Bộ Công Thương, cục đổi mới sáng tạo, chuyển đổi xanh và khuyến công
IGIP IGIP

Thứ sáu, 25/04/2025 | 20:30 GMT+7

Công nghệ và Đổi mới sáng tạo

Hoàn thiện quy trình công nghệ tái chế dầu nhờn đã qua sử dụng để sản xuất dầu gốc

12/02/2020
Hiện nay, mỗi năm Việt Nam tiêu thụ khoảng 350.000 tấn dầu bôi trơn mà toàn bộ lượng dầu này phải nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu thành phẩm hoặc dầu gốc cùng với các loại phụ gia. Trong khi hầu như toàn bộ dầu nhớt thải lại được xử lý không đúng cách, không đúng mục đích hoặc thải trực tiếp vào môi trường.
Hiện nay, mỗi năm Việt Nam tiêu thụ khoảng 350.000 tấn dầu bôi trơn mà toàn bộ lượng dầu này phải nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu thành phẩm hoặc dầu gốc cùng với các loại phụ gia. Trong khi hầu như toàn bộ dầu nhớt thải lại được xử lý không đúng cách, không đúng mục đích hoặc thải trực tiếp vào môi trường. Đó là một sự lãng phí rất lớn nhưng nguy hiểm hơn hết là gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Các nhà khoa học đã xác định, một tấn dầu thải đổ ra môi trường sẽ hủy diệt môi sinh của 2ha đất trồng hoặc 1 km2 mặt nước. Nếu chúng ta biết xủ lý đúng cách và tái chế hiệu quả thì không những nguồn nhớt thải này là nguyên liệu quý giá, mà còn giải quyết được nạn ô nhiễm môi trường. Do vậy, việc nghiên cứu để đưa ra một phương pháp tái chế nhớt thải phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay là một vấn đề đang được quan tâm.
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – CHẾ BIẾN
Nguồn nhớt thải tại Việt Nam hiện nay là hỗn hợp của nhiều loại nhớt đã qua sử dụng như nhớt xe gắn máy, ô tô, xe tải, dầu chế biến, dầu thủy lực...được thu gom chủ yếu từ các nhà máy, tiệm sửa xe, trạm bảo trì và các nguồn khác. Hàm lượng tạp chất trong nhớt thải thường biến động và phụ thuộc vào loại phụ gia sử dụng và thời gian sử dụng nhớt. Các tạp chất nhiều nhất trong nhớt thải là các kim loại như Ca, Ba, Zn, Al và P tạo ra sự mài mòn của động cơ và sự biến tính của các phụ gia tẩy rửa và phân tán, còn Pb hay các khí hydrocacbon nhẹ thì do sự hòa lẫn của xăng hay nước vào nhớt trong quá trình sử dụng, tồn trữ. Bản chất của quá trình tái chế nhớt thải là quá trình phân tách các tạp chất kể trên ra khỏi nhớt thải. Tùy theo đặc tính của từng nguồn nhớt thải mà quá trình xử lý sẽ khác nhau, có thể kể đến một số công nghệ đã được sử dụng trong những năm qua như: Phương pháp lọc thích hợp với các loại nhớt thải có độ nhớt thấp và hàm lượng tạp chất không cao như dầu biến thế, dầu thủy lực..còn đối với các loại nhớt thải có độ nhớt cao và còn có mặt của các phụ gia phân tán thì các tạp chất tồn tại trong nhớt thải ở trạng thái keo rất bền, trong trường hợp này thì ta không thể tách các tạp chất này bằng phương pháp lọc thông thường; Phương pháp axit – đất sét là công nghệ tái chế nhớt thải được sử dụng phổ biến nhất trong các thập kỷ trước. Theo phương pháp này thì nhớt thải sau khi tiếp xúc và phản ứng với pha axit, nhớt thải sau khi tách cặn sẽ được tiếp xúc với đất sé khử màu để hấp thụ các  tạp chất còn lại và các phân tử tạo màu, mùi. Tuy nhiên, công nghệ này có một số nhược điểm như: Lượng axit sử dụng rất lớn nên cần phải có biện pháp xử lý lượng axit thải này trước khi đưa ra môi trường. 20% dầu thải bị mất mát do lẫn vào axit thải vẫn còn tồn dư một lượng nhỏ axit trong sản phẩm; Phương pháp đông tụ công nghệ này cũng được sử dụng nhiều trong những năm gần đây, sử dụng hóa chất đông tụ để keo tụ các tạp chất trước khi khử màu bằng đất sét. Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của phương pháp axit là lượng hóa chất sử dụng rất ít, tỷ lệ hao hụt thấp. Tuy nhiên, lượng đất sét sử dụng khá cao và quá trình xử lý phụ thuộc nhiều vào sự thau đổi của đặc tính nguyên liệu; Phương pháp trích ly bằng dung môi công nghệ trích ly bằng dung môi có tỷ lệ dung môi sử dụng khá lớn (gấp 5 -10 lần so với nhập liệu) vì thế chi phí đầu tư cho hệ thống thu hồi dung môi rất cao nên cũng rất ít được áp dụng; Phương pháp chưng cất chân không đã được nghiên cứu và ứng dụng khá lâu vào lĩnh vực tái chế với các ưu điểm như: quy trình có thể hoạt động liên tục hoặc gián đoạn, ít phụ thuộc vào sự thay đổi đặc tính của nguyên liệu, hiệu quả kinh tế cao do thu hồi được các sản phẩm phụ, năng suất lớn. Tuy nhiên, công nghệ này còn vấp phải một vài nhược điểm như tình tạng quá nhiệt cục bộ trong tháp và hiện tượng bám cặn làm cho hoạt động của tháp chưng cất mất ổn định, chi phí bảo trì lớn và chất lượng sản phẩm không cao; Phương pháp chưng cất chân không sâu với kỹ thuật bay hơi lớp mỏng. Trong vài năm gần đây, một kỹ thuật mới đã được nghiên cứu và áp dụng thành công để khắc phục nhược điểm của phương pháp chưng cát chân không truyền thống là kỹ thuật chưng cất chân không bằng công nghệ bay hơi lớp mỏng. Kỹ thuật này sử dụng một cơ cấu quay bên trong tháp chưng cất chân không nhằm tạo ra trạng thái lớp màng mỏng của nguyên liệu trong tháp chưng cất, trạng thái này giúp giảm thời gian lưu của nguyên liệu trong tháp, tăng cường khả năng bay hơi dẫn đến làm giảm đáng kể hiện tượng quá nhiệt cục bộ và bám cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt.
​​
Hệ thống tái chế nhớt thải thành dầu gốc
Nhớt thải Việt Nam hiện nay có hàm lượng tạp chất rất cao và lẫn nhiều hóa chất hay dung môi, vì thế tính chất nguyên liệu nhớt thải của ta có tính biến đổi rất rộng. Do đó, việc nghiên cứu hoàn thiện ứng dụng công nghệ chưng cất chân không với kỹ thuật bay hơi lớp mỏng là phù hợp cho việc xử lý và tái chế dầu nhớt thải của thị trường Việt Nam. Bên cạnh đó, việc triển khai dự án nghiên cứu sản xuất thử nghiệm “hoàn thiện quy trình công nghệ thu hồi dầu gốc từ dầu nhờn thải” là rất cần thiết nhằm đưa những kết quả nghiên cứu mới vào ứng dụng trong thực tế, đem lại lợi ích lớn từ kinh tế và giúp giải quyết triệt để nguồn nhớt thải nguy hại cho môi trường.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thuyết minh công nghệ: Dầu nhớt thải sau khi thu gom từ thị trường sẽ đưa vào bể chứa, tại đây các tạp chất thô và nước tự do trong dầu nhớt thải sẽ lắng tách ra khỏi dầu. Phần nước thải phân tách từ cụm này sẽ được dẫn vào hệ thống xử lý nước thải của nhà máy và được sử dụng lại làm nước cất cho hệ thống tháp giải nhiệt. Dầu nhớt thải sau khi được xử lý sơ bộ tại bể thu gom sẽ được bơm vào thiết bị phản ứng đông tự và bổ sung thêm hóa chất đông tụ nhằm tăng cường hiệu quả cho quá trình phân tách tạp chất. Từ bình phản ứng đông tụ, nguyên liệu dầu thải được dẫn vào hệ thống ly tâm nhằm phân tách dầu thải sau khi đông tụ thành 3 pha: Pha dầu “khô” dầu thải được tách loại nước và tạp chất. Pha nước được đưa đến hệ thống xử lý nước thải. Pha rắn các cặn được tách ra từ dầu nhớt thải. Dầu nhớt thải sau khi tách nước và tạp chất từ hệ thống ly tâm 3 pha được gọi là dầu “khô” sẽ được dẫn vào thiết bị chưng cất chân không tại đây. Qúa trình chưng cất được thực hiện qua 4 giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thường đến 160°C và áp suất chân không 40mmHg. Trong giai đoạn này, các phân đoạn hydrocabon nhẹ sẽ bay hơi, phân tách khỏi dầu thải và được ngưng tụ qua hệ thống thiết bị ngưng tụ. Sản phẩm này được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho lò gia nhiệt của hệ thống. Giai đoạn 2: Nhiệt độ tháp chưng cất được nâng đến khoảng 220°C dưới áp suất chân 40 mmHg. Ở điều kiện này các hydrocabon thuộc phân đoạn Diesel sẽ bay hơi và tách ra khỏi nguyên liệu dầu thải. Sản phẩm Diesel này sẽ được thu hồi và đưa vào bình chứa Diesel. Giai đoạn 3: Nhiệt độ chưng cất được tiếp tục nâng lên xấp xỉ 300°C ở áp suất chân không 720 mmHg để tách tiếp phân đoạn dầu gốc nhẹ (SN 150). Giai đoạn 4: Nhiệt độ chưng cất đạt đến 350°C ở áp suất chân không xấp xỉ 760 mmHg để thu hồi hoàn toàn phân đoạn dầu gốc nhẹ và nặng sau chưng cất sẽ được đưa vào hệ thống bồn tồn trữ trung gian trước khi đưa qua hệ thống xử lý màu và mùi. Tại hệ thống khử màu và mùi. Tại hệ thống khử màu và mùi, dầu sẽ tiếp xúc với chất hấp phụ. Sau khi xử lý, dầu gốc đạt chất lượng tương đương với dầu gốc nhóm (tiêu chuẩn API) và được bơm vào hệ thống bồn tồn trữ sản phẩm. Phân đoạn đáy của quá trình chưng cất sẽ được đưa về hệ thống bồn chứa dầu cặn (FQ). Quá trình tái chế dầu nhớt thải bằng phương pháp chưng cất chân không với kỹ thuật bay hơi lớp mỏng được thực hiện theo dạng mẻ. Sau khi kết thúc mẻ chưng, tiếp tục bơm dầu thải vào thiết bị và thực hiện mẻ kế tiếp theo quy trình kể trên. Ứng với mỗi phân đoạn, dầu đều được phân tích kỹ lưỡng để đạt các quy chuẩn tiêu chuẩn Việt Nam về sản phẩm tương ứng.
KẾT LUẬN
Dự án hoàn thiện qui trình công nghệ tái chế dầu nhờn đã qua sử dụng để sản xuất dầu gốc, thực hiện thành công chuyển hóa nhớt thải thành các sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Dự án thực hiện được hai nhiệm vụ quan trọng là xử lý chất thải nguy hại là nhớt thải và thu hồi được các sản phẩm dầu mỏ có giá trị cao, với 72% lượng dầu gốc thu hồi đạt chất lượng API. Ngoài ra, hầu hết các sản phẩm khác của công nghệ như dầu FO, DO đều có thể sử dụng trong nội tại nhà máy hoặc bán cho các đơn vị khác có nhu cầu. Dự án còn góp phần nâng cao trình độ khoa học công nghệ của đội ngũ kỹ thuật của nhà máy, làm chủ được công nghệ chưng cất chân không lớp mỏng.
Th.S Nguyễn Văn Dũng
(Bài đăng trên Tạp chí Môi trường Công nghiệp Xanh số 2- tháng 6/2019)
Trên 3 - Ngày đổi mới sáng tạo
Trên 1 - Thông tin hoạt động Cục