SỰ THIẾU HỤT NGUỒN CUNG CẤP PHOSPHO TRẮNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÁ PHỤ GIA DẦU NHỚT ĐỘNG CƠ

 Phốt pho (P) là nguyên tố nhóm VA có số hiệu nguyên tử là 15, và cấu hình nguyên tử là [Ne] 3s²3p³. Ở trạng thái cơ bản, hoá trị của P thường gặp là III và V. Phốt pho có hai dạng cơ bản là P trắng (hoạt tính mạnh) tồn tại dưới dạng phân tử P4 theo kiểu phân bố tứ diện đều và P đỏ (hoạt tính kém hơn) tồn tại ở dạng polymer. So với N2, P có độ âm điện thấp hơn nhưng hoạt tính lại mạnh hơn phân tử N2 do bản chất liên kết ba của N2 làm hạn chế hoạt tính của N2, bởi liên kết ba cần nhiều năng lượng hơn để cắt đứt liên kết so với phân tử P4.

P là nguyên tố cơ bản đứng sau C, H, O, N vì nó là thành phần chính tạo nên lớp kép photpho lipid trong màng tế bào. Trong công nghiệp dầu nhờn, P được ứng dụng vào các hoá chất đặt biệt như chất chống oxy hoá, chất chống mài mòn (AW), phụ gia biến tính ma sát (FM), phụ gia cực áp (EP), phụ gia chống gỉ (CI), phụ gia tẩy rửa và nhũ hoá (emulsifier và detergent)... nhưng sản phẩm được dùng nhiều trong ứng dụng dầu nhờn có lẽ phải kể đến phụ gia kẽm ZDDP (Zinc Dialkyl Dithiophosphate) thường nhóm R trong cấu trúc Dialkyl thường là C4, C8 hoặc C10 đến C14 tuỳ vào từng nhà sản xuất. Nếu nếu R chứ C2 hay C3 thì thường sẽ ứng dụng cho các chất xúc tiến cho cao su. Do đó, để biết tại sao nguồn nguyên liệu P trắng lại ảnh hưởng mạnh đến giá phụ gia gói cho dầu động cơ thì mời mọi người tiếp tục theo dõi tiếp

I. ZDDP được tổng hợp như thế nào?

Như đã đề cập, ZDDP = Zinc Dialkyl Dithiophosphate, và độ dài mạch Carbon của gốc R sẽ phụ thuộc vào tuỳ nhà sản xuất. Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, độ dài dây carbon càng lớn thì khả năng bôi trơn của sản phẩm sẽ càng tốt.

Hình 1: Cấu trúc của ZDDP

Có hai bước để tổng hợp ZDDP. Đầu tiên là P₂S₅ được dùng để phản ứng với hỗn hợp rượu để tạo thành  dithiophosphoric acid (1), sau đó sẽ tiếp tục dùng ZnO để trung hoà acid vừa sinh ra để tạo thành ZDDP (2)

P₂S₅ + 4 ROH → 2 (RO)₂PS₂H + H₂S (1)

2 (RO)₂PS₂H + ZnO → Zn[(S₂P(OR)₂]₂ + H₂O (2)

II. P trắng được tổng hợp như thế nào 

Trong tự nhiên P tồn dại dưới dạng khoáng phosphorit (Ca₃(PO₄)₂) và apatit với trữ lượng lớn ở Lào Cai. Trong công nghiệp để sản xuất P trắng người ta tiến hành nung quặng phosphorit ở 1500 độ với cát và than. Quá trình có thể biểu thị dưới dạng phương trình sau:

2 Ca₃(PO₄)₂  + 6 SiO₂= 6 CaSiO₃+ P₄O₁₀(3)

P₄O₁₀+ 10 C = 10 CO + P₄(4)

Trong quá trình sản xuất này chúng ta thấy để sản xuất P thì lượng khí CO thải ra cũng rất lớn, do đó quá trình này rất ảnh hưởng đến môi trường. 

Hiện tại Trung Quốc đang tìm cách để cắt giảm khí thải carbon, và có rất nhiều quá trình sản xuất công nghiệp ở Trung quốc sử dụng than như nguồn nhiên liệu chính. Ngoài ra, như vừa đề cập trong phương trình (4), quá trình sản xuất P trắng cần rất nhiều nguyên liệu là Carbon, do đó khi anh bạn láng giềng đang cắt giảm nguồn khí thải Carbon sẽ ảnh hưởng nhiều đến nguồn cung ứng P trắng, thứ là nguyên liệu chính để sản xuất P2S5, từ đó để sản xuất ZDDP như đề cập trong phương trình (1) mục I.

Thêm vào đó, chưa hiểu nguyên nhân vì sao nhưng thị trường Ấn Độ cũng thiếu hụt nguồn cung cấp P2S5 dẫn đến giá cả phụ gia ở thị trường này cũng đang trên đà tăng dần. 

III. Tỉ lệ sử dụng của ZDDP trong các gói phụ gia

ZDDP như đã đề cập là một chất vừa có tính chống oxy hoá, vừa có tính chất chống mài mòn và cực áp, thêm vào đó giả cả của ZDDP cũng rất rẻ so với các loại phụ gia khác. Vì vậy, việc sử dụng ZDDP vào trong các gói phụ gia động cơ là rất nhiều.

Điển hình ở các gói HDEO API dưới CF-4 thì tỉ lệ sử dụng của ZDDP trong gói từ 10-20%:

Hình 2: Thành phần ZDDP trong gói HDEO (HiTEC 9300C) của AFTON CHEMICAL

    Hình 3: Thành phần ZDDP trong gói HDEO (HiTEC 8712) của AFTON CHEMICAL

Việc sử dụng ZDDP với hàm lượng cao trong các gói HDEO API dưới CF-4 dự kiến giá của các gói phụ gia này sẽ bị ảnh hưởng nặng khi giá của ZDDP tiếp tục tăng trong tương lai gần.

Trong khi đó, các gọi HDEO dùng cho động cơ tải nặng như API CH-4 và CI-4, thì tỉ lệ ZDDP được giảm lại chỉ còn tầm 5-10 % trong gói. Việc giảm tỉ lệ của ZDDP sẽ được bù lại bằng các hợp chất của Mo và Boron để tăng cường tính chất bôi trơn như Friction Modifier, Anti-wear cũng như Dispersant enhancing Anti-wear. Do đó, dự kiến giá của các gói này sẽ chỉ tăng nhẹ trong thời gian tới. 

Hình 4: Thành phần ZDDP trong gói HDEO để sản xuất API CI-4 của AFTON CHEMICAL

Kết: Thế giới đang bước vào giai đoạn khủng hoảng nguồn nguyên liệu sản xuất cho tất cả các ngành bao gồm ngành nhớt bởi ảnh hưởng kéo dài của COVID-19, cùng với những thay đổi chính sách của các nước có nền công nghiệp lớn như Trung Quốc và Ấn Độ sẽ tác động không thể dự đoán được trong một tương lai xa. Tuy nhiên, xu hướng tăng giá đến từ các hãng là điều không thể tránh khỏi trong một tương lai gần. Để đối phó với tình trạng biến động về giá cả trong tương lai, các doanh nghiệp nên có một bước tự chuẩn bị phụ gia. 

Writer: Steven Nguyen

ENGINE OIL WITH API-REGISTERED MARKS: IS IT NECESSARY FOR VIETNAM MARKET?

This is just a discussion based on the writer’s opinion. Off course, there will be more and more different ones, but it is a good topic for discussion, isn’t it?

I.  A Brief of Vietnam Engine Oil Market 

 

BP Castrol has dominated Vietnam market, so the appearance of BP Castrol Engine Oil in term of color, smell, and API levels would have a big influence to the local blenders and others.  The market share of BP Castrol is around 24%.

 

Petrolimex (PLC) is the second one with a market-share of ~ 14%.  Shell, Total, Motul, Caltex and imported brands contribute 23% of total market. OEM Toyota, SYM, Suzuki, Honda, Yamaha account for 13%.  The rest belongs to Vilube, Mipec, Mekong, Nikko, Indo-Petrol, and other local brands.

 

II. Base Oil and Additive Suppliers in Vietnam

II.1. Base Oil

 

More than 10 years ago, the market used recycle oil and group I base oil to blend the engine oil. Now, they switch into mainly Group II and gradually use Group III and Group IV (PAO). I have been involved in this market since Sept. 2016, and started to see the improvements for the local blenders.

 

However, there will be the minority of the oil blended from recycle oil + solid VM to make engine oil for Mekong Delta River, Central Highlands, and Northwest Vietnam. 

 

II.2. Lubricant Additive Suppliers 

 

BIG4 and their suppliers have already been here. The latest one is Infineum, and now is distributed by Brentag.  AFTON, Lubrizol, Chevron Oronite have been here for long time.

 

Other lubricant suppliers from China, India also try to have a bit market share, but it is very hard for them. Most of the customers use those packages for low-tier products, which are cheap and competitive.

 

III. SAE Viscosity Grade

III.1. MCO

 

The majority of SAE Viscosity Grade is 10W-40, 15W-40 and 20W-50 with a widen API from SF to SN+.  However, the big market share now is API SL, and API SN could dominate in the next few years.

 

There is a trend to make a lower viscosity grade such as 10W-30, 5W-30, but I think the market of those products is not quite big at this moment. 

 

III.2. HDEO

 

SAE Viscosity Grade is 15W-40 and 20W-50 with a variety of API from CD to CI-4. Four years ago, the majority API is CF-4, but it started to switch into CI-4/SJ two year ago.  The markets for CJ-4 and CK-4 have been not started yet, even though there are some products on market and they seem to be for marketing only.

 

Market for API CD focus on the second-hand Tractors, Forklift in Mekong Delta River, and others. API CF and CF-4 are used for small trucks and passenger diesel car. API CI-4/SL are applied for container trucks and fishing boats. 

 

 IV. Are API-registered Engine Oil Suitable for Vietnam Market?

 

This part shows my opinion, it is not really correct. Just please remember. Here I would like to discuss on HDEO market because it has the biggest market for engine oil. The trucks travelling from North to South with 2-way journey will run at least 3500 Km. API CF-4 and CI-4 mineral type (Group II) recommend around 5000 - 7000 Km and 10.000 - 14.000 Km in Vietnam, respectively. Therefore, the trucks must change the oil in several rounds.

 

IV.1. Lack of National Standards for API Registered Engine Oil

 

Frankly speaking, just global company such as BP Catrol, Shell, Total, Caltex, and big local blenders in Vietnam such as Petrolimex may need to register for it. The fee of registration and extension is not cheap as well. Then, the formula with base oil and the packages should be stable. BIG4 will recommend the formula using their packages with Exxon Mobil Group II/II+ EHC base oil, and GS Caltex may be an alternative. However, GS Caltex formula has a limited formula. 

 

Vietnam government has no analytical way to identify whether any specific engine oil on markets meeting API or not. In addition, distinguishing API such as CF-4 and CI-4 is also an obstacle for the government. Vietnam government just controls the combustion engine oil based on National technical regulation on lubricating oils for Internal Combustion Engines QCVN14:2018/BKHCN. However, this just controls very basic parameters without API classification. Thus, there is no motivation for the blenders to register for API license.

 

IV.2.  Market Demand for API-registered HDEO

 

Some blenders go for API license just in the case they want to make a tender for selling other oils along with engine oils (i.e., hydraulic oil, gear oil, turbine oil). The majority of market demands also does not care for whether the HDEO has API-registered marks or not. What they need is the oil must meet their satisfactions (e.g., cheap, good quality, no soft deposit, stable VI, fuel saving).

 

Carrying overload is also an issue having a big effect on the engine oil design. Normally, many trucks in Vietnam carry overload, and some of them often drives up the mountain and down to the city. Therefore, it dramatically deteriorates the engine oil quality. Then, the truck owners will prefer the oil, which is suitable for their running condition no matter of the API license. In most cases, the manufacturers will try to enhance the lubricity and EP performance by adding small percentage Friction Modifiers (i.e., Ashless Organic FM, or Mo-DTC) and some saturated Esters (e.g., Croda 3970, Kentjenlube 135/2700). For example, when adding the FM modifier into the oil with API-registered formula, there is not guarantee that the oil will meet the API standards anymore. Then, the blenders must to choose between re-apply for API license or not. However, it is good to use for local market, why do blenders spend money on that? Once the oils meet customers’ satisfactions, there is nobody caring about the API license anymore. 

 

In summary, even though I think there is no need for the API registration for the engine oil, the local blenders should use BIG4 additive package to make the high quality and long-lasting performance for Vietnamese people. 

 

Written by Steven Nguyen.