nhiệt độ) để khi bôi trơn trong xi lanh, piston
nhiệt độ rất cao, độ nhớt của nó không được giảm quá thấp để đảm bảo giữ vững màng dầu
Nguyễn Công Chính Trang 22
Đồ án tốt nghiệp
trên bề mặt tiếp xúc. Nhưng khi dầu nằm trong bồn chứa, nhiệt độ thấp, độ nhớt của nó
không được quá cao để có thể bơm chuyển được vào hệ thống bôi trơn piston và xi lanh một
cách dễ dàng.
Chỉ số độ nhớt được tính dựa trên giá trị độ nhớt động học đo ở 40
0
C và ở 100
0
C, trên cơ
sở so sánh khoảng thay đổi tương đối về độ nhớt của hai loại dầu khác biệt nhau rất lớn, về
chỉ số độ nhớt theo phương pháp ASTM D2270. Phương pháp này còn có hai quy trình để

xác định chỉ số độ nhớt.
* Quy trình 1: áp dụng cho dầu có VI ≤ 100. Ta có:
100
)(
)(
×
−
−
=
HL
UL
VI
Trong đó:
L: Là độ nhớt động học ở 40
0
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0 và có cùng độ
nhớt động học ở 100
0
C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt (cSt).
U: là độ nhớt động học ở 40
0
C của dầu cần tính chỉ số độ nhớt (cSt).
H: là độ nhớt động học ở 40
0
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 100 và có cùng
độ nhớt động học ở 100
0
C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt (cSt).
+ Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100
0

C ≤ 70 cSt, thì các giá trị tương ứng của L, H
được tra trong bảng ASTM D2270.
+ Nếu độ nhớt động học ở 100
0
C của dầu ≥ 70 cSt thì giá trị L, H được tính như sau:
L = 0,8353. Y
2
+ 14,67Y – 216.
H = 0,1684 . Y
2
+ 11,85. Y – 97
Với Y: là độ nhớt động học ở 100
0
C của dầu cần tính chỉ số độ nhớt.
*Quy trình 2: Áp dụng dầu có VI > 100. Ta có:
100
0075,0
)110(
+






−
=
N
VI
Trong đó:

Nguyễn Công Chính Trang 23
Đồ án tốt nghiệp
Y
UH
N
lg
)lg(lg
−
=
+ Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100
0
C ≤ 70cSt, thì giá trị H được lấy trong bảng
ASTM D2270. Nếu độ nhớt động học ở 100
0
C > 70 cSt thì được tính như sau:
H = 0,1684 . Y
2
+ 11,85 . Y - 97
II.1.3. Điểm chớp cháy.
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ tại đó, khi phân đoạn dầu mỏ được đốt nóng, hơi
hydrocacbon sẽ thoát ra tạo với không khí xung quanh một hỗn hợp mà nếu đưa ngọn lửa
đến gần chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp. Nhiệt độ thấp nhất mà ở đó mẫu
tiếp tục cháy được trong 5 giây được gọi là điểm bắt cháy.
Điểm chớp cháy của dầu mới thay đổi theo độ nhớt, dầu có độ nhớt cao hơn sẽ có điểm
chớp cháy cao hơn. Thông thường điểm chớp cháy phụ thuộc vào loại dầu thô. Dầu naphten
có điểm chớp cháy thấp hơn dầu parafin có cùng độ nhớt. Quy luật chung là đối với các hợp
chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy sẽ tăng khi trọng lượng phân tử tăng.
Để xác định điểm chớp cháy ta có hai phương pháp, đó là phương pháp cốc hở và
phương pháp cố kín, từ đó phát hiện sự nhiễm bẩn dầu bôi trơn bởi một lượng nhỏ của các
hợp chất dễ bay hơi.

Việc xác định nhiệt độ chớp cháy của dầu là cần thiết với công tác phòng cháy nổ. Hơn
nữa việc sử dụng dầu có điểm chớp cháy phù hợp sẽ tránh gây ra sự tiêu lao dầu.
II.1.4. Trị số axit và kiềm.
Trị số axit và kiềm liên quan tới trị số trung hoà, dùng để xác định độ axit và độ kiềm của
dầu bôi trơn.
Độ axit thường được biểu thị qua trị số axit tổng (TAN) cho biết lượng KOH (tính bằng
miligam) cần thiết để trung hoà tất cả các hợp chất mang tính axit có mặt trong 1 g mẫu.
Độ kiềm trong dầu bôi trơn được biểu thị bằng trị số kiềm tổng (TBN) cho biết lượng
axit clohydric hay percloric, được quy chuyển sang lượng KOH tương đương (tính bằng
miligam) cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong lg mẫu.
Hiện nay nhiều phụ gia sử dụng nhằm nâng cao phẩm chất dầu bôi trơn. Tuỳ thuộc vào
thành phần cất tạo của phụ gia mà dầu có tính kiềm hay tính axit. Trong dầu mới cũng như
Nguyễn Công Chính Trang 24
Đồ án tốt nghiệp
dầu đã sử dụng những chất được coi là có tính axit gồm: các axit vô cơ; axit hữu cơ, các
este, các hợp chất nhựa, cũng như các phụ gia. Tương tự như vậy, các hợp chất được coi là
mang tính kiềm bao gồm: các chất kiềm vô cơ và hữu cơ, các muối và các kim loại nặng, các
phụ gia đặc biệt là các phụ gia được dùng trong điều kiện khắc nghiệt như phụ gia tẩy rửa,
v.v. Rất nhiều loại phụ gia hiện đang sử dụng cho dầu động cơ có chứa các hợp chất kiềm
nhằm trung hoà các sản phẩm axit của quá trình cháy, lượng tiêu tốn của các thành phần
kiềm này là một chỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu. Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn,
chỉ số TAN có giá trị ban đầu tương đối nhỏ và tăng dần trong quá trình sử dụng.
Có ba phương pháp xác định trị số trung hoà:
+ Phương pháp ASTM-D974 (xác định trị số axit và kiềm bằng phương pháp chuẩn độ
có dùng chỉ thị màu), đó là phương pháp chủ yếu thích hợp đối với các loại dầu sang màu.
+ Phương pháp ASTM-D664 (xác định trị số axit của các sản phẩm dầu mỏ bằng phương
pháp chuẩn độ điện thế), phương pháp này được dùng cho các loại dầu tối màu.
+ Phương pháp ASTM-D2896 (xác định trị số kiềm của các sản phẩm dầu mỏ bằng
phương pháp chuẩn độ điện thế dùng axit percloric), phương pháp này được dùng để xác
định các hợp chất kiềm trong các sản phẩm dầu mỏ.

II.1.5. Điểm đông đặc
Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn giữ được tính động ở điều kiện
đã cho. Để xác định điểm đông đặc theo phương pháp ASTM-D97 trước tiên dầu được đun
nóng để đảm bảo các cấu tử trong dầu tan hoàn toàn, sau đó làm lạnh theo tốc độ quy định,
cứ sau 3
0
C lại kiểm tra tính linh động của dầu một lần. Nhiệt độ đông đặc của dầu được xác
định bằng cách lấy nhiệt độ mà tại đó dầu không linh động nữa khi nghiêng bình đựng nó rồi
cộng thêm 3
0
C.
Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp không tan và khi dầu được làm lạnh những sáp
này bắt dầu tách ra ở dạng tinh thể đan cài với nhau tạo thành một cấu trúc cứng giữ dầu ở
trong các túi rất nhỏ của các cấu trúc đó. Khi cấu trúc tinh thể của sáp này tạo thành đầy đủ
thì dầu không luân chuyển được nữa. Để làm giảm nhiệt độ đông đặc của dầu người ta dùng
phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc vì các phụ gia này chỉ có tác dụng ngăn cản sự lớn lên và bao
bọc của cất trúc tinh thể sáp.
II.1.6. Hàm lượng lưu huỳnh
Nguyễn Công Chính Trang 25