ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành khoan, thăm dò và khai thác dầu khí là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước nói chung và của tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nói riêng. Để quá trình khoan, thăm dò và khai thác các mỏ dầu khí ở tầng địa chất phức tạp trở nên đễ dàng hơn, bên cạnh sử dụng các thiết bị khoan hiện đại thì những hoá phẩm trợ giúp cũng không kém phần quan trọng. Trong đó một thành phần đóng vai trò thiết yếu trong hoá phẩm là chất bôi trơn cho dung dịch khoan. Chất bôi trơn cho dung dịch khoan có nhiều loại, nhưng phổ biến vẫn là chất bôi trơn có nguồn gốc từ dầu thực vật do nó có độ an toàn cao và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, dầu thực vật lại dễ bị ôxy hóa trong không khí và khả năng bôi trơn rất kém, nên đã hạn chế rất nhiều khả năng ứng dụng của nó. Để giải quyết những vấn đề trên, chúng ta cần biến tính nguồn nguyên liệu dầu thực vật rẻ tiền, dễ kiếm nhằm thu được dầu có tính năng bôi trơn cao, đáp ứng tối đa các yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Sau khi khảo sát một số loại dầu thực vật thì chúng tôi nhận thấy dầu hạt cao su (DHCS) có thể đáp ứng tốt những yêu cầu đặt ra ở trên. Vì thế, trong đề tài này chúng tôi chọn DHCS làm nguyên liệu cho quá trình biến tính. Việc tổng hợp chất bôi trơn cho dung dịch khoan từ DHCS bằng phương pháp metanol phân với xúc tác dị thể KOHγAl2O3 và CaO là một phương pháp mới so với phương pháp dùng hệ xúc tác đồng thể (KOH) của Trung tâm Ứng dụng và Chuyển giao Công nghệ Viện Dầu khí Việt Nam đã nghiên cứu. Sử dụng xúc tác dị thể đã góp phần quan trọng nhằm tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng, đồng thời làm xanh hóa các quá trình hóa học. Bởi vì, xúc tác dị thể có khả năng tái sử dụng nhiều lần, khả năng tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng dễ dàng nên đã giảm thiểu việc thải ra các chất gây ô nhiễm môi trường. Quá trình nghiên cứu tổng hợp chất bôi trơn được thực hiện qua các bước: Tổng hợp chất xúc tác; ép hạt cao su; biến tính DHCS; đánh giá chất lượng sản phẩm; xác định thông số tối ưu thông qua việc khảo sát nhằm thu được sản phẩm tốt nhất.
u Tà a- Vũ ng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Tên đề tài: Bà Rị BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ĐH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT BƠI TRƠN CHO DUNG DỊCH KHOAN DẦU KHÍ TỪ DẦU HẠT CAO SU BẰNG XÚC TÁC DỊ THỂ Tr ườ ng Chủ nhiệm đề tài: VÕ THANH HÀ Bà Rịa- Vũng Tàu, tháng năm 2012 ĐẶT VẤN ĐỀ u Ngành khoan, thăm dị khai thác dầu khí ngành mũi nhọn Tà nước nói chung tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu nói riêng Để q trình khoan, thăm dị khai thác mỏ dầu khí tầng địa chất phức tạp trở nên đễ dàng hơn, bên cạnh sử dụng thiết bị khoan đại hố Vũ ng phẩm trợ giúp không phần quan trọng Trong thành phần đóng vai trị thiết yếu hố phẩm chất bơi trơn cho dung dịch khoan Chất bơi trơn cho dung dịch khoan có nhiều loại, phổ biến chất bơi trơn có nguồn gốc từ dầu thực vật có độ an tồn cao thân thiện với mơi trường Tuy nhiên, dầu thực vật lại dễ bị ơxy hóa khơng khí khả bơi trơn kém, nên hạn chế nhiều khả ứng dụng a- Để giải vấn đề trên, cần biến tính nguồn nguyên liệu dầu thực vật rẻ tiền, dễ kiếm nhằm thu dầu có tính bôi trơn cao, đáp ứng tối đa Rị yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật hành Sau khảo sát số loại dầu thực vật chúng tơi nhận thấy dầu hạt cao su (DHCS) đáp ứng tốt yêu cầu đặt Vì thế, đề tài chọn DHCS làm ngun liệu cho q trình Bà biến tính Việc tổng hợp chất bôi trơn cho dung dịch khoan từ DHCS phương pháp metanol phân với xúc tác dị thể KOH/γ-Al2 O3 CaO phương pháp so với phương pháp dùng hệ xúc tác đồng thể (KOH) Trung tâm Ứng dụng Chuyển ĐH giao Công nghệ- Viện Dầu khí Việt Nam nghiên cứu Sử dụng xúc tác dị thể góp phần quan trọng nhằm tiết kiệm nguyên liệu lượng, đồng thời làm xanh hóa q trình hóa học Bởi vì, xúc tác dị thể có khả tái sử dụng nhiều lần, khả tách khỏi hỗn hợp phản ứng dễ dàng nên giảm thiểu việc thải chất ng gây nhiễm mơi trường Q trình nghiên cứu tổng hợp chất bôi trơn thực qua bước: Tổng Tr ườ hợp chất xúc tác; ép hạt cao su; biến tính DHCS; đánh giá chất lượng sản phẩm; xác định thông số tối ưu thông qua việc khảo sát nhằm thu sản phẩm tốt ii Để hoàn thành đề tài Nghiên cứu Khoa học xin gửi lời cảm ơn đến: u LỜI CẢM ƠN Tà Thầy Diệp Khanh Thầy Nguyễn Trần Thanh tận tình bảo, giúp đỡ trực tiếp em q trình nghiên cứu để hồn thành đề tài Trong q trình làm việc, em khơng ngừng tiếp thu thêm kiến thức bổ ích mà cịn học tinh thần làm Vũ ng việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu Đây điều cần thiết cho em trình học tập công tác sau Các thầy cô giáo trường Đại học Bà Rịa- Vũng Tàu nói chung Thầy giáo Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức quý báu năm học vừa qua Với vốn kiến thức tiếp thu q trình học tập khơng tảng cho trình a- nghiên cứu để hoàn thành đề tài Nghiên cứu Khoa học mà hành trang quý báu để em bước vào đời cách vững vàng tự tin Rị Các Anh chị phịng kỹ thuật- Cơng ty cổ phần CHEMICO Vũng Tàu tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, giúp đỡ em tài liệu kiến thức chuyên môn thời gian em nghiên cứu kiểm tra kết công ty Bà Và cuối cùng, xin gửi lời cám ơn chân thành đến bố mẹ, gia đình bạn bè, người giúp đỡ động viên sống ĐH trình học tập làm đề tài Nghiên cứu Khoa học Vũng Tàu, ngày 07 tháng 07 năm 2012 Tr ườ ng SVTH: Võ Thanh Hà iii MỤC LỤC i u ĐẶT VẤN ĐỀ ii Tà LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC iii vi Vũ ng DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH KỸ HIỆU CỤM TỪ VIẾT TẮT vii ix CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1 Tình hình cung ứng sử dụng chất bôi trơn cho dung dịch khoan a- 1.2 Tổng quan dung dịch khoan .2 1.2.1 Các loại dung dịch khoan .2 Rị 1.2.2 Các chức dung dịch khoan .2 1.3 Tổng quan dầu thực vật Bà 1.3.1 Giới thiệu số dầu thực vật 1.3.2 Thành phần hoá học dầu thực vật .5 1.3.3 Tính chât lý học dầu thực vật ĐH 1.3.4 Tính chất hố học dầu thực vật .8 1.3.4.1 Phản ứng xà phịng hố .8 1.3.4.2 Phản ứng thuỷ phân 1.3.4.3 Phản ứng ancol phân ng 1.3.4.4 Phản ứng khử 1.3.4.5 Phản ứng làm ôi thiu dầu Tr ườ 1.3.4.2 Phản ứng đồng hoá .9 1.3.4.3 Phản ứng oxy hoá 1.3.4.4 Phản ứng trùng hợp .9 1.4 Sơ lược cao su dầu cao su 1.4.1 Sơ lược cao su .9 iiii 1.4.2 Quả hạt cao su 10 u 1.4.3 Đặc tính dầu hạt cao su 10 Tà CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan chất bôi trơn cho dung dịch khoan 13 Vũ ng 2.1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng chất bôi trơn Việt Nam 13 2.1.2 Các phương pháp biến tính tạo chất bơi trơn 13 2.1.3 Nguyên liệu cho q trình biến tính dầu hạt cao su 15 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính .17 2.2 Xúc tác cho q trình biến tính 18 a- 2.2.1 Xúc tác KOH/γ-Al2O3 19 2.2.2 Cơ chế phản ứng xúc tác KOH/γ-Al2O3 .19 Rị 2.2.3 Xúc tác CaO .20 2.2.4 Cơ chế phản ứng xúc tác CaO 20 Bà CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Cách điều chế xúc tác 23 3.1.1 Hoá chất dụng cụ 23 3.1.2 Tổng hợp Boehmite 23 ĐH 3.1.3 Điều chế γ- Al2O3 dạng hạt phương pháp nhỏ giọt 25 3.1.4 Tổng hợp xúc tác KOH/γ-Al2O3 25 3.1.5 Tổng hợp xúc tác CaO 26 ng 3.1.6 Phương pháp XRD để phân tích sản phẩm 26 3.2 Q trình biến tính tạo chất bơi trơn 27 Tr ườ 3.2.1 Yêu cầu nguyên liệu để chuyển hoá 27 3.2.2 Cách tổng hợp chất bôi trơn xúc tác dị thể 29 3.2.3 Thiết bị q trình biến tính 30 3.2.4 Các bước tiến hành .31 3.2.5 Quá trình tách tinh chế sản phẩm 31 ivi 3.2.6 Đánh giá tiêu sản phẩm 08H1-LUB 33 u 3.2.6.1 Các thông số kỹ thuật 33 Tà 3.1.6.2 Cách xác định thông số .33 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 Vũ ng 4.1 Kết tổng hợp xúc tác 38 4.1.1 Đặc tính γ– Al2O3 38 4.1.2 Đặc tính KOH/γ-Al2O3 39 4.1.3 Đặc tính CaO 39 4.2 Biến tính dầu hạt cao su .40 a- 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tời khả bôi trơn 40 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ metanol/dầu 42 Rị 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ NP-9 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 Tr ườ ng ĐH PHỤ CHƯƠNG Bà TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 vi u DANH MỤC BẢNG Tà Trang BẢNG 1.1: Liệt kê số dầu thực vật giới Vũ ng BẢNG 1.2: Các axit béo có thành phần loại dầu BẢNG 1.3: Hàm lượng loại axit béo dầu mỡ động thực vật BẢNG 1.4: Tính chất hố lý dầu hạt cao su 11 BẢNG 1.5: Thành phần axit béo dầu hạt cao su 11 BẢNG 1.6: Tính chất, độ giảm ma sát sản phẩm dầu hạt cao su axit béo biến tính dung dịch khoan 14 a- BẢNG 2.1: Các thông số kỹ thuật chất bôi trơn 31 BẢNG 3.1: Mối quan hệ thời gian phản ứng với khả bôi trơn Rị sử dụng xúc tác CaO 39 BẢNG 3.2: Mối quan hệ thời gian phản ứng với khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 39 Bà BẢNG 3.3: Mối quan hệ tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác CaO 41 BẢNG 3.4: Mối quan hệ tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 42 ĐH BẢNG 3.5: Mối quan hệ tỉ lệ chất NP-9 tới khả bơi trơn lượng cịn lại sàng sử dụng xúc tác CaO 43 BẢNG 3.5: Mối quan hệ tỉ lệ chất NP-9 tới khả bôi trơn lượng Tr ườ ng lại sàng sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 43 vii DANH MỤC HÌNH Tà u Trang HÌNH 2.1: Sơ đồ điều chế nhơm hydroxit 24 HÌNH 2.2: Thiết bị ép dầu hạt cao su 27 Vũ ng HÌNH 2.3: Hạt cao su chưa bóc vỏ 27 HÌNH 2.4: Hệ thống phản ứng biến tính DHCS 30 HÌNH 2.5: Máy EP/lubricity Tester để xác định độ giảm ma sát 35 HÌNH 3.1: Giản đồ XRD Beohmite 37 HÌNH 3.2: Giản đồ XRD γ-Al2O3 tổng hợp từ Beohmite 37 HÌNH 3.3: Giản đồ XRD KOH/γ-Al2O3 38 a- HÌNH 3.4: Giản đồ XRD CaO 38 HÌNH 3.3: Ảnh hưởng thời gian phản ứng với khả bôi trơn Rị sử dụng xúc tác CaO 40 HÌNH 3.4: Ảnh hưởng thời gian phản ứng với khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 40 Bà HÌNH 3.5: Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác CaO 41 HÌNH 3.6: Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 42 ĐH HÌNH 3.7: Ảnh hưởng tỉ lệ chất NP- tới khả bôi trơn lượng lại sàng sử dụng xúc tác CaO 44 HÌNH 3.8: Ảnh hưởng tỉ lệ chất NP- tới khả bơi trơn lượng Tr ườ ng cịn lại sàng sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 44 viii u KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT : Dầu hạt cao su CBT : Chất bôi trơn XRD : X- Ray Diffraction (Nhiễu xạ X– Ray) BET : Xác định diện tích bề mặt SEM : Hiển vi điện tử quét DG : Diglycerit MG : Monoglycerit TG : Triglycerit FFA : Các axit béo tự Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- Vũ ng Tà DHCS ix Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT GIỚI THIỆU Tà 1.1 Tình hình cung ứng sử dụng chất bôi trơn cho dung dịch khoan [8] u CHƯƠNG I Dung dịch khoan cần phải có đặc tính chức đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho q trình khoan thăm dị khai thác Chất bơi trơn dung dịch khoan Vũ ng có tác dụng tăng cường hiệu bôi trơn (giảm momen xoắn) làm mát chng khoan, phải ảnh hưởng tới tính chất lưu biến dung dịch khoan thân thiện với môi trường Chất bôi trơn cho dung dịch khoan sử dụng nhiều hoạt động khoan tìm kiếm, thăm dị khai thác dầu khí Tổng lượng tiêu thụ chất bôi trơn giới hàng năm khoảng vài trăm triệu Ở Việt Nam, tính riêng vietsovpetro a- sử dụng đến hàng nghìn năm Nếu tính cho tồn hoạt động khoan tìm kiếm, thăm dị khai thác dầu khí cơng ty khác nhu cầu chất bôi trơn Rị lớn Chất bôi trơn cho dung dịch khoan có nhiều loại, phổ biến chất mơi trường Bà bơi trơn có nguồn gốc từ dầu mỡ động thực vật có độ an toàn cao thân thiện với 1.2 Tổng quan dung dịch khoan Trong ngành địa kỹ thuật, dung dịch khoan lưu chất sử dụng để khoan giếng khoan lòng đất Các dung dịch thường sử dụng ĐH giàn khoan thăm dị, khoan giếng dầu khí thiên nhiên Dung dịch khoan dùng cho giếng khoan đơn giản giếng nước Có nhóm dung dịch khoan gồm: dung dịch khoan gốc nước, dung dịch khoan gốc dầu dung dịch khoan gốc khí ng Các chức dung dịch khoan tạo áp lực thủy tĩnh để chống lại áp lực chất lưu từ tầng chứa chảy vào giếng khoan, giữ cho choòng khoan mát Tr ườ khoan, mang mùn khoan khỏi giếng khoan tránh kẹt cần khoan khoan vật liệu gây Dung dịch khoan sử dụng trường hợp đặc biệt (pha chế tạo tỷ trọng khác nhau) để tránh làm sập thành giếng khoan hạn chế ăn mòn dụng cụ khoan 1.2.1 Các loại dung dịch khoan Chuyên ngành Hố dầu Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT CHƯƠNG IV u KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tà 4.1 Kết tổng hợp xúc tác 4.1.1 Đặc tính γ- Al2O3 Dựa vào giản đồ XRD, cho thấy tổng hợp thành cơng tiền chất Vũ ng Boehmite (có píc đặc trưng ứng với góc 2θ= 14,5o, 28,2 o 38,2o; hình 3.1) với độ kết tinh cao, khơng lẫn pha lạ Và γ- Al2O3 (có píc đặc trưng ứng với góc Bà Rị a- 2θ = 36o, 46,5o 67,5o; hình 3.2), với độ kết tinh khơng cao Tr ườ ng ĐH Hình 3.1: Giản đồ XRD Beohmite Hình 3.2: Giản đồ XRD γ-Al2O3 tổng hợp từ Beohmite SVTH: Võ Thanh Hà 38 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT 4.1.2 Đặc tính xúc tác KOH/γ-Al2O3 u Xúc tác sau tẩm XRD để xác định cấu trúc tinh thể Kết Tà XRD cho thấy sau γ- Al2O3 tẩm KOH thi cấu trúc tinh thể không bị thay đổi nhiều, cường độ píc đặc trưng γ-Al2O3 giảm xuống Có thể môi trường bazơ làm cho cấu trúc tinh thể γ-Al2O3 bị thay đổi Kết cho thấy hình Rị a- Vũ ng 3.3 Hình 3.3 Giản đồ XRD KOH/γ- Al2O3 4.1.3 Đặc tính xúc tác CaO Bà Kết XRD cho thấy xuất píc đặc trưng góc 2θ = 32,2o, 37,5 o 53,8o, chứng tỏ vỏ trứng gà có thành phần chủ yếu CaCO3 nên sau nung ta thấy pha tinh thể chủ yếu CaO Ngoài cịn xuất số píc với hàm lượng thấp CaCO3 Ca(OH)2 CaO phản ứng với CO2 H2O ngồi khơng khí Do cần Tr ườ ng ĐH phải bảo quản xúc tác bình hút ẩm sau nung SVTH: Võ Thanh Hà Hình 3.4 Giản đồ XRD CaO 39 Khoa Hoá học Công nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT 4.2 Biến tính dầu hạt cao su u Trong q trình biến tính có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng biến tính Tà DHCS nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, tỉ lệ xúc tác/dầu, tỉ lệ Metanol/dầu, tốc độ khuấy [2, 3, 5] Bên cạnh đó, tiêu chuẩn CBT cịn ảnh hưởng nhiều thơng số [5], thơng số quan trọng định đến tính chất Vũ ng CBT khả làm giảm moment xoắn (tính bơi trơn) hàm lượng cịn lại sàng 125x125 µm Trong nghiên cứu này, khảo sát yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến thơng số cho kết sau: 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả bôi trơn Thời gian phản ứng nhân tố ảnh hưởng tới khả bôi trơn Đối với phản ứng hố học, thơng thường thời gian tăng phản ứng nhanh a- đạt hiệu cân (phản ứng thuận nghịch) Trong thí nghiệm này, q trình biến tính khảo sát với thời gian thay đổi từ 60 phút đến 150 phút Các điều kiện khác cố định sau: Tỉ lệ mol metanol/dầu: 3:1 - Hàm lượng xúc tác: 4% - Tốc độ khuấy trộn: 600 vòng/phút - Nhiệt độ phản ứng: 60oC Bà Rị - Kết trình bày bảng 3.1(CaO) bảng 3.2 (KOH/γ-Al2O3): Bảng 3.1: Mối quan hệ thời gian phản ứng với khả bôi trơn ĐH sử dụng xúc tác CaO STT Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Thời gian phản ứng sử dụng xúc tác CaO 60 phút 90 phút 120 phút 150 Phút Nhiệt độ phòng 60 68 66 62 Nung 150oC 70 75 62 54 ng Khả giảm moment xoắn, % Tr ườ Bảng 3.2: Mối quan hệ thời gian phản ứng với khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ- Al2O3 STT Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Thời gian phản ứng sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 60 phút 90 phút 120 phút 150 Phút SVTH: Võ Thanh Hà 40 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 68 70 66 62 72 78 68 Tà 64 u Khả giảm Nhiệt độ phòng moment xoắn, Nung 150 oC % Trường ĐHBRVT Từ số liệu bảng 3.1 bảng 3.2 ta lập biểu đồ ảnh hưởng thời gian phản ứng đến khả bơi trơn sử dụng xúc tác CaO (Hình 3.5) KOH/γ-Al2O3 Bà Rị a- Vũ ng (Hình 3.6) : Tr ườ ng ĐH Hình 3.5: Ảnh hưởng thời gian tới khả giảm moment xoắn sử dụng xúc tác CaO Hình 3.6: Ảnh hưởng thời gian tới khả giảm moment xoắn sử dụng xúc tác KOH/γ -Al2O3 SVTH: Võ Thanh Hà 41 Khoa Hoá học Công nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT Từ biểu đồ ta nhận thấy tăng thời gian phản ứng làm tăng tính bơi u trơn sản phẩm Nhưng mà đạt tính bơi trơn cao 90 phút CaO 120 Tà phút KOH/γ-Al2O3 sau giảm dần Điều tăng thời gian phản ứng hiệu suất tạo MG DG nhiều, tăng tạo thành metyleste [4], làm giảm tính bơi trơn Bên cạnh tính bazơ CaO cao nên Vũ ng tốc độ phản ứng nhanh hơn, dùng CaO khả tham gia phản ứng xà phịng hố nhiều nên tính bơi trơn KOH/ γ-Al2O3 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ metanol/dầu tới khả bơi trơn Theo phương trình phản ứng tỷ lệ metanol/dầu cần thiết để tạo chất bôi trơn tốt 3:2 Tuy nhiên thực tế phản ứng trao đổi este khơng xảy hồn tồn với tỉ lệ mol phản ứng thuận nghịch Trong trình phản ứng lượn a- Metanol thường lấy dư trình chuyển hố theo chiều thuận tạo nhiều mono di-glycerit cho chất bôi trơn tốt Xuất phát từ điều đó, nghiên cứu định sau: Rị khảo sát tỉ lệ mol metanol/dầu tăng từ 3:1 đến 5:1 Các điều kiện khác cố Thời gian phản ứng: 90 phút (CaO), 120 (KOH/γ-Al2O3) - Hàm lượng xúc tác: 4% - Tốc độ khuấy trộn: 600 vòng/phút - Nhiệt độ phản ứng: 60oC Bà - Kết trình bày bảng 3.3 (CaO) bảng 3.4 (KOH/γ-Al2O3): ĐH Bảng 3.3: Mối quan hệ tỉ lệ mol Metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác CaO Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Tỉ lệ mol Metanol/DHCS sử dụng xúc tác CaO 90 phút 2:1 3:1 4:1 5:1 Nhiệt độ phòng 62 68 66 60 Nung 150 oC 66 75 70 58 ng STT Tr ườ Khả giảm moment xoắn, % Bảng 3.4: Mối quan hệ tỉ lệ mol Metanol/dầu tới khả bôi trơn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 SVTH: Võ Thanh Hà 42 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Trường ĐHBRVT Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Tỉ lệ mol Metanol/DHCS sử dụng KOH/γ-Al2O3 120 phút Nhiệt độ phòng 60 70 66 Nung 150oC 64 78 68 54 58 Vũ ng Khả giảm moment xoắn, % u STT Tà Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Từ số liệu bảng 3.3 3.4 ta lập biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ metanol/dầu đến khả bôi trơn sử dụng xúc tác CaO (Hình 3.7) KOH/γ-Al2O3 Bà Rị a- (Hình 3.8) : Tr ườ ng ĐH Hình 3.7: Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả giảm moment xoắn sử dụng xúc tác CaO Hình 3.8: Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu tới khả giảm moment xoắn sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 SVTH: Võ Thanh Hà 43 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT Từ biểu đồ trên, ta thấy tăng tỉ lệ mol metanol/dầu khả giảm u moment xoắn cao (tăng tính bôi trơn tốt nhất), mà đạt khả giảm moment Tà xoắn cao tỉ lệ metanol/dầu 3:1 sau giảm dần Điều giải thích tăng tỉ lệ mol tác chất làm tốc độ phản ứng thuận lớn hơn, xác suất tiếp xúc tác chất tăng lên làm phản ứng xảy mãnh liệt triệt để Nhưng tăng Vũ ng lượng metanol hàm lượng nước nhiều hơn, làm q trình xà phịng hố tăng lên làm giảm tính bơi trơn Bên cạnh đó, lượng metanol nhiều làm cho phản ứng dễ dàng tạo metyleste [4, 5], điều làm giảm tính bơi trơn 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng NP-9 đến tính bơi trơn Chất bơi trơn gốc sau biến tính xong, khả giảm moment xoắn đạt yêu cầu tiêu hàm lượng lại sàng lớn so với tiêu chuẩn, tơi a- thêm chất NP-9 (Nonyl Phenol Ethoxylate) vào nhằm cải thiện tiêu NP-9 chất hoạt động bề mặt, giúp cho khả dính bết giảm xuống đáng kể Nhưng hàm lượng nhiều giảm khả bôi trơn Vỉ cần phải tính tốn hàm lượng Rị NP-9 hợp lý, vừa đảm bảo lượng dính bết sàng đạt tiêu chuẩn mà khả giảm moment xoắn thay đổi không đáng kể Để khảo sát chọn tỉ lệ thể tích NP-9 thêm Bà vào chất bơi trơn từ 0% đến 2% NP-9 Kết thu bảng 3.5 3.6 Bảng 3.5: Mối quan hệ tỉ lệ chất NP-9 với khả bôi trơn lượng lại sàng sử dụng xúc tác CaO Mẫu sử dụng xúc tác CaO Mẫu Mẫu Mẫu 0% ĐH STT Lượng thể tích NP-9 cho vào CBT 0.5% 1% 2% Nhiệt độ phòng 68 66 62 54 moment xoắn, % Nung 150oC 75 70 64 60 42 1.12 0.56 ng Khả giảm Lượng cịn lại sàng 125x125µm, g Tr ườ Bảng 3.6: Mối quan hệ tỉ lệ chất NP-9 với khả bơi trơn lượng cịn lại sàng sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 STT Mẫu sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 SVTH: Võ Thanh Hà 44 Mẫu Mẫu 0% Lượng thể tích NP-9 cho vào CBT Mẫu 0.5% 1% 2% Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 68 Lượng cịn lại sàng 125x125µm, g 54 70 64 60 40 3h 62 75 Nung 150oC 66 3.5 1.09 u moment xoắn, (%) Nhiệt độ phòng Tà Khả giảm Trường ĐHBRVT 0.32 Từ số liệu bảng 3.5 3.6 ta lập biểu đồ ảnh hưởng tỉ lệ NP-9 đến Vũ ng khả bơi trơn lượng cịn lại sàng sử dụng xúc tác CaO (Hình 3.9) xúc Bà Rị a- tác KOH/γ-Al2O3 (Hình 3.10) sau: Tr ườ ng ĐH (9.a) (9.b) Hình 3.9: Ảnh hưởng tỉ lệ NP-9 đến khả bôi trơn (9.a) lượng lại SVTH: Võ Thanh Hà sang (9.b) sử dụng xúc tác CaO 45 Khoa Hoá học Công nghệ Thực phẩm Trường ĐHBRVT ĐH Bà Rị a- (10.a) Vũ ng Tà u Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 (10.b) Hình 3.7: Ảnh hưởng tỉ lệ NP- đến khả bơi trơn (10.a) lượng ng cịn lại sang (10.b) sử dụng xúc tác KOH/γ-Al2O3 Từ biểu đồ ta nhận thấy tăng tỉ lệ NP-9 vào chất bơi trơn khả dính Tr ườ bết sàng giảm, ngược lại khả bôi trơn giảm xuống Vì để lựa chọn tỉ lệ NP-9 thích hợp vừa đáp ứng tiêu ta chọn tỉ lệ NP-9 thêm vào 0,5% Điều giải thích sau, tăng hàm lượng NP- làm giảm khả bám dính hạt sét với làm cho lượng lại sàng giảm, ngược lại lại làm cho khả bám dính chất bơi trơn bề mặt kim loại làm tính bơi trơn SVTH: Võ Thanh Hà 46 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT CHƯƠNG V u KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tà 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu tổng hợp xúc tác, rút kết luận sau: Chúng tổng hợp thành công tiền chất Boehmite từ phèn đơn cơng nghiệp Vũ ng Al2(SO4)3.18H2O với độ kết tính cao tạo γ-Al2O3 dạng hình phương pháp nhỏ giọt mơi trường dầu nhờn với kích thước hạt thu 1- 1,5 mm Thông qua việc khảo sát thơng số ảnh hưởng đến q trình biến tính, chúng tơi thu kết sau: + Thời gian phản ứng: Sản phẩm có khả bôi trơn tốt xúc tác CaO 90 phút xúc tác KOH/γ-Al2O3 120 phút a- + Tỉ lệ metanol/dầu: Sản phẩm có khả bơi trơn tốt loại xúc tác 3:1 Rị Ngồi sau sản phẩm biến tính xong bổ sung thêm 0,5% NP- cho thấy sản phẩm khơng có hàm lượng cịn lại sàng giảm đáng kể mà khả bôi trơn tốt (đạt tiêu chuẩn RD CP 61-11) Bà - Sử dụng chất xúc tác KOH/γ-Al2O3 tốt so với sử dụng xúc tác CaO khả giảm moment xoắn nhiều hơn, dễ dàng cho việc thu hồi xúc tác KOH/γ-Al2O3 phản ứng xà phịng hố - Việc nghiên cứu biến tính DHCS từ xúc tác dị thể mở hướng tổng ĐH hợp chất bôi trơn cho dung dịch khoan so với phương pháp dung xúc tác đồng thể KOH trước Với việc sử dụng xúc tác dị thể có ưu điểm khả tái sử dụng nhiều lần, việc tách khỏi phản ứng dễ dàng, giảm thiểu khả ô nhiễm môi trường nước thải có độ kiềm cao Với phương pháp giúp giảm giá thành sản xuất, làm xanh hoá ng q trình hố học 5.2 Kiến nghị Tr ườ Do hạn chế thời gian thiết bị nghiên cứu nên đề tài chưa khảo sát toàn diện phản ứng biến tính DHCS với xúc tác KOH/γ - Al2O3 CaO, đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện đề tài nghiên cứu này: - Với việc tổng hợp thành công chất bôi trơn cho dung dịch khoan so với tiêu chuẩn tai khả bơi trơn chưa cao Vì để có chất bơi trơn cho dung dịch khoan tốt nhất, đạt yêu cầu cần nghiên cứu cho thêm lượng nhỏ chất phụ gia SVTH: Võ Thanh Hà 47 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT phù hợp nhằm tăng khả bơi trơn Nhưng chất phụ gia phải khơng ảnh hưởng u nhiều đến tính chất khác chất bôi trơn dung dịch khoan lượng xúc tác, nhiệt độ phản ứng, tinh chế sản phẩm sau phản ứng, Tà - Khảo sát tiếp yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chuyển hóa: tốc độ khuấy, hàm - Khảo sát thêm khả tái sử dụng xúc tác CaO KOH/γ-Al2O3 Thông qua việc bổ sung lên chất mang γ-Al2O3 sau trình sử dụng Vũ ng khảo sát để tính tốn khả tái sử dụng xúc tác tính tốn lượng KOH cần - Kiểm tra tất thông số chất bôi trơn tạo thành ứng dụng vào thực tế Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- giếng khoan SVTH: Võ Thanh Hà 48 Khoa Hoá học Công nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT TÀI LIỆU THAM KHẢO u Tiếng Việt Tà PGS TS Đinh Thị Ngọ, TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008) “Nhiên liệu trình xử lý hóa dầu” Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Thanh Long (2011).“Tổng hợp vật liệu γ-Al2O3 tạo hạt phương pháp Vũ ng nhỏ giọt” Đồ án tốt nghiệp Phạm Công Đức (2011).“Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu dừa sử dụng xúc tác dị thể MgO/NaOH” Đồ án tốt nghiệp Lê Thị Thanh Hương (2011).“Nghiên cứu tổng hợp biodiesel phản ứng ancol phân từ mỡ cá da trơn xúc tác axit bazơ” Luận án tiến sĩ kỹ thuật Nguyễn Bích Thanh (2010).“Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ vỏ trứng gà phế a- thải” Đề tài nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Tôn Đức Thắng Tr 1- Xí nghiệp Vietsopetro (2011) Hướng dẫn phân tích thơng số kỹ thuật hố Rị phẩm khoan theo tiêu chuẩn RD 61-11 Viện NIPI, Vũng Tàu Tr 71- 74 Đinh Văn Hải (2010) “Tổng hợp dung môi sinh học từ dầu hạt cao su Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Bà Trần Văn Toại (2009) “Nghiên cứu sản xuất thử chất bôi trơn từ dầu thực vật cho dung dịch khoan dầu khí” Báo cáo nhiệm vụ KHCN- Tổng cơng ty Dầu khí Việt Nam, số 63- 72 Đỗ Kim Thành (2009).“Thành phần công dụng dầu cao su” Thông tin ĐH Khoa học Công nghệ cao su thiên nhiên, TP.Hồ Chí Minh 7- 10 10 Lê Huy Hồng ( 2011) “Sản xuất chất bơi trơn cho dung dịch khoan” Báo cáo kiến tập Tr 7- 11 11 Nguyễn Thị Mai Duyên, Lê Thị Thanh Hương (2011) “Điều chế xúc tác dị thể ng CaO/Na2SiO3 cho phản ứng tổng hợp Biodiesel từ mỡ cá tra” Hội nghị khoa học lần Trường Đai học Công nghiệp TP.HCM Tr 240- 248 Tr ườ 12 Đặng Ngọc Lương (2010) Tổng hợp biodiesel từ dầu phế thải Luận văn thạc sỹ Tr 6- 11 Tiếng Anh 13 Dae-Won Lee ,Young-Moo Park and Kwan-Young Lee (2009) “Heterogeneous Base Catalysts for Transesterification in Biodiesel Synthesis” Research Institute of Clean Chemical Engineering Systems, Korea University SVTH: Võ Thanh Hà 49 Khoa Hoá học Công nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT 14 Lan M smallwood (1996) Handbook of organic solvent properties Halsted press u an imprint of john Willey and Sons Inc, New York Tà 15 Shuli Yan, Houfang Lu and Bin Liang (2007) “Supported CaO Catalysts Used in the Transesterification of Rapeseed Oil for the Purpose of Biodiesel Production” College of Chemical Engineering Vũ ng 16 Oguzhan ILGEN, Ayse Nilgun AKIN (2009) “Development of alumina supported alkanline catalysts used for biodiesel production” The Scientific and Technological Research Council of Turkey 281-287 17 Kupčinskas, R Kreivaitis, J Padgurskas, V Makarevičienė (2012) “ Modification of rapeseed oil and lard by monoglycerides and free fatty acids” ISSN 1392 - 1207 Mechanika Lithuanian University of Agriculture Volume 18 113-118 Int J Environ Sci Tech., (1), 203-221 a- 18 Refaat, A A., (2011) “ Biodiesel production using solid metal oxide catalysts” 19 Hongbin Ma, Shufen Li, Boyang Wang, Ruihong Wang, Songjiang Tian, (2008) Rị “Transesterification of Rapeseed Oil for Synthesizing Biodiesel by K/KOH/γ - Al2O3 Tr ườ ng ĐH Bà as Heterogeneous base Catalyst” J Am Oil Chem Soc, 85 263 – 270 SVTH: Võ Thanh Hà 50 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 Trường ĐHBRVT PHỤ LỤC Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- Vũ ng Tà u Giản đồ XRD kết đo xúc tác: SVTH: Võ Thanh Hà 51 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm Trường ĐHBRVT Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- Vũ ng Tà u Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Trường – Năm 2012 SVTH: Võ Thanh Hà 52 Khoa Hố học Cơng nghệ Thực phẩm ... giàn khoan thăm dò, khoan giếng dầu khí thiên nhiên Dung dịch khoan dùng cho giếng khoan đơn giản giếng nước Có nhóm dung dịch khoan gồm: dung dịch khoan gốc nước, dung dịch khoan gốc dầu dung dịch. .. dạng bọt Dung dịch khoan gốc polymer tổng hợp (olefin este) Dung dịch khoan nước Dung dịch khoan gốc dầu 1.2.2 Các chức dung dịch khoan Rửa lỗ khoan nâng mùn khoan lên khỏi giếng a- Giữ mùn khoan. .. dung dịch khác giai đoạn khác giếng khoan, Tà số loại sử dụng kết hợp với loại khác Có nhiều loại dung dịch khoan khác liệt kê theo nhóm sau: Dung dịch khoang dạng khơng khí Vũ ng Dung dịch khoan