Nghiên cứu thu hồi và xử lý cặn dầu thải sau quá trình tẩy rửa bằng phương pháp oxy hóa nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế

HỒ THỊ HƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HỒ THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU THU HỒI VÀ XỬ LÝ CẶN DẦU THẢI SAU CƠNG NGHỆ HỮU CƠ – HĨA DẦU Q TRÌNH TẨY RỬA BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HỮU CƠ - HĨA DẦU KHỐ 2009 HÀ NỘI – 2010 Luận văn thạc sỹ MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .3 LỜI CAM ĐOAN .4 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẶN DẦU .9 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh cặn dầu 1.1.2 Thành phần tính chất cặn dầu 13 1.1.3 Tác hại cặn dầu 18 1.2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA 20 1.2.1 Thành phần chất tẩy rửa thông thường 20 1.2.2 Thành phần chất tẩy rửa cặn dầu 33 1.2.3 Chất điện ly điện zeta 37 1.3.TỔNG QUAN VỀ BITUM 39 1.3.1 Giới thiệu bitum 39 1.3.2 Q trình oxy hóa cặn dầu tạo bitum 44 1.3.3 Ứng dụng bitum 47 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 49 2.1 TÁCH CẶN DẦU TỪ DUNG DỊCH CHẤT TẨY RỬA 49 2.1.1 Nguyên tắc 49 2.1.2 Hoá chất dụng cụ 50 2.1.3 Cách tiến hành .50 2.2 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CẶN DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC 51 2.2.1 Chưng cất tách nước .52 2.2.2 Xác định tạp chất học cacboit phương pháp trích ly .54 2.2.3 Xác định asphanten 56 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ 2.2.4 Xác định hàm lượng nhựa .57 2.3 OXY HOÁ CẶN FO THÀNH BITUM .58 2.3.1 Nguyên tắc 58 2.3.2 Thiết bị dụng cụ 58 2.3.3 Q trình oxy hố cặn dầu 59 2.4 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA BITUM TẠO THÀNH 60 2.4.1 Độ xuyên kim 60 2.4.2 Xác định nhiệt độ chảy mềm 61 2.4.3 Độ giãn dài 63 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 3.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI DẦU .66 3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ .66 3.1.2 Ảnh hưởng tốc độ sục khí .68 3.2.3 Ảnh hưởng chất điện ly .69 3.1.4 Ảnh hưởng kết hợp chất điện ly sục khí 71 3.2 THÀNH PHẦN CẶN DẦU 73 3.3 Q TRÌNH OXY HỐ CẶN DẦU FO THÀNH BITUM 73 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian nhiệt độ 74 3.3.2 Ảnh hưởng tốc độ khuấy đến tiêu chất lượng bitum .81 3.3.3 Ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí 84 3.3.4 Ảnh hưởng phụ gia đến độ giãn dài bitum .87 3.3.5 Đề xuất hướng nghiên cứu bitum oxy hóa 89 KẾT LUẬN .90 Tài liệu tham khảo tiếng Việt 91 Tài liệu tham khảo tiếng Anh 94 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến giáo, GS.TS Đinh Thị Ngọ tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu thầy cơ, cán phịng thí nghiệm trực thuộc khoa, mơn trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian làm luận văn Cuối em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Em chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Học viên Hồ Thị Hương Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình khoa học Các số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng Các kết luận văn chưa công bố cơng trình khoa học Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Người cam đoan Hồ Thị Hương Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần cặn bể chứa dầu mỏ 15 Bảng 1.2: Các thông số cặn dầu 15 Bảng 1.3: Thành phần cặn DO FO ( thời gian tồn chứa năm ) .16 Bảng 1.4 : Thành phần cặn đáy bể chứa mazut 18 Bảng 1.5: Một số tính chất vật lý axit oleic .35 Bảng 1.6: Giới thiệu chất HĐBM Tween-60 37 Bảng 1.7: Thành phần nguyên tố bitum 39 Bảng 3.1: Khảo sát hiệu suất tách dầu nhiệt độ 250C 66 Bảng 3.2: Khảo sát hiệu suất tách dầu nhiệt độ 400C 66 Bảng 3.3: Khảo sát hiệu suất tách dầu nhiệt độ 600C 67 Bảng 3.4: Khảo sát hiệu suất tách dầu 800C 67 Bảng 3.5: Khảo sát hiệu suất tách dầu với tốc độ sục khí l/phút 68 Bảng 3.6: Khảo sát hiệu suất tách dầu với tốc độ sục khí 1,5 l/phút 68 Bảng 3.7: Khảo sát hiệu suất tách dầu với tốc độ sục khí l/phút 69 Bảng 3.8: Khảo sát hiệu suất tách dầu sử dụng chất điện ly H2SO4 70 Bảng 3.9: Khảo sát hiệu suất tách dầu sử dụng chất điện ly (NH4)2SO4 .70 Bảng 3.10: Hiệu suất tách dầu khảo sát sử dụng chất điện ly NaCl .70 Bảng 3.11: Khảo sát hiệu suất tách dầu với chất điện ly H2SO4 có kết hợp sục khí 71 Bảng 3.12: Khảo sát hiệu suất tách dầu với chất điện ly (NH4)2SO4 có kết hợp sục khí 72 Bảng 3.13: Hiệu suất tách dầu với chất điện ly NaCl có kết hợp sục khí .72 Bảng 3.14: Kết phân tích thành phần cặn FO 73 Bảng 3.15: Đặc trưng kỹ thuật loại bitum mác 60/70 (Yukong-Hàn Quốc) 74 Bảng 3.16: Các tiêu bitum thu điều kiện oxi hố (1÷3 h; 200±3oC) 75 Bảng 3.17: Các tiêu bitum thu điều kiện oxi hố (1÷3 h; 220±3oC) 75 Bảng 3.18: Các tiêu bitum thu điều kiện oxi hố (1÷3 h; 240±3oC) 76 Bảng 3.19: Các tiêu bitum thu điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 260±3oC) 76 Bảng 3.20: Các tiêu bitum thu điều kiện oxi hố (1÷3 h; 280±3oC) 76 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ Bảng 3.21: Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến tiêu bitum nhiệt độ t0= 2400C, thời gian 1.5÷2 h 82 Bảng 3.22: Ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí đến tiêu bitum t0=240÷2500C, τ=1.5÷2 giờ, thể tích cặn dầu phản ứng 500 ml 84 Bảng 3.23: Ảnh hưởng H2SO4 đặc đến tiêu chất lượng bitum .86 Bảng 3.24: So sánh chất lượng bitum thu oxy hóa cặn dầu bitum thương phẩm mác 60/70 Hàn Quốc 87 Bảng 3.25: Ảnh hưởng phụ gia đến chất lượng bitum oxy hoá 88 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình lắng tách cặn dầu 51 Hình 2.2: Sơ đồ tách nước, tạp chất học, nhựa, asphanten, dầu mỡ cặn dầu FO 52 Hình 2.3: Sơ đồ thiết bị chưng cất xác định hàm lượng nước 54 Hình 2.4: Sơ đồ thiết bị oxy hố cặn dầu thành bitum 59 Hình 2.5: Sơ đồ thiết bị ‘‘vịng bi’’ xác định nhiệt độ hố mềm 62 Hình 2.6: Khuôn đồng để xác định độ giãn dài 64 Hình 2.7: Dụng cụ đo độ giãn dài .64 Hình 3.1: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hiệu suất thu hồi dầu 69 Hình 3.2: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới hiệu suất thu hồi dầu 71 Hình 3.3: Ảnh hưởng chất điện ly tới hiệu suất thu hồi dầu 72 Hình 3.4: Ảnh hưởng kết hợp chất điện ly với sục khí 75 Hình 3.5: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới độ xuyên kim 77 bitum oxy hóa 77 Hình 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới nhiệt độ chảy 78 mềm bitum oxy hóa .78 Hình 3.7: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới nhiệt độ giãn 78 dài bitum oxy hóa 78 Hình 3.8: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới độ lún kim .83 Hình 3.9: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới nhiệt độ chảy mềm 83 Hình 3.10: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới độ giãn dài .83 Hình 3.11: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới độ xuyên kim .85 Hình 3.12: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới nhiệt độ chảy mềm 85 Hình 3.13: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới độ giãn dài 86 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ MỞ ĐẦU Cặn dầu sản phẩm không mong muốn Lượng cặn sinh từ trình khai thác dầu mỏ, chế biến, vận chuyển hay tồn chứa gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nhiên liệu, chất lượng động bồn bể chứa Theo ước tính hệ số phát sinh cặn dầu cho dầu mỏ vào khoảng kg/tấn[4] Như với sản lượng dầu mỏ ước tính khai thác 10 triệu tấn/ năm lượng cặn tích tụ hàng năm nước ta 70000 tấn/ năm Theo đó, nhu cầu súc rửa bồn bể chứa xăng dầu, tàu dầu trở thành nhu cầu bắt buộc Theo định kỳ 2-5 năm tùy thuộc mức độ vận chuyển mà công tác sú rửa tàu chở dầu, bồn bể chứa tiến hành Mỗi lần súc rửa thải lượng lớn cặn dầu Theo số liệu Tập đồn Dầu khí Việt Nam, tại, lượng cặn dầu từ trình súc rửa tàu chứa dầu, tầu chở dầu, bồn bể chứa từ 4000 - 6000 năm Lượng cặn dầu tăng năm với gia tăng đội tàu chuyên chở PVT, PTSC từ kho xăng dầu Tới năm 2020, lượng cặn dầu dự tính 11900 tấn/năm nhu cầu xử lý gần 40 ngày [4] Với lượng cặn vấn đề nảy sinh cần thu hồi xử lý hiệu hỗn hợp sau trình tẩy rửa, việc làm không mang ý nghĩa kinh tế mà cịn góp phần bảo vệ mơi trường, giúp cho ngành công nghiệp Việt Nam phát triển theo hướng xanh - Luận văn nhằm nghiên cứu tìm phương pháp tốt để thu hồi cặn dầu từ hỗn hợp sau tẩy rửa sau chế biến cặn dầu thành bitum theo phương pháp oxy hóa Các đóng góp mặt khoa học luận văn bao gồm: o Khảo sát tìm điều kiện tối ưu để thu hồi cặn dầu từ hỗn hợp sau tẩy rửa o Đã khảo sát tìm quy luật ảnh hưởng yếu tố tới trình oxy hóa cặn dầu thu hồi thành bitum, từ tìm điều kiện tối ưu o Xác định tiêu chất lượng bitum oxy o Đề xuất nghiên cứu ứng dụng khác bitum oxy hóa Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẶN DẦU 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh cặn dầu Cặn dầu phát sinh theo nguồn gốc khác nhau: Khai thác, chế biến Cặn Tàu chở dầu Cặn Bồn chứa dầu sáng Các kho xăng dầu Tàu chứa dầu FO Cặn Phương tiện vận chuyển Trạm xăng dầu Cặn 1.1.1.1 Sự tạo thành cặn dầu trình chế biến dầu mỏ Trong trình chế biến dầu mỏ, phần cặn dầu tồn chủ yếu dạng dầu cặn FO hay bitum (bitum loại sản phẩm nặng thu từ dầu mỏ đường chưng cất chân không sâu đường khử asphan propan loại cặn chưng cất chân không hay đường oxy hoá loại cặn sinh trình chế biến dầu mỏ) [2,10] Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 82 Luận văn thạc sỹ Bảng 3.21: Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến tiêu bitum nhiệt độ t0= 2400C, thời gian 1.5÷2 h Tốc độ khuấy Độ lún kim, Nhiệt độ hố Độ giãn dài, trộn (vịng/phút) 0.1mm mềm, oC mm 500 147,5 36,8 439 600 128 39 552 700 106 48,2 760 800 97,4 52 493 900 83 63 316 STT Điều giải thích điều kiện oxy hoá, tốc độ khuấy trộn tăng lên, làm tăng cường tiếp xúc không khí cặn dầu, lượng oxy đưa vào nhiều hơn, thúc đẩy q trình oxy hố Do phản ứng chuyển hoá dầu sang nhựa từ nhựa sang asphanten tăng, hàm lượng nhựa asphanten tạo thành nhiều, làm cho bitum có tính chất Ở tốc độ khuấy trộn bé (khoảng 500 vòng/phút), lượng oxy đưa vào hỗn hợp cặn dầu ít, nên trình oxy hố xảy chậm, dẫn đến lượng dầu cịn nhiều, làm cho bitum có tính lỏng Khi tốc độ khuấy trộn q mạnh (>900 vịng/phút) q trình bay dầu diễn mãnh liệt, lượng oxy khơng khí đưa vào nhiều, phản ứng oxy hoá sâu tăng cường, lượng asphanten tạo nhiều lượng dầu chuyển hố sang nhựa tăng khơng đáng kể nên bitum thu có tính cứng, giịn dẻo Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến tiêu bitum thể bảng 3.21 Từ bảng 3.21 ta dựng đồ thị hình 3.8, 3.9 3.10 biểu diễn phụ thuộc tốc độ khuấy đến tiêu chất lượng bitum Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 83 Luận văn thạc sỹ Độ lún kim 150 120 90 60 30 500 600 700 800 900 Tốc độ khuấy trộn, vòng/phút Nhiệt độ chảy mềm, oC Hình 3.8: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới độ lún kim 70 60 50 40 30 20 10 500 600 700 800 900 Tốc độ khuấy trộn, vòng/phút Hình 3.9: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới nhiệt độ chảy mềm Độ giãn dài,mm 900 750 600 450 300 150 500 600 700 800 900 Tốc độ khuấy trộn, vịng/phút Hình 3.10: Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới độ giãn dài Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 84 Luận văn thạc sỹ 3.3.3 Ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí Sau tìm điều kiện thích hợp là: Nhiệt độ 240÷2500C, thời gian 1,5÷2 giờ, tốc độ khuấy trộn 700 vòng/phút, tiến hành khảo sát ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí đến q trình oxy hố Ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí đến tiêu bitum thể bảng 3.22: Bảng 3.22: Ảnh hưởng tốc độ thể tích khơng khí đến tiêu bitum t0=240÷2500C, τ=1.5÷2 giờ, thể tích cặn dầu phản ứng 500 ml Tốc độ thể tích khơng khí Độ lún kim, Nhiệt độ hoá Độ giãn ml/(phút.ml cặn dầu) 0.1mm mềm, oC dài, mm 1 178 28 410 2 152 37,5 536 3 106 48,2 760 4 73 78 473 STT Kết cho thấy, tiến hành oxy hoá điều kiện giữ nguyên nhiệt độ, thời gian tốc độ khuấy trộn trên, thay đổi tốc độ thể tích khơng khí là: 1; 2; 3; 4ml/(phút.ml cặn dầu) độ lún kim giảm, nhiệt độ hoá mềm tăng mạnh độ giãn dài tăng khoảng tốc độ thể tích khơng khí từ 1÷3ml/(phút.ml cặn dầu) sau giá trị giảm tốc độ thể tích khơng khí tiếp tục tăng lên Điều giải thích điều kiện oxy hố, tốc độ thể tích khơng khí tăng lên, làm tăng lượng oxy cung cấp cho phản ứng oxy hố, làm tăng tốc độ phản ứng oxy hoá, phản ứng chuyển hoá từ dầu sang nhựa từ nhựa sang asphanten tăng, dẫn đến bitum có tính chất Ở tốc độ thể tích khơng khí bé (khoảng 1ml/(phút.ml cặn dầu)), có oxy nên q trình oxy hố xảy chậm, dẫn đến lượng dầu nhiều, làm cho bitum có tính lỏng Khi tốc độ thể tích khơng khí cao lượng dầu chuyển hố sang nhựa chưa đủ lớn, phần nhựa chuyển sang asphanten lớn, làm giảm tính qnh, tính dẻo bitum Vì mà độ giãn dài bitum tăng khoảng tốc độ thể tích khơng khí từ Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 85 Luận văn thạc sỹ 1.0÷3.0 ml/(phút.ml cặn dầu) giảm dần tốc độ thể tích khơng khí tiếp tục tăng lên Qua kết thu bảng 3.22 cho thấy, tốc độ thể tích khơng khí giá trị 3ml/(phút.ml cặn dầu) tốt cả, giá trị trình oxy hoá diễn nhanh tiêu bitum thu tốt Từ bảng 3.22 ta dựng đồ thị hình 3.11, 3.12 3.13 biểu diễn phụ thuộc tốc độ thể tích khơng khí đến tiêu bitum Độ xuyên kim,0.1mm 200 160 120 80 40 Tốc độ sục khí ml/(phút.ml cặn dầu) Nhiệt độ chảy mềm, oC Hình 3.11: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới độ xuyên kim 100 80 60 40 20 Tốc độ sục khí, ml/(phút.ml cặn dầu) Hình 3.12: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới nhiệt độ chảy mềm Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 86 Luận văn thạc sỹ Độ giãn dài, mm 900 750 600 450 300 150 Tốc độ sục khí, ml/(phút.ml cặn dầu) Hình 3.13: Ảnh hưởng tốc độ sục khí tới độ giãn dài Sau khảo sát ảnh hưởng tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng oxy hóa tạo bitum ta tiến hành phản ứng điều kiện tối ưu với có mặt H2SO4 đặc khảo sát ảnh hưởng yếu tố tới chất lượng bitum Kết thực nghiệm cho 5% H2SO4 98% vào phản ứng oxy hóa cặn dầu thể bảng 3.23 Bảng 3.23: Ảnh hưởng H2SO4 đặc đến tiêu chất lượng bitum STT Thời gian oxy Độ lún kim, Nhiệt độ hố hóa, h 0.1mm mềm, oC Độ giãn dài, mm 1 126 46 554 1,5 104 53 836 79 49 776 Khi dùng oxy không khí có bổ sung H2SO4 đặc chất lượng bitum tạo thành cải thiện đáng kể, đặc biệt có mặt H2SO4 đặc làm cho tiêu độ giãn dài tăng lên nhiều Điều lý giải H2SO4 đặc chất oxy hóa mạnh Khi bổ sung vào phản ứng oxy hóa, H2SO4 khơng làm tăng tốc độ phản ứng mà cịn đưa ngun tử S vào sản phẩm, góp phần làm tăng tính dẻo bitum tạo thành Do vậy, sau 1,5h phản ứng, 240oC, chất lượng bitum tốt nhiều Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 87 Luận văn thạc sỹ Với điều kiện tối ưu khảo sát, bitum tạo thành có tiêu chất lượng gần tương đương với tiêu chất lượng bitum thương phẩm mac 60/70 Hàn Quốc Bảng 3.24: So sánh chất lượng bitum thu oxy hóa cặn dầu bitum thương phẩm mác 60 /70 Hàn Quốc Chỉ tiêu bitum CTBT PP Độ xuyên kim, Nhiệt độ chảy 0,1mm mềm, oC 106 48,2 760 104 53 836 80-100 46-57 Min1000 Dùng oxy kk Dùng oxy kk có bổ sung H2SO4 đặc Bitum thương phẩm mác 60/70 Độ giãn dài, mm 3.3.4 Ảnh hưởng phụ gia đến độ giãn dài bitum Nhận thấy bitum thu có tiêu độ giãn dài (đạt tối đa 836 mm) thấp đôi chút so với yêu cầu sử dụng bitum làm nguyên liệu để sản xuất nhũ tương bitum Nguyên nhân hàm lượng nhựa bitum tạo thành thấp Với mục đích cải thiện tiêu chất lượng bitum oxy hố, chúng tơi khảo sát với số loại phụ gia như: Cao su tự nhiên, Polyvinylaxetat (PVA)…và tìm phụ gia NH hoà tan tốt bitum cải thiện rõ rệt chất lượng bitum Quá trình pha phụ gia thực sau: ◊ Chọn phụ gia: NH phụ gia có khối lượng phân tử từ 2000÷3000 (đvC), thành phần phụ gia NH nhựa-dẫn đến cải thiện cách đáng kể hàm lượng nhựa bitum cặn dầu, có khả chảy lỏng hồn tồn nhiệt độ pha trộn với bitum ◊ Chọn mẫu bitum khảo sát bitum cặn dầu điều kiện: Nhiệt độ 240±3oC; thời gian 1,5 giờ; tốc độ khuấy trộn 800 (vịng/phút); tốc độ thể tích Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 88 Luận văn thạc sỹ khơng khí 3ml/(phút.ml cặn dầu)-Đây mẫu bitum có tiêu chất lượng tốt Đun nóng mẫu bitum cẩn thận, khuấy để tránh nhiệt mẫu chuyển hồn tồn sang trạng thái lỏng Sau khuấy để tăng nhiệt độ mẫu ~ 90oC Không đun mẫu 30 phút Rót bitum lỏng vào cốc inox khơ tích 350 ml (khối lượng mc) chuẩn bị từ trước Cốc bitum đặt lên cân (cân xác đến 0,2 mg) để cân thêm lượng bitum xác định mbt Tiếp tục gia nhiệt cốc inox khuấy nhẹ bitum đến nhiệt độ 100oC Phụ gia NH dạng lỏng nóng với khối lượng mpg rót từ từ vào cốc inox trên, đồng thời khuấy vòng 20 phút Bitum thêm phụ gia kiểm tra tiêu để đánh giá ảnh hưởng phụ gia đến chất lượng bitum oxy hố Ở chúng tơi tiến hành pha phụ gia NH vào bitum oxy hoá cặn dầu với hàm lượng phụ gia 10% 15% Ảnh hưởng phụ gia đến chất lượng bitum thể bảng 3.25 Bảng 3.25: Ảnh hưởng phụ gia đến chất lượng bitum oxy hoá STT Phụ gia NH (%) Độ lún Nhiệt độ kim hoá mềm (0.1mm) (oC) Độ giãn Khả tạo dài (mm) nhũ tương 104 53 836 10 105 47,6 940 15 106 46,8 >1000 Học viên: Hồ Thị Hương Tạo nhũ tốt, ổn định sau 30 ngày Tạo nhũ tốt, ổn định sau 30 ngày Tạo nhũ tốt, ổn định sau 30 ngày Lớp: KTHH CH09 89 Luận văn thạc sỹ Các số liệu bảng cho thấy, với loại bitum khảo sát tăng hàm lượng phụ gia cho vào bitum độ lún kim tăng nhiệt độ hoá mềm giảm với giá trị không đáng kể độ giãn dài tăng mạnh Vấn đề giải thích phụ gia chứa chủ yếu chất nhựa, hoà trộn tốt vào bitum, làm tăng hàm lượng chất nhựa bitum cặn dầu, đủ để tạo nên vỏ bọc nhân asphanten, dẫn đến làm tăng cường liên kết hạt keo bitum (mixen), đồng thời làm cho hệ thống keo bitum ổn định hơn, bitum có độ quánh độ dẻo tốt Điều phù hợp với sở lý thuyết hàm lượng nhựa định tính dẻo bitum Với hàm lượng phụ gia 15% bitum thu có chất lượng tương đương với bitum mác 60/70, mác bitum sử dụng phổ biến Việt Nam lĩnh vực xây dựng đường sá xây dựng dân dụng (Loại bitum mác 60/70 có chất lượng tốt nhập nhiều từ Hàn Quốc) 3.3.5 Đề xuất hướng nghiên cứu bitum oxy hóa Từ ưu điểm bật bitum oxy hóa so với loại bitum khác như: mức độ linh hoạt cao, bền điều kiện khắc nghiệt (do điểm chảy mềm cao), ổn định mặt hóa học, có khả chống chịu nước hồn tồn đề xuất nghiên cứu ứng dụng khác bitum oxy hóa để nâng cao hiệu kinh tế: chế tạo nhũ tương bitum, sơn bitum chống rỉ, sản xuất vật liệu chống thấm cho mái nhà sàn nhà, sản xuất chắn giảm âm nhà ơtơ, vật liệu cách điện, vật liệu làm khít (matit) ngành cơng nghiệp dầu khí Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 90 Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN Đã xác định điều kiện tối ưu để tách cặn dầu khỏi nước thu hồi với hiệu suất cao 97,18% thực lắng tách có sử dụng chất điện ly H2SO4 5%, sục khí với tốc độ 1,5l/phút thời gian 4h Đã xác định thành phần cặn dầu gồm: 7,40% hàm lượng nước; 1.89% hàm lượng tạp chất học + cacbonit; 10,58% hàm lượng asphanten , 13,15% hàm lượng nhựa, phần hydrocacbon chiếm 66,98% Xác định điều kiện tối ưu để oxy hóa cặn dầu thành bitum: thời gian 1,5h; nhiệt độ 240±30C, tốc độ khuấy trộn 800 vịng/phút; tốc độ sục khí 3,0ml/(phút.ml cặn dầu) Xác định tiêu bitum oxy hóa (ở điều kiện tối ưu trên) với phương pháp khác nhau: + Bitum oxy hóa dùng oxy khơng khí: độ lún kim 106 (0.1mm), nhiệt độ hoá mềm 48.20C, độ giãn dài 760 (mm) + Bitum oxy hóa dùng oxy khơng khí có bổ sung H2SO4: độ lún kim 104 (0.1mm), nhiệt độ hoá mềm 530C, độ giãn dài 836 (mm) + Bitum oxy hóa dùng oxy khơng khí có bổ sung H2SO4 bổ sung 15% phụ gia NH: độ lún kim 106 (0.1mm), nhiệt độ hoá mềm 46,8 0C, độ giãn dài >1000(mm) Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 91 Luận văn thạc sỹ Tài liệu tham khảo tiếng Việt Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 2692-1995 (ASTM D95-90), Sản phẩm dầu mỏ bitum, xác định hàm lượng nước, phương pháp chưng cất, Hà Nội, 1995 Bộ vật tư, Tổng công ty xăng dầu, Bảo quản phẩm chất xăng dầu trình tồn chứa vận chuyển, Tài liệu lưu hành nội bộ, Hà Nội, 1974 Colas (Nguyễn Xuân Mẫn dịch), Nhũ tương bitum đại cương ứng dụng, Nhà xuất KH KT, Hà Nội, 1995 Trương Đình Hợi, Đặng Hồng Vân, Hướng dẫn kỹ thuật viên phân tích dầu mỏ sản phẩm dầu, Trung tâm nghiên cứu phát triển chế biến dầu khí, 2006 Huỳnh Anh Hồng, Khảo sát nguồn cặn dầu Việt Nam, nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý cặn dầu từ trình vệ sinh tàu dầu, Luận vặn thạc sỹ, 1999 Phạm Duy Hữu, Ngô Xuân Quang, Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội, 2000 Kiều Đình Kiểm, Các sản phẩm dầu mỏ hố dầu, Nhà xuất KHKT Hà Nội, 2000 Nguyễn Thị Kim Liên, Nghiên cứu chế tạo nhũ tương Bitum, Luận văn thạc sĩ ngành Cơng nghệ hữu hóa dầu, Trường ĐHBK Hà Nội, 1999 Vũ Ngọc Lộ, Đỗ Chung Võ, Nguyễn Mạnh Pha, Lê Thúy Hạnh, Những tinh dầu Việt Nam Khai thác – Chế biến - Ứng dụng, Nhà xuất KHKT, 1996 10 Nguyễn Lệ Tố Nga, Xác định thành phần cặn dầu phương pháp tẩy rửa chúng, Luận văn thạc sĩ ngành Công nghệ hữu hoá dầu, Trường ĐHBK Hà Nội, 2002 11 PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hoá học dầu mỏ khí, Nhà xuất KHKT Hà Nội, 2008 12 Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Nhiên liệu q trình xử lý hóa dầu, Nhà xuất KHKT Hà Nội, 2008 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 92 Luận văn thạc sỹ 13 Trần Văn Nhân, Hóa keo, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 14 Nguyễn Hữu Phú, Phạm Ngọc Thạch, Đinh Văn Hoan, Hoá lý hoá keo, Khoa chức, Trường ĐHBK Hà Nội, 1976 15 Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý Hóa keo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2003 16 PGS.TS Đỗ Đình Rãng, Hóa học hữu 2, Nhà xuất Giáo dục, 2006 17 Luis Hồ Tấn Tài, Các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân Lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Dunod, 1999 18 Lê Nguyên Tảo, Hoá học chất keo tập I, II (Bản dịch tiếng Việt), Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1973 19 Doãn Minh Tâm, Vũ Đức Chính, Giới thiệu vật liệu làm đường nhũ tương nhựa đường dùng xây dựng đường ôtô, Viện khoa học kỹ thuật giao thông vận tải, Hà Nội, 1995 20 Trương Đình Thạc, Nguyễn Bá Xn, Nguyễn Văn Chính, Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt alkyl glucozit, Tuyển tập báo cáo cơng trình Hội nghị Khoa học Cơng nghệ hữu tồn quốc lần thứ hai, P227231,2001 21 Nguyễn Hữu Thanh, Thông Pinus, Trung tâm Khoa học Công nghệ (Lâm Đồng), No3,P5-8,1995 22 Nguyễn Thị Thanh, Dương Văn Tuệ, Đào Vũ Thắng, Hồ Cơng Xinh, Hồng Trọng m, Hóa học Hữu cơ, Nhà xuất KHKT,1999 23 Trịnh Văn Thân, Nghiên cứu sản xuất bitum vào số ngành kinh tế, Nhà xuất KHKT, Hà Nội, 1987 24 Nguyễn Thị Thu, Hóa keo, Nhà xuất Đại học sư phạm, 2002 25 Nguyễn Quốc Tín, Đỗ Phổ, Xà phịng chất tẩy giặt tổng hợp, Nhà xuất KHKT, Hà Nội, 1985 26 PGS.TS Thái Dỗn Tĩnh, Cơ sở hóa học hữu cơ, tập 2, Nhà xuất KHKT, 2006 27 Trần Mạnh Trí, Hố học dầu mỏ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội,1979 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 93 Luận văn thạc sỹ 28 Trần Mạnh Trí, Dầu khí dầu khí Việt Nam, Nhà xuất KH KT, Hà Nội, 1996 29 Nguyễn Trần Tuân, “Nhũ tương nhựa đường”, Tạp chí giao thông vận tải, No8 1995 30 Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Lệ Tố Nga, Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Hữu Trịnh, “Nghiên cứu chế tạo Bitum từ cặn dầu”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng, số 4, 2004 31 Trường ĐHBK Hà Nội - Khoa CN Hố học - Bộ mơn tổng hợp hữu hố dầu, Bài thí nghiệm dầu mỏ, 1999 32 Hồng Trọng m (chủ biên ), Hóa học hữu cơ, tập 2, Nhà xuất Giáo dục,1999 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 94 Luận văn thạc sỹ Tài liệu tham khảo tiếng Anh 33 American Society for Testing and Materials, ASTM D113-86, USA, 2001 34 American Society for Testing and Materials, ASTM D36- 95, USA, 2001 35 American Society for Testing and Materials, ASTM D473-81 (Reapproved 1995), USA, 2001 36 American Society for Testing and Materials, ASTM D5-95, USA, 2001 37 American Society for Testing and Materials, ASTM D6560-00, USA, 2001 38 Authored by R&D Staffs of Kao Corporation , Surfactants, a comprehensive guide, Published and Edited in Japan by Kao Corporation, 1940 39 B Wiberg Kenneth, Oxidation in organic chemistry, New York, 1965 40 Biribauer Frank A.; Canevari Gerard P.;Lockett Jr William; “Asphalt oxidation ”, United States Patent No.2861939 41 C.Wayne Harlan, “Asphalt Emulsion”, United States Patent Appication Publication, US 2002/ 0058734 A1, 1-11, 2002 42 Charles L Coffman, Glen F Kellerhals, Jack Newcombe, Shirley H Roth, “Processs for recovering crude oil from an underground reservoir ” United States Patent No.4029570 43 Cram et al, “Low-temperature oxidation method for the recovery of heavy oils and bitumen”, United State patents, No.4114690, 1-6, 1978 44 Fields John R (2626 120th E., Sumner, WA, 98309); “Oxidized asphalt emulsions” , United States Patent No5981632 45 G D Pitt, H.D Parker, Pollution control instrumentation for oil and effluents, 1987 46 Geoge A Burdock, Handbook of flavor ingredients, Four edition, 1999 47 Grzybowski et al, “Bituminous compositions having enhanced performance properties ”, United State patents, No.5711796, 1-38, 1998 48 H.A Nasr-El-Dina, B.F Hawkinsa and K.A Greena, “Recovery of residual oil using the alkali/surfactant/polymer process: effect of alkali concentration”,2003 Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 95 Luận văn thạc sỹ 49 Jack Newcombe, “Emusion breaking of surfactant stabilized crude oil in water emulsions ”, United States Patent No.4374734 50 Japan patent 11166195, “Detergent composition for petroleum refining apparatus” 51 Je-Lueng Shie, Jyh-Ping Lin, Ching-Yuan Chang, Chao-Hsiung Wu, DuuJong Lee, Chiung-Fen Chang, and Yi-Hung Chen, “Oxidative thermal treatment of oil sludge at low heating rates ”, Energy Fuels, 2004 52 Karlheinz Hill, Alkyl Polyglycosides, 1990 53 Kim et al, “Method for removing sludge in crude oil tank and recovering oil therefrom”, United States Patent No.6673231 B2, 2004 54 Kirt-Othmer , Encyclopedia of chemical technology, Vol 8, interscience Encyclopedia, New York, 1952 55 Kirt-Othmer, Encyclopedia of chemical technology, Vol 7, interscience Encyclopedia, New York, 1952 56 Kirt-Othmer, Encyclopedia of chemical technology, Vol 2, interscience Encyclopedia, New York, 1952 57 Krister Holmberg,Bo Jönsson,Bengt Kronberg, Surfactants and polymers in aqueous solution 58 Laurier Lincoln Schramm, Emulsions, foams, and suspensions: fundamentals and applications 59 Laurier Lincoln Schramm, Surfactants: fundamentals and applications in the petroleum industry 60 Linda D Rhein, Surfactants in personal care products and decorative cosmetics 61 Maurice R Porter & Associates Consultants in Speciality Chemicals Cardiff, Handbook of Surfactants, Published in the USA by Chapman and Hall New York, 1991 62 Ramaswamy B, “A study on recovery of oil from sludge containing oil using froth flotation”, J Environ Manage 2007 63 Richard J Farn, Chemistry and technology of surfactants Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 96 Luận văn thạc sỹ 64 Sanjay R Srivatsa, “Recovery of oil from oily sludges”, United States Patent No 4383927 65 Shell Bitumen, The Shell Bitumen industrial handbook 66 Tharwat F.Tadros, Applied SurfactantsApplied surfactants: principles and applications 67 Wolfgang Gerhartz, Ullman’s encyclopedia of industrial chemistry, A19, interscience Encyclopedia, New York, 1985 68 Wolfgang Gerhartz, Ullman’s encyclopedia of industrial chemistry, Vol A3, interscience Encyclopedia, New York, 1985 69 Yuichi Honma, Ryoichi Tamaki, Hirotaka Sasaki, “Asphalt Emulsion Composition”, United States Patent Appication Publication, US 2002/ 0144628 A1, 1-9, 2002 70 Yuichi Honma, Ryoichi Tamaki, Hirotaka Sasaki, “Stabilizer for Asphalt Emulsion”, United States Patent Appication Publication, US 2003/0149139 A1, (1-7), 2003 71 www Congnghehoahoc.com 72 www.petrolimexsg.com.vn 73 www.plc.com 74 www.chemvn.net 75 vi.wikipedia.org 76 http://db.vista.gov.vn:2054/ Học viên: Hồ Thị Hương Lớp: KTHH CH09 ... triển theo hướng xanh - Luận văn nhằm nghiên cứu tìm phương pháp tốt để thu hồi cặn dầu từ hỗn hợp sau tẩy rửa sau chế biến cặn dầu thành bitum theo phương pháp oxy hóa Các đóng góp mặt khoa học... 2020, lượng cặn dầu dự tính 11900 tấn/năm nhu cầu xử lý gần 40 ngày [4] Với lượng cặn vấn đề nảy sinh cần thu hồi xử lý hiệu hỗn hợp sau trình tẩy rửa, việc làm khơng mang ý nghĩa kinh tế mà cịn... biến Cặn Tàu chở dầu Cặn Bồn chứa dầu sáng Các kho xăng dầu Tàu chứa dầu FO Cặn Phương tiện vận chuyển Trạm xăng dầu Cặn 1.1.1.1 Sự tạo thành cặn dầu trình chế biến dầu mỏ Trong trình chế biến dầu