Chưa có sản phẩm trong giỏ hàng.
Nghiên cứu Khoa học
Nghiên cứu sản xuất dầu máy nén khí
08
Th6
Th6
Đinh Văn Kha và các cộng sự
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
Abstract
Dầu máy nén khí đóng một vai trò quan trọng trong nền công nghiệp khí nén. Nghiên cứu quy trình pha chế dầu máy nén khí nhằm tạo ra các loại dầu bôi trơn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của từng loại máy nén với các tính năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ, áp suất lớn, chống ma sát, chống gỉ và ăn mòn cao.
Air compressor oils have an important role in gas compression industry. Studies procedure to prepare compressor lubricating with the features: wide operating temperature and pressure range, friction resistance, rust prevention and corrosion protection.
I. Mở đầu
Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Tùy thuộc vào kiểu máy nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn cho các máy nén cũng rất khác nhau. Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ thấp, độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong máy nén. Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất.
II. Giới thiệu về dầu máy nén
Thành phần của dầu máy nén gồm dầu gốc và hệ phụ gia nhằm tạo ra các đặc tính phù hợp yêu cầu sử dụng. Tùy theo lĩnh vực sử dụng, người ta xếp dầu máy nén thành 3 loại: dầu cho máy nén xylanh và roto; dầu cho máy nén tuabin; dầu cho máy nén làm lạnh.
Dầu máy nén xylanh và roto dùng để bôi trơn xylanh và bơm cũng như để làm khít các hệ kín và khoang nén. Sự thay đổi nhiệt độ của không khí khi bị nén và giãn nở đòi hỏi dầu bôi trơn phải có nhiệt độ đông đặc thấp, đồng thời phải đảm bảo cho máy làm việc không bị bốc cháy và có hậu quả khác, dầu phải có độ ổn định oxy hóa cao, khả năng tạo cốc nhỏ nhất.
Với dầu tuabin, thời gian làm việc thường khoảng 16.000 h hoặc lâu hơn. Trong thời gian sử dụng, dầu không được tăng trị số axit và có khả năng tách nhũ tốt để bảo vệ bề mặt kim loại không bị gỉ khi bất ngờ gặp nước.
Do phải tiếp xúc với môi chất làm lạnh cũng như sự thay đổi nhiệt độ, áp suất liên tục của môi trường trong máy nén lạnh nên yêu cầu đối với dầu bôi trơn cho máy nén lạnh, máy điều hòa nhiệt độ rất khắt khe. Dầu phải có tính chống mài mòn nhiệt độ thấp, trơ với tác nhân lạnh, độ ổn định oxy hóa tốt, độ ổn định nhiệt độ cao, nhiệt độ đông đặc rất thấp, đặc tính chống tạo bọt thấp, thành phần không có nước, cặn cũng như nhựa, sáp.
III. Pha chế dầu máy nén khí và đánh giá chất lượng
III.1 Lựa chọn, phân tích đánh giá chất lượng dầu gốc
Dầu gốc dùng pha chế dầu máy nén có rất nhiều loại với độ nhớt khác nhau có nguồn gốc là dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp như dầu gốc polyalpha-olefin (PAO), dầu gốc tổng hợp dieste… Tùy thuộc quá trình chưng cất và chế biến có thể nhận được trên 20 loại dầu gốc với độ nhớt khác nhau. Để làm nguyên liệu pha chế dầu máy nén, dầu gốc sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu về độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, độ ổn định oxy hóa…
Nhằm lựa chọn dầu gốc đảm bảo chất lượng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của dầu máy nén, chúng tôi đã tiến hành khảo sát, phân tích đánh giá các mẫu dầu gốc được pha chế từ 3 loại dầu SN – 500, SN – 700 và BS – 150. Kết quả thu được 3 mẫu dầu với 3 cấp độ nhớt, ký hiệu tương ứng là BO1, BO2, BO3. Các thông số kỹ thuật của 3 mẫu dầu gốc đưa ra trong bảng 1.
Bảng 1: Các thông số kỹ thuật của 3 mẫu dầu gốc
Mẫu | Thành phần (%) | Tỷ trọng | Độ nhớt cSt | Chỉ số độ nhớt IV | Độ ổn định oxy hóa | |||||
SN 500 | SN 700 | BS 150 | 400C | 1000C | Trị số axit mgKOH/g | Độ nhớt thay đổi, % | Hàm lượng cặn | |||
BO1 | 66 | 29 | 5 | 0,8860 | 93,7 | 10,6 | 93 | 4,50 | 18,5 | 1,3 |
BO2 | 47 | 29 | 24 | 0,8890 | 134,8 | 13,4 | 94 | 4,75 | 21,7 | 1,4 |
BO3 | 23 | 29 | 48 | 0,8872 | 187,3 | 16,8 | 95 | 6,75 | 24,0 | 1,9 |
III.2 Lựa chọn phụ gia
Hiện nay phụ gia cho dầu máy nén hoàn toàn được nhập khẩu dưới dạng phụ gia đóng gói. Các hãng dầu lớn trên thế giới đều có sản xuất phụ gia cho dầu bôi trơn. Nhưng uy tín nhất hiện nay vẫn là phụ gia của hãng Lubrizol của Mỹ. Lựa chọn 3 loại phụ gia với các đặc tính:
– Phụ gia LZ – 383 là phụ gia đóng gói để pha chế cho dầu máy nén không khí có khả năng phân tán tốt, có tính chất chống gỉ, chống mài mòn, chống oxy hóa cao.
– Phụ gia LZ – 68570 là phụ gia đóng gói dùng để pha chế cho dầu máy nén khí thiên nhiên tĩnh tại vạn năng.
– Phụ gia LZ – 6857 là phụ gia đóng gói dùng để pha chế dầu máy nén khí thiên nhiên hoặc khí đồng hành, lượng sử dụng hữu hiệu là 8% thể tích.
Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng phụ gia đóng gói của hãng Lubrizol
TT | Tên chỉ tiêu phân tích | Đơn vị | Kết quả | ||
LZ – 383 | LZ– 68570 | LZ – 6857 | |||
1 | Tỷ trọng | g/ml | 0,95 | 0,948 | 0,97 |
2 | Độ nhớt ở 1000C | cSt | 734 | 25 | 90 |
3 | Hàm lượng P’ | %TL | 1,50 | 0,34 | 0,55 |
| Hàm lượng S | %TL | 3,20 | 2,15 | 4,20 | |
| Hàm lượng Zn | %TL | 1,60 | 0,38 | 0,65 | |
| Hàm lượng N | %TL | 1,00 | 1,00 | 0,,70 | |
| Hàm lượng Ca | %TL | – | 1,25 | 0,80 | |
4 | Hàm lượng tro SO42- | %TL | – | 4,7 | 3,70 |
III.3 Pha chế dầu bôi trơn cho các loại máy nén
Đơn pha chế:
Dầu máy nén khí dùng để nén khí | Dầu máy nén khí thiên nhiên đa chức | Dầu máy nén khi khí thiên nhiên tĩnh tại | |||
| Dầu gốc BO1 | 93,5% | Dầu gốc BO2 | 92% | Dầu gốc BO3 | 92,6% |
| Phụ gia LZ–383 | 6,5% | Phụ gia LZ – 6857 | 8% | Phụ gia LZ – 68570 | 7,4% |
| Phụ gia Silicon | 5.10-5% | Phụ gia Silicon | 5.10-5% | Phụ gia Silicon | 5.10-5% |
Quy trình pha chế dầu máy nén khí:
Dầu gốc BO1 được gia nhiệt trong thiết bị có máy khuấy đến nhiệt độ 60 ÷ 700C. Phụ gia Lz – 383 được gia nhiệt tại một thiết bị khác đến 60÷700C. Sau đó, tiến hành vừa khuấy vừa cấp phụ gia LZ – 383 vào thiết bị có chứa dầu gốc BO1, khuấy trộn với tốc độ khuấy là 120 vòng/phút trong khoảng thời gian 1h. Tiếp sau đó định lượng phụ gia chống tạo bọt Silicon 5.10-5% trọng lượng của toàn bột khối dầu đang pha chế, tiếp tục khuấy thêm 1h. Vì phụ gia chống tạo bọt rất khó phân tán trong dầu nên ta phải pha loãng chúng trước khi sử dụng trong quá trình pha chế.
Quy trình pha chế tương tự đối với các dầu máy nén khí thiên nhiên đa chức và dầu máy nén khi khí thiên nhiên tĩnh tại.
III.4 Đánh giá chất lượng dầu pha chế
Các mẫu dầu máy nén pha chế được phân tích các chỉ tiêu lý hóa, kết quả trình bày trong bảng 3.
Bảng 3: Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén pha chế
TT | Tên chỉ tiêu | Đơn vị | Phương pháp ASTM | M1 | M2 | M3 |
1 | Tỷ trọng | g/ml | D – 1289 | 0,8895 | 0,901 | 0,8892 |
2 | Độ nhớt ở 1000C | cSt | D – 445 | 12,3 | 16,3 | 17,5 |
3 | Trị số axit | mgKOH/g | D – 664 | 0,05 | 0,10 | 0,05 |
4 | Nhiệt độ chớp cháy | 0C | D – 92 | 240 | 265 | 285 |
5 | Độ tạo bọt | D – 892 | 0/30 | 0/30 | 0/30 | |
6 | Ăn mòn đồng M – 1 | D – 130 | 2a | 2a | 2a |
Phân tích xác định độ ổn định oxy hóa của dầu máy nén:
Tiến hành thử nghiệm xác định độ ổn định oxy hóa của các mẫu dầu pha chế. Nhiệt độ thử nghiệm: 1300C, tốc độ khí: 1lít/phút, thời gian thử: 96h, xúc tác đồng kim loại. Kết quả thử nghiệm được đưa ra trong bảng 4.
Bảng 4: Kết quả thử nghiệm độ ổn định oxy hóa của dầu máy nén
TT | Mẫu dầu | % Thay đổi độ nhớt | Trị số axit sau oxy hóa mgKOH/g | Hàm lượng căn sau oxy hóa % |
1 | M1 | 3,5 | 0,19 | 0,18 |
2 | M2 | 4,1 | 0,12 | 0,2 |
3 | M3 | 4,5 | 0,16 | 0,23 |
Kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu có độ ổn định oxy hóa tốt. Trị số axit thấp hơn 0,2mgKOH/g, hàm lượng cặn thấp, độ nhớt ổn định với % thay đổi nhỏ hơn 5%.
Đánh giá khả năng chống mài mòn:
Xác định đường kính vết mài mòn trên thiết bị Tribology T-05 theo phương pháp ASTM D 2714. Cơ sở so sánh là mẫu dầu máy nén thương phẩm Shell Corena P cấp độ nhớt 100.
Bảng 5: Kết quả thử nghiệm khả năng chống mài mòn
STT | Tên mẫu dầu | Đường kính vết mài mòn | Trọng lượng kim loại bị mài mòn |
1 | M1 | 0,3 | 0,016 mg |
2 | M2 | 0,26 | 0,014 |
3 | M3 | 0,23 | 0,011 |
4 | Shell Corena P 100 | 0,36 | 0,018 |
Qua các kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu máy nén pha chế đáp ứng yêu cầu về khả năng chống mài mòn cao và còn tốt hơn mẫu dầu thương phẩm tương đương Shell Corena P 100 đang sử dụng trên thị thường.
IV. Kết luận
Nhóm tác giả đã chế tạo thành công 03 loại dầu máy nén khí từ dầu gốc và hệ phụ gia chống ăn mòn, oxy hóa, chống tạo gỉ, tạo cặn và chống tạo bọt. Qua việc pha chế thử nghiệm, đánh giá các tính chất và tính năng sử dụng trên các thiết bị chuyên dụng nhận thấy các dầu máy nén này đáp ứng được các yêu cầu với dầu máy nén khí và tương đương với các dầu máy nén thương phẩm.
Tài liệu tham khảo
- C.Kajdas, 1993, Dầu mỡ bôi trơn, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
- Petrolium handbook methods of analysis and testing of petroleum and related products, 1992, volume 1,2.
- Bộ tiêu chuẩn thử nghiệm ASTM.
- Lubrizol, 1988, Summary of automotive and industrial gear oil performance.