Dầu gốc là gì? Định nghĩa dầu gốc - Công Ty TNHH Trần Đại Dũng

* Dầu gốc là gì?

Base oil group II; 600N >>                                              Base oil group I; BS150 >>

Dầu gốc (tên tiếng Anh là Based oil)  là thành phần chủ yếu tạo nên dầu nhớt. Dầu gốc là dầu thu được sau quá trình chế biến, xử lý tổng hợp bằng các quá trình xử lý vật lý và hóa học. Dầu gốc thông thường gồm có ba loại là: dầu khoáng, dầu tổng hợp toàn phần và dầu bán tổng hợp. Với tính chất ưu việt như giá thành rẻ, sản phẩm đa dạng và phong phú, dầu khoáng đã chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực sản xuất dầu nhờn. Trong những năm gần đây, Dầu tổng hợp cũng được quan tâm nhiều bởi tính chất ưu việt của nó so với dầu khoáng thông thường. Dầu bán tổng hợp là loại dầu được pha trộn từ Dầu khoáng (70%) và Dầu tổng hợp (30%), dầu bán tổng hợp sẽ là tương lai của ngành công nghiệp chế biến dầu do nó mang những đặc tính vượt trội của Dầu tổng hợp, nhưng giá thành thấp hơn từ 50 - 60%.Trong các thành phần của dầu nhớt, thành phần của dầu gốc thường chiếm tỷ lệ từ 70-90% khối lượng của dầu thành phẩm còn lại là các chất phụ gia. Phần lớn dầu gốc được chế tạo từ dầu thô và được gọi là dầu khoáng. Các loại dầu gốc được chế biến từ việc tổng hợp hydro-cacbon từ dầu thô được gọi là dầu tổng hợp. Tùy theo các nhà sản xuất khác nhau sẽ có công thức, cách pha chế để cho ra đời các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu của từng loại động cơ với mức độ bôi trơn và điều kiện làm việc khác nhau.

Base oil group II; 150N (Sample) >>   

* Có các nhóm dầu gốc nào?

Dầu gốc nhóm 1: Được sản xuất với các quá trình xử lý bằng dung môi, có hàm lượng lưu huỳnh >0.03% (300 ppm), thành phần parrafinic; napthenic (cấu trúc mạch hở hay có vòng no) thấp hơn 90%. Như vậy thành phần aromatic (vòng không no) cho phép đến hơn 10%, tuy nhiên đối với loại dầu này thì thành phần aromatic chỉ từ 1-2%. Chỉ số độ nhớt từ 80-120, nhưng thông dụng nhất hiện nay là 100 +/-2 tuỳ theo phân đoạn.

Dầu gốc nhóm 2: Được sản xuất ngoài xử lý bằng dung môi có thêm quá trình xử lý bằng hydro nên hiện nay: hàm lượng lưu huỳnh <0.01% (thường 20-40 ppm) thành phần aromatic <1% (100 ppm), hàm lượng hydrocacbon no > 90%, sulfur <0.03% chỉ số độ nhớt từ 105-120.

Dầu nhóm 2 được sản xuất bằng công nghệ hydrocracking, công nghệ phức tạp hơn so với nhóm I.  Do phân tử hydrocacbon đã được “no” hóa nên dầu nhóm 2 có tính chống oxi hóa tốt hơn. Dầu nhóm 2 có màu sáng hơn và giá thành cao hơn nhóm 1. Ngày nay dầu nhóm 2 là nhóm dầu thông dụng trên thị trường và giá thành gần với giá nhóm 1.

Dầu gốc tổng hợp nhóm 3: Được sản xuất ngoài xử lý bằng dung môi có thêm quá trình xử lý cracking mạch bằng hydro nên chỉ số độ nhớt rất cao (khoảng 120-135), không phát hiện ra lưu huỳnh và aromatic. Nhưng nhược điểm là Độ nhớt động học (ở 100 ^OC và 40 ^OC) rất thấp. Dầu nhóm 3 có hàm lượng hydrocacbon no > 90%, sulfur <0.03%. Dầu nhóm 3 được lọc tốt hơn và được sản xuất bằng công nghệ hydrocracking sâu hơn (nhiệt lượng và áp xuất cao hơn). Nhờ vậy dầu nhóm 3 tinh khiết hơn. Mặc dù cũng được sản xuất từ dầu thô, nhóm III đôi khi được tính vào nhóm dầu tổng hợp. Giống như dầu nhóm 1, dầu nhóm 2 ngày càng trở nên thông dụng. 

Dầu tổng hợp nhóm 4: Hay dầu gốc PAO (Poly AlphaOlefine) là Dầu gốc tổng hợp toàn phần. Dầu gốc tổng hợp toàn phần có tính chất rất cao cấp như: chỉ số độ nhớt rất cao (>145), không có lưu huỳnh hay aromatic. Dầu nhóm 4 là nhóm polyalphaolefins (PAOs). Dầu tổng hợp này được sản xuất bằng công nghệ tổng hợp “synthesizing”. Dầu PAO có giải nhiệt độ làm việc rất rộng, là lựa chọn tuyệt vời khi nhiệt độ môi trường làm việc rất thấp và cho các ứng dụng nhiệt cao.

Dầu tổng hợp nhóm 5: Là các loại khác loại trên nhưng được tổng hợp như : Ester, di-ester, poly buten poly alpha glycol...có tính chất rất cao cấp: chỉ số độ nhớt rất cao, bền nhiệt... Dầu gốc có hàm lượng lưu huỳnh thấp và aromatic thấp thì bền oxy hoá và bền nhiệt...

Dầu nhóm 5 là nhóm các dầu khác nhóm I, II, III và IV bao gồm silicone, phosphate ester, polyalkylene glycol (PAG), polyolester, biolubes,… Dầu nhóm 5 đôi khi được pha trộn với dầu khác để cải thiện tính chất của dầu. Ví dụ dầu máy nén PAO được pha trộn với polyester. Ester là dầu phổ biến trong nhóm 5 được dùng trong nhiều công thức pha trộn để cải thiện tính chất dầu gốc.

Synthetic oil Group V:

Ester, Di-ester, poly buten

poly alpha glycol... (Sample) >>

* Các loại dầu gốc trong sản xuất dầu nhờn

Do trước đây với hạn chế của dầu gốc nhóm 1, người ta pha thêm dầu gốc nhóm 3 để tăng tính kháng oxy hoá và quan trọng hơn là hạn chế tính bay hơi của dầu động cơ. Lý do đó người ta pha khoảng 30% dầu gốc nhóm 1 để tạo ra loại dầu nhớt Bán tổng hợp (Semi synthetic/ Synthetic based). Hiện nay trước khuynh hướng sử dụng dầu có tính tiết kiệm nhiên liệu nên các nhà sản xuất hay sử dụng dầu gốc nhóm 2 và nhóm 3 để pha chế dầu nhớt cho động cơ. Các loại dầu này thường có độ nhớt thấp : 5W-XX, 10W-XX hay 0W-XX nên các hãng thường quảng cáo là Dầu tổng hợp. Ảnh hưởng của dầu gốc đến chất lượng của dầu nhờn thành phẩm:
 

Base oil group I; SN50/SN70 (Sample) >> 

Dầu gốc khoáng

Trước đây, thông thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut là nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc. Nhưng về sau này khi ngành công nghiệp nặng và chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi lượng dầu nhờn ngày càng cao và chủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu chuẩn về chất lượng ngày càng cao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của quá trình chưng cất chân không có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc có độ nhớt cao. Tóm lại nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc là cặn mazut và gudron.

Dầu gốc khoáng (Mineral): dầu khoáng được tách ra từ dầu thô qua quá trình lọc hóa dầu; có chi phí sản xuất thấp và chất lượng trung bình. Dầu gốc tổng hợp (fully synthetic): Dầu tổng hợp được chế biến từ việc tổng hợp (qua quá trình xử lý hóa lý); các thành phần của hydrocacbon từ dầu thô hoặc các chất liệu khác.ƯU ĐIỂM: có khoảng nhiệt độ hoạt đông rộng, thời gian thay dầu kéo dài; ít tiêu hao và bảo vệ động cơ tốt hơn nhưng chi phí sản xuất cao. Dầu gốc bán tổng hợp (semi synthetic): dầu bán tổng hợp có thành phần pha trộn giữa dầu khoáng và dầu tổng hợp (chiếm khoảng 10%); chi phí sản xuất hợp lý cho chất lượng tương đối tốt.

Dầu nhờn tổng hợp 

Dầu nhờn sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu điểm như: công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ. Nhưng ngày nay, để đáp ứng yêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp nhiều hơn. Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từ những hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước. Nó có thể có những tính chất tốt nhất của dầu khoáng, bên cạnh nó còn có các tính chất khác đặc trưng như là: không cháy, không hòa tan lẫn trong nước.

Ưu điểm của dầu tổng hợp là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng từ -55°C đến 320°C, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đông đặc thấp, chỉ số độ nhớt cao… Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều, nhất là trong các động cơ phản lực. Có hai phương pháp chính để phân loại dầu nhờn tổng hợp:

• Phương pháp 1: dựa vào một số tính chất đặc thù để phân loại như: độ nhớt, khối lượng riêng.
• Phương pháp 2: dựa vào bản chất của chúng.

Theo phương pháp 2 người ta chia dầu tổng hợp thành những loại chính sau: hydrocacbon tổng hợp, este hữu cơ, poly glycol, và este photphat. Bốn hợp chất chính này chiếm trên 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ trên thực tế.

Mazut là phần cặn của quá trình chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi cao hơn 350°C. Phần cặn này có thể đem đi đốt hoặc làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc. Để sản xuất dầu nhờn gốc người ta đem mazut chưng cất chân không thu được phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau:

• Phân đoạn dầu nhờn nhẹ ( LVGO: Light Vacuum Gas Oil ) có nhiệt độ sôi từ 300°C - 350°C.
• Phân đoạn dầu nhờn trung bình ( MVGO: Medium Vacuum Gas Oil ) có nhiệt độ từ 350°C - 420°C.
• Phân đoạn dầu nhờn nặng ( HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil ) có nhiệt độ từ 420°C - 500°C.

Thành phần của các phân đoạn này gồm những phân tử hydrocacbon có số cacbon từ C21-40, những hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng lượng phân tử lớn ( 1000 – 10000), cấu trúc phức tạp, bao gồm:

• Các parafin mạch thẳng và mạch nhánh.
• Các hydrocacbon napten đơn hay đa vòng thường có gắn nhánh phụ là các parafin.
• Các hydrocacbon thơm đơn hay đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl, nhưng chủ yếu là 1 đến 3 vòng.
• Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu là lai hợp giữa napten và paraffin, giữa napten và hydrocacbon thơm.
• Các hợp chất phi hydrocacbon như các hợp chất chứa các nguyên tố oxy, nitơ, lưu huỳnh cũng chiếm phần lớn trong phân đoạn dầu nhờn. Các hợp chất chứa kim loại cũng gặp trong phân đoạn này.

Cặn gudron

Cặn gudron là phần cặn còn lại của quá trình chưng cất chân không, có nhiệt độ sôi trên 500°C. Trong phần này tập trung các cấu tử có số nguyên tử cacbon từ C41 trở lên, thậm chí có cả C80, có trọng lượng phân tử lớn, có cấu trúc phức tạp. Do đó người ta không chia thành phần của phân đoạn này theo từng hợp chất riêng biệt mà người ta phân làm ba nhóm như sau:

Nhóm chất dầu

Nhóm chất dầu bao gồm các hydrocacbon có phân tử lượng lớn, tập trung nhiều các hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa hydrocacbon thơm và napten, đây là nhóm chất nhẹ nhất có tỷ trọng xấp xỉ bằng 1. Nhóm chất này hòa tan được các dung môi nhẹ như paraffin và xăng, nhưng người ta không thể tách nó bằng các chất như silicagen hay là than hoạt tính vì đây là những hợp chất không có cực. Trong phân đoạn cặn gudron, nhóm dầu chiếm khoảng 45 – 46%.

Nhóm chất nhựa

Nhóm nhựa hòa tan được trong các dung môi như nhóm dầu nhưng nó là hợp chất có cực nên có thể tách ra bằng các chất như than hoạt tính hay silicagen. Nhóm chất nhựa gồm hai thành phần là các chất trung tính và axit. Các chất trung tính có màu nâu hoặc đen, nhiệt độ hóa mềm nhỏ hơn 100°C, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong xăng, naphta. Chất trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo dai và tính kết dính. Hàm lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10 – 15% khối lượng cặn gudron. Các chất axit là chất có nhóm-COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong clorofom và rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt, chiếm 1% trong cặn dầu mỏ.

Nhóm asphanten

Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn 1, chứa hầu hết hợp chất dị vòng có khả năng hòa tan mạnh trong cacbon disunfua (CS2), nhưng không hòa tan trong các dung môi nhẹ như parafin hay xăng, ở 300°C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro.

Trong quá trình thì nhóm dầu, nhựa, asphanten tồn tại ở trạng thái hệ keo, trong đó nhóm nhựa tan trong dầu tạo thành một dung dịch thật sự, người ta gọi là môi trường phân tán. Asphanten không tan trong nhóm dầu nên tồn tại ở trạng thái pha phân tán. Ngoài ba nhóm chất trên, trong cặn godron còn tồn tại các hợp chất cơ kim của kim loại nặng, các hợp chất cacbon, cacboit, các hợp chất này không tan trong các dung môi thông thường, chỉ tan trong pyridine.

Base oil Group 3; 150N (Sample) >>