Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ hóa dầu TÁI SINH dầu NHỜN

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................4
DANH MỤC BẢNG BIỂU...........................................................................................5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 7
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN..............................................................8
1.1. Giới thiệu chung về dầu nhờn.................................................................................8
1.1.1. Định nghĩa.......................................................................................................8
1.1.2. Lịch sử phát triển của dầu nhờn.......................................................................8
1.1.3. Tầm quan trọng của dầu nhờn........................................................................10
1.1.4. Chức năng của dầu nhờn................................................................................12
1.2. Thành phần, tính chất, phân loại dầu nhờn............................................................13
1.2.1. Thành phần....................................................................................................13
1.2.2. Tính chất........................................................................................................18
1.2.3. Phân loại........................................................................................................24
1.3. Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc........................................................................27
1.3.1. Quá trình trích ly, chiết bằng dung môi..........................................................28
1.3.2. Quá trình tách sáp..........................................................................................29
1.3.3. Quá trình làm sạch bằng axit sunfuric và đất sét............................................30
1.3.4. Quá trình tách asphalt bằng propan................................................................30
1.3.5. Quá trình làm sạch bằng hydro......................................................................30
1.4. Phụ gia cho dầu nhờn............................................................................................31
1.4.1. Phụ gia chống oxy hóa dầu............................................................................32
1.4.2. Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt.....................................................................34
1.4.3. Phụ gia ức chế ăn mòn...................................................................................35
1.4.4. Phụ gia ức chế gỉ............................................................................................36
1.4.5. Phụ gia tẩy rửa...............................................................................................36

1.4.6. Phụ gia phân tán.............................................................................................37
1.4.7. Phụ gia giảm điểm đông đặc..........................................................................38

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 1


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.4.8. Phụ gia chống tạo bọt.....................................................................................38
1.4.9. Phụ gia tribology............................................................................................39
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÁI SINH DẦU NHỜN THẢI.................................43
2.1. Nguyên nhân làm thay đổi tính chất của dầu nhờn...............................................43
2.1.1. Sự oxy hóa.....................................................................................................43
2.1.2. Sự nhiễm bẩn bởi tạp chất..............................................................................46
2.1.3. Sự làm loãng bởi nhiên liệu...........................................................................46
2.1.4. Sự phân hủy bởi nhiệt....................................................................................47
2.2. Bản chất của quá trình tái sinh dầu nhờn thải........................................................47
2.3. Các phương pháp tái sinh dầu nhờn thải chủ yếu..................................................48
2.3.1. Phương pháp đông tụ.....................................................................................48
2.3.2. Phương pháp hấp phụ.....................................................................................49
2.3.3. Phương pháp làm sạch bằng axit sunfuric......................................................49
2.3.4. Phương pháp làm sạch bằng chất kiềm..........................................................49
2.3.5. Các phát minh mới trong lĩnh vực tái sinh dầu nhờn thải...............................50
2.4. Tình hình tái sinh dầu nhờn thải ở Việt Nam........................................................51
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU TÁI SINH DẦU NHỜN CHO ĐỘNG CƠ.................53
3.1. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................53

3.2. Hóa chất, dụng cụ thiết bị.....................................................................................53
3.2.1. Dầu nhờn thải.................................................................................................53
3.2.2. Axit sunfuric..................................................................................................53
3.2.3. Kiềm NaOH...................................................................................................53
3.2.4. Dụng cụ, thiết bị.............................................................................................54
3.3. Phương pháp nghiên cứu tái sinh..........................................................................54
3.3.1. Khử nước.......................................................................................................55
3.3.2. Làm sạch bằng axit sunfuric..........................................................................55
3.3.3. Ly tâm............................................................................................................59
3.3.4. Trung hòa bằng kiềm.....................................................................................60
3.4. Các phương pháp phân tích tính chất của dầu nhờn..............................................60
3.4.1. Phương pháp đo độ màu ASTM D 1500........................................................60
3.4.2. Phương pháp xác định độ nhớt động học ASTM D 445.................................62
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 2


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3.4.3. Phương pháp xác định trị số axit tổng ASTM D 664.....................................63
3.4.4. Phương pháp xác định trị số kiềm tổng ASTM D 2896.................................65
3.4.5. Phương pháp xác định hàm lượng cặn cacbon conradson ASTM D 189.......66
3.4.6. Phương pháp xác định điểm chớp cháy cốc hở ASTM D 92..........................68
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN................................................................71
4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng axit.............................................71
4.1.1. Hàm lượng axit..............................................................................................71
4.1.2. Nhiệt độ xử lý................................................................................................72

4.1.3. Mức độ khuấy trộn.........................................................................................73
4.2. Quá trình trung hòa bằng kiềm..............................................................................74
4.3. Kiểm tra các tính chất dầu nhờn tái sinh theo ASTM............................................75
4.3.1. Kết quả...........................................................................................................75
4.3.2. Nhận xét.........................................................................................................76
KẾT LUẬN.................................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................79

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 3


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Dầu nhờn cho động cơ...................................................................................8
Hình 1.2. Ứng dụng của dầu nhờn...............................................................................10
Hình 1.3. Lực ma sát phát sinh giữa hai bề mặt của chi tiết chuyển động tương đối với
nhau............................................................................................................................. 12
Hình 1.4. Phân loại dầu nhờn theo tính năng...............................................................25
Hình 1.5. Phân loại dầu nhờn theo độ nhớt..................................................................26
Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu gốc...............................................................27
Hình 1.7. Cơ chế hoạt động phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt.......................................35
Hình 1.8. Cấu trúc chung của các phụ gia phân tán.....................................................37
Hình 3.1. Sơ đồ các công đoạn tái sinh dầu nhờn bằng H2SO4....................................54
Hình 3.2. Thiết bị đo độ màu.......................................................................................61
Hình 3.3. Thiết bị đo độ nhớt.......................................................................................62

Hình 3.4. Thiết bị đo trị số axit tổng............................................................................64
Hình 3.5. Thiết bị đo trị số kiềm tổng..........................................................................65
Hình 3.6. Thiết bị xác định hàm lượng cặn..................................................................67
Hình 3.7. Thiết bị xác định điểm chớp cháy................................................................69
Hình 4.1. Các mẫu sau ly tâm để khảo sát yếu tố hàm lượng axit................................71
Hình 4.2. Các mẫu sau ly tâm để khảo sát yếu tố nhiệt độ xử lý axit...........................72
Hình 4.3. Các mẫu sau ly tâm để khảo sát yếu tố mức độ khuấy trộn..........................73
Hình 4.4. Sự thay đổi màu dầu sau trung hòa bằng kiềm.............................................74
Hình 4.5. Sự thay đổi màu của dầu trước và sau tái sinh.............................................75

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 4


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần hóa học tổng quát của dầu nhờn động cơ.................................18
Bảng 3.1. Tiến hành khảo sát với các hàm lượng axit khác nhau.................................58
Bảng 3.2. Tiến hành khảo sát với các nhiệt độ xử lý khác nhau...................................58
Bảng 3.3. Tiến hành khảo sát với thời gian khuấy khác nhau......................................59
Bảng 4.1. Kết quả khảo sát với các hàm lượng axit khác nhau trong dầu....................71
Bảng 4.2. Kết quả khảo sát với các nhiệt độ xử lý axit khác nhau...............................72
Bảng 4.3. Kết quả khảo sát với các thời gian khuấy trộn khác nhau............................74
Bảng 4.4. Một số tính chất của dầu nhờn nghiên cứu..................................................76

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 5


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ASTM
TAN

:
:

American Society for Testing and Materials
Total Acid Number

TBN

:

Total Base Number

SAE

:

Society of Automotive Engineers

VI

:

Viscosity Index

SI

:

System International

CGS

:

Centimetre-Gram-Second System

API

:

American Petroleum Institute

SG

:

Specific Gravity

FM

:

Friction Modifiers

AW

:

Anti Wears

EP

:

Extreme Pressure

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 6


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Dầu nhờn là vật liệu quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Tất cả các
máy móc, thiết bị sẽ không thực hiện được chức năng của mình hiệu quả nếu không có

các loại dầu nhờn thích hợp. Hiện nay, thế giới sử dụng mỗi năm hơn 40 triệu tấn dầu
nhờn, trong đó có 60% là dầu nhờn động cơ. Khu vực sử dụng nhiều dầu nhờn nhất là
châu Âu 34%, châu Á 28%, Bắc Mỹ 25%. Với các nước khu vực châu Á - Thái Bình
Dương là 8 triệu tấn/năm, tăng trưởng hằng năm là từ 5 - 6%. Đứng đầu là Nhật Bản
với 29.1%, tiếp theo sau là Trung Quốc 26%, Ấn Độ 10%, Hàn Quốc 8%, Úc 5%, Thái
Lan 4.6%, Inđônêsia 4.5%, Malaysia 1.8% và Việt Nam chúng ta khoảng 1.5%.
Đáng chú ý, lượng dầu nhờn thải ra hằng năm cũng là một con số không hề nhỏ
so với lượng dầu nhờn cần dùng. Cho nên việc tái sinh dầu nhờn cũng là một công
việc cần thiết. Tái sinh dầu nhờn không những cho phép tiết kiệm đáng kể nhiên liệu
mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường - một vấn đề cấp bách mà thế giới
đang quan tâm. Vì vậy ngay cả khi công việc cung ứng dầu nhờn đảm bảo thì vấn đề
tái sinh dầu nhờn vẫn phải đề cập đến.
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 hydro 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 dây chuyền tái sinh lớn, kỹ thuật cao và
công nghệ phức tạp.
Từ trước đến nay, việc tái sinh dầu nhờn ở Việt Nam vẫn được thực hiện bằng
các phương pháp đơn giản và cũng chưa có một quy mô hoàn chỉnh cho việc tái sinh
dầu nhờn. Với đề tài nghiên cứu này sẽ giúp chúng em:
-

Tìm hiểu các vấn đề liên quan đến dầu nhờn.

-

Tìm hiểu các phương pháp tái sinh dầu nhờn đang sử dụng hiện nay.

-

Và tiến hành nghiên cứu tái sinh dầu nhờn sử dụng cho động cơ với công nghệ
đơn giản, rẻ tiền.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 7


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN
1.1. Giới thiệu chung về dầu nhờn
1.1.1. Định nghĩa
Dầu nhờn là loại dầu dùng để bôi trơn các chi tiết máy và động cơ. Dầu nhờn
là hỗn hợp bao gồm dầu gốc và phụ gia, thường được 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.

Hình 1.1. Dầu nhờn cho động cơ

1.1.2. Lịch sử phát triển của dầu nhờn
Cách đây 100 năm, con người vẫn chưa có khái niệm về dầu nhờn. Tất cả các
loại máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng dầu mỡ lợn và sau đó dùng dầu ôliu.
Khi dầu ôliu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụng các loại dầu thảo mộc khác.
Ví dụ, để bôi trơn cọc sợi máy dệt người ta sử dụng đến dầu cọ.
Khi ngành chế biến dầu mỏ ra đời, sản phẩm chủ yếu tại các nhà máy chế
biến dầu mỏ là dầu hỏa, phần còn lại là mazut (chiếm 70 – 90%) không được sử dụng

và coi như bỏ đi. Nhưng khi ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển thì lượng cặn mazut
càng ngày càng lớn, buộc con người phải nghiên cứu để sử dụng nó vào mục đích có
lợi. Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thực vật hoặc mỡ lợn với tỷ lệ

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 8


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

thấp để tạo ra dầu nhờn, nhưng chỉ ít lâu sau người ta đã biết dùng cặn dầu mỏ để chế
tạo ra dầu nhờn.
Năm 1870 ở Creem (Nga), tại nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo được
dầu nhờn từ dầu mỏ, nhưng chất lượng thấp. Nhà bác học người Nga D.I.Mendeleev
chính là một trong những người chú ý đầu tiên đến vấn đề dùng mazut để chế tạo ra
dầu nhờn. Năm 1870 – 1871, Ragorzin đã xây dựng một xưởng thí nghiệm dầu nhờn
nhỏ, và đến năm 1876 – 1877, Ragorzin xây dựng ở Balakhan nhà máy chế biến dầu
nhờn đầu tiên có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất được bốn loại
dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông. Các mẫu
dầu nhờn của Ragorzin đã được mang đến triển lãm quốc tế Pari năm 1878 và đã gây
được nhiều hấp dẫn đối với chuyên gia các nước. Phát huy kết quả đó, năm 1879,
Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinôp nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để
xuất khẩu. Chính Mendeleep cũng đã làm việc ở các phòng thí nghiệm và những phân
xưởng của nhà máy này vào những năm 1880 – 1881. Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của
ông, nhiều cơ sở khoa học của ngành sản xuất dầu nhờn đã được xây dựng và chỉ trong
vòng mấy năm sau đó, ngành chế tạo dầu nhờn đã thực sự phát triển và đánh dấu một
bước ngoặt trong lịch sử chế tạo chất bôi trơn.

Kết quả nghiên cứu của nhà bác học Nga N.P.Petrop đã tạo điều kiện để dầu
nhờn được sử dụng rộng rãi hơn. Trong kết quả nghiên cứu của mình, ông đã nêu lên
khả năng có thể dùng dầu nhờn để thay thế hoàn toàn dầu thực vật và mỡ động vật,
đồng thời nêu lên những nguyên lý bôi trơn… Cùng với những tiến bộ khoa học không
ngừng, con người đã xây dựng được những tháp chưng cất chân không hiện đại thay
thế cho những tháp chưng cất cũ kỹ, đây là bước phát triển mạnh mẽ của ngành công
nghiệp dầu mỏ.
Các tập đoàn tư bản lớn liên quan đến dầu nhờn như: BP, Castrol, Esson,
Mobil, Total, Esso… đã có mặt trên hầu hết các nước trên thế giới. Họ đã và đang áp
dụng rộng rãi những thành tựu mới nhất của khoa học, đưa nền công nghiệp dầu mỏ
hằng năm tăng trưởng không ngừng và sản xuất dầu nhờn cũng không ngừng được

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 9


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nâng cao về mặt chất lượng cũng như số lượng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại dầu
nhờn mới.
1.1.3. Tầm quan trọng của dầu nhờn
Đối với bất kỳ một ngành kinh tế nào có sử dụng máy móc, cơ cấu và dụng
cụ thì vấn đề nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của chúng là nhiệm vụ hàng đầu. Phần
lớn máy móc (85 - 90%) không tiếp xúc làm việc được vì nguyên nhân hao mòn các
chi tiết. Khi xem xét ý nghĩa kinh tế của sự mài mòn máy, người ta đưa ra những chi
phí hàng năm ở Mỹ là 46.8 tỷ USD.
Trong các vấn đề chung về tính tin cậy, độ chính xác và tuổi thọ của máy

móc thì vấn đề về ma sát, mài mòn và bôi trơn là những vấn đề có quan hệ hữu cơ
với nhau. Không thể giải quyết được vấn đề chống mài mòn nếu không áp dụng
và hoàn thiện kỹ thuật bôi trơn và sử dụng chất bôi trơn hợp lý.

Hình 1.2. Ứng dụng của dầu nhờn

Hiện nay, trong nhiều ngành công nghiệp, thời gian sử dụng của máy móc chỉ
ở mức 30 %, nguyên nhân chủ yếu gây ra sự hao mòn các chi tiết của máy móc đó là
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 10


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

do sự mài mòn. Không chỉ ở các nước đang phát triển, mà ngay cả ở các nước có
ngành công nghiệp phát triển thì tổn thất do ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài
phần trăm tổng thu nhập quốc dân. Ở CHLB Đức, thiệt hại do ma sát, mài mòn các chi
tiết máy 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. Ở Canada,
tổn thất loại này hàng năm lên đến hơn 5 tỷ đôla Canada. Chi phí sửa chữa, bảo dưỡng
thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu tư ban đầu.
Hiện nay, nước ta có khoảng 8 triệu công cụ liên quan đến bôi trơn bằng
dầu mỡ, với tài sản khoảng vài tỷ USD. Theo điều tra và đánh giá của các Chuyên
gia trong nước và nước ngoài, do việc sử dụng dầu nhờn không phù hợp với yêu
cầu của máy móc đã gây thiệt hại do hư hỏng máy móc trước thời hạn quy định là
rất lớn. Ước tính thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dưỡng hàng năm lên
tới 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 ra các loại máy móc thiết bị cũng như những người sử
dụng chúng. Để thực hiện điều này, người ta chủ yếu sử dụng dầu hoặc mỡ bôi
trơn.
Dầu nhờn (hoặc mỡ nhờn) có chức năng 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, nó làm “cách ly” các bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc giữa hai bề mặt kim
loại. Khi dầu nhờn được đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc, chúng bám vào bề mặt tạo nên
một màng dầu mỏng đủ sức tác riêng hai bề mặt không cho chúng tiếp xúc với nhau.
Khi hai bề mặt này chuyển động, chỉ có các lớp phần tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt
tiếp xúc trượt lên nhau tạo lên một lực ma sát chống lại tác dụng, gọi là ma sát nội tại
của dầu nhờn, lực này nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt
khô tiếp xúc với nhau. Nếu hai bề mặt được cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu
phù hợp thì hệ số ma sát sẽ giảm đi khoảng 100 – 1000 lần so với khi chưa có lớp dầu
ngăn cách.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 11


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.4. Chức năng của dầu nhờn
Trong động cơ đốt trong, dầu nhờn được sử dụng với 5 chức năng cơ bản bao
gồm giảm ma sát, làm sạch, làm kín, làm mát động cơ và bảo vệ bề mặt. Các chức
năng chính trên phụ thuộc rất nhiều vào tính chất lý hóa của dầu nhờn, nhất là phụ
thuộc vào tính chất độ nhớt của dầu nhờn.

Để đảm bảo cho dầu nhờn có thể thực hiện tốt các chức năng nêu trên thì dầu
nhờn phải có phẩm chất tốt. Cụ thể là dầu nhờn phải có tính bám dính tốt, có độ nhớt
thích hợp, có độ bền hóa học, cơ học, sinh học, có độ dẫn nhiệt tốt, không gây ăn mòn
hóa học, tẩy rứa phân tán tốt các cặn muội sinh trong trong quá trình hoạt động của
động cơ.
1.1.4.1. Chức năng giảm ma sát
Bề mặt vật liệu/ kim loại không hoàn toàn nhẵn, khi chuyển động sẽ xảy ra
hiện tượng ma sát, cản trở chuyển động, phát sinh nhiệt và làm tổn hao công suất của
động cơ.
Dầu nhờn sẽ tạo thành màng dầu mỏng phân tách 2 bề mặt vật liệu. Khi có sự
chuyển động thì chỉ có các phân tử dầu nhờn trượt lên nhau và hình thành lực ma sát
nội tại giữa các phân tử dầu nhờn. Lực ma sát nội tại nhỏ hơn nhiều so với lực ma sát
khô sinh ra giữa hai bề mặt vật liệu. Do vậy, dầu nhờn có chức năng làm giảm ma sát,
chống mài mòn, giảm tổn thất công suất, ngăn ngừa hiện tượng bó máy.

Hình 1.3. Lực ma sát phát sinh giữa hai bề mặt của chi tiết chuyển động tương đối với nhau
a) Không sử dụng dầu bôi trơn
b) Sử dụng dầu bôi trơn
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 12


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.4.2. Chức năng làm sạch
Dầu nhờn rửa sạch mạt kim loại, bụi, cát sạn trong không khí, muội than và
các chất nhiễm bẩn sinh ra trong quá trình làm việc của động cơ. Giữ cho động cơ luôn

sạch, hạn chế hiện tượng mài mòn do các cặn bẩn.
Dầu nhờn ở trạng thái lỏng, chảy qua các bề mặt chuyển động và kéo theo
các chất nhiễm bẫn và đưa về carter.
1.1.4.3. Chức năng làm mát
Dầu nhờn hấp thụ nhiệt từ các chi tiết động cơ do quá trình cháy và do ma
sát. Nhiệt lượng này sau đó được chuyển ra ngoài.
1.1.4.4. Chức năng làm kín
Trong động cơ, tại vị trí piston – cylindre yêu cầu độ kín cao. Dầu nhờn có
khả năng bám dính và tạo màng sẽ lấp kín các khe hở, ngăn ngừa tổn thất công suất,
bảo đảm quá trình làm việc bình thường cho thiết bị.
1.1.4.5. Chức năng bảo vệ bề mặt
Trong quá trình hoạt động, do sự tiếp xúc của các tác nhân gây ăn mòn như
oxy, độ ẩm của không khí, khí thải hay khí cháy từ nhiên liệu đốt trong động cơ hay
các lò đốt do vậy bề mặt vật liệu bị oxy hóa hay bị ăn mòn. Dầu nhờn sẽ tạo thành
màng dầu mỏng bảo vệ các bề mặt kim loại khỏi các tác nhân gây ôxy hóa.
1.2. Thành phần, tính chất, phân loại dầu nhờn
1.2.1. Thành phần
Nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn là phân đoạn cặn sau chưng cất khí
quyển có nhiệt độ sôi trên 350°C. Trong phân đoạn này có chứa các hợp chất
hydrocacbon với số nguyên tử cacbon từ 21 – 40 hay cao hơn. Do vậy, những
hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng lượng phân tử lớn và có cấu trúc phức tạp.
Mặt khác, những hợp chất có mặt trong phân đoạn cặn sau chưng cất khí quyển đều có
mặt trong thành phần của dầu nhờn. Trong phân đoạn này, ngoài những hợp chất

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 13


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hydrocacbon khác nhau còn có các hợp chất dị nguyên tố mà chủ yếu là các hợp chất
chứa nguyên tử oxy, nitơ, lưu huỳnh và một vài kim loại (Niken,Vanađi...). Nói
chung, các hợp chất phi hydrocacbon là các hợp chất có hại, chúng làm tối màu sản
phẩm, làm giảm độ ổn định oxy hóa của sản phẩm. Vì vậy, trong quá trình sản
xuất dầu nhờn, người ta phải áp dụng các biện pháp khác nhau để loại chúng ra
khỏi dầu gốc.
1.2.1.1. Các hợp chất hydrocacbon
a) Các hợp chất hydrocacbon naphten và parafin
Các hydrocacbon này được gọi chung là các nhóm hydrocacbon naphtenparafin. Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu gốc dầu mỏ. Hàm lượng của
nhóm này tuỳ thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi mà chiếm từ 41%
đến 86%. Nhóm hydrocacbon này có cấu trúc chủ yếu là các hợp chất hydrocacbon
vòng naphten (vòng 5 cạnh và 6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc iso-alkyl và số
nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 – 40 hay cao hơn.
Cấu trúc vòng có thể ở hai 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 naphten này cũng rất đa dạng. Chúng khác nhau ở số mạch
nhánh, chiều dài của mạch, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạch trong
vòng. Thông thường người ta nhận thấy rằng:


Phần nhớt nhẹ có chứa chủ yếu các dãy đồng đẳng của xyclohexan và
xyclopenten.



Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu các vòng naphten có các mạch
nhánh alkyl, iso-alkyl với số vòng từ 2 – 4 vòng.



Phân đoạn nhớt cao xuất hiện các hợp chất chứa các vòng ngưng tụ với
số vòng từ 2 – 4 vòng.
Ngoài hydrocacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon

dạng n-parafin và iso-parafin. Hàm lượng của chúng không nhiều và mạch cacbon

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 14


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

thường chứa không quá 20 nguyên tử cacbon vì nếu số nguyên tử cacbon lớn hơn 20
thì parafin sẽ ở dạng rắn và thường được tách ra trong quá trình sản xuất dầu nhờn.
b) Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten-thơm
Thành phần và cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng
đối với dầu gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống
oxy hoá, tính bền nhiệt, tính nhớt nhiệt, tính chống bào 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 tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của
các phân đoạn.


Phân đoạn nhớt nhẹ (350°C – 400°C) có mặt chủ yếu các hợp chất dãy đồng

đẳng benzen và naphtalen.



Phân đoạn nhớt nặng hơn (400°C – 450°C) phát hiện thấy hydrocacbon thơm
ba vòng dạng đơn hoặc kép.



Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứa các hợp chất thuộc dãy
đồng đẳng của naphtalen, phenatren, antraxen và một số lượng đáng kể
loại hydrocacbon đa vòng.
Các hydrocacbon thơm ngoài khác nhau về số vòng thơm, còn khác nhau bởi

số nguyên tử cacbon ở mạch nhánh và vị trí mạch nhánh. Trong nhóm này còn phát
hiện sự có mặt của các vòng thơm ngưng tụ đa vòng. Một phần của chúng tồn tại ngay
trong dầu gốc với tỷ lệ thay đổi tuỳ thuộc vào dầu gốc của dầu mỏ, một phần nó được
hình thành trong quá trình chưng cất do các phản ứng trùng ngưng, trùng hợp dưới tác
dụng của nhiệt độ. Một thành phần nữa trong nhóm hydrocacbon thơm là loại
hydrocacbon hỗn tạp naphten-aromat, loại hydrocacbon này làm giảm phẩm chất của
dầu nhờn thương phẩm vì chúng có tính nhớt nhiệt kém và rất dễ bị oxy hoá tạo ra các
chất keo nhựa trong quá trình làm việc của dầu nhờn động cơ.
c) Các hydrocacbon rắn
Trong thành phần dầu nhờn chưng cất ra từ dầu mỏ còn có các hydrocacbon
rắn bao gồm các hydrocacbon dãy parafin có cấu trúc và khối lượng phân tử khác
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 15

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhau, các hydrocacbon naphten có chứa từ 1 – 3 vòng trong phân tử và có mạch nhánh
dài với cấu trúc dạng thẳng hoặc dạng iso, các hydrocacbon thơm có số vòng, số mạch
nhánh khác nhau. Chúng đều có tính chất là dễ đông đặc lại ở dạng rắn khi ở nhiệt độ
thấp. Vì vậy, các hydrocacbon rắn này cần phải được tách lọc ra trong quá trình sản
xuất dầu nhờn nên hàm lượng của chúng trong dầu nhờn thường rất thấp.
Các hydrocacbon rắn này chia làm hai loại:


Parafin là hỗn hợp chủ yếu của các phân tử n-alkan có khối lượng phân tử
khá cao.



Xerezin là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon naphten rắn có mạch
nhánh dạng thẳng hoặc iso, trong đó dạng izo là chủ yếu.

1.2.1.2. Các thành phần khác
Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon còn có các
thành phần khác như các chất nhựa asphalten, hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy...
a) Các chất nhựa asphalten
Dựa theo tính chất hoá lý người ta phân chia các chất nhựa – asphalten
thành các nhóm:
 Chất nhựa trung tính: là loại hợp chất hữu cơ tan hoàn toàn trong các phân
đoạn dầu mỏ, ete, bezen, CCl4, nhưng khó tan trong cồn, tỷ trọng gần
bằng 1. Nhựa trung tính còn gọi là keo dầu mỏ.


Asphalten: Là chất trung tính không hoà tan trong xăng nhẹ, khác với nhựa
trung tính là chúng kết tủa trong thể tích lớn ete dầu mỏ. Asphalten hoà tan
tốt trong benzen, CCl4.



Sunfuacacbon là một chất rắn, giòn, không chảy mềm, có màu nâu xẫm
hoặc đen, tỷ trọng lớn hơn 1.



Các axit asphaltic: Tương tự như nhựa trung tính nhưng lại mang tính axit.
Chúng hoà tan trong kiềm, rượu, CCl4, tan ít trong xăng, tỷ trọng lớn hơn
1.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 16


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cacbon và cacboit: Cacbon về hình thức giống asphalten nhưng khác
asphalten ở chỗ là không hoà tan trong benzen và các dung môi khác.



Các chất nhựa nằm trong phân đoạn dầu nhờn là những hợp chất mà phần
cấu trúc chủ yếu của nó là những vòng thơm và asphalten ngưng tụ cao.
Đặc điểm của các hợp chất này là có độ nhớt lớn nhưng chỉ số nhớt lại
rất thấp. Mặt khác các chất nhựa có khả năng nhuộm màu rất mạnh, nên
sự có mặt của chúng trong dầu sẽ làm cho màu của dầu bị tối. Trong quá
trình bảo quản và sử dụng, khi tiếp xúc với oxy không khí ở nhiệt độ
thường hoặc nhiệt độ cao, nhựa đều rất dễ bị oxy hoá tạo nên các sản
phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn tuỳ theo mức độ bị oxy hoá. Những
chất này làm tăng cao độ nhớt và đồng thời tạo cặn không tan đọng lại
trong các động cơ đốt trong, nếu hàm lượng chất nhựa bị oxy hoá càng
mạnh thì chúng càng tạo ra nhiều loại cacbon, cacboit, cặn cốc, tạo tàn. Vì
vậy việc loại bỏ các tạp chất nhựa ra khỏi phân đoạn dầu nhờn trong quá
trình sản xuất là một khâu công nghệ rất quan trọng.
b) Các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy
Các hợp chất này dưới tác dụng của oxy cũng có thể tạo ra những chất

giống như nhựa. Ngoài ra những hợp chất chứa lưu huỳnh nằm lại trong dầu nhờn
chủ yếu là lưu huỳnh dạng sunfua khi được dùng để bôi trơn các động cơ đốt
trong sẽ bị cháy tạo thành SO2 và SO3 gây ăn mòn các chi tiết động cơ. Những hợp
chất chứa oxy, chủ yếu là các hợp chất axit naphtenic có trong dầu gây ăn mòn các
đường ống dẫn dầu, thùng chứa làm bằng các hợp kim của Pb, Cu, Zn, Sn, Fe.
Những sản phẩm ăn mòn này lại lắng đọng lại trong dầu, làm bẩn dầu và góp
phần tạo cặn đóng ở các chi tiết của động cơ.
Tuy nhiên sự có mặt của các hợp chất có cực này trong dầu nhờn lại có
tác dụng làm tăng độ bám dính của dầu lên bề mặt kim loại. Nguyên nhân có thể
do có sự hấp phụ hoá học của các phần có cực của chúng lên bề mặt kim loại,

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 17


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trong quá trình đó các axit có thể tạo nên với lớp kim loại bề mặt một hợp chất
kiểu như xà phòng và nhờ đó bám chắc vào bề mặt kim loại.
Để tăng thời gian sử dụng, cũng như các tính năng sử dụng của dầu
nhờn người ta phải pha thêm vào dầu gốc các phụ gia khác nhau, tùy thuộc vào từng
lĩnh vực cụ thể mà nhà sản xuất sẽ thêm vào các phụ gia tương ứng. Do đó thành
phần hoá học của dầu nhờn rất phức tạp, ví dụ theo Bảng 1.1 dầu nhờn động cơ
sử dụng phổ biến trên thế giới có thành phần hóa học tổng quát như sau:
Bảng 1.1. Thành phần hóa học tổng quát của dầu nhờn động cơ

Thành phần

Phần trăm theo khối lượng

Dầu gốc (SAE 30 ÷ 40)
Phụ gia tẩy rửa
Phụ gia phân tán
Zn Đithiophốtphát
Chất chống oxyhóa
Chất giảm ma sát
Chất chống bọt
Chất hạ điểm đông đặc

71.5% – 96.2%
2% – 10%
1% – 9%
0.5% – 3%
0.1% – 2%
0.1% – 3%
2 – 15ppm
0.1% – 1.5%

1.2.2. Tính chất
1.2.2.1. Độ nhớt
Là đại lượng kiểm tra sự thay đổi dầu trong quá trình sử dụng. Độ nhớt là
một chỉ tiêu đặc biệt quan trọng. Khi xác định độ nhớt ở 40°C và 100°C có thể đánh
giá được dầu tốt hay xấu, có còn sử dụng được hay không và có bị lẫn nhiên liệu hay
không.
Độ nhớt của dầu động cơ đặc biệt quan trọng ở nhiều khía cạnh. Nó có ảnh
hưởng đến độ kín khít, tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn, khả năng tạo
cặn. Do vậy trong 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.
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 18


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đối với một số loại dầu động cơ nhất là dầu động cơ ô-tô, độ nhớt cũng ảnh

hưởng đến sự dễ dàng khởi động và tốc độ trục khuỷu.
Độ nhớt quá cao sẽ gây ra sức cản lớn khi nhiệt độ xung quanh thấp, làm
giảm tốc độ trục cơ và do đó tăng lượng nhiên liệu tiêu hao, kể cả sau khi động cơ đã
khởi động. Độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến chóng mài mòn và tăng lượng tiêu hao dầu.
Trong điều kiện động cơ làm việc nặng, làm việc với tải trọng lớn thì dầu có
độ nhớt cao tin cây hơn. Đặc biệt đáng chú ý, việc dầu oxy hoá có thể dẫn đến hoặc
làm tăng hoặc làm giảm động nhớt. Độ nhớt giảm thường do sự phân huỷ cơ học của
các chất polyme tăng chỉ số nhớt trong dầu bốn mùa, hoặc do bị lẫn nhiên liệu, các
chất căn bẩn. Tuy nhiên quá trình oxy hoá cũng bẻ gãy các chất tăng động nhớt thành
các phân tử nhỏ hơn, do đó làm giảm khả năng đông đặc của chúng, nhất là ở nhiệt độ
cao. Nhiệt độ cao cũng có thể gây tổn thất do bay hơi, làm dầu đặc hơn thêm do nồng
độ các thành phần nhớt hơn trong dầu tăng lên.
Chính vì vậy độ nhớt, độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất
của dầu nhờn nói chung và dầu động cơ nói riêng. Khi chọn độ nhớt của dầu nhờn cần
phải tính đến những điều kiện có liên quan đến đặc điểm cấu tạo của động cơ cúng như
đặc điểm sử dụng động cơ đó. Độ nhớt còn dùng để phân loại các dầu bôi trơn nói
chung và dầu động cơ nói riêng.
Theo đơn vị SI thì độ nhớt được định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị
diện tích (N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tương đối (m/s) giữa hai mặt
phẳng nằm ngang được ngăn cách nhau bởi một lớp dầu dày 1 mm, đó là độ nhớt động
được tính bằng pascal giây (Pa.s).
Theo đơn vị CGS thì độ nhớt được tính bằng poazơ P (dyn.s/cm2). Có thể
chuyển đổi giữa hai loại đơn vị này theo công thức: 1Pa.s = 10 P. Ngoài ra poazơ còn
có thể chuyển đổi sang đơn vị động học thường dùng là Stoc (Sc) và centimet Stoc
(cSt) mà giá trị phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu. Theo đơn vị SI thì độ nhớt động học
được tính bằng m2/s hay mm2/s (1mm2/s = 1cSt).

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 19

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2.2.2. Chỉ số độ nhớt
Chỉ số độ nhớt (VI) là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ
nhớt của dầu nhờn theo nhiệt độ. Đối với dầu nhờn thì khi nhiệt độ càng tăng độ nhớt
của dầu càng giảm. Mức độ giảm độ nhớt của dầu nhờn khi nhiệt độ tăng phụ thuộc
vào thành phần của dầu. Loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp thì độ nhớt của dầu thay đổi
rất nhiều theo nhiệt độ (các loại dầu naphten). Ngược lại các loại dầu có chỉ số độ nhớt
cao thì độ nhớt của dầu này thay đổi ít theo nhiệt độ (các loại dầu parafin). Đây là một
chỉ tiêu rất quan trọng đối với dầu nhờn.
Trong quá trình sử dụng dầu có biểu hiện thay đổi chỉ số độ nhớt là do bị lẫn
các sản phẩm khác. Đôi khi chỉ số độ nhớt tăng là do quá trình oxy hoá của dầu, chỉ số
độ nhớt giảm có thể do bị phá vỡ cấu trúc các phân tử phụ gia polyme trong dầu.
Đối với dầu bốn mùa thì chỉ số độ nhớt rất cần thiết, vì dầu có VI cao hơn sẽ
ít gây ra sự cản nhớt khi khởi động máy ở nhiệt độ thấp, do đó chiều dày màng dầu
dày hơn làm cho khả năng làm kín và chống ăn mòn tốt hơn, tiêu hao dầu ít... trong
phạm vi nhiệt độ hoạt động rất rộng. Tuy nhiên đối với điều kiện Việt Nam chỉ cần
dùng dầu một mùa – tức là dầu cho động cơ không phải khởi động lạnh thì chỉ số này
thường yêu cầu từ 90mm2/s trở lên.
Theo tiêu chuẩn ASTM D2270 đưa ra cách tính chỉ số nhớt của dầu nhờn và
các sản phẩm tương tự từ giá trị độ nhớt động học của chúng ở 40°C và 100°C. Chỉ số
(VI) là một giá trị bằng số đánh giá sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dựa trên cơ sở so
sánh khoảng thay đổi tương đối về độ nhớt của hai loại dầu chọn lọc chuyên dùng. Hai
loại dầu này có khác biệt rất lớn về VI: loại dầu có VI thấp là loại có độ nhớt thay đổi
rất nhiều theo nhiệt độ (các loại dầu naphten) và loại dầu có VI cao là loại có độ nhớt ít
thay đổi theo nhiệt độ (các loại dầu parafin).

1.2.2.3. Trị số axit và kiềm
Trị số axit và chỉ số kiềm liên quan đến trị số trung hoà dùng để xác định độ
axit và độ kiềm của dầu nhờn.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 20


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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 1g mẫu.
Độ kiềm trong dầu nhờn được biểu thị bằng trị số kiềm tổng (TBN), cho biết
lượng axit clohydric hay percloric, được chuyển sang lượng KOH tương đương (tính
bằng miligam), cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1g
mẫu.
Có 3 phương pháp xác định trị số trung hoà:


Phương pháp thứ nhất: ASTM D 974 (xác định trị số axit và kiềm của các
sản phẩm dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ có dùng chỉ thị màu). Đây là
phương pháp chủ yếu thích hợp đối với các loại dầu sáng màu.



Phương pháp thứ hai: ASTM D 664 (xác định trị số axit của các sản phẩm

dầu mỏ bằng phương pháp chuẩn độ điện thế ). Phương pháp này dùng chủ
yếu cho các loại dầu tối màu.



Phương pháp thứ ba: 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 trong các sản phẩm dầu
mỏ.
Hiện nay, có nhiều loại phụ gia được sử dụng nhằm nâng cao phẩm chất của

dầu nhờn. Tuỳ thuộc vào thành phần cấu tạo của chất phụ gia mà dầu nhờn có tính axit
hay kiềm. Trong dầu mới cũng như dầu đã sử dụng, những chất được coi là có tính axit
gồm : các axit vô cơ và hữu cơ, các este, các hợp chất nhựa cũng như các chất phụ gia.
Tương tự như vậy, các hợp chất được coi có tính kiềm bao gồm : các chất kiềm vô cơ
và hữu cơ, các muối của các kim loại nặng, các phụ gia... Rất nhiều phụ gia hiện nay
đang được 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. Phép đo độ kiềm liên quan đến TBN hiện đang
được áp dụng cho hầu hết các động cơ, đặc biệt là dầu động cơ diesel.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 21


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chỉ số axit tổng của dầu là đại lượng đánh giá mức độ biến chất của dầu do
quá trình oxy hoá. Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn, chỉ số TAN có giá trị ban đầu
nhỏ và tăng dần trong quá trình sử dụng dầu. Mặt khác do một số phụ gia như phụ gia
chống ăn mòn có tính axit cao nên chỉ số TAN ban đầu không thể dùng để tiên đoán
chính xác chất lượng của dầu.
1.2.2.4. Màu sắc
Sự khác nhau về màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về
dầu thô dùng để 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 phụ gia pha vào dầu đó.
Người ta nhận thấy rằng dầu bị tối màu dần trong quá trình sử dụng là dấu hiệu của sự
nhiễm bẩn hay sự bắt đầu của quá trình đầu bị oxy hoá. Sự sẫm màu của dầu kèm theo
sự thay đổi không lớn của chỉ số trung hòa và độ nhớt thường là dấu hiệu nhiễm bẩn
của các chất lạ. Các tạp chất có màu làm màu dầu thay đổi một cách rõ rệt nhưng có
thể không làm ảnh hưởng đến các thuộc tính khác. Rất nhiều dầu mới có pha phụ gia
sẫm màu và thông thường trong quá trình sử dụng dầu bị tối màu đi rất nhanh nên nói
chung màu sắc ít có ý nghĩa đối với dầu động cơ.
Nói chung, các phương pháp so màu đều dựa trên cơ sở so sánh bằng mắt
thường, lượng ánh sáng truyền qua một bề dày xác định của một loại dầu với lượng
ánh sáng truyền qua của một trong số dãy kính màu chuẩn. Người ta dùng nguồn sáng
tiêu chuẩn, còn mẫu được đặt trong buồng thử rồi so sánh với màu của các đĩa thuỷ
tinh được quy định có giá trị 0.5 ÷ 0.8.
Phép xác định màu của các sản phẩm dầu mỏ được sử dụng chủ yếu cho các
mục đích kiểm tra trong quá trình sản xuất vì nó cho biết quá trình tinh luyện có tốt
hay không. Tuy nhiên, đối với người tiêu dùng thì màu của dầu cũng là một chỉ tiêu
quan trọng vì người ta nhìn thấy được và thường thì các dầu thương phẩm có màu tối
hay màu xấu đều không được ưa chuộng.
1.2.2.5. Khối lượng riêng và tỷ trọng

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 22


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt
độ tiêu chuẩn. Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất đã cho ở một nhiệt
độ quy định với khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ quy định đó. Tỷ trọng và khối
lượng riêng của một loại dầu bằng nhau, nếu khối lượng riêng của nước bằng 1.
Trọng lượng API là một hàm đặc biệt của tỷ trọng chúng được xác định theo
phương trình:

Khối lượng riêng là tính chất vật lý cơ bản và cùng với những tính chất vật lý
khác đặc trưng cho các phân đoạn nhẹ và nặng của dầu mỏ cũng như đánh giá chất
lượng của dầu thô, từ đó ta có thể đánh giá được thành phần hydrocacbon có trong dầu
gốc. Ví dụ dầu gốc parafin có khối lượng riêng nhỏ hơn các loại dầu gốc có chứa nhiều
thành phần naphten và aromatic.
Các phương pháp xác định khối lượng riêng và tỷ trọng:


Tiêu chuẩn ASTM D 1250 cho phép tính chuyển khối lượng riêng và tỷ trọng
được ở bất kỳ nhiệt độ nào trong khoảng từ –17.8°C (0°F) đến 160°C
(500°F) về nhiệt độ tiêu chuẩn ở 60°F (15.6°C).



Phương pháp đo ASTM D 941 (khối lượng riêng và tỷ trọng của chất lỏng đo
bằng pycromet Lipkin có hai capila) dùng cho phép đo khối lượng riêng của

chất lỏng bôi trơn bất kỳ có độ nhớt nhỏ hơn 15 mm2/s ở 12°C.



Phương pháp đo ASTM D 1298 thường dùng trong phòng thí nghiệm. Người
ta thường 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.

1.2.2.6. Điểm chớp cháy và bắt cháy
Điểm chớp cháy của dầu là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển, mẫu
được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa trong những điều kiện đặc biệt của phương
pháp thử. Mẫu sẽ bốc cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì lên khắp bề mặt của
mẫu. Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó mẫu tiếp tục cháy được trong 5 giây được gọi là
điểm bắt cháy.
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 23


GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Điểm chớp cháy và bắt lửa của dầu nhờn thay đổi theo độ nhớt. Thông
thường dầu naphten có điểm chớp cháy và bắt lửa thấp hơn so với dầu parafin có cùng
độ nhớt. Dầu có độ nhớt cao hơn sẽ có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn. Với các
hợp chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy và bắt cháy sẽ tăng khi trọng lượng phân tử
tăng.
Do khi nhiệt độ điểm chớp cháy và bắt cháy càng nhỏ thì mẫu càng dễ bắt
cháy nên nhiệt độ chớp cháy được coi là đại lượng biểu thị cho tính an toàn cháy nổ

trong quá trình sử dụng và bảo quản dầu nhờn.
Để xác định điểm chớp cháy và bắt lửa của dầu bôi trơn người ta thường
dùng các phương pháp:


ASTM D 92 điểm chớp cháy và bắt lửa bằng phương pháp cốc hở Clevaland.



ASTM D 93 điểm chớp cháy và bắt lửa bằng phương pháp cốc kín Pensky Martens.
1.2.2.7. Hàm lượng nước
Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọng

lượng, thể tích hay theo ppm (phần triệu). Nước trong dầu bôi trơn không những đẩy
nhanh sự ăn mòn và sự oxy hóa mà còn gây nên nhũ tương. Trong một vài trường hợp
nước còn làm thuỷ phân các phụ gia, tạo nên những bùn mềm xốp. Cho nên hàm lượng
nước trong dầu công nghiệp không được vượt quá 0.1%.
1.2.3. Phân loại
1.2.3.1. Phân loại dầu nhờn theo tính năng
Khi phân loại theo tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất lại thống nhất phân theo
tiêu chuẩn của Viện dầu mỏ Mỹ API (American Petroleum Institute).
API phân ra theo cấp S (Service) dùng để dành cho dầu nhờn cho động cơ
xăng và C (Commercial) dùng để dành cho động cơ diesel. Hiện tại, với động cơ xăng,
API phân ra nhiều loại với thứ tự tiến dần từ SA, SB, SC tới mới nhất là SM. Đối với
động cơ diesel, API chia thành CA, CD, CC tới CG, CH và CI. Càng về sau, chất
SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 24

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

lượng sản phẩm càng tốt do các nhà sản xuất phải thêm vào những chất phụ gia đặc
biệt để thích nghi với những công nghệ động cơ mới.

Hình 1.4. Phân loại dầu nhờn theo tính năng

1.2.3.2. Phân loại dầu nhờn theo độ nhớt
Ở phương pháp phân loại theo độ nhớt, các nhà sản xuất dầu nhớt thống nhất
dùng cách phân loại của Hiệp hội kỹ sư ôtô Mỹ SAE (Society of Automotive
Engineers). Các phân loại của SAE tùy thuộc vào sản phẩm dầu đó là đơn cấp hay đa
cấp. Dầu đa cấp có độ nhớt thỏa mãn ở nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau còn dầu
đơn cấp chỉ đáp ứng ở một nhiệt độ nào đó.
Hệ thống phân loại của SAE khá phức tạp, nó liên quan tới nhiều khái niệm
khác nhau. Tuy nhiên, có thể chỉ ra những yếu tố chính. Đối với dầu đa cấp, sau chữ
SAE là tiền tố như 5W, 10W hay 15W, 20W. Những số đứng trước chữ "W" dùng để
chỉ khoảng nhiệt độ mà loại dầu động cơ đó có độ nhớt đủ để khởi động xe lúc lạnh.
Để xác định nhiệt độ khởi động theo ký tự này, bạn chỉ cần lấy 30 trừ đi các số đó
nhưng theo nhiệt độ âm. Ví dụ, dầu 10W sẽ khởi động tốt ở –20°C, dầu 15W khởi
động tốt ở âm –15°C.

SVTH: Nguyễn Hữu Long – Lê Văn Phước : Lớp 10H5

Trang 25