NGHIÊN cứu sản XUẤT dầu máy nén

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DẦU MÁY NÉN
Đinh Văn Kha và các cộng sự
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
Abstract
Dầu máy nén đóng một vai trò quan trọng trong nền công nghiệp khí nén. Nghiên
cứu quy trình pha chế dầu máy nén khí nhằm tạo ra các loại dầu bôi trơn đáp ứng
yêu cầu kỹ thuật của từng loại máy nén với các tính năng chịu được sự thay đổi
nhiệt độ, áp suất lớn, chống ma sát, chống gỉ và ăn mòn cao.
I. Mở đầu
Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc
vận chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Tùy thuộc vào
kiểu máy nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu
về mặt bôi trơn cho các máy nén cũng rất khác nhau. Dầu máy nén phải thích
hợp với tính chất hóa học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được
nhiệt độ thấp, độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác
nhân khác trong máy nén. Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ
yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại
dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu
quả trong sản xuất.
II. Giới thiệu về dầu máy nén
Thành phần của dầu máy nén gồm dầu gốc và hệ phụ gia nhằm tạo ra các
đặc tính phù hợp yêu cầu sử dụng. Tùy theo lĩnh vực sử dụng, người ta xếp
dầu máy nén thành 3 loại: dầu cho máy nén xylanh và roto; dầu cho máy nén
tuabin; dầu cho máy nén làm lạnh.
Dầu máy nén xylanh và roto dùng để bôi trơn xylanh và bơm cũng như
để làm khít các hệ kín và khoang nén. Sự thay đổi nhiệt độ của không khí khi
bị nén và giãn nở đòi hỏi dầu bôi trơn phải có nhiệt độ đông đặc thấp, đồng
thời phải đảm bảo cho máy làm việc không bị bốc cháy và có hậu quả khác,
dầu phải có độ ổn định oxy hóa cao, khả năng tạo cốc nhỏ nhất.
Với dầu tuabin, thời gian làm việc thường khoảng 16.000 h hoặc lâu
hơn. Trong thời gian sử dụng, dầu không được tăng trị số axit và có khả năng

tách nhũ tốt để bảo vệ bề mặt kim loại không bị gỉ khi bất ngờ gặp nước.
Do phải tiếp xúc với môi chất làm lạnh cũng như sự thay đổi nhiệt độ, áp
suất liên tục của môi trường trong máy nén lạnh nên yêu cầu đối với dầu bôi
trơn cho máy nén lạnh, máy điều hòa nhiệt độ rất khắt khe. Dầu phải có tính
chống mài mòn nhiệt độ thấp, trơ với tác nhân lạnh, độ ổn định oxy hóa tốt,
độ ổn định nhiệt độ cao, nhiệt độ đông đặc rất thấp, đặc tính chống tạo bọt
thấp, thành phần không có nước, cặn cũng như nhựa, sáp.
III. Pha chế dầu máy nén khí và đánh giá chất lượng
III.1 Lựa chọn, phân tích đánh giá chất lượng dầu gốc
Dầu gốc dùng pha chế dầu máy nén có rất nhiều loại với độ nhớt khác
nhau có nguồn gốc là dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp như dầu gốc polyalpha-
olefin (PAO), dầu gốc tổng hợp dieste… Tùy thuộc quá trình chưng cất và
chế biến có thể nhận được trên 20 loại dầu gốc với độ nhớt khác nhau. Để làm
nguyên liệu pha chế dầu máy nén, dầu gốc sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu
về độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, độ ổn định oxy hóa…
Nhằm lựa chọn dầu gốc đảm bảo chất lượng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật
của dầu máy nén, chúng tôi đã tiến hành khảo sát, phân tích đánh giá các mẫu
dầu gốc được pha chế từ 3 loại dầu SN – 500, SN – 700 và BS – 150. Kết quả
thu được 3 mẫu dầu với 3 cấp độ nhớt, ký hiệu tương ứng là BO1, BO2, BO3.
Các thông số kỹ thuật của 3 mẫu dầu gốc đưa ra trong bảng 1.
Bảng 1: Các thông số kỹ thuật của 3 mẫu dầu gốc
Mẫu Thành phần
(%)
Tỷ
trọng
Độ nhớt
cSt
Chỉ số
độ nhớt
IV

Độ ổn định oxy hóa
SN
500
SN
700
BS
150
40
0
C 100
0
C Trị số axit
mgKOH/g
Độ nhớt
thay đổi, %
Hàm lượng
cặn
BO1 66 29 5 0,8860 93,7 10,6 93 4,50 18,5 1,3
BO2 47 29 24 0,8890 134,8 13,4 94 4,75 21,7 1,4
BO3 23 29 48 0,8872 187,3 16,8 95 6,75 24,0 1,9
III.2 Lựa chọn phụ gia
Hiện nay phụ gia cho dầu máy nén hoàn toàn được nhập khẩu dưới dạng
phụ gia đóng gói. Các hãng dầu lớn trên thế giới đều có sản xuất phụ gia cho
dầu bôi trơn. Nhưng uy tín nhất hiện nay vẫn là phụ gia của hãng Lubrizol của
Mỹ. Lựa chọn 3 loại phụ gia với các đặc tính:
− Phụ gia LZ – 383 là phụ gia đóng gói để pha chế cho dầu máy nén
không khí có khả năng phân tán tốt, có tính chất chống gỉ, chống mài mòn,
chống oxy hóa cao.
− Phụ gia LZ – 68570 là phụ gia đóng gói dùng để pha chế cho dầu máy
nén khí thiên nhiên tĩnh tại vạn năng.

− Phụ gia LZ – 6857 là phụ gia đóng gói dùng để pha chế dầu máy nén
khí thiên nhiên hoặc khí đồng hành, lượng sử dụng hữu hiệu là 8% thể tích.
Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng phụ gia đóng gói của hãng Lubrizol
TT Tên chỉ tiêu phân tích Đơn vị
Kết quả
LZ – 383 LZ– 68570 LZ – 6857
1 Tỷ trọng g/ml 0,95 0,948 0,97
2 Độ nhớt ở 100
0
C cSt 734 25 90
3
Hàm lượng P’ %TL 1,50 0,34 0,55
Hàm lượng S %TL 3,20 2,15 4,20
Hàm lượng Zn %TL 1,60 0,38 0,65
Hàm lượng N %TL 1,00 1,00 0,,70
Hàm lượng Ca %TL - 1,25 0,80
4 Hàm lượng tro SO
4
2-
%TL - 4,7 3,70
III.3 Pha chế dầu bôi trơn cho các loại máy nén
Đơn pha chế:
Dầu máy nén khí dùng để
nén khí
Dầu máy nén khí thiên nhiên
đa chức
Dầu máy nén khi khí thiên
nhiên tĩnh tại
Dầu gốc BO1 93,5% Dầu gốc BO2 92% Dầu gốc BO3 92,6%
Phụ gia LZ–383 6,5% Phụ gia LZ - 6857 8% Phụ gia LZ - 68570 7,4%

Phụ gia Silicon 5.10
-5
% Phụ gia Silicon 5.10
-5
% Phụ gia Silicon 5.10
-5
%
Quy trình pha chế dầu máy nén khí:
Dầu gốc BO1 được gia nhiệt trong thiết bị có máy khuấy đến nhiệt độ 60
÷ 70
0
C. Phụ gia Lz – 383 được gia nhiệt tại một thiết bị khác đến 60÷70
0
C.
Sau đó, tiến hành vừa khuấy vừa cấp phụ gia LZ – 383 vào thiết bị có chứa
dầu gốc BO1, khuấy trộn với tốc độ khuấy là 120 vòng/phút trong khoảng
thời gian 1h. Tiếp sau đó định lượng phụ gia chống tạo bọt Silicon 5.10
-5
%
trọng lượng của toàn bột khối dầu đang pha chế, tiếp tục khuấy thêm 1h. Vì
phụ gia chống tạo bọt rất khó phân tán trong dầu nên ta phải pha loãng chúng
trước khi sử dụng trong quá trình pha chế.
Quy trình pha chế tương tự đối với các dầu máy nén khí thiên nhiên đa
chức và dầu máy nén khi khí thiên nhiên tĩnh tại.
III.4 Đánh giá chất lượng dầu pha chế
Các mẫu dầu máy nén pha chế được phân tích các chỉ tiêu lý hóa, kết
quả trình bày trong bảng 3.
Bảng 3: Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén pha chế
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị
Phương pháp

ASTM
M1 M2 M3
1 Tỷ trọng g/ml D – 1289 0,8895 0,901 0,8892
2 Độ nhớt ở 100
0
C cSt D – 445 12,3 16,3 17,5
3 Trị số axit mgKOH/g D – 664 0,05 0,10 0,05
4 Nhiệt độ chớp cháy
0
C D – 92 240 265 285
5 Độ tạo bọt D – 892 0/30 0/30 0/30
6 Ăn mòn đồng M - 1 D – 130 2a 2a 2a
Phân tích xác định độ ổn định oxy hóa của dầu máy nén:
Tiến hành thử nghiệm xác định độ ổn định oxy hóa của các mẫu dầu pha
chế. Nhiệt độ thử nghiệm: 130
0
C, tốc độ khí: 1lít/phút, thời gian thử: 96h, xúc
tác đồng kim loại. Kết quả thử nghiệm được đưa ra trong bảng 4.
Bảng 4: Kết quả thử nghiệm độ ổn định oxy hóa của dầu máy nén
TT Mẫu
dầu
% Thay đổi
độ nhớt
Trị số axit sau oxy hóa
mgKOH/g
Hàm lượng căn sau
oxy hóa %
1 M1 3,5 0,19 0,18
2 M2 4,1 0,12 0,2
3 M3 4,5 0,16 0,23

Kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu có độ ổn định oxy hóa tốt. Trị
số axit thấp hơn 0,2mgKOH/g, hàm lượng cặn thấp, độ nhớt ổn định với %
thay đổi nhỏ hơn 5%.
Đánh giá khả năng chống mài mòn:
Xác định đường kính vết mài mòn trên thiết bị Tribology T-05 theo
phương pháp ASTM D 2714. Cơ sở so sánh là mẫu dầu máy nén thương
phẩm Shell Corena P cấp độ nhớt 100.
Bảng 5: Kết quả thử nghiệm khả năng chống mài mòn
STT Tên mẫu dầu
Đường kính vết
mài mòn
Trọng lượng kim loại
bị mài mòn
1 M1 0,3 0,016 mg
2 M2 0,26 0,014
3 M3 0,23 0,011
4 Shell Corena P 100 0,36 0,018
Qua các kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu máy nén pha chế đáp
ứng yêu cầu về khả năng chống mài mòn cao và còn tốt hơn mẫu dầu thương
phẩm tương đương Shell Corena P 100 đang sử dụng trên thị thường.
IV. Kết luận
Nhóm tác giả đã chế tạo thành công 03 loại dầu máy nén khí từ dầu gốc
và hệ phụ gia chống ăn mòn, oxy hóa, chống tạo gỉ, tạo cặn và chống tạo bọt.
Qua việc pha chế thử nghiệm, đánh giá các tính chất và tính năng sử dụng trên
các thiết bị chuyên dụng nhận thấy các dầu máy nén này đáp ứng được các yêu
cầu với dầu máy nén khí và tương đương với các dầu máy nén thương phẩm.
Tài liệu tham khảo
1. C.Kajdas, 1993, Dầu mỡ bôi trơn, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
2. Petrolium handbook methods of analysis and testing of petroleum and
related products, 1992, volume 1,2.

3. Bộ tiêu chuẩn thử nghiệm ASTM.