Triển vọng phát triển dầu bôi trơn tổng hợp
1. Tính cấp thiết của việc sản xuất sử dụng dầu bôi trơn tổng hợp polyalpha olefin:Sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật, sự hình thành các loại động cơ mới công suất lớn, các loại máy, cấu kiện và dụng cụ cơ khí phức tạp gắn liền với đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng của dầu bôitrơn. Sử dụng dầu bôi trơn cho phép giảm tốc độ ăn mòn kim loại, tăng tuổi thọ và độ tin cậy của các chi tiết máy, giảm được suất tiêu thụ nhiên liệu và giảm khí độc phát thải do các phương tiện vậntải xả ra. Hiện nay vật liệu bôi trơn chiếm tới 2% tổng sản phẩm chế biến từ dầu mỏ.
Trong những điều kiện mới, trong nhiều trường hợp dầu bôi trơn truyền thống trên cơ sở dầu mỏ đã không đáp ứng được yêu cầu khai thác kỹ thuật. Do vậy nhiều hãng sản xuất lớn trên thế giới đã tiếnhành các nghiên cứu và phát triển dầu bôi trơn tổng hợp có khả năng chịu được ở nhiệt độ cao lên tới +290oC (dầu bôi trơn thường chỉ chịu được dải nhiệt độ từ -20oC đến +140oC). Ngoài ra thời hạnkhai thác của dầu tổng hợp đạt tới 8.000 giờ so với 2.000 giờ của dầu thông thường. Hiện nay thế giới đang sử dụng rộng rãi loại dầu bôi trơn tổng hợp polyalpha olefin (gọi tắt theo tiếng Anh làPAO). Thay thế dầu bôi trơn trên cơ sở dầu mỏ bằng dầu PAO cho phép thiết bị tận dụng được hết công suất, giảm được suất tiêu thụ nhiên liệu và vật liệu bôi trơn, giảm chi phí bảo dưỡng - sửa chữathiết bị và rất quan trọng là cải thiện được đặc tính sinh thái. Do đó nhịp độ sản xuất dầu bôi trơn tổng hợp trên phạm vi toàn cầu ngày càng tăng, hiện nay đạt sản lượng 400 ngàn tấn. Các tập đoànlớn trên thế giới như Mobil, Shell, Nesta, Esso, Amoro, v.v... là các nhà cung cấp chính dầu bôi trơn tổng hợp, trong đó có dầu PAO. Giá trung bình 1 lít dầu PAO hiện nay là khoảng 30 USD. Tại Ngacác cơ quan nghiên cứu kết hợp với các cơ sở sản xuất cũng đang tiến hành nghiên cứu sản xuất loại vật liệu hữu dụng này.
2. Cái mới về nguyên lý của các giải pháp khoa học và kỹ thuật
Viện Nghiên cứu Thử nghiệm Hoá dầu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã liên kết với một số hãng của Nam Tư và Công ty liên doanh Nga - Nam Tư SP “RANIS” đã nghiên cứu các cơ sở khoa học, công nghệ vàthiết bị sản xuất vật liệu bôi trơn tổng hợp trên cơ sở hợp chất polyolefin thơm.
Trong quá trình nghiên cứu, sản xuất đã thực hiện các giải pháp khoa học - kỹ thuật sau:
- Nghiên cứu phát triển các chất xúc tác có hoạt tính cao, dưới tác động của các chất xúc tác này ở nhiệt độ 60 - 150oC sự chuyển hoá cao olefin ở những điều kiện tối ưu trong khoảng thời gian 30 -180 giây;
Quá trình olygome hoá olefin được thực hiện trong chính môi trường olifin. Cách làm này loại trừ được việc phải sử dụng các chất hoà tan, do đó tiết kiệm được năng lượng, góp phần làm đơn giản hoáqui trình công nghệ;
Quá trình olygome hoá olefin diễn ra trong lò phản ứng kiềm hình ống kích thước nhỏ có năng suất cao (tới 100 tấn sản phẩm với một mét khối khối lượng phản ứng trong một giờ). áp dụng giải pháp nàycho phép giảm được khối lượng kim loại, tăng được năng suất thiết bị và cải thiện được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật;
Đề xuất và thực hiện ở quy mô thử nghiệm phương pháp tách chất xúc tác từ olygomerit trong các chất hấp phụ, đảm bảo trên thực tế có được quá trình sản xuất sạch về sinh thái (không có chấtthải);
- Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu dùng để sản xuất dầu PAO (không chỉ dùng olefin C3 - C14 mà cả các chất khác có chứa olefin là những sản phẩm phụ của công nghiệp hoá dầu) với mục đích hạ giá thànhsản phẩm;
- Nghiên cứu phát triển phương pháp nối đôi của các phân tử olygome thơm trong quá trình olygome hoá olefin, làm tăng đột ngột khả năng chịu oxy hoá nhiệt của olygome;
- Nghiên cứu phát triển công nghệ không cần lọc khi hydro hoá các olygome không bão hoà olefin trong chất xúc tác paladi hoạt tính cao ở nhiệt độ 100 - 200 oC và áp suất hydro tới 3 MPa liên tụctrong lò phản ứng.
Toàn bộ các giải pháp nêu trên là cơ sở khoa học - kỹ thuật phục vụ cho việc phát triển sản xuất các loại dầu bôi trơn tổng hợp polyalpha olefin.
Cho đến nay đã hoàn thành công tác nghiên cứu ở phòng thí nghiệm và đang triển khai sản xuất thử. Qui trình sản xuất gồm các bước sau:
- Chuẩn bị, bảo quản và định lượng nguyên liệu chứa olefin;
- Sản xuất các thành phần của chất xúc tác;
- Chuẩn bị và định lượng dung dịch của các thành phần chất xúc tác trong lò phản ứng;
- Olygome hoá olefin;
- Tách chất xúc tác từ các sản phẩm olygome hoá;
- Hyđrô hoá các sản phẩm olygome hoá;
- Tách các sản phẩm olygome hoá thành nhóm biệt lập;
- Tạo hỗn hợp từ các nhóm olygome biệt lập bằng các chất pha thêm vào dầu bôi trơn tổng hợp;
- Kiểm tra công nghệ và kiểm tra phân tích.
Ưu điểm của công nghệ này là:
- Điều kiện thực hiện linh hoạt ở mọi giai đoạn của quy trình;
- Trang thiết bị đòi hỏi đơn giản;
- Công suất riêng của thiết bị cao;
- Khả năng lựa chọn và tính linh hoạt cao;
- An toàn sinh thái;
- Đầu tư cơ bản thấp và giá trị đầu tư thấp.
Nguồn: Mashinastroitel, 2001, No 3
