tái sinh dầu nhờn thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

ĐỀ TÀI:

TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI

GVHD:
Th.S LÊ TẤN THANH LÂM

1



MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO


1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Với bất kỳ cơ thể sống nào muốn sống và hoạt động được nhất thiết phải có nguồn
thức ăn để nuôi cơ thể. Đối với các trang bị mấy móc, động cơ cũng vậy, dầu nhờn chính
là nguồn thức ăn không thể thiếu và rất cần thiết cho chúng và cho một nền công nghiệp
hóa hiện đại hóa trên toàn thế giới. Và từ thuở xa xưa, các bậc thiên tài đã nghiên cứu và
đúc kết nghiên cứu một cách ngắn gọn, song rất hàm xúc dưới dạng ca dao tục ngữ lưu
truyền cho tới ngày nay, đó là :

“ không bôi trơn thì không đi được”
Tái sinh dầu nhờn cho phép không những tiết kiệm đáng kể nhiên liệu mà còn giải
quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, một vấn đề mà cả thế giới đang quan tâm. Vì vậy
ngay cả khi việc cung ứng dầu nhờn đảm bảo thì vấn đề tái sinh dầu thải vẫn phải được
đề cập đến.
Hiện nay trên thế giới có tới 15 – 20 công nghệ tái sinh khác nhau từ đơn giản nhất
như phương pháp axit cổ điển đến hiện đại như phương pháp đa tầng sử dụng kiểu tẩy
bằng những dung môi lựa chọn hoặc bằng hidro. Các phương pháp đa tầng tạo ra dầu gốc
rất hoàn hỏa nhưng vốn đầu tư xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, công nghệ phức tạp, đòi
hỏi kỹ thuật cao.
Việt Nam nhu cầu về dầu bôi trơn hiện nay vào khoảng 60.000 tấn/năm với nhiều
chủng loại khác nhau trong đó dầu động cơ chiếm hơn 50%. Toàn bộ lượng dầu nhớt này
phải nhập từ nước ngoài dưới dạng lỏng chứa nhiều chất phụ gia, đòi hỏi bảo quản đặc
biệt. Với đặc điểm như vậy việc tái sinh dầu nhớt thải đối với nước ta là vô cùng cần thiết
và quan trọng.
Đứng trước tình hình đó chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu rõ quy trình tái chế dầu nhớt
thải để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.
1.2. Mục tiêu đề tài


Ta có thể thấy được vai trò và tầm quan trọng không thể thiếu của dầu nhớt trong quá
trình hoạt động của các loại máy móc, thiết bị và động cơ cũng như ý nghĩa và mục đích
sử dụng của dầu nhớt.
Hơn thế nữa, ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công
nghệ, với nền công nghiệp ngày càng phát triển và xâm nhập vào mọi hang cùng ngõ hẻm
trên toàn thế giới, cũng như xu hướng quốc tế hóa đời sống kinh tế diễn ra mãnh liệt trên
toàn cầu, thì dầu nhớt đòi hỏi cần phải được nghiên cứu nhiều hơn để cho ra các chuẩn
loại dầu nhớt khác nhau với chất lượng và số lượng ngày càng đáp ứng được nhu cầu sử
dụng.
Do đó việc tái sinh dầu nhớt sẽ hạn chế ô nhiễm môi trường do lượng dầu thải thải

ra, cũng như phát triễn kinh tế.
1.3. Phương pháp thực hiện
Từ trước tới nay, việc tái sinh dầu thải của ta vẫn được thực hiện bằng phương pháp
axit. Do đặc điểm của phương pháp cũng như việc chưa hoàn chỉnh của công nghệ nên
hiệu quả tái sinh thấp, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp và công nghệ tái sinh dầu nhờn khác
nhau dựa trên các thiết bị phức tạp như : xử lý bằng hóa chất, chưng cất chân không, trích
ly và hidro hóa làm sạch. Tất cả những phương pháp tái sinh dầu nhờn hiện đại đều cho
ra dầu nhờn hoàn toàn có thể thay thế dầu nhờn gốc ban đầu. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải
có chi phí xây dựng tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp.
Do điều kiện hiện tại, không có khả năng thực nghiệm, tiếp xúc với các chuyên gia
nên nhóm chúng em có thể đưa ra những phương pháp dưạ trên những tài liệu đã có sẵn.

2. TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Dầu nhờn

2.1.1.1. Lịch sử phát triển của dầu nhờn


Khi con người lần đầu tiên chế tạo ra những chiếc xe có bánh và xe cổ kéo thì chất
bôi trơn cũng được tìm ra và sử dụng. Và kỹ thuật cùng với chất bôi trơn đã trở thành
những yếu tố không thể tách rời nhau. Màng dầu mỏng được bôi lên trên 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.
Nhà bác học Nga nổi tiến D.l.Mendeleep chính là một trong những người đầu tiên đặt
vấn đề dùng mazut để sản xuất ra dầu nhờn.
Từ năm 1867, người ta đã bắt đầu chế biến dầu mỏ thành dầu nhờn. Năm 1870 ở
Cream (Nga), tại nhà máy Xakhanxkidơ bắt đầu chế biến dầu nhờn từ dầu mỏ. Năm 1876
– 1877, Ragorin đã xây dựng ở Bulakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế

giới có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất được 4 loại dầu nhờn: dầu
cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông. Đến năm 1879 thì Ragorzin
cho xây dựng ở Conxtantinop nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu.
Chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, nền công nghiệp hiện
đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẽm trên toàn thế giới và xu hướng
quốc tế hóa nền kinh tế thế giới cũng ngày còn phát triển mạnh mẽ. Tất cả những đặc
điểm đã nêu trên của thời đại đã đặt ra sự cần thiết là phải có nền công nghiệp bôi trơn
tiên tiến, hiện đại và nó đang được đặt ra một nhiệm vụ hết sức to lớn cho các quốc gia là
phải xây dựng cho được một nền công nghiệp dầu mỏ hiện đại, đáp ứng, thỏa mản nhu
cầu ngày càng tăng của nền kinh tế quốc dân đang không ngừng phát triển.
Hiện nay, để đáp ứng được nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng trưởng của nền kinh
tế phát triển, trên thế giới đã sản xuất ra nhiều loại dầu nhờn khác nhau.
2.1.1.2. Định nghĩa
Dầu nhờn là loại dầu dùng để bôi trơn cho các động cơ. Dầu nhờn là hỗn hợp bao
gồm dầu gốc và phụ gia, hay người ta thường gọi là dầu nhờn thương phẩm. Phụ gia
thêm vào với mục đích là giúp cho dầu nhờn thương phẩm có được những tính chất phù
hợp với chỉ tiêu đề ra mà dầu gốc không có được.
2.1.1.3. Tầm quan trọng của dầu nhờn
Ngày xưa, các bậc thiên tài đã tìm ra một nguyên lý rằng:
“Khi các bề mặt được bôi trơn so với không được bôi trơn thì tính trược sẽ dễ dàng
hơn và bề mặt ít nóng hơn khi làm việc”.
Quả thật vậy, tất cả các bộ phận máy móc lớn hay nhỏ dù có tinh chế kỹ đến thế nào
thì những bề mặt của chúng vẫn không khỏi không có những chổ gồ ghề rất nhỏ mà mắt
thường không nhìn thấy được. Khi hai bề mặt phẳng chuyển động thì những chổ lồi lõm


vô cùng bé đó cũng sẽ ngăn cản nhau, tạo ra một lực cản gọi là lực ma sát, chính lực này
đã làm cho các bộ phận máy móc bị nóng lên, và khi nhiệt độ lên quá cao làm cho các
mặt tinh chế chảy dính lên trên các mặt của vật bị cọ sát. Do đó, lực ma sát tăng lên và
làm cho các bộ phận máy móc bị hư hỏng. Và có lực ma sát thì làm cho các chi tiết máy

móc bị mài mòn dẫn đến độ chính xác của máy móc giảm sút, đồng thời ảnh hưởng đến
cả tính chính xác của công việc và năng suất của máy móc đồng thời lại tiêu hao năng
lượng (vì muốn vận hành được máy móc cần phải có năng lượng nhưng do có ma sát nên
một phần năng lượng bị tiêu hao vào việc chống lại lực ma sát). Như vậy, lực ma sát
trong những trường hợp này là những lực ma sát có hại. Muốn giảm bớt lực ma sát này
và hậu quả của nó thì nhất thiết phải có dầu mỏ bôi trơn.
Tổn thất do ma sát và do mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc
dân. Chẳng hạn như:
• CHLB Đức: Thiệt hại do mài mòn và do ma sát các chi tiết hàng năm từ 32 – 40
tỷ DM. Trong đó ngành công nghiệp là 8,3 – 9,4 tỷ, ngành năng lượng là 2,67 –
3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17 – 23 tỷ.
• Canada: Tổn thất hàng năm do ma sát là lên đến hơn 5 tỷ USD Canada. Chi chí
sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu tư ban
đầu. Riêng trong ngành lâm nghiệp, chi phí sửa chữa gấp 3,5 chi phí ban đầu đầu
tư.
• Việt Nam: Theo ước tính của các chuyên gia cơ khí thiệt hại do ma sát, mài mòn
và chi phí bảo dưỡng hàng năm lên vài triệu USD.
Chính vì vậy, việc làm giảm tác động của lực ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của
các nhà sản xuất máy móc, thiết bị cũng như người sử dụng chúng. Để thực hiện điều này
người ta đã dùng dầu bôi trơn. Khi hai mặt phẳng của chi tiết chuyển động thì chúng
được cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu, nếu sử dụng loại dầu nhờn phù hợp với
các điều kiện làm việc của máy móc thì hệ số ma sát sẽ giảm đi 100 – 1000 lần so với khi
chưa có lớp dầu ngăn cản.
2.1.1.4. Chức năng của dầu nhờn :
Khi cho dầu nhờn vào động cơ ta nhận thấy rằng động cơ hoạt động êm hơn, máy ít
nóng hơn, lâu mài mòn hơn... vậy dầu nhờn có chức năng như thế nào??? Chức năng dầu
nhờn như sau:
 Làm giảm ma sát, chống mài mòn và chống xước:

Đây là mục đích chính của dầu nhờn, bởi vì khi máy móc làm việc thì các bộ phận

máy móc có các bề mặt chi tiết cọ sát nhau sinh ra sức cản làm cho máy móc hư mòn.
Với sự có mặt của dầu nhờn thì hai bề mặt tiếp xúc nhau được tách ra chỉ còn ma sát nội


tại của dầu nhờn, ma sát này nhỏ hơn rất nhiều so với ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của
chỉ tiết máy. Do đó, ma sát giảm đi đáng kể, dẫn đến độ mài mòn giảm và các bề mặt tiếp
xúc được bảo vệ khỏi bị xước. Như vậy, dầu nhờn trong động cơ có tác dụng làm cho
máy trơn giảm đi sự cọ sát, giảm bớt sự mài mòn, bị xước của máy giúp máy hoạt động
êm hơn và đảm bảo cho máy móc làm việc có công suất tối đa.
 Tác dụng làm mát máy:
Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt ở
các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng
sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đưa ra ngoài, hơn nữa ở
bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đưa ra
ngoài để tránh sự hư hỏng máy móc. Người ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn
giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nước làm nguội.
Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt
ở các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng
sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đưa ra ngoài, hơn nữa ở
bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đưa ra
ngoài để tránh sự hư hỏng máy móc. Người ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn
giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nước làm nguội.
 Tác dụng làm kín, khít:

Cho dù cố gắng đến mấy thì người ta cũng không thể nào khắc phục những chỗ hở
trong quá trình gia công và dù cố gắng đến mấy thì con người vẫn không thể nào làm
được cho bề mặt kim loại hoàn toàn nhẳn, và rồi khi hoạt động thì các bề mặt chi tiết
cũng không thể nhẵn được mãi. Chính những chỗ hở này đã gây nên hiện tượng xì hơi ở
buồng nổ của động cơ. Và ta hình dung rằng nếu trong xilanh không có dầu nhờn thì hơi
thừa sẽ từ buồng nổ qua các khe hở nhỏ đưa vào trong cacte. Khi ta cho dầu nhờn vào thì

dầu nhờn sẽ lắp đầy kít những khe hở nhỏ thành màng dầu có tác dụng ngăn hơi thừa
không đi qua được và đảm bảo được công suất cho động cơ.
Dầu nhờn có độ bám dính cao thì tính năng làm kín sát càng cao.
 Tác dụng tẩy rửa:

Khi động cơ làm việc, do sự tiếp xúc của hai bề mặt kim loại sinh ra các hạt mịn kim
loại đồng thời khi máy móc hoạt động thì luôn luôn hút không khí vào, bụi cát cũng theo


không khí mà vào động cơ, khi hổn hợp đốt cháy sẽ hình thành mụi than, bản thân dầu
nhờn ở những nơi có nhiệt độ cao sẽ sinh ra hiện tượng bốc hơi, tách ly tạo thành
hydrocacbya như keo... Những chất sinh ra này luôn luôn thanh trừ khỏi bề mặt cọ sát.
Công việc này sẽ do dầu nhờn đảm nhiệm. Nhờ vào trạng thái chảy lỏng dầu được lưu
chuyển qua các bề mặt chi tiết và cuốn theo các tạp chất có hại nêu trên và đưa cào cacte
dầu, rồi từ cacte đưa vào bầu lọc, dầu nhờn qua bầu lọc được biến thành dầu sạch còn các
chất cặn bẩn thì ở lại trong bầu lọc.
 Bảo vệ bề mặt kim loại:
Bề mặt chi tiết, máy móc khi làm việc thường tiếp xúc với oxy, hơi nước làm cho kim
loại bị ăn mòn. Nhờ dầu nhờn tạo thành màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại nên
ngăn cách được kim loại với tác nhân gây ăn mòn, nhờ vậy mà bảo vệ bề mặt kim loại
khỏi bị ăn mòn. Dầu nhờn còn được dùng để bảo quản dụng cụ kim loại trong bảo quản
và vận chuyển để chống han rỉ.
Với những chức năng ưu việt vừa nêu trên thì dầu nhờn ngày càng khẳng định rõ vai
trò vô cùng quan trọng của mình trong sự phát triển của ngành công nghiệp trên thế giới.
2.1.1.5. Thành Phần Hóa Học Của Dầu Nhờn:
2.1.1.5.1.Các hợp chất Hydrocacbon
 Các hydrocacbon Naphten và Parafin:

Các hydrocacbon này được gọi chung là nhóm hydrocacbon Naphten – Parafin là
thành phần chủ yếu có trong dầu nhờn gốc. Hàm lượng nhóm này tùy thuộc vào bản chất

của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi mà chúng chiếm từ 41 – 68 % trong thành phần hóa
học của dầu nhờn.
Hàm lượng n – parafin và iso – Parafin có ít hơn so với các thành phần hydrocacbon
khác ngay cả khi đi từ nguồn dầu mỏ họ parafinic để chế biến dầu nhờn. Các iso –
Parafin thì lại có số lượng ít hơn cả n – parafin, chúng có cấu trúc mạch nhánh dài, ít
nhánh phụ và các nhánh hầu như là nhóm metyl.
Các hợp chất n – parafin thường có khoảng 20 cacbon, những hợp chất n-parafin có
phân tử lượng lớn thường là những Parafin rắn (gọi là sáp), chúng làm giảm độ linh động
của dầu nhờn cho nên cần phải làm giảm tới mức tối thiểu. Nhưng ngược lại, các iso –
parafin lại là những cấu tử tốt cho dầu nhờn vì chúng có độ nhớt thích hợp và tính nhớt
nhiệt rất tốt.


Bảng: Chỉ số độ nhớt của iso-Parafin C21-24
Hydrocacbon

Số nguyên tử C trong phân tử

Chỉ

số

độ

nhớt
2 – metyl – eicozan
3 – metyl – eicozan
4 – metyl – eicozan
5 – metyl – eicozan
2 – metyl – tricozan

2,2 – dimetyl – docozan
2,4 – dimetyl – docozan
2,4,6 – trimetyl – heiecozan

21
21
21
21
24
24
24
24

165
146
145
140
170
163
144
118

Từ bảng ta thấy rằng nếu mạch càng dài, nhánh phụ ở vị trí đầu mạch và có nhánh
thì chúng có trị số nhớt đặc biệt cao và là những cấu tử thích hợp cho dầu nhờn gốc có
chất lượng cao.
Thành phần hydrocacbon naphten trong nhóm hydrocacbon naphten – parafin này có
cấu trúc chủ yếu là các hợp chất vòng naphten, có kết hợp các các nhánh alkyl hoặc iso
alkyl và có nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 – 40, hoặc có khi lên đến 60, số
vòng có thể từ 1 đến 5 vòng (cũng có loại dầu đã phát hiện có số vòng đến 7 hoặc 9). Cấu
trúc có thể ở 2 dạng: cấu trúc không ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 1 – 6 vòng) và cấu

trúc ngưng tụ (phân tử có thể chứa từ 2 – 4 vòng ngưng tụ). Cấu trúc nhánh của các vòng
naphten cũng rất đa dạng, chúng khác nhau bởi số nhánh, chiều dài mạch, mức độ phân
nhánh của mạch và vị trí phân nhánh của mạch trong vùng.
•

Phân đoạn nhớt nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclohexan và

•

cyclopentan.
Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu là các vòng naphten có các mạch nhánh

alkyl, iso alkyl với số vòng từ 2-4 vòng.
• Phân đoạn nhớt nặng chứa các hợp chất vòng ngưng tụ với số vòng từ 2 đến 4
vòng.


Bảng: Thành phần Naphten và iso-Parafin trong phân đoạn dầu nhờn đã loại
n – Parafin và thơm của dầu họ trung gian
Loại hydrocacbon
% thể tích
Iso – Parafin
26
Naphten 1 vòng
8
Naphten 2 vòng
15
Naphten 3 vòng
15
Naphten 4 vòng

13
Naphten 5 vòng
11
Naphten 6 vòng
7
Naphten 7 vòng
3
Naphten 8 vòng
1
Naphten 9 vòng
1
 Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten - thơm:
Thành phần và cấu trúc của nhóm này có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn gốc.
Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy hóa, tính bền
nhiệt, tính chống mài mòn, độ hấp thụ phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và hàm
lượng của nhóm hydrocacbon này. Tuy nhiên hàm lượng và cấu trúc của chúng còn phụ
thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn.
• Phân đoạn nhớt nhẹ (350 - 400 o C) có mặt chủ yếu các hợp chất dãy đồng đẳng
benzen và Naphten.
• Phân đoạn nhớt nặng hơn (400 - 450 o C) có chứa các hydrocacbon thơm đa vòng
dạng đơn hay dạng kép.
• Phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn chứa các chất thuộc dãy đồng đẳng của
naphten, antraxen, và một lượng lớn các hợp chất hydrocacbon đa vòng.
Các hydrocacbon thơm là những loại có 1, 2, 3 vòng thơm, còn loại có 5 vòng thơm
trở lên rất ít. Tuy nhiên, đại bộ phận hợp chất thơm trong dầu nhờn là loại lai hợp, lai hợp
naphten và hydrocacbon thơm hay parafin.
Nhìn chung, các hydrocacbon naphten hay hydrocacbon thơm 1 vòng hoặc 2 vòng với
mạch nhánh parafin dài khi có cùng nhiệt độ sôi thì độ nhớt của chúng cũng xấp xĩ nhau.
Khi tăng chiều dài mạch nhánh thì độ nhớt tăng lên rõ rệt và chỉ số độ nhớt cũng tốt, đặc
biệt nhánh alkyl lại phân nhánh. Còn naphten và hydrocacbon cacbon nhiều vòng hoặc

dạng lai hợp naphten-hydrocacbon thơm thường có độ nhớt rất cao song chỉ số độ nhớt
lại rất thấp.


Như vậy, những hợp chất này không phải là những cấu tử cần thiết cho dầu gốc để
chế tạo dầu bôi trơn có chất lượng tốt, mặt khác trong quá trình làm việc thì các hợp chất
này có xu hướng tạo nhựa mạnh làm giảm nhanh chóng tính năng sử dụng của dầu nhờn.
Tóm lại, những hợp chất hydrocacbon có cấu trúc gồm naphten hay hydrocacbon
thơm một vòng có nhánh iso-Parafin dài, các hợp chất iso-parafin là những cấu tử tốt cho
dầu nhờn vì chúng không chỉ có độ nhớt đảm bảo mà chúng còn có chỉ số độ nhớt cao
làm cho dầu nhờn có chất lượng tốt.
 Hydrocacbon rắn:

Ngoài các hydrocacbon trên thì còn có nhóm hydrocacbon rắn gồm dãy các parafin có
cấu trúc và phân tử khác nhau, các hydrocacbon naphten chứa từ 1 đến 3 vòng trong phân
tử và có mạch nhánh dài có cấu trúc dạng thẳng hoặc iso, các hydrocacbon thơm có số
vòng và số mạch nhánh khác nhau. Các hydrocacbon rắn được tách ra trong quá trình sản
xuất dầu nhờn gốc cho nên hàm lượng của chúng trong dầu nhờn là rất ít. Có hai loại
hydrocacbon rắn:
• Parafin là hổn hợp chủ yếu của các phân tử n-alkan với khối lượng khá cao ( lớn
hơn 20 cacbon).
• Xerexin là hổn hợp chủ yếu của hydrocacbon naphten rắn có mạch nhánh dạng
thẳng hoặc dạng iso, trong đó iso là chủ yếu.
Bảng: Thành phần hydrocacbon trong dầu
Hydrocacbon
% thể tích trong dầu nhờn
n-Parafin
Izo-Parafin
Naphten 1 vòng
Naphten 2 vòng

Naphten 3 vòng
Hydrocacbon thơm 1 vòng + Naphten
Hydrocacbon thơm 2 vòng + Naphten
Hydrocacbon thơm 3 vòng + Naphten
Hydrocacbon thơm nhiều vòng ngưng tụ
với các chất Phi hydrocacbon
2.1.1.5.2.Các thành phần khác:
 Các hợp chất nhựa và asphanten:

13.7
8.3
18.4
9.9
16.5
10.5
8.1
6.6
8.0

Các chất nhựa và asphanten là những cấu tử không mong muốn của dầu nhờn. Sự có
mặt của chất nhựa và asphanten làm cho dầu có màu tối. Trong quá trình sử dụng và bảo
quản dầu nhờn, khi dầu có điều kiện tiếp xúc với oxi không khí ở nhiệt độ thường hay


nhiệt đô cao thì các hợp chất này cũng rất dễ bị oxi hóa tạo nên các sản phẩm có trọng
lượng phân tử lớn hơn tùy theo mức độ bị oxi hóa. Những hợp chất này làm tăng độ nhớt
nhưng cũng tạo cặn không tan và đọng lại trong dầu nhờn.Khi sản xuất dầu nhờn thì
người ta tiến hành loại bỏ chúng .
 Các hợp chất phi hydrocacbon:
Các hợp chất này dưới tác dụng của oxi cũng dễ tạo ra những hợp chất giống như

nhựa. Những hợp chứa lưu huỳnh trong dầu nhờn thường là: các sunfua, diunfua các
sunfua dị vòng hoặc các sunfua nối với vòng thơm 1 vòng hay nhiều vòng ngưng tụ với
vòng Naphten, các thiophen và các thiophen nhiều vòng v.v... khi sử dụng để bôi trơn thì
chúng sẽ tạo ra những hợp chất SO2 và SO3 gây ăn mòn các chi tiết của động cơ .
Các hợp chất chứa nitơ có mặt trong dầu nhờn thường là cacboazol, pirol và các đồng
đẳng của chúng, ngoài ra thì còn có các hợp chất pridin, quinon.
Các hợp chất chứa oxi chủ yếu là các hợp chất axit naphtenic gây ăn mòn đường ống
dẫn, các bể chứa hợp kim Pb, Cu, Zn, Fe... ngoài axit naphtenic ra thì còn có rất ít axit
asphantenic.
Ngoài những hợp chất phi hydrocacbon nêu trên thì trong dầu nhờn còn có các
nguyên tố kim loại như là: Ni, Va, Cu, Fe .v.v... với số lượng không nhiều. Tuy nhiên, sự
có của những hợp chất này không hoàn toàn có hại mà nó làm tăng khả năng bám dính
của dầu nhờn lên bề mặt kim loại. Nguyên nhân có thể là do sự hấp phụ hóa học của phần
có cực của chúng lên bề mặt kim loại, trong quá trình đó các axit có thể tọa lớp với kim
loại bề mặt 1 hợp chất kiểu như xà phòng và nhờ đó mà bám chắc vào bề mặt kim loại.
2.1.1.6. Các tính chất sử dụng của dầu nhờn
Để dầu nhờn có được những chức năng vừa nêu trên thì dầu nhờn cần phải có những
tính chất sau:
2.1.1.6.1.Tính chất bôi trơn làm giảm ma sát
Khi một vật chuyển động lên một vật khác thì xuất hiện lực ma sát. Chính lực ma sát
này cản trở chuyển động của các chi tiết đó. Để giảm đi sự cản trở này người ta dùng dầu
nhờn có tính bôi trơn tốt, tức là khả năng chảy loãng ra trên bề mặt các chi tiết. Tính chất
phức tạp này gọi là tính chất bôi trơn của dầu nhờn .Theo nguyên lý bôi trơn , thì khi dầu
được đặt vào giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau, chúng sẽ chảy loang và bám chắc vào bề
mặt tạo nên một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt tiếp xúc nhau. Khi hai
bề mặt này chuyển động chỉ có các phân tử trong lớp dầu tiếp xúc trượt lên nhau tạo nên
ma sát chống lại lực tác dụng gọi là lực ma sát nội (hay 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 đến tính chất sử dụng dầu
nhờn phải bắt đầu từ độ nhớt và đây cũng là yêu cầu cơ bản nhất đối với dầu nhờn .

Độ nhớt của dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ là rất quan trọng ở nhiều khía
cạnh. Nó có ảnh hưởng đến độ kín khít, tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn,
và khả năng tạo cặn. Do vậy, trong các động cơ chuyển động khứ hồi, độ nhớt của dầu
có tác động chính đến lượng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu, và hoạt động
chung của cả động cơ.
2.1.1.6.2.Tính lưu động
Dầu nhờn, khi họat động trong môi trường nhiệt độ thấp thì nhất thiết phải có được
tính lưu động phù hợp để dầu nhờn có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, chẳng hạn
như dầu nhờn động cơ thì duy chuyển từ thùng chứa sang cacte và chảy ngay được vào
bơm khi động cơ khởi động. Trong trường hợp này, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn
không phải là một chỉ tiêu tin cậy để cho biết là liệu dầu này có thể chảy được vào bơm
dầu hay không mà cần phải tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên các thiết bị mô phỏng sự
khởi động nguội và thiết bị thử nhiệt độ giới hạn của bơm. Tuy nhiên trong điều kiện khí
hậu Việt Nam thì tính chất này không quan trọng lắm.
2.1.1.6.3.Tính ổn định chống oxi hóa
Tính chất này rất đáng được lưu tâm vì các sản phẩm dầu nhờn do bị oxi hóa nên sinh
ra các chất tạo cặn, tăng cường ăn mòn các ổ đỡ kim loại, hợp kim Pb/Cu. Hơn nữa, các
sản phẩm của quá trình oxi hóa xuất hiện làm cho dầu nhờn thay đổi màu và thay đổi một
số tính chất hóa lý của dầu nhờn như: không khí sẽ làm khuấy trộn dầu trong cacte (đối
với dầu nhờn động cơ), độ axit tăng lên, độ nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong
dầu nhờn xuất hiện các chất lắng ở dạng nhủ v.v... Đây là nguyên nhân chính làm cho các
chi tiết máy móc, động cơ và hệ thống bôi trơn bị bẩn do các lớp cặn cacbon.
Khi động cơ làm việc ở nhiệt độ cao là điều kiện cho quá trình oxi hóa xảy ra mạnh.
Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác cũng làm cho dầu nhờn bị oxi hóa là:
• Lượng dầu chứa được trong cacte ít.
• Thời gian thay dầu lâu.
• Công suất ra của động cơ rất cao...
Do vậy, khả năng chống oxi hóa là một yêu cầu quan trọng đối với dầu nhờn, đặc biệt

là dầu nhờn động cơ đốt trong. Khả năng chống oxi hóa của dầu nhờn thường được tăng
cường bằng cách cho thêm vào dầu các loại phụ gia chống oxi hóa.
2.1.1.6.4.Tính phân tán, tẩy rửa
Trong quá trình làm việc, các loại cặn cơ học sinh ra luôn là mối hiểm họa đối với các
thiết bị các thiết bị máy móc đặc biệt là các động cơ đốt trong, chúng là bụi, muội than,
và các mạt kim loại. Các cặn này có thể bám trên bề mặt cần bôi trơn làm tăng ma sát
giữa các bề mặt và là nguyên nhân gây nên hiện tượng mài mòn mạnh. Không những thế,


mà lượng nhiệt do ma sát gây ra có thể gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến động cơ hoạt động
thiếu chính xác, hiệu suất cũng giảm.
Để chống lại những hiện tượng vừa nêu trên thì người ta cho vào dầu nhờn các chất
phụ gia tẩy rửa và phân tán phù hợp. Các phụ gia này ngăn ngừa khả năng tạo cặn và duy
trì hoạt động của động cơ.
Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữ cho bên trong động cơ được sạch sẽ, còn các
phụ gia phân tán giữ cho các cặn cứng ở dạng keo, ngăn không cho chúng tạo thành cặn
vecni, cặn lắc hay cặn bùn. Hơn nữa, các phụ gia này còn có khả năng trung hòa, có trị số
kiềm tổng TBN đạt tới 50 - 70, để trung hòa các sản phẩm axit trong quá trình cháy nhiên
liệu.
2.1.1.6.5.Khả năng chống gỉ và ăn mòn
Dầu nhờn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng thì cần phải có một số khả năng
sau đây:
• Ngăn ngừa hiện tượng gỉ và ăn mòn, do nước ngưng tụ và các sản phẩm cháy ở
nhiệt độ thấp cũng như chế dộ hoạt động không liên tục gây ra.
• Chống lại mài mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra.
• Bảo vệ các ổ đỡ hợp kim đồng - chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxi hóa dầu
gây ra.
Chỉ cần thiếu một trong các yếu tố trên cũng gây ra sự ăn mòn trong các chi tiết máy
móc động cơ, thiết bị. Do đó, các loại dầu nhờn cần phải được pha chế bảo đảm tốt mọi
tính năng chống mài mòn, ăn mòn. Đặc biệt trong các trường hợp dầu nhờn động cơ

xăng, khả năng chống ăn mòn - nhất là ăn mòn ổ đồng- chì và chống gỉ do nước ngưng tụ
và các sản phẩm không cháy được hoặc không cháy hết trong nhiên liệu gây ra là hết sức
quan trọng. Dầu sử dụng cho động cơ điezel phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ
đỡ hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây ra. Trong trường hợp này thì các chức
năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm các phụ gia tẩy rửa.
2.1.1.6.6.Khả năng chống lại sự tạo muội than, tạo cặn
Trong buồng đốt của động cơ, nhiệt độ tăng lên rất cao và mọi hợp chất hữu cơ đều có
thể rất dễ bị cháy, nhưng thường thì động cơ không đủ thời gian (quá trình xảy ra trong
khoảng thời gian 1% giây) và không đủ oxi để cháy hoàn toàn nhiên liệu và dầu lọt vào
buồng đốt luôn có điều kiện tạo thành mồ hóng, các hạt cốc, các sản phẩm chưa cháy hết.
Việc tạo thành muội than trên các chi tiết động cơ bắt đầu từ việc hình thành lớp
màng keo trên các chi tiết đó. Trong động cơ khi làm việc thì những phân tử dầu mới, mồ
hóng và các hạt cốc không ngừng rơi vào màng keo. Sự thay đổi đáng kể do màng dầu bị


các sản phẩm cháy làm bẩn dẫn đến tạo thành lớp than rắn trên bề mặt kim loại gọi là
muội than.
Bề dày của lớp muội than không ngừng tăng lên và chỉ tăng lên đến một độ dày nhất
định vì khi bề dày lớp muội than tăng thì mép trên của nó sẽ gần vùng nhiệt độ cao hơn
và do bị nóng nhiều hơn, những phân tử dầu mới sẽ gây ra sự thay đổi cũng nhiều hơn và
cũng không có khả năng bám chắc trên bề mặt muội. Đến một lúc nào đó lớp muội không
tăng lên được nửa và sẽ xuất hiện thế cân bằng cho tới khi do một số nguyên nhân nào đó
mà vùng nhiệt độ cao hoặc sẽ không tiến đến gần sát bề mặt lớp muội hoặc không tách ra
xa bề mặt đó.
Việc tạo muội trong buồng đốt làm giảm hoạt động lâu bền của động cơ, tăng chi phí
sử dụng do những nguyên nhân sau:
•

Nhiệt độ các chi tiết phủ muội than tăng lên và khi lượng muội than tăng lên thì
thể tích buồng đốt bị thu hẹp, làm tăng tỷ lệ nén của động cơ, khả năng trao đổi

nhiêt kém đi sẽ tạo điều kiện xảy ra cháy kích nổ.
• Khi có muội than trên các chi tiết buồng đốt sẽ hạn chế lượng hổn hợp nhiên liệu
đi vào động cơ làm giảm công suất động cơ.
• Muội than có thể phá vỡ quá trình đốt cháy bình thường nhiên liệu trong bộ chế
hòa khí động cơ, các hạt muối bị đốt cháy đỏ lên buồng đốt sẽ có thể là nguyên
•
•
•

nhân làm nguyên liệu cháy sớm.
Muội đóng ở đế supap sẽ làm supap khó đóng, làm cháy supap.
Muội than ở bugi đánh lửa sẽ làm cho nó không đánh lửa được.
Các hạt muội than từ buồng đốt rơi xuống đáy cacte dầu sẽ làm nóng vòng găng,
tăng độ mài mòn các chi tiết làm việc và các chất lắng đọng khác nhau trên các chi
tiết động cơ cũng như trong hệ thống bôi trơn.

Như vậy, muội than rất có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn, chúng gây ra rất
nhiều tác hại. Khi dầu nhờn có chất lượng tốt thì trong quá trình sử dụng sẽ không có
hoặc ít có muội than hình thành trên bề mặt các chi tiết. Do đó, dầu nhờn cần phải có tính
chống lại sự tạo thành muội than.
Ngoài sự tạo muội than của dầu nhờn thì chúng còn có khả năng tạo cặn. Việc tạo cặn
của dầu nhờn cũng gây ra rất nhiều tác hại cho động cơ như là: làm tắc các rãnh dầu,
đường dầu và các bầu lọc, làm cho các dầu mới bị giảm phẩm chất, cặn có thể quánh và
rắn lại đến mức không thể dùng phương pháp cơ học để làm sạch... do vậy dầu nhờn phải
có tính chống lại sự tạo cặn.


2.1.1.7. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn và cách xác định các chỉ tiêu đó
2.1.1.7.1.Trị số axit và kiềm

• Chỉ số kiềm mạnh TBN (Total Base Number): là lượng axit đã được tính chuyển
ra số mg KOH tương ứng, cần thiết để trung hòa lượng kiềm có trong 1g mẫu và
•

được xác định theo phương pháp ASTM – D.2896 .
Chỉ số axit mạnh TAN (Total Acid Number): là số mg KOH cần thiết để trung
hòa lượng axit có trong 1g mẫu và được xác định theo phương pháp ASTM –
D.664.

Các chất mang tính axit có mặt trong dầu nhờn là: axit vô cơ, axit hữu cơ, este, keo,
nhựa và các chất phụ gia... Các chất mang tính kiềm có mặt trong dầu nhờn là: các phụ
gia tẩy rửa, muối kim loại...
Sự có mặt của axit trong dầu nhờn gây ra những tác hại như sau: khi có nhiệt độ cao
thì chúng gây ăn mòn các chi tiết kim loại của máy móc, động cơ và ống dẫn, làm giảm
tính ổn định chống oxi hóa của dầu. Ngoài ra, chúng còn là những chất có hại cho chất
lượng của dầu.
 Có 3 phương pháp dùng để xác định trị số trung hòa:
•

Phương pháp I: ASTM – D.974 (xác định trị số axit và kiềm bằng phương pháp chuẩn
độ có dùng chất chỉ thị màu) đây là phương pháp chủ yếu thích hợp với các loại dầu
màu sáng.

Phương pháp II: ASTM – D.664 (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 sản phẩm tối
màu.
• Phương pháp III: ASTM – D.2896 (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 có trong các sản phẩm dầu mỏ.
•

2.1.1.7.2.Độ nhớt
Nhìn chung, mọi người đều công nhận rằng độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ
bản đối với các loại dầu bôi trơn. Độ nhớt là ma sát nội tại trong lòng chất lỏng cản trở sự
chảy của chất lỏng, được sinh ra bởi áp lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng.
Độ nhớt, nó là một yếu tố quan trọng quyết định trong việc tạo thành màng dầu bôi
trơn ở hai điều kiện thủy động (màng dày) và bôi trơn thủy động đàn hồi (màng mỏng).
Thêm vào đó độ nhớt còn có thể xác định khả năng khởi động động cơ dễ dàng ở điều
kiện lạnh và khả năng chịu được sự sinh nhiệt trong ổ bi, bánh răng, xylanh, nó cũng
đánh giá khả năng làm kín khít của dầu cũng như mức độ tiêu hao và thất thoát.


Thông thường sử dụng 3 loại độ nhớt sau: độ nhớt động học, độ nhớt động lực, độ
nhớt quy ước

µ

η

•

Độ nhớt động lực (kí hiệu là

hoặc là

): là lực cản tác động lên chất lỏng khi

có hai lớp chất lỏng chuyển động tương đối nhau trong khoảng cách 1cm, diện tích
1cm2, dưới tác động của một lực là 1din, vận tốc chuyển động 1cm/giây
Đơn vị độ nhớt động lực thông thường là Pa.s.

Công thức tính độ nhớt động lực như sau:
η = ρ × νt

ρ

là mật độ dầu ở cùng nhiệt độ đo trong thời gian chảy t, g/cm 3
- t là thời gian chảy, s

Trong đó: -

η

•

là độ nhớt động lực tính bằng cP hay mPas.

Độ nhớt động học (kí hiệu là

ν

): là tỷ số giữa độ nhớt động lực và mật độ của

chất lỏng. Nó là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực
Độ nhớt động học tính theo công thức sau:

ν = C× t
Trong đó:

là độ nhớt động học, tính bằng cSt hay mm2/s.
C là hằng số của nhớt kế, mm2/s2.

t là thời gian chảy, s.
• Độ nhớt quy ước: là tỷ số giữa thời gian chảy qua nhớt kế (tính bằng giây) của
-

-

ν

200 ml sản phẩm dầu cần thử nghiệm ở nhiệt độ cần thiết, và thời gian chảy của
200 ml nước cất ở 20oC. Giá trị của tỷ số này biểu thị thành dộ nhớt quy ước Engle
(0E). Nhớt kế Engle được dùng để đo độ nhớt qui ước.
Nguyên tắc: dựa trên cơ sở so sánh thời gian chảy của 200ml chất lỏng cần xác định
với thời gian chảy của 200ml nước cất ở 20oC qua nhớt kế Engle.
Giữa độ nhớt quy ước và độ nhớt động học có mối quan hệ thực nghiệm, nó được
biểu thị bởi công thức gần đúng như sau:
-

Nếu độ nhớt động học

ν

từ 1 đến 120 mm2/s thì:


ν t = 7,31×o E −

-

Nếu độ nhớt động học

ν

6,31
o
E

>120 mm2/s thì:

ν t = 7,4×o E

hay
 Có những phương pháp xác định độ nhớt:

o

E = 0,0135 × ν t

ASTM – D.445: dùng để xác định độ nhớt động học của các chất lỏng có màu
trong suốt và mờ đục, hay các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đặc biệt là dầu bôi trơn,
thường đo ở nhiệt độ 40 và 100oC.
• ASTM – D.1532: dùng để xác định độ nhớt của những chất lỏng bôi trơn hàng
không ở nhiệt độ thấp và số % chuyển đổi độ nhớt sau khoảng thời gian là 3h và
72h mẫu được đặt ở nhiệt độ thấp.
• ASTM – D.2893: đo độ nhớt ở nhiệt độ thấp của các chất bôi trơn hay dùng cho
ôtô, dùng nhớt kế quay Brookfield.
• Đồ thị sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ được dẫn ra trong tiêu chuẩn D
– 341 (các độ nhớt – nhiệt độ dùng cho các sản phẩm dầu lỏng) là những phương
tiện thuận lợi để xác định chính xác độ nhớt động học của một loại dầu khoáng
hay hydrocacbon lỏng ở bất kỳ nhiệt độ nào nằm trong vùng giới hạn đã cho. Các
đồ thị của sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ sẽ được thiết lập khi ta biết

độ nhớt động học ở hai nhiệt độ khác nhau.
• ASTM-D.2162: hướng dẫn dùng những nhớt kế mẫu và dầu có độ nhớt chuẩn để
kiểm tra các nhớt kế đo hàng ngày.
• Thông thường người ta xác định độ nhớt của dầu nhờn ở nhiệt độ là 40 và 100 oC
thì người ta có thể đánh giá được là loại dầu nhờn đó là tốt hay xấu, có còn được
sử dụng được hay không. Người ta còn dùng độ nhớt để phân loại dầu bôi trơn nói
chung và dầu nhờn động cơ nói riêng.
2.1.1.7.3.Chỉ số độ nhớt
Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi theo nhiệt độ, áp suất. Chỉ số độ nhớt cao chứng tỏ là
dầu đó ít thay đổi theo nhiệt độ, và ngược lại. Đối với dầu bôi trơn thì khi nhiệt độ càng
tăng thì độ nhớt càng giảm. Chỉ số nhớt kế VI (Viscosity Index) là con số ở trên thang đo
qui ước, là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo
nhiệt độ... Mức độ giảm độ nhớt của dầu nhờn khi nhiệt độ tăng là phụ thuộc vào thành
phần hóa học của dầu nhờn.
•


Trong quá trình sử dụng dầu có biểu hiện thay đổi chỉ số độ nhớt thì đó là dầu nhiễm
bẩn có lẫn các sản phẩm khác. Đôi khi quá trình oxi hóa cũng là nguyên nhân làm tăng
chỉ số độ nhớt trong quá trình sử dụng. Việc giảm chỉ số độ nhớt VI cũng có thể là có
những lực phá vỡ cấu trúc phân tử của các phụ gia Polyme có mặt trong dầu bôi trơn.
2.1.1.7.4.Màu sắc
Màu dầu rất khác nhau: từ trong suốt đến màu sẫm hoặc màu đen kịt. Sự khác nhau về
màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về dầu thô dùng chế biến ra nó,
về khoảng nhiệt độ sôi, về phương pháp và mức độ làm sạch trong quá trình tinh luyện,
về hàm lượng và bản chất của phụ gia pha vào trong dầu.
2.1.1.7.5.Khối lượng riêng và tỷ trọng
Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độ tiêu
chuẩn.
Tỷ trọng là tỉ số giữa khối lượng riêng của một chất lỏng đã cho ở nhiệt độ qui định

với khối lượng riêng của nước ở cùng điều kiện nhiệt độ đó.
Khối lượng riêng của một chất bôi trơn ít có ý nghĩa trong vịêc đánh giá chất lượng.
Khối lượng riêng của dầu đã sử dụng cũng gần bằng khối lượng riêng của dầu mới. Một
giá trị khối lượng riêng bất thường cho thấy rằng dầu bị lẫn các sản phẩm khác hay một
dung môi hay một chất khí.
 Có các phương pháp xác định khối lượng riêng và tỷ trọng:
• Tiêu chuẩn ASTM-D.1250 cung cấp những bảng cho phép tính chuyển khối lượng
riêng và tỷ trọng đo được ở bất kỳ nhiệt độ nhiệt độ nào trong khoảng từ -17,8 oC
(oF) đến 160oC (500oF) về nhiệt độ tiêu chuẩn ở 15,6oC (60oF).
• Phương pháp đo ASTM-D.941 (khối lượng riêng và tỷ trọng của chất lỏng đo
bằng Pycnomet Lipkin có hai capila) dùng cho các phép đo khối lượng riêng của
chất lỏng bôi trơn bất kỳ có độ nhớt nhỏ hơn 15 mm/s ở 12oC.
• Phương pháp ASTM-D.1298 thường dùng trong phòng thí ngiệm. Người ta sử
dụng một tỷ trọng kế bằng thủy tinh để xác định khối lượng riêng, tỷ trọng, hay
trọng lượng API của tất cả các sản phẩm dạng lỏng.
2.1.1.7.6.Điểm chớp cháy và bắt lửa
Điểm chớp cháy của dầu được định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí
quyển là 101,3 kPa, mẫu được nung nóng. Khi có ngọn lửa thì sẽ chớp cháy và lan truyền
tức thì trên bề mặt mẫu.
Nhiệt độ thấp nhất mà ở đó mẫu tiếp tục cháy trong 5 giây được gọi là điểm bắt lửa.
Điểm bắt lửa và điểm chớp cháy của dầu mới thay đổi theo độ nhớt. Dầu có độ nhớt cao
thì sẽ có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn. Thông thường độ bắt cháy phụ thuộc vào


loại dầu thô. Dầu naphten thường có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn dầu parafin có
cùng độ nhớt. Quy luật chung là đối với các hợp chất như nhau thì có điểm chớp cháy và
bắt lửa tăng khi mà trọng lượng phân tử tăng.
Để xác định điểm chớp cháy và bắt lửa của dầu bôi trơn người ta thường dùng
ASTM-D.92 (xác định điểm chớp cháy và bắt lửa cốc hở) và ASTM-D.93 (xác định điểm
chớp cháy và bắt lửa cốc hở). Phương pháp này còn được dùng để xác định độ nhiễm bẩn

của dầu bôi trơn bởi những lượng nhỏ các chất dể bay hơi.
2.1.1.7.7.Điểm Anilin
Một hổn hợp gồm hai thành phần là hổn hợp hydrocacbon và anilin không tan trong
nhau chia thành hai lớp, khi tăng nhiệt độ lên thì hổn hợp thành đồng nhất (tan hoàn
toàn). Khi làm nguội từ từ đến một nhiệt độ xác định nào đó thì hổn hợp lại bắt đầu phân
lớp, biếu hiện bằng hiện tượng đục lên của dung dịch. Nhiệt độ ứng với thời điểm xuất
hiện hiện tượng đục này thì được gọi là điểm anilin
Điểm anilin thường được sử dụng để xác định hàm lượng aromat, naphten và parafin
có trong hổn hợp, ngoài ra còn xác định hiệu ứng hòa tan của dầu vào các chất hữu cơ,
mà các chất này làm kín trong hệ thống thủy lực, các chất cách điện.
Điểm anilin được xác định theo phương pháp ASTM – D.661 bằng cách trộn lẫn các
thể tích tương đương của dầu, anilin và n – heptan, gia nhiệt cho đến khi hỗn hợp tan
trong đồng thể sau đó làm lạnh từ từ, nhiệt độ mà tại đó hổn hợp tách thành hai pha chính
là điểm anilin.
2.1.1.7.8.Cặn cacbon
Cặn cacbon được tạo ra khi cho bay hơi và nhiệt phân một sản phẩm dầu mỏ. Cặn này
không phải là cặn cacbnon hoàn toàn mà nó là một loại cốc và còn bị biến đổi của quá
trình nhiệt phân. Cặn cacbon chính là sản phẩm cháy trong điều kiện thiếu không khí.
Hàm lượng cặn cacbon còn dùng để đánh giá mức độ tinh luyện của dầu và nó cũng
giúp cho việc lựa chọn các loại dầu nhờn cho những mục tiêu thích hợp khác nhau. Nếu
chúng ta sử dụng dầu nhờn có hàm lượng cặn cacbon lớn có thể sẽ gây mài mòn và làm
tắc nghẽn kim phun, tắc nghẽn hệ thống. Lượng cặn cacbon trong dầu nhờn động cơ mà
cao thì nó có thể gây ra hiện tượng kích nổ hay làm tắc kim phun trong động cơ điezel
hay có thể làm giảm thể tích của buồng đốt do nó bám dính vào thành xylanh xupap. Các
phụ gia có mặt trong dầu nhờn cũng góp phần làm ảnh hưởng đến hàm lượng cặn.
 Có hai phương pháp xác định hàm lượng cặn cacbon:
• Phương pháp ASTM – D.524 (xác định hàm lượng cặn cacbon của các sản phẩm
dầu mỏ theo Ramsbottom) mẫu được nung nóng ở nhiệt độ nhất định trong một

quả cầu thủy tinh có lỗ nhỏ để cho các thành phần bay hơi bốc hết đi. Phần cặn
nặng trong bóng thủy tinh tiếp tục cracking hóa và cốc hóa. Phần còn lại đem cân
và xác định hàm lượng cặn cacbon theo Ramsbottom.
• Phương pháp thứ hai là ASTM – D.189.
Hai phương pháp này chỉ khác nhau ở dụng cụ tiến hành là chính còn về nguyên tắc là
đun nóng để thực hiện quá trình cracking và cốc hóa rồi cân lượng cặn còn lại.
2.1.1.7.9.Hàm lượng tro và tro sunfat
Hàm lượng tro được định nghĩa là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất còn lại
sau khi đốt cháy một mẫu dầu nhờn.Thành phần chính của tro là: những oxit kim loại của
Ca, Mg, Al, Fe, V, Ni, Na, và oxit Silic do các muối thủy phân tạo thành.
Tro sunfat là hàm lượng cặn còn lại sau khi than hóa mẫu, sau đó phần cặn được xử lý
bằng axit sunfuric và đun nóng đến khối lượng không đổi.
Hàm lượng tro lớn hơn quy định thì có thể nói rằng dầu bị nhiễm tạp chất, hoặc do
sản phẩm của quá trình mài mòn hoặc do các kim loại tan trong dầu và các loại tạp chất
khác. Nếu dầu nhờn thải có hàm lượng tro quá lớn thì khi thải ra ngoài môi trường sẽ gây
ô nhiễm môi trường.
 Có hai phương pháp xác định hàm lượng tro:
• Phương pháp ASTM – D.482 dùng để xác định hàm lượng tro của các loại dầu
nhờn không có chứa phụ gia tạo tro (dầu tuabin và nhiều loại tuần hoàn có độ nhớt
cao) hoặc là có chứa phụ gia không tạo tro (dầu máy nén, dầu bánh răng, dầu động
cơ khí).
• Phương pháp ASTM – D.874 dành riêng cho các loại dầu có chứa các phụ gia tạo
tro. Phương pháp này không nên dùng cho các dầu nhờn gốc cũng như các loại
dầu nhờn không có phụ gia.
2.1.1.7.10. Hàm lượng lưu huỳnh
Lưu huỳnh có thể có sẵn trong dầu khoáng hoặc dầu gốc hay là trong các phụ gia. Nó
có thể hoạt động hóa học hay ở dạng tương đối trơ ở dạng liên kết với các hợp chất hữu
cơ. Dạng lưu huỳnh hoạt động gây ăn mòn, đặc biệt đối với đồng và các hợp chất chứa
đồng. Ngược lại, một ít hàm lượng lưu huỳnh ở dạng trơ thì có tác dụng tốt, bởi vì nó làm
tăng khả năng bám dính trên bề mặt vật liệu bôi trơn.

 Các phương pháp xác định:
• ASTM – D.129 (phương pháp dùng bom) được áp dụng để xác định tổng hàm
lượng trong mọi loại dầu bôi trơn với điều kiện hàm lượng lưu huỳnh ít nhất phải
bằng 1%. Nguyên tắc của quá trình là bật tia lửa điện để đốt cháy một lượng nhỏ


mẫu trong môi trường oxi hóa ở áp suất cao. Sản phẩm cháy thu hồi, lưu huỳnh ở
dạng kết tủa với BaSO4 và được đem cân.
• ASTM – D.1266 (phương pháp đèn) dùng để xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng
cộng có nồng độ từ 0,01 đến 0,4% trong các sản phẩm dầu. Để xác định hàm lượng
lưu huỳnh có trong dầu bôi trơn hay các sản phẩm dầu mỏ có hàm lượng lưu huỳnh
cao không thể đốt trực tiếp mà dùng phương pháp pha trộn.
• ASTM – D.1552 (phương pháp nhiệt độ cao) xác định tổng hàm lượng lưu huỳnh
có trong dầu bôi trơn, có hàm lượng lưu huỳnh lớn hơn 0,06%.
2.1.1.7.11. Chỉ số khúc xạ
Chỉ số khúc xạ là tỷ số của tốc độ một sóng ánh sáng trong không khí so với tốc độ
sóng ánh sáng đó trong dầu ở điều kiện nhất định. Do chỉ số khúc xạ phụ thuộc vào thành
phần của dầu nhờn cho nên phép đo này rất hiệu dụng trong việc kiểm tra tính đồng nhất
của dầu gốc cũng như các dầu bôi trơn khác. Đối với phân đoạn hydrocacbon hay các loại
dầu có phân tử lượng tương đương thì chỉ số khúc xạ sẽ tăng từ các hợp chất parafin,
naphten, rồi đến aromat.
2.1.1.7.12. Hàm lượng nước
Hàm lượng nước có trong dầu nhờn là lượng nước được tính bằng % theo trọng lượng
thể tích hay theo ppm. Hàm lượng nước trong dầu nhờn là một đặc trưng quan trọng đối
các loại dầu: dầu thủy lực, dầu ôtô, dầu bánh răng công nghiệp, dầu tuabin, dầu xylanh,
dầu công nghiệp, đặc biệt là nó rất quan trọng đối với dầu biến thế. Nước có trong dầu
biến thế sẽ làm giảm điện áp đánh thủng gây nguy hiểm cho máy biến thế.
Nước có trong dầu không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự oxi hóa mà nó còn tạo
nên nhủ tương. Trong một vài trường hợp thì nước thủy phân các phụ gia tạo nên bùn
mềm và xốp. Có thể loại nước trong dầu nhờn bằng phương pháp lọc, ly tâm, chưng cất

chân không.
2.1.1.7.13. Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực bên trong tác dụng lên bề mặt chất lỏng do
sức hút của các phân tử nằm dưới bề mặt. Phương pháp tiêu chuẩn ASTM-D.971 đo sức
căng bề mặt bằng cách xác định lực cần thiết để nhất một vòng dây bạch kim ra khỏi bề
mặt chất lỏng có sức căng bề mặt lớn hơn, nghĩa là hướng lên từ mặt phân chia nước dầu.
Sức căng bề mặt của dầu nhờn ít có ý nghĩa so với việc dùng nó để kiểm tra chất
lượng của dầu. Tuy nhiên, phương pháp rất có ích trong việc đánh giá chất lượng của dầu


nhờn đã sử dụng. Thông qua sức căng bề mặt có thể dự đoán khả năng bền oxi hóa của
dầu nhờn.
2.1.1.7.14. Điểm đông đặc
Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn được giữ tính linh động ở
điều kiện đã cho. Để xác định điểm đông đặc theo phương pháp ASTM – D.97, trước tiên
dầu được đun nóng để dảm bảo các cấu tử trong dầu tan hoàn toàn, sau đó làm lạnh theo
tốc độ quy định, cứ 3o lại kiểm tra tính linh động của dầu một lần. Nhiệt độ đông đặc của
dầu được xác định bằng cách lấy nhiệt độ là tại đó dầu không linh động nghĩa là khi ta
nghiên bình đựng nó, rồi cộng thêm 3oC.
Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp không tan và khi làm lạnh dầu thì những sáp
này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đang cài vào nhau tạo thành một cấu trúc cứng, giữ
dầu trong túi rất nhỏ của cấu trúc đó làm cho dầu mất tính linh động. Để giảm nhiệt độ
đông đặc của dầu thì người ta sử dụng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc.
2.1.1.7.15. Hàm lượng Clo
Hàm lượng Clo là tất cả lượng Clo có mặt trong mẫu. Khi tiến hành xác định hàm
lượng Clo có mặt trong mẫu có thể đánh giá độ nhiễm bẩn của dầu nhờn thải hoặc xác
định lượng phụ gia của dầu nhờn.
Có hai phương pháp xác định hàm lượng Clo: phương pháp dùng bom ASTM –
D.808 xác định Clo bằng trọng lượng chuẩn và phương pháp ASTM – D.1317 xác định
Clo bằng thể tích. Cả hai phương pháp này đều có thể áp dụng cho dầu nhờn mới hay dầu

nhờn đã sử dụng cũng như dùng cho các loại mỡ.
2.1.1.7.16. Sự pha tạp nhiên liệu
Việc lẫn nhiên liệu vào dầu nhờn động cơ làm cho độ nhớt của dầu nhờn giảm xuống,
tăng khả năng mài mòn, làm giảm nhiệt độ chớp cháy làm giảm tỷ trọng... Sự pha tạp
chất quá mức của nhiên liệu vào dầu còn có thể do trục trặc trong quá trình vận hành
máy.
Người ta xác định lượng nhiên liệu xăng lẫn vào trong dầu nhờn động cơ theo phương
pháp chưng cất ASTM – D.322 hoặc phương pháp sắc kí ASTM – D.3525. Và xác định
hàm lượng nhiên liệu dầu điezel lẫn vào trong dầu nhờn động cơ theo phương pháp
ASTM – D.3524.
2.1.1.7.17. Cặn không tan
Cặn không tan trong dầu nhờn là các chất bẩn, mạt kim loại do bị mài mòn, đất cát
bụi, muội nhiên liệu và các sản phẩm oxi hóa. Các cặn muội có mặt trong dầu nhờn động
cơ làm tăng độ đặc của dầu và tạo ra các cặn bùn làm tắc các rãnh dầu, bầu lọc dẫn tới


tình trạng nóng chảy bạc lót ổ đỡ, kẹt trục khủyu. Cặn không tan làm cho dầu mới giảm
phẩm chất ngay khi vừa cho vào. Cặn bẩn lâu ngày sẽ quánh lại và đóng rắn đến mức
không thể dùng các phương pháp cơ học để làm sạch được. Theo phương pháp ASTMD.893 có hai cách xác định hàm lượng cặn không tan là phương pháp ly tâm và phương
pháp dùng chất đông tụ.
2.1.1.7.18. Chỉ số kết tủa
Lượng chất kết tủa hay cặn (tính bằng cm) được tách ra từ hổn hợp theo thể tích là
10% dầu và 90% naphtalen bằng cách quay li tâm ở những điều kiện nhất định được gọi
là chỉ số kết tủa.
Thông thường dầu mỏ được tinh chế tốt thì không có tạp chất không tan trong
naphtalen còn loại dầu được tinh chế một phần hay dầu đen thường chứa các hợp chất
không tan trong naphtalen. Những hơp chất này làm giảm chất lượng của dầu vì chúng
kém bền nhiệt, kém bền oxi hóa.
Phương pháp ASTM – D.91 chỉ xác định tổng các chất rắn hay các chất không tan
trong dầu để nhận biết thành phần cần phải tách rồi mới tiến hành phân tích.

2.1.1.7.19. Chỉ số xà phòng hóa
Chỉ số xà phòng hóa biểu thị hàm lượng kiềm tác dụng với 1g dầu khi đun nóng theo
một cách nhất định. Chỉ số xà phòng hóa cho biết lượng các chất béo có trong dầu nhờn.
Các loại dầu khoáng có thể chứa các phụ gia, như các chất béo, có thể phản ứng với
kiềm để tạo thành các xà phòng kim loại. Dầu động cơ đã sử dụng có thể chứa các axit tự
do, este và chúng có thể chuyển thành xà phòng kim loại khi đun nóng. Theo phương
pháp ASTM – D.129 thì chỉ số xà phòng hóa được xác định là số miligam KOH tiêu tốn
cho 1g dầu trong điều kiện nhất định.
2.1.1.7.20. Độ bền oxi hóa
Độ bền oxi hóa của dầu nhờn là khả năng chống lại sự oxi hóa dầu khi dầu tiếp xúc
với không khí ở nhiệt độ cao, áp suất cao.
Quá trình oxi hóa dầu nhờn làm sinh ra các sản phẩm có hại như là axit, cặn, nhựa...
làm tăng độ nhớt, tăng khả năng ăn mòn và làm giảm tuổi thọ của dầu. Vì thế, khả năng
chống oxi hóa cao là một yêu cầu quan trọng đối với các loại dầu, đặc biệt là tua bin, dầu
biến thế vì chúng làm việc trong thời gian rất lâu mới thay dầu.
Hầu hết, các hợp phần của dầu nhờn đều tác dụng nhanh hay chậm với oxi và quá
trình oxi hóa chủ yếu là quá trình làm biến chất dầu động cơ và dầu máy nén. Nếu dầu
nhờn có độ bền oxi hóa thấp thì thường xuyên phải thay dầu gây nên chi phí chạy máy
tăng lên.