TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ APP BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DẦU NHŨ THỦY LỰC THẾ HỆ MỚI THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG THÍCH
Trang 1TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM
CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ
(APP)
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DẦU NHŨ THỦY LỰC THẾ HỆ MỚI THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG THÍCH HỢP SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC THAN HẦM LÒ
Thực hiện Hợp Đồng số 70.10.RD/H Đ – KHCN, ngày 25 – 02 – 2010
Ký giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS DƯƠNG THỊ ĐÀO
CÁN BỘ THAM GIA: 1 TS Phạm Thị Thúy
Hà
2 KS Bùi Hồng Lam
3 KS Trương Ngọc Đức
4 KS Nguyễn Toàn Thắng
5 KS Nguyễn Duy Tường
Hà nội, ngày 22 tháng 12 năm 2010
TỔNG GIÁM ĐỐC PHÊ DUYỆT
8347
Hµ Néi – 2010
Trang 2MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của ngành than, sản lượng khai thác than ngày càng lớn, khai thác than hầm lò ngày càng chiếm tỷ trọng cao trong công nghiệp khai thác than nói chung Nhu cầu sử dụng dầu nhũ thủy lực trong khai thác than hầm lò là rất lớn Trong năm 2009, sản lượng khai thác than nguyên khai của Tổng công ty Than và Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN) là 43,5 triệu tấn và kế hoạch năm 2010 là 47,5 triệu tấn Dự kiến sản lượng khai thác than sẽ tăng dần trong tương lai: 2015 –
60 triệu tấn; 2020: 100 triệu tấn Trong đó, năm 2008 khai thác than hầm lò đạt 17
triệu tấn chiếm hơn 1/3 tỷ trọng khai thác (nguồn: VINACOMIN) Phục vụ khai thác
than hầm lò, năm 2008 các đơn vị trong VINACOMIN đã sử dụng 1100 tấn dầu
nhũ thủy lực (nguồn: Công ty VMTS – VINACOMIN – là đơn vị cung cấp độc quyền sản phẩm dầu nhũ thủy lực – sản phẩm do Nhà máy dầu nhờn thuộc VMTS sản xuất theo chuyển giao công nghệ từ Công ty APP ) Tỷ lệ khai thác than hầm lò
theo Phương án sản xuất của VINACOMIN xác định sẽ chiếm khoảng 90 – 95 %
tổng sản lượng khai thác than vào năm 2015 (nguồn: Công ty CP Đầu tư và tư vấn
mỏ - VINACOMIN), tỷ lệ sử dụng dầu nhũ thủy lực sẽ tăng dần tương ứng theo tỷ lệ
khai thác than hầm lò của từng năm
Hiện nay, VINACOMIN đã và đang đầu tư khá lớn để triển khai công nghệ mới trong khai thác than hầm lò với hệ thống giàn giá chống thủy lực di động hiện đại sử dụng dầu nhũ thủy lực quy hồi, với yêu cầu cao hơn về chất lượng Do đặc
thù của việc khai thác than hầm lò, việc rò rỉ dầu nhũ ra ngoài môi trường là không thể tránh khỏi, cùng những yêu cầu ngày càng cao về an toàn sức khỏe cho công nhân khai thác và an toàn môi trường trong điều kiện khai thác hầm lò nói chung,
nhu cầu về sử dụng dầu nhũ thủy lực chất lượng cao an toàn sức khỏe, thân thiện môi trường tương đương các thế hệ dầu nhũ đang sử dụng nhưng đáp ứng công nghệ khai thác than hiện đại là vấn đề cấp thiết hiện nay
Ngoài ra, qua đánh giá thực tế sử dụng dầu nhũ thủy lực thế hệ cũ với mục tiêu chủ yếu áp dụng cho cột chống thủy lực đơn đã cho thấy thực tế nước sử dụng để pha dầu nhũ thủy lực tại các đơn vị của VINACOMIN có chất lượng rất khác nhau, với dầu nhũ hiện đang sử dụng, các biện pháp xử lý được áp dụng riêng cho từng nơi, tuy nhiên, đã bộc lộ các bất tiện và điểm yếu ảnh hưởng đến chất lượng dầu nhũ
Có thể thấy rằng nhu cầu về việc sử dụng dầu nhũ thủy lực đảm bảo chất lượng đủ bền sinh học, đồng thời khi bị rò rỉ ra môi trường thì có tính phân hủy sinh học đạt yêu cầu, thích nghi pha chế được với mọi điều kiện nước trong thực tế sử dụng là vấn đề rất cấp bách
Trang 3Tỷ trọng sử dụng dầu nhũ thế hệ mới hiện chiếm 1/3 trong tổng lượng dầu nhũ thủy lực và hứa hẹn gia tăng đến 100 % trong 2 năm tới Hiện nay, trong nước chưa có đơn vị nào sản xuất dầu nhũ thủy lực đáp ứng nhu cầu đặt ra
Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ (APP) là đơn vị duy nhất có truyền thống nghiên cứu phát triển và chuyển giao công nghệ sản xuất dầu nhũ thủy lực cung cấp cho công nghiệp khai thác than hầm lò Thấy rằng, việc nghiên cứu sản xuất dầu nhũ thủy lực thế hệ mới, phù hợp với công nghệ khai thác mới, bắt kịp
sự phát triển hiện đại hóa của ngành công nghiệp khai thác than là vấn đề thực sự bức thiết, do vậy, công ty APP đề xuất và được Bộ Công Thương phê duyệt thực
hiện đề tài: "Nghiên cứu sản xuất dầu nhũ thủy lực thế hệ mới thân thiện môi trường thích hợp sử dụng trong công nghiệp khai thác than hầm lò theo công nghệ mới" để có thể đưa ra một sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu đặt ra
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu nhũ thủy lực đáp ứng được các yêu cầu sau:
− Đáp ứng làm việc trong hệ thống giàn giá chống thủy lực thế hệ mới sử dụng dầu nhũ thủy lực quy hồi
− Đủ độ bền sinh học để làm việc đồng thời thân thiện môi trường khi rò rỉ
Trang 4MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1
1.1 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LỎNG THỦY LỰC CHỐNG CHÁY VÀ DẦU NHŨ THỦY LỰC 1
1.1.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với chất lỏng thủy lực chống cháy 1
1.1.2. Phân loại chất lỏng thủy lực chống cháy 2
1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 7
1.2.1. Đặc thù công nghệ sản xuất chất lòng thủy lực chống cháy loại HFA 7
1.2.2. Thành phần chất lỏng thủy lực chống cháy HFA 7
1.2.2.1. Chất hoạt động bề mặt sử dụng trong chất lỏng thủy lực HFA 7
1.2.2.2. Phụ gia chống ăn mòn sử dụng cho chất lỏng thủy lực HFA 9
1.2.2.3. Phụ gia diệt khuẩn 10
1.2.2.4. Các thành phần khác 12
1.2.3. Quá trình pha chế 12
1.3 CÁC SẢN PHẨM CHẤT LỎNG THỦY LỰC CHỐNG CHÁY TRÊN THẾ GIỚI 12
1.4 TIÊU CHUẨN NƯỚC DÙNG ĐỂ PHA CHẾ CHẤT LỎNG THỦY LỰC CHỐNG CHÁY TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ 14
1.5 MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ MỨC ĐỘ ĐỘC HẠI ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE VÀ MÔI TRƯỜNG 15
1.5.1. Mức độ độc hại sức khỏe 15
1.5.2. Mức độ độc hại môi trường 16
1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHŨ THỦY LỰC CHỐNG CHÁY LOẠI HFA Ở VIỆT NAM 16
1.7 KẾT LUẬN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG QUAN TÀI LIỆU 19
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 21
2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 21
Trang 52.1.1. Dầu gốc khoáng 21
2.1.2. Nguyên liệu có nguồn gốc dầu thực vật thay thế một phần dầu khoáng 21
2.1.3. Các phụ gia 21
2.1.4. Chất nhũ hóa 22
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 22
2.2.1. Xác định độ bền chống tách của dầu nhũ đặc 22
2.2.2. Xác định độ bền nhũ trong nước cứng 23
2.2.3. Xác định khả năng chống ăn mòn của dung dịch nhũ 24
2.2.4. Xác định khả năng chống ăn mòn kim loại trong nước muối 24
2.2.5. Xác định tính chất bọt của dung dịch nhũ 25
2.2.6. Xác định độ bền chống vi khuẩn của dung dịch nhũ 25
2.2.7. Đánh giá tính thân thiện môi trường 25
2.2.8. Đánh giá đặc tính an toàn sức khỏe 26
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27
3.1 NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SỬ DỤNG PHA DẦU NHŨ THỦY LỰC TẠI QUẢNG NINH 27
3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 30
3.2.1. Lựa chọn chất nhũ hóa và dầu gốc 31
3.2.1.1. Chất nhũ hóa 31
3.2.1.2. Lựa chọn dầu gốc và chất nhũ hóa phụ trợ 32
3.2.2. Lựa chọn các phụ gia 34
3.2.2.1. Lựa chọn phụ gia chống ăn mòn 34
3.2.2.2. Lựa chọn phụ gia diệt khuẩn 35
3.2.2.3. Xác lập đơn pha chế trong phòng thí nghiệm 36
3.3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHŨ THỦY LỰC APP TL 2NC 37
3.3.1. Xác lập điều kiện đưa dầu gốc vào dầu nhũ thủy lực 37
3.3.2. Lựa chọn điều kiện pha chế chất nhũ hóa 37
3.3.3. Lựa chọn điều kiện đưa phụ gia vào dầu nhũ 38
3.3.4. Quy trình công nghệ sản xuất dầu nhũ thủy lực APP TL2 NC 40
3.4 NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CỦA DẦU NHŨ THỦY LỰC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 41
Trang 63.4.1. Tính chất của dầu nhũ đặc 42
3.4.1.1. Độ bền chống tách 42
3.4.1.2. Các tính chất hóa lý khác 42
3.4.2. Tính chất của dung dịch nhũ làm việc 42
3.4.2.1. Độ pH 42
3.4.2.2. Khả năng chống ăn mòn 43
3.4.3. Độ bền nhũ 44
3.4.4. Tính chất bọt 45
3.4.5. Độ bền chống khuẩn 45
3.5 NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH AN TOÀN SỨC KHỎE VÀ MÔI TRƯỜNG 46
3.5.1. Nghiên cứu khả năng thân thiện môi trường 46
3.5.1.1. Khả năng thân thiện môi trường của APP TL2NC trên cơ sở lựa chọn nguyên liệu 46
3.5.1.2. Nghiên cứu khả năng thân thiện môi trường bằng phương pháp đánh giá độ nảy mầm của hạt đỗ xanh 48
3.5.2. Đánh giá đặc tính an toàn sức khỏe 49
3.6 THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 51
3.6.1. Chất lượng nước pha dầu nhũ thủy lực 51
3.6.2. Đánh giá về dung dịch dầu nhũ APP TL 2NC trong quá trình thử nghiệm và sau khi kết thúc quá trình thử nghiệm 51
3.6.3. Đánh giá chung về kết quả thử nghiệm 52
3.7 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG 52
KẾT LUẬN 54
KIẾN NGHỊ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
DANH MỤC PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Trang 7CÁC TỪ VIẾT TẮT
ASTM Tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ (viết tắt của tiếng Anh American
Society for Testing and Materials) CLTLCC Chất lỏng thủy lực chống cháy
DK - 20 Hỗn hợp dầu khoáng SN70/SN150 có độ nhớt 20 cSt ở 40oC DNTL Dầu nhũ thủy lực
DTVBT Sản phẩm dầu thực vật biến tính sản xuất tại Công ty APP
DS Sản phẩm chất nhũ hóa phụ trợ sản xuất tại Công ty APP
HĐBM Hoạt động bề mặt
HLB Cân bằng ái dầu / ái nước của chất hoạt động bề mặt
(hydrophil/lipophilic balance) HWBF High – water – based - fluid
LZ-AM Phụ gia amid dầu thực vật biến tính của Lubrizol
LZ-MP Phụ gia trên cơ sở bis – morpholine
LZ-TZ Phụ gia trên cơ sở Hexahydro-1,3,5-tris
(2-hydroxyethyl)-S-triazine ME-BS Este metyl mỡ cá basa
TAN Trị số axit tổng
TBN Trị số kiềm tổng
TDHKL Phụ gia thụ động hóa bề mặt kim loại 1,3,4-thiadiazol, 2,5-bis
(tert-nonyldithio-) Tiêu chuẩn IP Tiêu chuẩn do Viện Dầu mỏ (Institute of Petroleum) của Anh
ban hành
VHWBF Viscous high-water-based fluids
VINACOMIN Tập đoàn Công nghiệp Than và Khoáng sản Việt Nam (Vietnam
National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited)
Trang 8DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Phân loại chất lỏng thủy lực chống cháy 2
Bảng 1-2: Cảm quan của dung dịch nhũ và kích thước hạt nhũ 4
Bảng 1-3: Một số sản phẩm thương mại, đặc tính kỹ thuật và giá bán các loại CLTLCC 6
Bảng 1-4: Chỉ số HLB của một số chất HĐBM tiêu biểu 9
Bảng 1-5: Phụ gia diệt khuẩn sử dụng để sản xuất chất lỏng thủy lực chống cháy dạng nhũ tương 10
Bảng 1-6: Thông số kỹ thuật của các sản phẩm chất lỏng thủy lực Quintolubric của Hãng Quaker Chemical 13
Bảng 1-7: Tiêu chuẩn Trung Quốc MT 76-83 quy định chất lượng nước để pha chế
và kiểm tra chất lượng dầu nhũ thủy lực 14
Bảng 1-8: Tiêu chuẩn quy định chất lượng nước để pha chế và kiểm tra chất lượng DNTL theo British Coal Board 15
Bảng 1-9: Thành phần nước cứng nhân tạo theo Tiêu chuẩn quy định chất lượng nước để pha chế và kiểm tra chất lượng DNTL theo British Coal Board 15
Bảng 1-10: Phân loại mức độ độc hại sức khỏe của sản phẩm 15
Bảng 1-11: Phân loại mức độ độc hại của sản phẩm trong môi trường nước 16
Bảng 1-12: Chất lượng nước sạch theo quy định của Bộ Y tế (phần II Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ) 18
Bảng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong đề tài 21
Bảng 3-1: Kết quả phân tích độ cứng tổng các mẫu nước lấy tại Quảng Ninh, nước sạch Gia Lâm Hà Nội và nước cứng nhân tạo .28
Bảng 3-2: Kết quả thử ảnh hưởng của độ cứng của nước pha chế (mẫu I và mẫu II – Vàng Danh) đến một số tính chất của các loại dầu nhũ thủy lực 29
Bảng 3-3: Kết quả phân tích một số mẫu nước đại diện lấy tại Quảng Ninh (thực hiện tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam) 29
Bảng 3-4: Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa đến tính chất của dầu nhũ trên cơ sở dầu
SN 150 31
Bảng 3-5: Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa đến tính chất của dầu nhũ trên cơ sở dầu
SN 150 33
Trang 9Bảng 3-6: Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa phụ trợ đến tính chất của dầu nhũ trên
cơ sở hỗn hợp giữa dầu khoáng (SN70/SN150) và dầu gốc trên cơ sở DTV 34
Bảng 3-7: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các phụ gia chống ăn mòn và thụ động hóa bề mặt kim loại đến tính chất của dầu nhũ 35
Bảng 3-8: Kết quả khảo sát tác dụng của các phụ gia diệt khuẩn lên DNTL thử nghiệm trong đề tài 36
Bảng 3-9: Chỉ tiêu kỹ thuật cửa DNTL pha chế theo đơn pha chế đã lựa chọn trong phòng thí nghiệm so sánh với chỉ tiêu kỹ thuật đăng ký trong đề tài 37
Bảng 3-10: Ảnh hưởng của điều kiện nạp phụ gia trong quá trình pha chế đến đặc tính chống ăn mòn của dầu nhũ thủy lực 39
Bảng 3-11: Kết quả đánh giá độ bền chống khuẩn của các mẫu dầu nhũ với chế độ pha phụ gia khác nhau 40
Bảng 3-12: Tính chất hóa lý của DNTL APP TL2NC 42
Bảng 3-13: Kết quả đánh giá khả năng chống ăn mòn tấm gang của một số mẫu DNTL so sánh với APP TL 2NC 43
Bảng 3-14: Kết quả đánh giá khả năng chống ăn mòn của một số mẫu DNTL so sánh với APP TL 2NC trong điều kiện nước muối theo MT 76-83 TQ 44
Bảng 3-15: Kết quả khảo sát độ bền nhũ của APP TLNC và một số loại dầu nhũ khác trong các loại nước có độ cứng khác nhau 44
Bảng 3-16: Kết quả đánh giá tính chất bọt của một số mẫu DNTL so sánh với APP TL 2NC theo MT 76-83 TQ 45
Bảng 3-17: Kết quả đánh giá độ bền chống khuẩn của một số mẫu dầu nhũ thủy lực so sánh với APP TL 2NC 46
Bảng 3-18: Thông tin về an toàn của các chất nhũ hóa sử dụng trong đề tài 47
Bảng 3-19: Thông tin về an toàn của các phụ gia sử dụng trong đề tài 47
Bảng 3-20: Số chuột chết ở các lô trong vòng 72 giờ 49
Bảng 3-21: Mô tả tình trạng chuột ở các lô sau dùng thuốc 50
Bảng 3-22: Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu nhũ thủy lực APP TL 2NC dùng để thử nghiệm, so sánh với các thông số đã đăng ký trong thuyết minh đề tài 51
Bảng 3-23: So sánh khả năng ứng dụng của APP TL2NC với các loại dầu nhũ thủy lực đang được sử dụng rộng rãi trong công nghệ khai thác than hầm lò 52
Trang 10DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Cấu tạo của hạt nhũ HFA – E (a) và HFB (b) 3
Hình 1-2: Cơ chế làm đặc của polyme trong chất lỏng thủy lực loại VHWBF 4
Hình 1-3: Hệ thống dàn chống thủy lực hệ quy hồi để thử nghiệm dầu nhũ thủy lực 17
Hình 1-4: Hệ thống dàn chống thủy lực hệ quy hồi trong thực tế khai thác than hầm lò 17
Hình 1-5: Dung dịch dầu nhũ tại bể tuần hoàn, sử dụng nước có độ pH = 4.5 17
Hình 2-1: Thử độ bền chống tách của dầu nhũ đặc: mẫu đạt (bên trái) và mẫu không đạt (bên phải) 23
Hình 2-2: Thử độ bền nhũ trong nước cứng: mẫu đạt (phía trên) và mẫu không đạt (phía dưới); bình định mức với mẫu nhũ thử nghiệm đạt với nồng độ 5:1 và 20:1 (phía bên phải) 23
Hình 2-3: Thử khả năng chống ăn mòn của dung dịch nhũ: mẫu đạt (P, I) và mẫu không đạt (S, L) 24
Hình 3-1: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của độ bền chống tách của mẫu dầu nhũ ở nhiệt độ cao theo thời gian khuấy 38
Hình 3-2: Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu nhũ thủy lực APP TL2NC 41
Hình 3-3: Hình ảnh kết quả khảo sát độ bền chống khuẩn của DNTL APP TL2NC (1) so với các DNTL APP TL2A (2), APP TL2 (3), Shell (4) và TQ (5) sau 80 ngày thử nghiệm 45
Hình 3-4: Ảnh hưởng của DNTL APP TL2NC, APP TL2A và mẫu Trung Quốc lên chất lượng đất (đánh giá thông qua mức độ nảy mầm của hạt đỗ xanh) 48
Trang 11TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Để đáp ứng nhu cầu đặt ra, đề tài có nhiệm vụ: nghiên cứu sản xuất dầu nhũ thủy lực đáp ứng làm việc trong điều kiện khai thác than hầm lò theo công nghệ hiện đại: khai thác bằng hệ giàn giá thủy lực dùng dầu nhũ quy hồi (hồi lưu – không xả bỏ như công nghệ cũ) kết hợp với cột chống đơn có rò rỉ ra môi trường trong điều kiện nước pha dầu nhũ có độ cứng luôn biến động tại Quảng Ninh Do vậy, so với các thế hệ dầu nhũ đã và đang được sử dụng tại Quảng Ninh, dầu nhũ nghiên cứu trong
đề tài phải đạt được các tiêu chí sau đây:
Đạt yêu cầu quy định của dầu nhũ thủy lực theo các chỉ tiêu đăng ký trong đề tài
− Làm việc được trong điều kiện nước có độ cứng thay đổi tại Quảng Ninh
− Có tính an toàn môi trường tương đương với các thế hệ dầu nhũ đã sử dụng nhưng vẫn đảm bảo độ bền sinh học để duy trì các tính chất của dầu nhũ trong điều kiện làm việc quy hồi trong hầm lò
− Có tính an toàn sức khỏe: LD50 đạt ở cấp độ trong khoảng từ 4000 – 5000 mg/kg
Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài đã tiến hành tìm kiếm nguồn nguyên liệu an toàn
có tính chất ít độc hại và thân thiện môi trường Lựa chọn nguyên liệu dựa trên nghiên cứu so sánh khảo sát các tính chất của dầu nhũ thủy lực Quy trình công nghệ pha chế được nghiên cứu trên cơ sở nghiên cứu các giai đoạn công nghệ trong phòng thí nghiệm và hiệu chỉnh qua việc thực hiện sản xuất thử nghiệm trên dây chuyền công nghệ sản xuất chất lỏng chuyên dụng của Công ty CP Phát triển Phụ gia và sản phẩm dầu mỏ (APP) Chất lượng của dầu nhũ thủy lực được kiểm tra trong phòng thí nghiệm dựa trên mẻ sản xuất thử nghiệm và qua kết quả thử nghiệm hiện trường Tính an toàn sức khỏe và môi trường được khẳng định qua thành phần nguyên liệu lựa chọn, qua phép đo ảnh hưởng của dầu nhũ thủy lực đến chất lượng đất bị nhiễm bẩn và qua xác định độ độc hại trên chuột tại Phòng thí nghiệm Dược
lý – Bộ môn Dược lực – Đại học Dược Hà Nội
Đề tài đã đạt được các kết quả đăng ký với Bộ Công Thương: kết quả khảo sát chất lượng nước tại vùng than Quảng Ninh; xác lập đơn pha chế và quy trình công nghệ của dầu nhũ thủy lực thực thi trong sản xuất; kết quả thử nghiệm hiện trường trong điều kiện sản xuất bình thường tại Công ty Than Thống Nhất thuộc VINACOMIN (nơi có chất lượng nước biến động điển hình) và các kết quả đánh giá tính an toàn sức khỏe và môi trường
Trang 12
1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT LỎNG THỦY LỰC CHỐNG CHÁY VÀ DẦU NHŨ THỦY LỰC
Chất lỏng thủy lực chống cháy (CLTLCC) đóng vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp khai thác than hầm lò Chúng thay thế cho dầu thủy lực gốc khoáng sử dụng trong các hệ cột chống và giàn chống thủy lực với yêu cầu khả năng chịu áp đến 30 Mpa và đòi hỏi mức độ an toàn chống cháy nổ cao Trước đây, dầu thủy lực trên nền dầu khoáng được sử dụng rộng rãi trong khai thác than hầm lò Vào năm
1956 tại Macxinel – Bỉ, đã xảy ra vụ cháy với nguyên nhân là do dầu thủy lực bị bắt cháy khi có sự cố sinh tia lửa điện trong khi đường dẫn dầu thủy lực bị rò rỉ trong hầm lò làm 267 người thiệt mạng Từ đó Châu Âu và Mỹ đã bắt buộc phải dùng CLTLCC trong khai thác than hầm lò [19] Tùy theo điều kiện khai thác cụ thể, cũng như tùy theo cấu tạo của loại giàn và giá chống thủy lực, công nghiệp khai thác than hầm lò của thế giới sử dụng nhiều loại CLTLCC khác nhau: CLTLCC hệ glycol – nước, CLTLCC hệ nhũ nước trong dầu (nhũ ngược), hệ nhũ dầu trong nước, hệ dầu phosphat hoặc este tổng hợp Trong số các CLTLCC, chất lỏng thủy lực hệ nhũ dầu trong nước (dung dịch 3 – 5 % nhũ dầu trong nước) dần chiếm ưu thế với giá thành rẻ, thuận tiện trong sử dụng Dạng chế phẩm đặc của chúng (chế
phẩm đặc dùng để pha tạo dung dịch nhũ 3 – 5 % dầu trong nước) gọi là dầu nhũ thủy lực
Tại Việt Nam, từ năm 1995 trở về trước, CLTLCC ít được quan tâm sử dụng CLTLCC chỉ bắt đầu thực sự được chú ý, khi Tổng công ty Than nay là Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam triển khai đưa vào sử dụng hệ thống giàn và cột chống hầm lò với việc sử dụng dầu nhũ thủy lực (DNTL) dưới dạng dung dịch nhũ
3 – 5 % trong nước
1.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với chất lỏng thủy lực chống cháy
Giống như dầu thủy lực nói chung, các CLTLCC phải thực hiện được các chức năng như sau [16]:
• Truyền lực
• Bôi trơn
• Làm mát hệ thống bằng cách lấy nhiệt sinh ra do áp suất
• Giảm chấn do sự thay đổi áp suất đột ngột
• Chống ăn mòn
• Chống kẹt xước
Trang 13Do vậy, các CLTLCC (dung dịch làm việc) cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như sau:
• Độ đặc càng thấp càng tốt
• Hệ số nén nhỏ
• Độ nhớt không được quá thấp, làm sao đảm bảo duy trì màng bôi trơn
• Độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ và áp suất
• Không bị thay đổi tính chất theo thời gian
• Tính chống cháy tốt
• Tương thích với các gioăng phớt của hệ thủy lực
• Dễ tách khí
• Ít tạo bọt
• Không bị đông đặc ở nhiệt độ thấp
1.1.2 Phân loại chất lỏng thủy lực chống cháy
Để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của dầu thủy lực truyền thống, người ta đã phát triển nhiều thế hệ các chất lỏng thủy lực chống cháy Chúng được phân loại theo thành phần gồm 4 loại chính như trình bày ở Bảng 1-1 [19] Mỗi loại CLTLCC có
ưu, nhược điểm riêng
Bảng 1-1: Phân loại chất lỏng thủy lực chống cháy
HFA - E Nhũ dầu trong nước 95 – 98 % 5 ÷ ≤ 55
HFA - S Nhũ polyme trong nước 80 – 90 % 5 ÷ ≤ 55
Hệ thống thủy lực trong khai thác than hầm lò
HFB Nhũ nước trong dầu 40 % 5 ÷ ≤ 60 Hệ thống thủy lực trong
khai thác than hầm lò, trong cán thép
Trang 14a HFA
CLTLCC loại HFA rất thích hợp do an toàn môi trường hơn các loại khác, đặc biệt thích hợp cho các hệ thủy lực dùng trong khai thác than hầm lò với điều kiện cần phải thải bỏ liên tục và các hệ thống thủy lực dùng trong cán thép với kim loại được nấu chảy
Chúng đủ đáp ứng về mặt bôi trơn, chống ăn mòn mài mòn và chịu áp đến 300 atm Tuy nhiên, chúng có độ nhớt thấp Để sử dụng chất lỏng thủy lực loại này, hệ thống cần có loại bơm và hệ thống van đặc chủng đắt tiền do vậy chỉ dùng cho các hệ thống đã được chỉ định dùng loại HFA, không thể chuyển đổi thay thế cho dầu thủy lực nền dầu khoáng được
HFA thường có hai loại là dung dịch nhũ dầu trong nước HFA – E và dung dịch polyme tổng hợp trong nước HFA – S
Hình 1-1: Cấu tạo của hạt nhũ HFA – E (a) và HFB (b)
− HFA – E là dung dịch nhũ từ 1 – 5 % dầu trong nước, do vậy chúng còn
được gọi là “dầu tan” (soluble oils) Nhũ tạo thành là do các chất hoạt động
bề mặt (HĐBM) có đuôi hydrocacbon ái dầu bao bọc lấy hạt dầu và có đầu phân cực ái nước hướng ra dung dịch nước (Hình 1-1a) tạo thành hạt nhũ dầu trong nước Phụ thuộc vào hạt nhũ tạo thành dung dịch nhũ có thể có màu trắng sữa hoặc xanh trong (Bảng 1-2)
− HFA – S là dung dịch chứa đến 20 % polyme tổng hợp và ≥ 80 % nước, do
vậy chúng còn được gọi là chất lỏng thủy lực nền nước HWBF based fluids) Các CLTL loại này thuộc thế hệ mới thường là có tính thân thiện môi trường [5, 14]
(high-water-Một dạng biến tính của HFE - S là chất lỏng đã được làm đặc để đạt độ nhớt mong muốn với ký hiệu là VHWBF (viscous high-water-based fluids) VHWBF thường chứa 6 % chất làm đặc là polyme tổng hợp, 4 % phụ gia và
Trang 15khoảng 90 % nước
Trong VHWBF các polyme tổng hợp thường liên kết với nhau theo dạng polyme – polyme hoặc polime – chất HĐBM tạo thành các tổ hợp làm tăng hiệu quả làm đặc (Hình 1-2) Kích thước to hoặc nhỏ của các tổ hợp này làm cho dung dịch polyme có màu trắng sữa hoặc trong mờ [3]
Bảng 1-2: Cảm quan của dung dịch nhũ và kích thước hạt nhũ
CLTLCC loại HFB là dung dịch nhũ nước trong dầu (nhũ ngược của HFA) được
phát triển để thay thế cho dầu thủy lực gốc khoáng trong các hệ thống thủy lực dễ
có khả năng bắt cháy do chúng đáp ứng về độ nhớt và khả năng chống cháy Cấu tạo hạt nhũ của HFB được thể hiện trên Hình 1-1b Ngày nay người ta ít dùng loại này do chúng đòi hỏi loại dầu đặc chủng, tính chất nhiệt độ thấp của chúng không được tốt do nước có thể bị đóng băng Hệ thống thủy lực khi chuyển đổi dùng sang HFB cũng đòi hỏi bơm đặc chủng đắt tiền hoặc ít nhất cũng phải thay đổi tốc độ bơm và áp suất làm việc của hệ thống Ngoài ra, thành phần của chúng dễ thay đổi trong quá trình sử dụng do việc mất nước nên không thuận tiện khi sử dụng Chúng
có thể bị tách làm hai lớp và đánh mất hoàn toàn khả năng làm việc Về mặt môi trường, khi thải bỏ, chúng được xử lý như dầu bôi trơn thông thường
Trang 16c HFC
CLTLCC loại HFC là loại CLTLCC thông dụng nhất Chúng thường được dùng thay thế cho dầu thủy lực gốc khoáng trong các ứng dụng ở nơi dễ xảy ra cháy Nước có trong thành phần của chúng đóng vai trò chống cháy, còn etylen glycol là thành phần chính thứ hai của chúng thì vẫn có khả năng bắt cháy Tuy nhiên, năng lượng để bay hơi nước là rất lớn nên khả năng bắt cháy và lan tỏa đám cháy là rất nhỏ, do vậy HFC vẫn thuộc loại chất lỏng thủy lực chống cháy Ngày nay, người ta dùng nhiều loại glycol khác nhau để thay thế etylen glycol như propylen glycol, dietylen glycol Về mặt độ nhớt HFC có độ nhớt tương đương với dầu thủy lực gốc khoáng cùng loại do trong thành phần của chúng có chứa chất làm đặc là các polyme tổng hợp HFC là chất lỏng thủy lực có tỷ trọng lớn hơn dầu khoáng, khả năng bôi trơn kém hơn và ảnh hưởng đến sức hút của bơm Do vậy, một số nhà sản xuất bơm cho hệ thống thủy lực đã xem xét giảm tốc độ bơm và giảm áp suất hoạt động của hệ thủy lực khi dùng chất lỏng thủy lực loại này Ngoài ra, trong quá trình
sử dụng, nước có trong thành phần HFC có thể bị bay hơi, do vậy đòi hỏi phải có sự kiểm tra và hiệu chỉnh thường xuyên để đảm bảo khả năng hoạt động của chúng Tốc độ bay hơi nước của HFC nhanh hơn của HFB Tuy vậy, tính chất nhiệt độ thấp
và tính chất nhiệt nhớt của HFC lại tốt hơn dầu thủy lực gốc khoáng rất nhiều HFC
là chất lỏng thủy lực đắt hơn dầu thủy lực gốc khoáng và khi thay thế dầu gốc khoáng hệ thống thủy lực cần được tẩy tửa hoàn toàn, do vậy gây tốn kém Ngoài
ra, khi thải bỏ ra ngoài môi trường cần có những biện pháp thích hợp do chúng không phải là chất an toàn môi trường
d HFD
Hiện nay, CLTLCC loại HFD bao gồm hai loại chính là phosphat este và polyol este
− HFDR (Phosphat este) là loại CLTLCC có khả năng chống cháy cao nhất
Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các lĩnh vực đòi hỏi
kỹ thuật cao như hàng không, quân đội Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng phosphat este đã giảm nhiều do chúng ít tương thích với dầu khoáng, không
an toàn môi trường và có giá rất đắt Khả năng chống mài mòn của phosphat este rất tốt Tuy nhiên, chúng tương đối độc hại đối với người sử dụng, nếu
bị chảy tràn thì biện pháp xử lý cũng rất phức tạp Khi phân hủy nhiệt phosphat este thường sinh khí độc hại Trong quá trình sử dụng phosphat este
dễ bị thủy phân tạo axit gây ăn mòn Tỷ trọng của chúng nặng hơn nước nên khi thải bỏ hoặc bị lẫn vào hệ thống nước thải thì xử lý chúng khó hơn nhiều
so với xử lý dầu thủy lực gốc khoáng Tính chất nhiệt nhớt của chúng rất
Trang 17kém nên người ta thường phải có các sản phẩm đặc chủng riêng cho các ứng
dụng ở nhiệt độ thấp
− HFDU (Polyol este) là CLTLCC an toàn môi trường và an toàn sức khỏe
nhất hiện nay Chúng có khả năng phân hủy sinh học (PHSH) và dễ xử lý do
có tỷ trọng tương tự dầu gốc khoáng Khác với phosphat este, khi bị thủy
phân, khi phân hủy nhiệt hoặc bị đốt cháy chúng tạo ra các sản phẩm không
độc hại Các chất lỏng thủy lực loại này có chứa các phụ gia chống ăn mòn,
mài mòn và phụ gia cải thiện độ nhớt có khả năng đáp ứng giải nhiệt độ làm
việc rộng từ -25 oC đến 90 oC, trong khi các chất lỏng thủy lực thông
thường có giới hạn làm việc hạn hẹp hơn (Bảng 1-3) Polyol este ngày càng
được ứng dụng rộng rãi và là xu hướng phát triển của tương lai [22, 12]
Có thể tham khảo một số sản phẩm CLTLCC thương mại của các hãng hàng đầu thế
giới và sự tương quan về tính chất và giá cả giữa chúng tại Bảng 1-3 [2, 14, 17]
Hydrocacbon clo hóa hoặc hỗn hợp của chúng với este phosphat ít được sử dụng do
tính độc hại với sức khỏe và môi trường
Bảng 1-3: Một số sản phẩm thương mại, đặc tính kỹ thuật và giá bán các loại CLTLCC
Loại chất lỏng thủy
HFDR phosphat este
HFDU Polyol este
Nhà sản xuất
Safe 620
Houghter – Safe 1000 Series
Cosmo – Lubric HF Series
Quaker Chemical Quinto
Lubric
Lubric 822 Series
Texas Chemical Hy-Guard
Fluid C Shell Irus Fluid DR Shell NaturelleHF-E 46
APP HL 2 APP TL 2A
Đặc tính kỹ thuật
Khả năng chống
cháy (khoảng thời
gian từ khi tiếp xúc
với nguồn cháy đến
khi bị bắt cháy
>> 45 (Tốt)
16 (Tốt với diều kiện hàm lượng nước > 35
%)
45 (Rất tốt) Không bắt
cháy (Rất tốt)
2 – 45 (Rất tốt)
Trang 18Tên sản phẩm chất lỏng thủy lực chống cháy
Loại chất lỏng thủy
Tính không độc hại Tốt Trung bình Rất kém Kém Tốt
Khả năng PHSH Ít trừ APP
TL 2 Không PHSH Không PHSH trừ
gốc propylen glycol
20 -76 20 - 76 12 - 52
Giá bán, USD/lít* 0,07 ** 0,4 – 0,9 0,8 – 2,4 1,8 – 4,0 1,8 – 3,2
* Giá bán năm 2006; ** Giá bán tính cho dung dịch 5 % trong nước
1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Công nghệ sản xuất các CLTLCC chủ yếu dựa trên việc lựa chọn nguyên liệu hợp
lý, các biện pháp kiểm tra khi pha chế Việc thực thi pha chế tương đối đơn giản giống như việc pha chế các dầu bôi trơn thông thường khác Mục tiêu của đề tài
“Nghiên cứu sản xuất DNTL thế hệ mới thân thiện môi trường thích hợp sử dụng trong công nghiệp khai thác than hầm lò” là nghiên cứu công nghệ sản xuất
CLTLCC nhũ dầu trong nước (dầu nhũ thủy lực) thuộc phân loại HFA, nên phần tổng quan tài liệu về công nghệ sản xuất sẽ tập trung vào công nghệ sản xuất CLTLCC loại HFA [1, 2, 9, 19, 21]
1.2.1 Đặc thù công nghệ sản xuất chất lòng thủy lực chống cháy loại HFA
CLTLCC loại HFA thường chứa dầu khoáng, chất hoạt động bề mặt, nước và phụ gia Dầu HFA thường được pha chế ngay khi sử dụng với nồng độ 2 – 5 % dầu nhũ đặc (dạng thương phẩm) trong nước Dầu nhũ đặc thường là chất lỏng trong suốt chứa dầu, chất HĐBM và các phụ gia, nếu có chứa nước thì cũng ở hàm lượng không đáng kể Công nghệ sản xuất dầu nhũ đặc HFA thường không phức tạp, giống như pha chế dầu nhờn thông thường Điều cơ bản nhất trong công nghệ sản xuất dầu nhũ đặc HFA là lựa chọn nguyên liệu phù hợp để dầu nhũ đặc không bị tách lớp, không bị đông đặc ở nhiệt độ thấp, khi pha vào trong nước dễ tạo dung dịch nhũ đạt các tiêu chuẩn quy định của chất lỏng thủy lực và duy trì được các tính năng việc của chúng với độ bền nhũ cao
1.2.2 Thành phần chất lỏng thủy lực chống cháy HFA
1.2.2.1 Chất hoạt động bề mặt sử dụng trong chất lỏng thủy lực HFA
Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) đóng vai trò chất nhũ hóa là thành phần không thể thiếu được của hệ nhũ thủy lực Chúng quyết định độ bền nhũ và dạng nhũ tạo
Trang 19thành là nhũ dầu trong nước hay nhũ nước trong dầu Các chất HĐBM thường sử dụng có ba dạng chính là: dạng anion và dạng không ion (chất HĐBM dạng cation
ít được sử dụng trong các DNTL nói chung) Chúng thường chứa một đầu phân cực
và đuôi hydrocacbon không phân cực như đã trình bày ở phần trên
Việc sử dụng chất HĐBM để tạo nhũ phụ thuộc vào chỉ số HLB của chúng Chỉ số HLB của một chất HĐBM đặc trưng cho khả năng ái dầu hoặc ái nước và tính tương quan giữa hai khả năng này của chất HĐBM đó Khi HLB < 9, chất HĐBM
có khả năng ái dầu HLB >11, chất HĐBM có khả năng ái nước Khi HLB nằm trong khoảng từ 9 đến 11, chất HĐBM vừa ái nước vừa ái dầu Có thể dựa vào chỉ
số HLB để phân loại chất HĐBM như sau:
Tuy nhiên, chất nhũ hóa dùng cho CLTLCC thường không phải là một hợp chất riêng biệt mà là tổ hợp các chất nhũ hóa khác nhau Dựa vào chỉ số HLB có thể đoán biết chất nhũ hóa có khả năng tạo nhũ hay không Chỉ số HLB không đảm bảo nhũ đó có bền hay không Độ bền nhũ được tăng cường khi có mặt các axit hoặc các chất HĐBM không ion với một tỷ lệ nhất định Chúng có tác dụng trợ nhũ, chống tách Sau đây là một số ví dụ về tổ hợp các chất nhũ hóa hiệu quả để tạo chất lỏng thủy lực HFA:
Tổ hợp 1:
Sunphat của rượu béo đã được etoxy hóa 5 – 9 %
Xà phòng etanolamin của axit béo dầu mỏ hoặc dầu thực vật (DTV) 5 – 9 %
Trang 20Dietylen glycol butyl este 1 – 5 %
Bảng 1-4: Chỉ số HLB của một số chất HĐBM tiêu biểu
Chất hoạt động bề mặt HLB
(giá trị thực nghiệm)
HLB
(giá trị tính toán)
1.2.2.2 Phụ gia chống ăn mòn sử dụng cho chất lỏng thủy lực HFA
Phụ gia loại này thường là các alkanol amid (thường là dietanol amid hoặc diisopropanol amid) của axit béo tổng hợp từ dầu mỏ hoặc axit tallo vừa có tính chống ăn mòn đồng thời có khả năng diệt khuẩn [10, 11] Ngoài ra, trong CLTLCC dạng nhũ người ta còn dùng các phụ gia thụ động hóa bề mặt kim loại, chống ăn mòn đồng như benzothiazol, benzotriazol, tolyl triazol, alkyl diathiazol… Amin borat hóa cũng là một trong các phụ gia hay sử dụng cho mục đích này, nhưng hiện nay do vấn đề an toàn môi trường ít được sử dụng [19]
Trang 211.2.2.3 Phụ gia diệt khuẩn
Phụ gia diệt khuẩn là thành phần không thể thiếu được của các chất lỏng thủy lực dạng nhũ Có nhiều loại phụ gia diệt khuẩn khác nhau Việc lựa chọn loại nào phụ thuộc vào hệ dầu nhũ sử dụng, vào tính tương hợp của phụ gia với hệ dầu nhũ đó Ngoài ra để đảm bảo dầu nhũ không bị vi khuẩn phá hủy, người ta thường dùng phối hợp một vài loại phụ gia diệt khuẩn khác nhau Bảng 1-5 liệt kê các phụ gia diệt khuẩn tiên tiến và hàm lượng sử dụng hiệu quả cho từng loại và tác dụng diệt khuẩn cụ thể của chúng [18]
Bảng 1-5: Phụ gia diệt khuẩn sử dụng để sản xuất chất lỏng thủy lực chống cháy dạng nhũ tương
Acremonium spec Mycobacterium immunogenum, Candida albicans Pseudomonas aeruginosa, Eschericia coli (e coli) Pseudomonas fluorescens, Fusarium spec Pseudomonas putida, Klebsiella aerogenes Staphylococcus aureus, Legionella pneumophila
Ít có tác dụng chống nấm nên kết hợp với phụ gia diệt nấm
2
N,N’-methylene-bis-(5-methyloxazolidin) kết hợp với muối natri
của omadin
1 – 5 % trong dầu nhũ đặc, 0,15 – 0,20
% trong dung dịch nhũ làm việc
Diệt khuẩn và diệt nấm Có tác dụng chống ăn mòn
3 3,3'-methylenebis[5-methyloxazolidine]
(N-formal)
1 – 5 % trong dầu nhũ đặc, 0,15 – 0,20
% trong dung dịch nhũ làm việc
Diệt khuẩn với phổ rộng:
Acremonium spec Mycobacterium immunogenum, Candida albicans Mycobacterium avium, Eschericia coli (e coli) Pseudomonas aeruginosa, Fusarium spec Pseudomonas fluorescens, Klebsiella aerogenes Pseudomonas putida, Legionella pneumophila Staphylococcus aureus
Hạn chế khả năng diệt nấm và chống ăn mòn
bể nhũ làm việc
Trang 22Số
TT Tên phụ gia, công thức hóa học và hàm lượng sử dụng Tác dụng
N N
N
C H3C
H3
C H3
2 – 3 % trong dầu nhũ đặc, 1000 – 2000
ppm trong dung dịch làm việc
5 Muối natri của pyrithione kết hợp với
muối tetranatri của EDTA
trong dung dịch nhũ làm việc
Diệt nấm với phổ rộng, có thể kết hợp với các phụ gia diệt khuẩn khác
6 Dị vòng N-S: muối natri và etanolamin
trong dung dịch nhũ làm việc
Diệt nấm, có thể kết hợp với các phụ gia diệt khuẩn khác
hemiformal
C H3
O H
2 – 3 % trong dầu nhũ đặc, 1000 – 2000
ppm trong dung dịch làm việc
Diệt khuẩn, không chứa amin, có tác dụng nhanh
8
Tris(2-hydroxyethyl)-sym-hexahydrotriazine
N N
ppm trong dung dịch làm việc
Diệt khuẩn truyền thống, tuy nhiên khả năng chống nấm bị hạn chế, không bền như các phụ gia dạng amin
9 Hỗn hợp 4-(2-nitrobutyl)-morpholine và
4,4'-(2-ethyl-2-Nitro trimethylene)
dimorpholine
Diệt khuẩn phổ rộng, diệt nấm và tảo:
Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Streptococcus hemolyticus, Escherichia coli, Pasteurella pseudotuberculosis, Pseudomonas
Trang 23Tuy nhiên, hiện nay tiêu chí hàng đầu để lựa chọn phụ gia diệt khuẩn là tính an toàn của chúng đối với người sử dụng Tùy theo, điều kiện cụ thể người ta lựa chọn loại phụ gia tương ứng
1.2.2.4 Các thành phần khác
Trong dầu nhũ còn sử dụng các chất nhũ hóa phụ trợ thường là dạng không ion, các chất cầu nối chống tách thường là các loại axit và các phụ gia khác như phụ gia ổn định pH, phụ gia tăng cường tính chịu nước cứng…
1.2.3 Quá trình pha chế
Đối với chất lỏng HFA dạng đặc (chưa pha thành dung dịch sử dụng): pha chế như pha dầu bôi trơn Nhiệt độ pha chế thường đến 60 oC Sau đó làm nguội đến < 40 oC rồi mới thêm phụ gia diệt khuẩn Nhiệt độ đóng phuy nên dưới 40 oC để đảm bảo chất lỏng không bị tách dầu Khi sử dụng, pha nhũ đặc thành dung dịch nhũ làm việc với nồng độ 2 – 5 % trong nước, sử dụng khuấy như pha chế bình thường có thể kết hợp với bơm tuần hoàn nếu pha lượng lớn
1.3 CÁC SẢN PHẨM CHẤT LỎNG THỦY LỰC CHỐNG CHÁY TRÊN THẾ GIỚI
Trong các nhà cung cấp CLTLCC phục vụ công nghiệp khai thác khoáng sản Quaker Chemical là nhà cung cấp hàng đầu thế giới trong đó có các sản phẩm dùng trong công nghiệp khai thác than hầm lò Các sản phẩm của hãng thỏa mãn các tiêu chuẩn quy định của Châu Âu, của Úc và của Mỹ về sử dụng trong công nghiệp khai khoáng Các sản phẩm DNTL HFA của hãng với dòng tên thương mại Quintolubric
có thông số kỹ thuật như trình bày trên Bảng 1-6
Từ các số liệu của Bảng 1-6 [14]có thể thấy rằng dòng sản phẩm Quintolubric đều thuộc loại bán tổng hợp và tổng hợp, không có nguồn gốc từ dầu khoáng, có tính an toàn môi trường và khả năng PHSH Tuy nhiên giá bán của chúng rất đắt, chỉ thích hợp với thị trường Âu Mỹ Ngoài ra, có thể thấy rằng với nước pha chế có độ cứng
Trang 24khác nhau thì loại sản phẩm thích hợp cũng khác nhau Hãng Quaker Chemical có loại sản phẩm chịu nước cứng cao nhất là 350 ppm (đúng bằng chất lượng nước cho phép do Bộ Y tế Việt Nam ban hành – xem Bảng 1-12 )
Bảng 1-6: Thông số kỹ thuật của các sản phẩm chất lỏng thủy lực Quintolubric của Hãng Quaker Chemical
Tên sản phẩm: QUINTOLUBRIC Tên chỉ tiêu của
Chất lỏng trong suốt màu xanh ánh nâu (có nhuộm màu)
Dung dịch trong mờ
Dung dịch trong suốt màu xanh pha màu hổ phách
%
Đạt theo phép thử
IP 135 với nước mặn ở nồng độ 0,8 %
Khả năng PHSH Đạt sau 14 ngày - - -
Trang 25Một nhà cung cấp có uy tín khác là hãng Fuchs với sản phẩm Solsenic 3A có nguồn
gốc dầu khoáng, có thể chịu nước cứng đến 750 ppm và được sử dụng ở dạng dung
dịch 5 % trong nước, dung dịch sau khi pha có độ pH = 10 Tuy nhiên nhà cung cấp
cũng không khuyến cáo dùng sản phẩm này ở độ cứng 750 ppm
Các nhà cung cấp Trung quốc có các CLTLCC với ba loại khác nhau, chịu nước
cứng ở 3 cấp độ khác nhau 150 ppm, 250 ppm và 750 ppm Dung dịch làm việc
thường có nồng độ 3 – 5 % trong nước Dung dịch làm việc phải chịu được các
phép thử độ bền nhũ, khả năng chịu đông tan, khả năng chống ăn mòn đồng và thép
theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT 76-83
Hãng Shell có các sản phẩm dùng cho hệ giá chống thủy lực trong hầm lò là: Irus
HFA fluid A, AT 10 và AT 37 Các sản phẩm này đều là dạng dầu thủy lực chống
cháy chứa Glycol Shell có sản phẩm dạng dầu nhũ có khuyến cáo dùng cho hệ thủy
lực trong hầm lò, nhưng ứng dụng này là dạng dùng kết hợp với công dụng chính là
gia công kim loại, do vậy loại này không đáp ứng điều kiện chịu mặn, chịu nước
cứng và khả năng chống ăn mòn đồng chỉ ở mức vừa phải [17]
Các sản phẩm CLTLCC dùng trong hầm lò không có nhiều nhà cung cấp như các
sản phẩm bôi trơn khác Hơn nữa, có thể thấy rằng, các hãng đều phát triển nhiều
loại sản phẩm, mỗi loại thích hợp với một loại độ cứng tiêu chuẩn của nước sử dụng
để pha dung dịch làm việc
1.4 TIÊU CHUẨN NƯỚC DÙNG ĐỂ PHA CHẾ CHẤT LỎNG THỦY LỰC
CHỐNG CHÁY TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ
Theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT 76-83, có ba loại nước cứng dùng để pha chế
CLTTCC (dầu nhũ thủy lực) là 5, 10 và 15 mili đương lượng có độ cứng như trình
bày ở Bảng 1-7
Bảng 1-7: Tiêu chuẩn Trung Quốc MT 76-83 quy định chất lượng nước để pha chế và kiểm
tra chất lượng dầu nhũ thủy lực
Thành phần, mg /L
Độ cứng tổng, mili
đương lượng/L Độ cứng tổng, quy ra CaCO 3 , ppm
MgSO 4 7H 2 O CaSO 4 2H 2 O NaCl
Nếu cần pha chế các loại nước này tạo nước cứng nhân tạo để kiểm tra chất lượng
DNTL thì nước pha chế cần có thành phần như bảng vừa nêu Trung Quốc có sản
phẩm thích hợp với từng loại nước cứng đã nêu
Ngoài ra, với các DNTL dùng trong khai thác than hầm lò của thế giới, người ta
thường lấy tiêu chuẩn nước quy định bởi British Coal Board với chất lượng như
Trang 26trình bày ở Bảng 1-8 [21] Để pha hai loại nước có chất lượng nói trên, British Coal
Board quy định thành phần pha chế như trình bày trong Bảng 1-9 và tương tự như
tiêu chuẩn Trung Quốc MT 76-83
Bảng 1-8: Tiêu chuẩn quy định chất lượng nước để pha chế và kiểm tra chất lượng DNTL
theo British Coal Board
Nồng độ ion, ppm Nước cứng
nhân tạo loại Độ cứng tổng, quy ra CaCO 3 , (ppm) Độ cứng tổng, o dH
NCB 18 250, tương đương với 5
mg đương lượng của TQ
NCB 19 750, tương đương với
15 mg đương lượng của
TQ
Bảng 1-9: Thành phần nước cứng nhân tạo theo Tiêu chuẩn quy định chất lượng nước để pha
chế và kiểm tra chất lượng DNTL theo British Coal Board
Thành phần, mg/L Nước cứng
nhân tạo loại
của TQ 924 645 (tương đương 150 mg/L) 330
1.5 MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ MỨC ĐỘ ĐỘC HẠI ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC
KHỎE VÀ MÔI TRƯỜNG
Đường tiêu hóa, LD 50 (mg/kg cơ thể) 5 50 300 2000 5000
Đường thẩm thấu qua da LD 50 (mg/kg cơ thể) 50 200 1000 2000 5000
Đường hô hấp, hít khí, LC 50 (ppmV) 100 500 2500 20000 Không xác định
Đường hô hấp, hít hơi, LC 50 (ppmV) 0,5 2,0 10 20 Không xác định
Đường hô hấp, hít bụi, LC 50 (mg/L) 0,05 0,5 1,0 5,0 Không xác định
Mức độ độc hại được chia làm 5 mức với độ độc hại giảm dần thông qua xác định
các chỉ tiêu: độc hại đường tiêu hóa (xác định trên chuột), đường thẩm thấu qua da
Trang 27(thường xác định trên thỏ), đường hô hấp qua hít khí, đường hô hấp qua hít hơi,
đường hô hấp qua hít bụi.Trong đó LD50 tương ứng với liều lượng gây chết 50 %
động vật thử nghiệm và LC50 tương ứng với nồng độ trong không khí gây chết 50 %
động vật thử nghiệm [10]
1.5.2 Mức độ độc hại môi trường
Tính PHSH
Tính PHSH thường được xác định theo phương pháp OECD 301 và chưa quy định
cụ thể về xác định tính PHSH hoàn toàn Các phiếu an toàn hóa chất của sản phẩm
(MSDS) thường đưa ra tính PHSH sẵn có hoặc bỏ qua không đề cập đến [8]
Mức độ độc hại trong môi trường nước
Mức độ độc hại trong môi trường nước được đánh giá thông qua phơi nhiễm với cá
trong 96h hoặc với giáp xác trong 48 h và chia làm 3 mức độc hại (Bảng 1-11)
Bảng 1-11: Phân loại mức độ độc hại của sản phẩm trong môi trường nước
Mức độc hại Phơi nhiễm
1 2 3
Thường xuyên ≤ 1 mg/L ≤ 10 mg/L ≤ 100 mg/L
Với các số liệu đo lớn hơn mức 3 thì được cho là không độc hại
1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHŨ
THỦY LỰC CHỐNG CHÁY LOẠI HFA Ở VIỆT NAM
Hiện nay, trong nước có một vài công trình nghiên cứu về DNTL sử dụng trong
công nghiệp khai thác than hầm lò Trong đó đáng kể nhất là công trình của Công ty
APP kết hợp với Xí nghiệp Dầu Nhờn – Công ty VMTS thuộc VINACOMIN với
sản phẩm là DNTL APP TL2 đã và đang được áp dụng rộng rãi tại các đơn vị thành
viên của VINACOMIN, trong đó:
− APP chủ trì nghiên cứu công nghệ sản xuất
− Xí nghiệp Dầu nhờn chủ trì thử nghiệm hiện trường, tiếp nhận chuyển giao
công nghệ sản xuất từ APP và triển khai sản phẩm ra ngoài thị trường
Tuy nhiên DNTL APP TL 2 chỉ áp dụng cho cột chống đơn và hệ thống giá thủy
lực di động dùng DNTL không quy hồi (dùng một lần và xả bỏ) thích hợp với công
nghệ khai thác tại Việt Nam những năm 2002 – 2007 Dầu nhũ APP TL2 có ưu
điểm an toàn môi trường nhưng độ bền sinh học không cao, do đó, không áp dụng
cho hệ giàn giá chống thủy lực dùng dầu nhũ quy hồi (dầu nhũ tuần hoàn) hiện nay
đang bắt đầu được đầu tư và phát triển tại VINACOMIN (trên Hình 1-3 là hệ thống
Trang 28dàn chống thủy lực dùng dầu nhũ quy hồi dùng để thử nghiệm và Hình 1-4 là hệ
thống này trong thực tế sản xuất tại hầm lò – nguồn: Công ty TNHH MTV than Thống Nhất - VINACOMIN)
Hình 1-3: Hệ thống dàn chống
thủy lực hệ quy hồi để thử
nghiệm dầu nhũ thủy lực
Hình 1-4: Hệ thống dàn chống thủy lực hệ quy hồi trong thực tế khai thác than hầm lò
Hình 1-5: Dung dịch dầu nhũ tại bể tuần hoàn, sử dụng nước có độ pH = 4.5
DNTL làm việc quy hồi có yêu cầu cao hơn về mặt chất lượng: phải an toàn môi trường để nếu rò rỉ (là điều khó tránh khỏi trong khai thác than) không gây nguy hại đến môi trường; phải an toàn sức khỏe để không ảnh hưởng đến công nhân trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của hầm lò và đủ bền sinh học để có thể làm việc quy hồi đảm bảo việc bôi trơn và duy trì áp lực cần thiết cho toàn bộ hệ thống giàn giá chống thủy lực Công ty APP đã nghiên cứu phát triển một thế hệ DNTL mới thích hợp với chế độ làm việc quy hồi của hệ giàn và giá chống thủy lực theo công nghệ mới đang được áp dụng ở ngành than với tên thương phẩm là APP TL 2A Dầu nhũ thế hệ mới này đã đáp ứng nhu cầu làm việc của ngành than và được chuyển giao công nghệ sản xuất cho Xí nghiệp Dầu nhờn – thuộc công ty VMTS (VINACOMIN)
Tuy nhiên, qua đánh giá thực tế sử dụng các DNTL APP TL2, APP TL2A và một
số loại dầu nhũ khác không phải của APP đã cho thấy nước sử dụng để pha DNTL tại các đơn vị của VINACOMIN có chất lượng rất khác nhau:
− Nguồn nước, đa số được lấy từ nguồn nước tự nhiên không qua xử lý, hoặc chỉ xử lý sơ bộ hết tạp chất cơ học, còn độ cứng và các tạp chất tan khác thì không được quan tâm Một số nơi có nước sạch từ nguồn nước dân dụng của Quảng Ninh nhưng có độ cứng lớn (theo quy định của Bộ y tế độ cứng có thể lên đến 350 ppm (Bảng 1-12) là độ cứng rất lớn, theo quy định của các nước tiên tiến với độ cứng như vậy thì phải xử lý mới được dùng để pha chế dầu nhũ thủy lực) hoặc quá mềm (do chất lượng nước phụ thuộc vào thời tiết, thay đổi theo mùa hoặc do quy trình xử lý được áp dụng) Theo Bảng 1-12 cũng có thể thấy rằng nước sạch có nhiều chỉ tiêu chất lượng không ổn định
dễ thay đổi theo thời tiết và phải kiểm tra định kỳ ít nhất 6 tháng 1 lần
Trang 29− Độ pH: thay đổi từ 5 – 8, có nơi độ pH<5 và thay đổi theo từng mùa (ra ngoài khoảng cho phép theo Bảng 1-12 và không phù hợp với các hệ DNTL Nói chung, tất cả các loại DNTL cần duy trì độ pH kiềm 7,5 – 10,5)
− Nước nhiều khi rất mềm: độ cứng < 50 ppm gây tạo bọt lớn khi pha chế DNTL, hoặc quá cứng > 350 ppm gây tủa các xà phòng canxi và magie hoặc gây tách dầu với các loại nhũ nước ngoài
Bảng 1-12: Chất lượng nước sạch theo quy định của Bộ Y tế (phần II Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ)
Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT ký ngày 11 tháng 3 năm 2005 của Bộ trưởng Bộ Y Tế
1 Màu sắc, TCU 15 TCVN 6187 -1996 (ISO 7887 -1985)
4 Thường quy kỹ thuật của Viện Y học
lao động và Vệ sinh môi trường
I (chỉ tiêu chịu sự biến động của thời tiết phải được kiểm tra trước khi đưa vào sử dụng và kiểm tra ít nhất sáu tháng một lần)
có yêu cầu đặc biệt)
Chất lượng nước biến động đòi hỏi các biện pháp xử lý được áp dụng riêng cho từng nơi, đã bộc lộ các bất tiện và điểm yếu ảnh hưởng đến chất lượng dầu nhũ, đặc biệt là gây khó khăn trong thực hiện do thực tế khắc nghiệt của quá trình khai thác
Trang 30than hầm lò Với các chất lượng nước khác nhau, các dầu nhũ trên thị trường bộc lộ các điểm bất cập khác nhau, cụ thể là:
− DNTL APP TL2 chỉ thích hợp dùng một lần rồi xả bỏ, dễ bị biến chất do vi khuẩn, đặc biệt là ở nơi nước có độ pH thấp <5, dễ tạo xà phòng Ca và Mg khi nước có độ cứng cao, do vậy, ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng
− DNTL APP TL2A có độ bền sinh học tốt hơn APP TL 2, thích hợp sử dụng quy hồi, thích hợp với nước có giải pH rộng từ 5.5 trở lên Tuy nhiên, với nước sạch có độ cứng cao vẫn tạo một lượng nhỏ xà phòng canxi và magie, ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng
− DNTL Trung Quốc và PLC sử dụng cho hệ thống quy hồi với nước có độ pH thấp hoặc có độ cứng cao đều gây lượng tách dầu rất lớn làm giảm nồng độ trong dung dịch làm việc ảnh hưởng nhiều đến quá trình sử dụng (Trên hình Hình 1-5 là dầu nhũ trong quá trình sử dụng có hiện tượng tách dầu do nước
có độ pH thấp) Một vài sản phẩm có hiện tượng tách dầu khi lưu kho
Ngoài ra, cho đến nay, chưa có công trình nghiên cứu nào quan tâm đến các kết quả đánh giá ảnh hưởng của dầu nhũ đến môi trường và sức khỏe
Như vậy, có thể thấy rằng nhu cầu về việc sử dụng DNTL đảm bảo đủ bền sinh học, đồng thời khi bị rò rỉ ra môi trường thì có tính PHSH đạt yêu cầu, thích nghi pha chế được với mọi điều kiện nước trong thực tế sử dụng là vấn đề rất cấp bách Tuy nhiên, DNTL là một hệ keo phức tạp, để phù hợp với yêu cầu mới, cần phải lựa chọn lại nguyên liệu và công nghệ sản xuất mới đáp ứng tạo ra hệ keo bền vững: không được tách lớp khi lưu kho, dễ pha chế khi sử dụng và nhũ tương tạo thành phải đạt được đỗ bền quy định thích hợp sử dụng pha chế với nước có giải độ cứng rộng 150 – 350 ppm Hiện chưa có công trình nghiên cứu trong nước đáp ứng được nhu cầu này Cho đến nay, APP và Xí nghiệp Dầu nhờn - VMTS (VINACOMIN) là các đơn vị duy nhất tại Việt Nam có dây chuyền công nghệ sản xuất DNTL với công suất lớn và cũng là các đơn vị có thị phần lớn nhất về DNTL tại Việt Nam, có kinh nghiệm trong nghiên cứu triển khai các thế hệ DNTL ra thực tế
1.7 KẾT LUẬN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG QUAN TÀI LIỆU
− Nghiên cứu sản xuất DNTL thế hệ mới an toàn sức khỏe và môi trường là vấn đề cấp bách đáp ứng nhu cầu phát triển của công nghệ khai thác than hầm lò hiện đại, trong đó nhu cầu về các loại DNTL phù hợp với các cấp độ cứng khác nhau của nước dùng để pha dung dịch làm việc trong hầm lò là bức thiết cả trên thế giới và ở Việt Nam
Trang 31− Thế giới có các sản phẩm dầu nhũ thủy lực an toàn môi trường sử dụng cho khai thác than hầm lò có giá thành rất đắt và là bí mật công nghệ nên không được công bố thành phần công khai trên các tài liệu nghiên cứu khoa học
− Một số sản phẩm dầu nhũ thủy lực của các hãng nổi tiếng là sản phẩm dùng chung với hệ thủy lực khác, hoặc dùng cho các giàn giá khai thác đặc biệt nên đã sử dụng hệ dầu thủy lực glycol nước, không thích hợp với điều kiện Việt Nam
− Hiện nay, đã có nhiều thế hệ chất nhũ hóa và các phụ gia được nghiên cứu phát triển có tính chất phù hợp với mục đích phát triển các sản phẩm an toàn sức khỏe và môi trường Do vậy, có thể phát triển các sản phẩm này thông qua tiêu chí lựa chọn nguyên liệu phù hợp
− Công nghệ pha chế dầu nhũ không quá phức tạp có thể thực hiện được trên dây chuyền sản xuất hiện có của Công ty APP
− Thực tế chất lượng nước ở vùng than Quảng Ninh đã ảnh hưởng đến tính chất làm việc của dung dịch dầu nhũ, nhưng cho đến nay chưa có công bố liên quan đến nghiên cứu khảo sát chất lượng nước dùng để pha dầu nhũ thủy lực để định hướng nghiên cứu dầu nhũ thủy lực
− Ở Việt Nam đã có công trình nghiên cứu sản xuất DNTL áp dụng cho hệ giá
chống thủy lực dùng dầu không quy hồi (dùng một lần và xả bỏ), chưa đủ bền sinh học để làm việc quy hồi và DNTL dùng cho hệ quy hồi nhưng chưa thích nghi được với tình hình biến động chất lượng nước tại vùng than Quảng Ninh
− Công ty APP là đơn vị duy nhất có truyền thống nghiên cứu công nghệ sản xuất DNTL cung cấp cho công nghiệp khai thác than hầm lò và Xí nghiệp Dầu nhờn thuộc Công ty VMTS (VINACOMIN) là đơn vị duy nhất tiếp nhận công nghệ của APP để sản xuất dầu nhũ thủy lực, triển khai sử dụng dầu nhũ ngoài thị trường Với việc thực hiện đề tài này, Công ty sẽ áp dụng kết quả nghiên cứu của đề tài đưa vào sản xuất và triển khai một sản phẩm mới có tính năng làm việc đáp ứng xu hướng phát triển chung
Trang 322 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
2.1.1 Dầu gốc khoáng
Dầu gốc khoáng là các nguyên liệu thỏa mãn các yêu cầu chất lượng quốc tế qui
định cho dầu gốc có số liệu phân tích thực hiện tại APP được trình bày ở Bảng 2-1
Bảng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong đề tài
kiểm tra
Độ nhớt ở 40 o C, cSt 31,5 15,6 ASTM D 455
Hàm lượng cặn cacbon, % 0,04 0,04 ASTM D 189
% C N 29,7 27,8
% CP 66,9 67,7
2.1.2 Nguyên liệu có nguồn gốc dầu thực vật thay thế một phần dầu khoáng
Trong đề tài có sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc DTV thay thế một phần dầu
gốc khoáng để tiến hành nghiên cứu lựa chọn dầu gốc Đó là metyl este axit béo mỡ
cá basa (ME-BS) là sản phẩm của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam và DTVBT
là sản phẩm của Công ty APP sản xuất từ các DTV có chỉ tiêu kỹ thuật như sau:
Trang 33− Phụ gia trên cơ sở Hexahydro-1,3,5-tris (2-hydroxyethyl)-S-triazine (gọi tắt
là LZ-TZ), phụ gia trên cơ sở bis – morpholine (gọi tắt là LZ-MP) của Lubrizol
− P1487 trên cơ sở 4,4’-(2-ethyl-2-nitrotrimethylene)dimorpholine của Angus Chemical Company
− 1,3,4-thiadiazol, 2,5-bis (tert-nonyldithio-) (sau đây gọi là phụ gia TDHKL)
là phụ gia thụ động hóa bề mặt kim loại
− Phụ gia amid DTV biến tính của Lubrizol (sau đây gọi là LZ-AM) là phụ gia chống ăn mòn
Tất cả các phụ gia của các hãng phụ gia có chỉ tiêu chất lượng theo phiếu phân tích kèm theo và không tiến hành phân tích thêm tại APP
Thông tin về an toàn hóa chất của các phụ gia được tổng hợp trong Bảng 3-19 (tr 47) Các phụ gia đều là các chất ít độc hại và không gây ung thư
2.1.4 Chất nhũ hóa
Chất nhũ hóa là sản phẩm thương mại của các hãng Lubrizol, BAFS được lựa chọn dựa trên tính chất tạo nhũ và trên cơ sở nghiên cứu các thông tin đưa ra trong Phiếu
an toàn hóa chất (Material Safe Data Sheet) của sản phẩm (xem mục 3.5.1.1)
Ngoài ra, trong đề tài đã sử dụng chất nhũ hóa phụ trợ DS – sản xuất tại APP có nguồn gốc DTV Sản phẩm DS là kết quả của đề tài cấp Công ty từ những năm trước và có chỉ tiêu chất lượng như sau:
− Độ nhớt ở 40 oC, cSt: 39 – 42
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
Các phương pháp dùng để xác định tính chất nguyên liệu, dầu gốc, độ pH của dung dịch dầu nhũ và độ cứng của nước được thực hiện theo các phương pháp thông thường của TCVN, ASTM tương ứng Một số mẫu nước tiêu biểu được gửi sang Phòng Phân tích và Môi trường - Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia – Viện Hóa học Công nghiệp Việt nam phân tích Dưới đây chỉ trình bày các phương pháp đặc thù dùng để nghiên cứu tính chất dựa theo các phương pháp tiêu chuẩn IP, MT 76-83 có sửa đổi hoặc các phương pháp đề xuất của nhóm đề tài
2.2.1 Xác định độ bền chống tách của dầu nhũ đặc
Độ bền chống tách của dầu nhũ đặc được thực hiện dựa theo IP 311-74 ở hai nhiệt
Trang 34độ khác nhau: 50 ± 1 oC và 0 ± 1 oC Dầu nhũ được lưu giữ ở điều kiện nhiệt độ thử nghiệm trong 24 h sau đó để yên tại nhiệt độ phòng cho đến khi cân bằng nhiệt và quan sát mức độ tách dầu, tạo gel hoặc tạo kết tủa Mẫu được coi là đạt nếu không
có bất cứ sự thay đổi nào (không tách dầu, không tạo gel và không tạo kết tủa) Các mẫu vượt qua phép thử 24h được lưu giữ trong 7 ngày đêm (8 h ở nhiệt độ thử nghiệm, 16 h ở nhiệt độ phòng) để theo dõi Mẫu đạt là mẫu không quan sát thấy sự thay đổi (Hình 2-1)
Hình 2-1: Thử độ bền chống tách của dầu
nhũ đặc: mẫu đạt (bên trái) và mẫu không
đạt (bên phải)
2.2.2 Xác định độ bền nhũ trong nước cứng
Xác định độ bền nhũ trong nước cứng dựa trên hai tiêu chuẩn: tiêu chuẩn MT 76-83
TQ áp dụng để pha nước cứng; tiêu chuẩn IP 263 – 70 áp dựng cho quá trình thử nghiệm và có một vài sửa đổi để có thể đưa ra lựa chọn chất lượng dầu nhũ chính xác hơn Phương pháp thực hiện cụ thể như sau:
Chuẩn bị nước cứng 400 ppm và 500 ppm theo Bảng 1-7 Pha chế dung dịch nhũ 5
% và 20 % trong nước cứng đã chuẩn bị Khuấy bằng máy khuấy cho tan hoàn toàn Sau đó cho dung dịch đã chuẩn bị vào bình định mức 150 ml có vạch chia độ
10 ml ở cổ bình (đơn vị chia vạch là 0,1 ml) Đậy nắp kín và để ở 40 ± 4 oC trong
24 h Lấy bình định mức ra quan sát độ tách dầu (ml) và mức độ tạo crem Mẫu được cho là đạt nếu độ tách dầu ≤ 0,1 ml hoặc mức độ tạo crem ≤ 0,2 ml
Hình 2-2: Thử độ bền nhũ trong nước cứng:
mẫu đạt (phía trên) và mẫu không đạt (phía
dưới); bình định mức với mẫu nhũ thử
nghiệm đạt với nồng độ 5:1 và 20:1 (phía
bên phải)
Ngoài ra, trong đề tài đã thực hiện một số thay đổi như sau: thực hiện như trên nhưng để mẫu 100 ml, đo độ tách dầu hoặc tạo crem bằng thước đo và so sánh với mẫu thương phẩm Mẫu được cho là đạt nếu mức độ nhỏ hơn hoặc bằng mẫu thương phẩm (Hình 2-2)
