Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CễNG NGHỆ HểA HỌC
BỘ MễN CễNG NGHỆ HỮU CƠ - HểA DẦU
---------*****--------

ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG TRÍCH LY SẢN XUẤT DẦU NHỜN
BẰNG DUNG MễI FURFUROL
NĂNG SUẤT 450.000 TẤN/NĂM
Giáo viên hướng dẫn: TS. Lờ Văn Hiếu
Sinh viên thực hiện : Quỏch Văn Hũa
Lớp : Húa Dầu I – K48
1
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
HÀ NỘI 05 /2008
2
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol

LỜI CẢM ƠN !

Em xin bày tỏ lời cảm ơn đến cỏc thầy ,cụ giỏo trong bộ mụn Cụng
nghệ hưu cơ – húa dầu ,đặc biờt là thầy giỏo TS. Lờ Văn Hiếu đó hướng
dẫn em hoàn thành bản đồ ỏn tốt nghiệp này .
Mặc dự đó cú nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức cú hạn
nờn bản đồ ỏn cũn nhiều thiếu sút.
Em rất mong thầy ,cụ giỏo hướng dẫn,gúp ý để quyển đồ ỏn tốt
nghiệp của em được hoàn thiện hơn .
Em xin chõn thành cảm ơn !

1
, 1 bản
- Bản vẽ mặt bằng xõy dựng A
0
, 1 bản
4. Cỏn bộ hướng dẫn :
TS. Lờ Văn Hiếu
Ngày giao đề tài : Ngày thỏng năm 2008
Ngày hoàn thành đề tài : Ngày thỏng năm 2008
5. Thụng qua khoa .
Ngày thỏng năm 2008
CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
( Ký và ghi rừ họ tờn ) ( Ký và ghi rừ họ tờn )
4
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol

Phần nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn
1.Tinh thần,thái độ của sinh viên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
2. Chất lượng của đồ án tốt nghiệp
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

mỡ bôi trơn thấp hơn rất nhiều so với các nước phát triển nhưng cũng đạt ở mức
7
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
khoảng 100.000 tấn mỗi năm đối với mức tăng trưởng 4 -8 % / năm. Đây quả là
một con số không nhỏ. Toàn bộ lượng dầu nhờn này hầu như là nhập từ nước
ngoài dưới dạng thành phần hoặc dưới dạng dầu gốc cùng với các loại phụ gia rồi
tự pha chế.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới
càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày
càng tốt chỉ số độ nhớt cao và chỉ số độ nhớt phải ít thay đổi theo nhiệt độ nhất là
phải đáp ứng được yêu cầu: Chống mài mòn, bảo vệ kim loại, chống oxy hoá
.Bên cạnh đó khoa học kỹ thuật máy móc càng phát triển thì đòi hỏi công nghệ
sản xuất dầu nhờn ngày càng hiện đại hơn. Bởi vì sử dụng dầu mỡ bôi trơn tốt sẽ
làm giảm hao phí năng lượng do ma sát gây ra từ 15 đến 20 %.
Ở nước ta theo đánh giỏ của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài
mòn và các chi phí bảo dưỡng hàng năm khoảng vài triệu USD. Tổn thất do ma
sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhưng do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng
dầu bôi trơn vớ độ nhớt và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 %. Vì vậy sử dụng
đầu bôi trơn có chất lượng phù hợp với quy định của chế tạo máy thiết bị , kỹ
thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định,
8
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
giảm chi phí bảo dưỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ
tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảm bảo những yêu cầu
trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn được thưc
hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lượng cao.
Qua đây ta thấy rằng công nghệ chưng cất chân không để sản xuất dầu nhờn
gốc từ dầu thô gồm các phân đoan chủ yếu sau:
- Chưng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut.
- Chiết tách , trích ly bằng dung môi

lực ma sát gây ra cản trở lớn . Trên thế giới hiện nay xu thế của xã hội sử dụng
máy móc càng đòi hỏi máy móc phải bền nhưng nguyên nhân gây ra hao mòn các
chi tiết máy móc vẫn là sự mài mòn .Không chỉ ở các nước phát triển , tổn thất do
ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân .Ở cộng
Hoà Liên Bang Đức thiệt hại do ma sát mài mòn các chi tiết máy hàng năm từ 30
đến 40 tỷ , trong đó ngành công nghiệp là 8,3 đến 9,4 tỷ , ngành năng lượng là 2,67
đến 3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17 đến 23 tỷ. Ở Canađa tổn thất loại này
hàng năm lên tới 5 tỷ đô la Canađa. Chi phí sữa chữa bảo dưỡng thiết bị tăng
nhanh chiếm 60% chi phí đầu tư ban đầu. Ở nước ta theo ước tính của chuyên gia
cơ khí, thiệt hại do ma sát, mai mòn và chi phí bảo dưỡng hàng năm tới vài triệu
USD ,chính vì vậy việc làm giảm tốc độ 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 sử dụng chủ yếu dầu hoặc mỡ bôi trơn. Dầu nhờn
hoặc mỡ bôi trơn làm giam ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly các
bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt kim loại. Khi dầu
nhờn được đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc nên tạo ra một màng dầu rất mỏng đủ sức
tách riêng ra hai bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với nhau. Khi hai bề mặt này
chuyển động, chỉ có các lớp phân tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt tiếp xúc trượt
lên nhau tạo nên một lực ma sát chống lại lực tác dụng gọi là ma sát nội tại của dầu
nhờn, lực ma sát này nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt
11
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
tiếp xúc khô với nhau .Nếu hai bề mặt này được cách ly hoàn toàn bằng một lớp
màng dầu phù hợp thì hệ số ma sát giảm đi đến 100 đến 1000 lần so với khi chưa
có lớp dầu ngăn cách. Dầu nhờn cho động cơ là loại dầu quan trọng nhất trong các
loại dầu bôi trơn ,tính trung bình chúng chiếm khoảng 40% tổng các loại dầu bôi
trơn sản xuất trên thế giới . Ở Việt Nam dầu nhờn động cơ chiếm 60% dầu nhờn
bôi trơn. Sự đa dạng của kích cỡ động cơ và đối tượng sử dụng dẫn đến các yêu
cầu bôi trơn khác nhau. Cùng với việc làm giảm ma sát trong chuyển động, dầu
nhờn còn có một số chức năng khác góp phần cải thiện nhiên liệu , nhược điểm của

cacbon vòng naphten (vòng 5-6 cạnh), có kết hợp các nhánh alkyl hoặc izo alkyl và
số nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 đến 70 cấu trúc vòng có thể ở hai
dạng : cấu trúc không ngưng tụ ( phân tử có thể chứa từ 1-6 vòng), cấu trúc ngưng
tụ ( phân tử có thể chứa từ 2-6 vòng ngưng tụ). Cấu trúc nhánh của các vòng
naphten này cũng rất đa dạng chúng khác nhau bởi một 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:
-Phân đoạn nhờn nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclo hexan,
xyclo pentan.
-Phân đoạn nhờn trung bình chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánh
alkyl, izo-alkyl với số vòng từ 2-4 vòng .
-Phân đoạn nhờn cao phát hiện thấy các hợp chất các vòng ngưng tụ từ 2-4
vòng .
Ngoài hydro cacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon
dạng n-paraphin và izo-paraphin. Hàm lượng của chúng không nhiều và mạch
cacbon thường chứa không quá 20 nguyên tử cacbon và nếu số nguyên tử cacbon
lớn hơn 20 thì paraphin sẽ ở dạng rắn và được tách ra trong qua trình sản xuất dầu
nhờn.
I.2.1.2 . Nhóm hydro cacbon thơm và hydrocacbon naphten-thơm
13
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Loại này phổ biến ở trong dầu chúng thường nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sôi
cao. Thành phần 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 nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, tính hấp thụ phụ gia phụ thuộc vào tính
chất và hàm lượng của nhóm hydro cacbon 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 nhờn nhẹ (350-400
0
C) có mặt chủ yếu các hợp chất các dãy đồng

hoá.
Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là parafin rắn (có thành phần chủ yếu
là các ankan có mạch lớn hơn 20) và xerezin (là hỗn hợp của các hydrocacbon
naphten có mạch nhánh alkyl dạng thẳng hoặc dạng nhánh và một lượng không
đáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và alkyl).
Ngoài những thành phần chủ yếu nói trên , trong dầu bôi trơn còn có hợp
chất hữu cơ như: lưu huỳnh, nitơ, oxy, tồn tại ở dạng các hợp chất nhựa ,asphanten.
Nhìn chung đây là những hợp chất có nhiều thành phần làm giảm chất lượng của
dầu bôi trơn , chúng có màu sẫm , dễ bị biến chất , tạo cặn trong dầu khi làm việc
ở nhiệt độ và áp suất cao , chúng được loại khỏi dầu nhờ quá trình tách lọc và làm
sạch .
I.2.2. Các thành phần khác
Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon còn có các thành
phần khác như: nhựa asphanten, hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy...
I.2.2.1. Các chất nhựa asphanten
Các chất nhựa-atphanten bao gồm: Chất nhựa trung tính, asphanten,
sunfuacacbon, các axit atphantic, cacbon và cacboit. 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
15
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
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.
I.2.2.2. Các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy

Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt
độ tiêu chuẩn , đo bằng gam/cm
3
hay kg/m
3
. Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng
của một chất đã cho ở nhiệt độ qui định và khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ
qui định đó. Do vậy tỷ trọng có giá trị đúng bằng khối lượng riêng khi coi trọng
lượng của nước ở 4
0
c bằng 1. Trong thế giới tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng như
sau :
20
4
d
,
15
4
d
,
6,15
6,15
d
. Trong đó các chỉ số trên d là nhiệt độ của dầu hay sản phẩm
dầu trong lúc thí nghiệm, còn chỉ số dưới là nhiệt độ của nước khi thử nghiệm.
Ngoài ra trên thị trường dầu thế giới còn sử dụng độ
API
0
thay cho tỷ trọng và
API

thấp, giảm khả năng làm mát máy, làm sạch máy do dầu lưu thông kém.
Khi độ nhớt nhỏ, dầu sẽ không tạo được lớp màng bền vững bảo vệ bề mặt các
chi tiết máy nên làm tăng sự ma sát, đưa đến ma sát nửa lỏng nửa khô gây hư hại
máy, giảm công xuất, tác dụng làm kín kém, lượng dầu hao hụt nhiều trong quá
trình sử dụng.
Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học. Các
hydrocacbon parafin có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác. Chiều dài và độ
18
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
phân nhánh của mạch hydrocacbon càng lớn độ nhớt sẻ tăng lên. Các hydrocacbon
thơm và naphten có độ nhớt cao. Đặc biệt số vòng càng nhiều thì độ nhớt càng lớn.
Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và naphten có độ nhớt cao nhất.
Độ nhớt của dầu nhờn thường được tính bằng Paozơ (P) hay centipaozơ(cP). Đối
với độ nhớt động lực được tính bằng stốc (St) hoặc centi stốc (cS t).
I.3.3. Chỉ số độ nhớt [ 1, 2, 4]
Một đặc tính cơ bản nữa của dầu nhờn đó là sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt
độ. Thông thường khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm. Dầu nhờn được coi là dầu bôi
trơn tốt khi độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ, ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ
nhớt cao. Ngựơc lại nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có nghĩa là dầu có
chỉ số độ nhớt thấp. Chỉ số độ nhớt (VI) là trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay
đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Quy ước dầu gốc parafin độ nhớt ít thay
đổi theo nhiệt độ , VI=100.
Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI =0. như vậy chỉ
số độ nhớt có tính quy ước .
chỉ số độ nhớt VI được tính như sau:
VI =
HL
UL
−
−

Nếu L>U>H thì VI trong khoảng 0 đến100.
Nếu H-U>0 thì VI>100, dầu này có tính nhiệt rất tốt.
VI của dầu =
HL
UL
−
−
L-H
U
H(V=10)
L- U
Độ nhớt động học
40
100
Nhiệt độ
0
C
20
H (VI=0)
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
Hình1: Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về trị số
độ nhớt (VI)
Nếu độ nhớt động học của dầu ở 100
0
C nhỏ hơn hoặc bằng 70 (mm
2
/s) thì giá trị
tương ứng của L-H cần phải tra trong ASTM – D2270

Bảng 2: Những giá trị L-H ứng với độ nhớt động học ở 100

Trong đó :
Y: là độ nhớt động học ở 100
0
c của dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm
2
/s.
Ngoài ra có thể xác định chỉ số độ nhớt VI theo toán đồ sau:
Độ nhớt ở 40
0
c ,cSt
§é nhít ë 100 C(212 F),cst
ChØ sè ®é nhít
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 300 400 600
2
.
5
3
4
5
6
8
1
0
1
5
2
0
3
0
4

dung môi chọn lọc và tách sáp.
I.3.4. Điểm đông đặc, màu sắc [4, 5, 8]
Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn không giữ được tính
linh động và bị đông đặc, ở nhiệt độ nhất định nào đó sẽ đông lại và làm cho động
cơ khó khởi động. Khi sản phẩm đem làm lạnh trong những điều kiện nhiệt độ nhất
định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh.
Màu sắc là một tính chất có ý nghĩa đối với dầu nhờn. Dầu có thể có nhiều màu
sắc khác nhau như : vàng nhạt, vàng thẫm, đỏ.
Trong một số trường hợp màu sắc được coi là dấu hiệu để nhận biết sự nhiễm
bẩn hoặc oxy hóa sản phẩm, nếu bảo quản dầu không tốt gây ra sự chuyển màu sắc
nâu, đen và nó biểu thị chất lượng đã giảm sút.
Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số lượng sáp không tan và khi dầu được làm
lạnh, những sáp này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đan sen với nhau tạo thành cấu
trúc cứng, giữ dầu ở trong các túi rất nhỏ của các cấu trúc đó, khi cấu trúc tinh thể
của sáp này tạo thành đầy đủ thì dầu không luân chuyển được nữa. Để giảm nhiệt
độ đông đặc của dầu người ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc.Yêu cầu dầu nhờn
có nhiệt độ đông đặc và điểm đục không thấp hơn giới hạn cho phép, chỉ tiêu và
23
Đồ án tốt nghiệp Phân xưởng trích ly dầu nhờn bằng dung mụi furfurol
chất lượng này đặc biệt quan trọng đối với loại dầu sử dụng ở vùng giá rét. Ở nước
ta yêu cầu nhiệt độ đông đặc của dầu không quá - 9
0
C.
I.3.5. Nhiệt độ chớp cháy của dầu nhờn [4, 5, 8]
Đặc trưng cho khả năng an toàn cháy nổ của dầu nhờn là nhiệt độ bắt cháy và
chớp cháy .
Nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dầu thoát ra trên bề mặt
dầu, khi có mồi lửa lại gần thì bắt cháy .
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó lượng hơi thoát ra trên bề mặt
dầu có thể bắt cháy, khi mồi lửa lại gần và cháy ít nhất trong thời gian 5 giây.

phenollat, sunfonat .Tính kiềm là chỉ tiêu cần thiết để tiên đoán chất lượng dầu mỏ,
nhằm bảo đảm trung hoà các hợp chất axit tạo thành trong quá trình sử dụng
,chống hiện tượng rỉ sét trên bề mặt các chi tiết kim loại. Ngoài ra trị số kiềm tổng
còn dùng để đánh gía khả năng tẩy rửa của dầu, giữ cho bề mặt kim loại không bị
cặn bẩn, tránh mài mòn.
I.3.7. Hàm lượng tro và tro sunfat trong dầu bôi trơn [4, 5, 6, 8]
Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy được tính bằng (%)khối lượng các thành
phần không thể cháy được nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại, từ chất bẩn và mạt
kim loại bị mài mòn .
Hàm lượng tro có thể định nghĩa là lượng cặn không cháy hay các khoáng chất
còn lại sau khi đốt cháy dầu .
Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu, sau đó phần cặn được xử lý
bằng H
2
SO
4
và

nung nóng đến khối lượng không đổi .
Độ tro của dầu gốc nói lên mức độ sạch của dầu, thông thường trong dầu gốc
không tro. Đối với dầu thương phẩm không phụ gia hoặc có phụ gia không tro ,
một lượng nhỏ tro được xác định thấy sẽ phải xem xét lại chất lượng dầu .
I.3.8. Hàm lượng cặn cacbon của dầu nhờn
Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu nhờn
trong những điều kiện nhất định cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon của dầu .
25