Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chất làm tan băng tuyết từ nước ớt việt nam

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC ỚT VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG 7446 15/7/2009 HÀ NỘI 2009 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ, HĐ số 51.08-RD/HĐ-KHCN BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC ỚT VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: TS. NGUYỄN XUÂN LÃNG Các cán bộ tham gia thực hiện đề tài: TS. Bùi Mai Ph ư ơng TS. Phạm Đỗ Thanh Thu ỳ ThS Nguyễn Thu Hiền ThS. Nguyễn Thanh Bình HÀ NỘI -2009 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ, HĐ số 51.08-RD/HĐ-KHCN 1 Mục lục Mục Đề mục Trang Mục lục 1 Bảng chú giải các chữ viết tắt, đơn vị đo 3 Tóm tắt đề tài 4 Mở đầu 6 Chơng I Phần tổng quan 7 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chất tan băng tuyết trong và ngoài nớc 7 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng nớc ót ở các đồng muối Việt Nam 8 1.3 Cơ chế tan băng tuyết 10 1.4 Các phơng pháp thử độ tan băng tuyết 11 1.4.1 Phơng pháp phòng thí nghiệm 12 1.4.2 Phơng pháp Mn/DOT 12 1.5 Các phơng pháp thử độ ăn mòn kim loại 12 1.5.1 Phơng pháp của Texas Department of Transportation 12 1.5.2 Phơng pháp thử đơn giản 13 Chơng II Lựa chọn đối tợng nghiên cứu 15 2.1 Lựa chọn nguồn nguyên liệu 15 2.2 Khảo sát các nguồn nguyên liệu 16 2.3 Các phơng pháp phân tích 18 Chơng III Nội dung nghiên cứu 20 3.1 Thử nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm CTBT từ nớc ót Việt Nam 20 2 3.1.1 Khảo sát các chất chống ăn mòn kim loại 20 3.1.2 Sản xuất CTBT tại phòng thí nghiệm 21 3.2 Khảo sát khả năng tan băng tuyết và khả năng ăn mòn của sản phẩm trên kim loại 23 3.2.1 Khảo sát khả năng tan băng tuyết của sản phẩm 23 3.2.2 Khảo sát khả năng ăn mòn kim loại của sản phẩm 23 3.3 Xây dựng quy trinhg sản xuất CTBT quy mô nhỏ 24 3.3.1 Sơ đồ công nghệ cô tách nớc ót điều chế MgCl 2 .6H 2 O 25 3.3.2 Sơ đồ công nghệ điều chế CTBT 26 3.4 Tính sơ bộ giá chi phí của sản phẩm và khó khăn trong sản xuất CTBT trong thời gian qua 27 Chơng IV Đánh giá kết quả nghiên cứu 30 Kết luận và kiến nghị 31 Tài liệu tham khảo 33 3 Bảng chú giải các chữ viết tắt, đơn vị đo TT Chữ viết tắt-Đơn vị đo Chú giải 1 CTBT Chất tan băng tuyết 2 KL Khối lợng 3 g gam 4 kg kilogam 5 ml mililit 4 Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuấtchất làm tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam ********* tóm tắt đề tài Lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất muối ăn ngày càng ảnh hởng đến môi trờng các tỉnh ven biển. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tận dụng thu hồi muối magiê trong nớc ót để sản xuất MgCO 3 , MgO, phụ gia sản xuất tấm lợp . . . nhng cha đa đợc vào sản xuất lớn. ở các nớc có băng tuyết, để tránh tai nạn giao thông đờng bộ, đặc biệt trên các đờng cao tốc, ngời ta sử dụng muối tan băng tuyết để làm tan lớp băng bám ở măt đờng và làm giảm nhiệt độ đóng băng của nớc. Đã có rất nhiều chất đợc sử dụng làm chất tan băng tuyết nh muối ăn, CaCl 2 , KCl, MgCl 2 , Ca(CH 3 COO) 2 .Mg(CH 3 COO) 2 , KCH 3 COO, NaCH 3 COO, NH 4 (SO 4 ) 2 , NH 2 CONH 2 . . . hoặc hỗn hợp của chúng với muối ăn. Thờng các chất tan băng tuyết làm gỉ xe cơ giới. Để khắc phục, nhiều hợp chất vô cơ cũng nh hữu cơ khác nhau đã đợc sử dụng để pha thêm vào chất tan băng tuyết nh hợp chất kẽm, hợp chất lignin sunfonat, hợp chất của photpho, hợp chất của nitơ Lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất muối ăn ở nớc ta ngày càng ảnh hởng đến môi trờng các tỉnh ven biển. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tận dụng thu hồi muối magiê trong nớc ót để sản xuất MgCO 3 , MgO, phụ gia sản xuất tấm lợp . . . nhng cha đa đợc vào sản xuất lớn. Chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng nớc ót Việt Nam để sản xuất chất tan băng tuyết. Nguyên liệu chính để sản xuất chất tan băng tuyết là muối ăn, 5 magie clorua và chất chống gỉ. Magie clorua đợc lấy từ nớc ót và có thể sản xuất muối tan băng tuyết từ nớc ót theo 2 cách: * Phân tích thành phần chính của nớc ót và muối ăn gồm hàm lợng NaCl, MgCl 2 . Sau đó tính toán để đa lợng nớc ót vào muối ăn cùng chất chống gỉ cho phù hợp với thành phần muối tan băng tuyết định sản xuất và gia nhiệt để đợc chất tan băng tuyết. Phơng pháp này nên thực hiện tại gần nơi có đồng muối để tránh phải vận chuyển nớc ót. * Cô tách nớc ót tại nơi gần đồng muối để tách NaCl, MgCl 2 . . . . Vận chuyển MgCl 2 về nơi sản xuất, tính toán trộn MgCl 2 với muối ăn, chất chống gỉ và gia nhiệt để thu đợc chất tan băng tuyết. Chúng tôi đã sản xuất hai loại chất tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam có thành phần phối liệu nh sau: - Loại I hàm lợng MgCl 2 chiếm khoảng 26 - 27%, NaCl chiếm khoảng 70 - 72%, còn lại là phụ gia chống gỉ và các chất khác. - Loại II hàm lợng MgCl 2 chiếm khoảng 15 - 16%, NaCl chiếm khoảng 81 - 83%, còn lại là phụ gia chống gỉ và các chất khác. Hai loại sản phẩm này đã đợc gửi đi Nhật để thử nghiệm cho kết quả tốt (Có giấy chứng nhận của Công ty Nhật). 6 Mở đầu Đề tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chất làm tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam đợc thực hiện theo Hợp đồng số 51-08- RD/HĐ-KHCN ngày 23 tháng 01 năm 2008 của Bộ Công thơng giao nhiệm vụ nghiên cứu năm 2008 cho Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam và Quyết định số ngày của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam giao nhiệm vụ cho Phòng Thí nghiệm trọng điểm. Mục tiêu của đề tài là tận dụng lợng nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất muối từ nớc biển ngày một gây ảnh hởng đến môi trờng để sản xuất chất làm tan băng tuyết đáp ứng các yêu cầu của đối tác Nhật Bản. Nội dung của đề tài: - Thí nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm chất tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam. - Khảo sát khả năng tan băng tuyết và khả năng ăn mòn của sản phẩm băng tuyết trên kim loại. - Xây dựng quy trình sản xuất chất tan băng tuyết quy mô nhỏ. - Sản xuất 50 kg chất tan băng tuyết và gửi đi thử nghiệm tại nớc đối tác. - Xây dựng quy trình phân tích nguyên liệu và kiểm tra chất lợng sản phẩm của quá trình sản xuất. 7 chơng i phần tổng quan 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chất tan băng tuyết ở trong và ngoài nớc: Nớc ta là nớc hầu nh không có băng tuyết nên cha có các công trình nghiên cứu cũng nh các cơ sở sản xuất chất tan băng tuyết. ở các nớc có băng tuyết, để tránh tai nạn giao thông đờng bộ, đặc biệt trên các đờng cao tốc, sau khi cào hết tuyết ngời ta phải rải muối tan băng tuyết để tan những phần băng còn lại bám trên đờng vì lớp này thờng rất trơn làm xe không bám đờng. Ngoài ra chất tan băng tuyết còn có tác dụng hạ nhiệt độ đóng băng làm hạn chế tuyết đóng thành băng. Lợng sử dụng chất tan băng tuyết ở các nớc này là rất lớn, ví dụ ở Nhật Bản, trong một năm một Cục đờng bộ đã sử dụng đến 500.000 tấn. Từ những năm 1940 ngời ta đã sử dụng muối ăn để làm tan băng tuyết trên các con đờng vận tải bộ, tuy nhiên độ tan băng và tác dụng làm giảm nhiệt độ đóng băng của nớc không cao, hơn nữa các xe cơ giới bị gỉ nhiều. Sau đó ngời ta sử dụng hỗn hợp NaCl + CaCl 2 , hỗn hợp này có độ tan băng tuyết cao và làm giảm nhệt độ đóng băng xuống khá thấp nhng để lại nhiều vết trắng trên xe. Sau này ngời ta nghiên cứu sử dụng một số loại muối khác nh KCl, MgCl 2 , NH 4 (SO 4 ) 2 , NH 2 CONH 2 , Ca(CH 3 COO) 2 .Mg(CH 3 COO) 2 , KCH 3 COO, NaCH 3 COO . . . ở dạng đơn chất hoặc ở dạng hỗn hợp. Mỗi loại cho môt đặc điểm u việt riêng nh MgCl 2 cho độ tan băng tuyết cao, nhiệt độ đóng băng của nớc thấp, không để lại dấu vết trên xe . . . . [ 1, 2, 3, 4 ]. Nguyên liệu để sản xuất chất tan băng tuyết ở các nớc có thể đợc thống kê theo bảng sau: 8 Bảng 1: Nguyên liệu sản xuất một số chất tan băng tuyết: TT Tên chất Nguồn nguyên liệu 1 Amoni sunfat Phân bón 2 Natri clorua Muối ăn, muối mỏ 3 Ure Phân bón 4 Canxi clorua Từ CaCO 3 + HCl 5 Canxi magie axetat Dolomi + CH 3 COOH 6 Magie clorua Muối mỏ 7 Kali axetat K 2 CO 3 + CH 3 COOH 8 Kali clorua Muối mỏ Thờng các chất tan băng tuyết làm gỉ xe cơ giới, vì vậy khắc phục hiện tợng gỉ trên xe cơ giới khi sử dụng chất tan băng tuyết là rất quan trọng đối với ngành giao thông của nhiều nớc trên thế giới. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đa vào chất tan băng tuyết một lợng nhỏ chất chống ăn mòn kim loại. Lợng chất chống ăn mòn kim loại trong chất tan băng tuyết thờng đợc sử dụng nhỏ hơn 5% và đã đợc sử dụng khá nhiều chất khác nhau nh hợp chất của kẽm, hợp chất lignin sunfonat, hợp chất của photpho, hợp chất của nitơ , các muối của axit hữu cơ. . . . [ 1 ]. 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng nớc ót ở các đồng muối Việt Nam: Việc sản xuất muối từ nớc biển ở nớc ta trong những năm trớc đây tơng đối thuận lợi, chỉ tính khu vực Bình Thuận trong một năm sản xuất đợc khoảng 760.000 tấn muối. Và cứ một tấn muối sẽ có trung bình 0,3 m 3 nớc ót, lợng nớc ót này ngày càng ảnh hởng đến môi trờng vùng ven biển. Qua khảo sát tại đồng muối Cà Ná, Diễn Châu và Thanh Hóa đều cho thấy giải quyết triệt để nớc ót d thừa trong quá trình sản xuất là điều khá cấp bách. [...]... kg chất tan băng tuyết và gửi đi thử nghiệm tại Nhật và đợc đối tác đánh giá cao - Đã xây dựng quy trình phân tích các thành phần chính cho nguyên liệu và kiểm tra chất lợng sản phẩm của quá trình sản xuất Đề tài Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chất làm tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam đợc thực hiện đạt kết quả tốt và có khả năng đa ra sản xuất Việc tận thu MgCl2 trong nớc ót để sản xuất chất. .. trong chất tan băng tuyết khối lợng hầu nh không thay đổi, còn đối với các mẫu thử trong dung dịch NaCl khối lợng hao hụt từ 0.013% đến 0.049% 3.3 Xây dựng quy trình sản xuất chất tan băng tuyết quy mô nhỏ: Nh nội dung đợc nêu ở chơng II, sản xuất chất tan băng tuyết từ nớc ót có thể tiến hành theo 2 cách: - Trộn trực tiếp nớc ót vào muối ăn và làm khô sản phẩm, phơng pháp này chỉ thích hợp khi sản xuất. .. cho sản phẩm chất tan băng tuyết - Do đồng muối ở nớc ta không tập trung, việc vận chuyển nớc ót sẽ gặp nhiều khó khăn nh thùng chứa phải chuyên dụng Nên đã xây dựng quy trình sản xuất chất tan băng tuyết quy mô 10 tấn/ngày qua 2 bớc: Thu gom nớc ót và cô tách MgCl2.6H2O tại các đồng muối và sản xuất chất tan băng tuyết từ MgCl2.6H2O + muối ăn + chất chống gỉ tại địa điểm thích hợp - Đã sản xuất. .. giới đã thí nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm chất tan băng tuyết lấy MgCl2.6H2O từ nớc ót - Đã khảo sát khả năng tan băng tuyết của các sản phẩm và qua khảo sát đã cho thấy sản phẩm điều chế ở nhiệt độ đến khoảng 3000C (khi đó MgCl2.6H2O chuyển về dạng khan) sẽ cho khả năng tan băng tuyết tốt nhất - Đã thử khả năng ăn mòn của sản phẩm tan băng tuyết trên kim loại, qua đó tìm đợc chất chống ăn mòn... MgCl2.6H2O hay sản phẩm chất tan băng tuyết có thể sử dụng phơng pháp chuẩn độ EDTA Sau đó xác định hàm lợng Cl- tổng, theo công thức tính và từ kết quả CaCl2.6H2O và MgCl2.6H2O ta có thể tính đợc hàm lợng Cl- tơng ứng hàm lợng NaCl và suy ra hàm lợng NaCl Quy trình cụ thể ở phần phụ lục 19 chơng iII nội dung nghiên cứu 3.1 Thí nghiệm sản xuất quy mô phòng thí nghiệm chất tan băng tuyết từ nớc ót Việt Nam: 3.1.1... ngời làm muối 9 cũng thấy rất cấp bách phải giải quy t lợng d thừa nớc ót nếu không môi trờng xung quanh các ruộng muối ngày càng xuống cấp Còn ở Thanh Hóa, Công ty muối Thanh Hóa cũng đã sản xuất MgCl2, tuy nhiên việc sản xuất cũng không ổn định do giá thành sản xuất 1.3 Cơ chế tan băng tuyết [ 6, 7, 8 ]: Thực chất trong các chất tan băng tuyết đợc sử dụng có thể phân ra hai loại chất tan băng tuyết. .. về chất tan băng tuyết cũng nh các thực nghiệm nghiên cứu tận dụng nớc ót Việt Nam chúng tôi nhận thấy: 1/ Hiện nay ở Việt Nam, MgCl2 có thể có từ các nguồn cung cấp sau: - Mua hàng công nghiệp nhập từ nớc ngoài khoảng 8.000 đ/kg - Có thể sản xuất từ nớc ót hay Dolomi Tuy nhiên qua khảo sát cho thấy giá thành sản xuất MgCl2 từ Dolomi và axit clohydric không phải là thấp (khỏang 6.000 đ/kg), hơn nữa chất. .. nhau Một loại khi hòa tan trong nớc tỏa nhiệt nh CaCl2, MgCl2 nhất là khi chúng ở dạng khan là những chất có hai tác dụng vừa hòa tan băng tuyết vừa làm giảm nhiệt độ đóng băng của tuyết Loại này thờng đợc sử dụng khi đờng bị phủ bởi một lớp tuyết dày phải dùng xe cào tuyết và chất tan băng tuyết sẽ có tác dụng làm tan lớp băng cứng còn lại bám vào mặt đờng, nếu không lớp này sẽ làm xe khó bám đờng... của các tác giả Nghiêm Văn Chỉ, Nguyễn Hùng, Đỗ Xuân Bích, Đỗ Đình Đễ, Phạm Xuân Lạng [ 5 ] đã nghiên cứu khá kỹ nớc ót Việt Nam cũng nh nghiên cứu ứng dụng chúng Quá trình nghiên cứu cô tách, chủ yếu là nghiên cứu quá trình kết tinh của hệ NaCl - MgCl2 KCl để sản xuất một số sản phẩm từ nớc ót của các công trình này có thể đợc tóm tắt nh sau: - Cô tách NaCl: Do hàm lợng KCl trong nớc ót thấp hơn nhiều... tơng đơng với sản phẩm CaCl2 là sản phẩm có độ tan băng tuyết đợc đánh giá là lớn nhất từ trớc đến nay, sản phẩm loại II tơng đơng với sản phẩm của Trung Quốc 30 kết luận và kiến nghị - Đã khảo sát những đồng muối chính ở Việt Nam Đồng thời đã lấy các mẫu muối, nớc ót, cũng nh mẫu MgCl2.6H2O và phân tích các thành phần chính liên quan đến sản xuất chất tan băng tuyết - Lần đầu tiên ở Việt Nam và trên . CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC ỚT. BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Báo cáo tổng kết khoa học, kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT LÀM TAN BĂNG TUYẾT TỪ NƯỚC. CTBT Chất tan băng tuyết 2 KL Khối lợng 3 g gam 4 kg kilogam 5 ml mililit 4 Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuấtchất làm tan băng tuyết từ