BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG………………… Đồ án Nghiên cứu phương pháp tách cặn dầu khỏi dung dịch chất tẩy rửa từ bồn bể chứa Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Tham gia nghiên cứu khoa học ước mơ sinh viên, sinh viên ngành hố đường ngắn để tiếp cận với thực tiễn Trong trình thực đề tài tốt nghiệp, em có may mắn làm nhóm nghiên cứu GS TS Đinh Thị Ngọ Dưới hướng dẫn tận tình cơ, em tiếp cận với nguồn tài liệu phong phú, định hướng tư khoa học tiên tiến Đây hành trang, thuận lợi tốt nghiệp, tiền đề để em trở thành kỹ sư tốt công xây dựng đất nước XHCN Em chân thành cảm ơn hướng dẫn, quan tâm, nhắc nhở cô! Em chân thành cảm ơn cô tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án này! Em chân thành cảm ơn động viên, khích lệ gia đình bạn bè suốt trình thực đồ án này! Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I.Tổng quan chất tẩy rửa I.1 Thành phần chất tẩy rửa I.1.1 Thành phần chất tẩy rửa thông thường I.2 Thành phần chất tẩy rửa cặn xăng dầu 17 I.2.1 Tinh dầu thông 17 I.2.2 Axit dicacboxylic 19 I.2.3 Chất hoạt động bề mặt 22 II Tổng quan cặn dầu 24 II.1 Tác hại cặn dầu 24 II.2 Nguồn gốc phát sinh cặn dầu 25 II.3 Thành phần cặn dầu 29 III Tổng quan chất điện ly 32 III.1 Mối quan hệ độ tẩy rửa điện Zeta 32 III.2 Ảnh hưởng chất điện ly đến điện zeta 32 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 34 I Tách cặn dầu từ dung dịch chất tẩy rửa 34 I.1 Nguyên tắc 34 I.2 Hoá chất dụng cụ 34 I.2.1 Hoá chất 34 I.2.2 Thiết bị dụng cụ 35 I.3 Cách tiến hành 35 I.3.1 Khảo sát hiệu suất tách theo nhiệt độ 35 I.3.2 Khảo sát hiệu suất tách theo tốc độ sục khí khác 35 I.3.3 Khảo sát hiệu suất tách sử dụng chất điện ly khác 35 I.3.4 Khảo sát hiệu suất tách sục khí sử dụng chất điện ly khác 36 II Xác định thành phần cặn dầu phương pháp hoá học 37 II.1 Chưng cất tách nước 37 II.1.1 Nguyên tắc 38 II.1.2 Dụng cụ hoá chất 38 II.1.3 Quy trình tiến hành 38 II.1.4 Tính tốn kết 39 II.2 Xác định tạp chất học cacbonit phương pháp trích ly 40 II.2.1 Định nghĩa 40 II.2.2 Nguyên tắc 40 II.2.3 Dụng cụ hoá chất 40 II.2.4 Quy trình tiến hành 40 II.2.5 Tính tốn kết 41 Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp II.3 Xác định asphanten 41 II.3.1 Nguyên tắc 41 II.3.2 Quy trình tiến hành 41 II.3.3 Tính tốn kết 41 II.4 Xác định hàm lượng nhựa 42 II.4.1 Nguyên tắc 42 II.4.2 Quy trình tiến hành 42 II.4.3 Tính tốn kết 42 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 I Thành phần cặn dầu 43 I.1 Kết luận thành phần cặn dầu 43 I.2 Ảnh hưởng cặn dầu đến chất nhiên liệu 43 II Vai trò, ý nghĩa việc thu hồi cặn dầu 44 III Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách dầu 44 III.1 Biện luận cần thiết việc sử dụng chất tẩy rửa 44 III.2 Khảo sát phương pháp thu hồi cặn dầu 45 III.2.1 Thu hồi cặn dầu phương pháp để lắng 45 III.2.2 Thu hồi cặn dầu phương pháp sục khí 47 III.2.3 Thu hồi cặn dầu phương pháp sử dụng chất điện ly, khơng sục khí 48 III.2.4 Thu hồi cặn dầu phương pháp sử dụng chất điện ly, có sục khí 50 III.2.5 Kết luận phương pháp thu hồi cặn dầu 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Trong thời kỳ nay, đất nước hịa nhập với chủ trương cơng nghiệp, đại hóa, khu cơng nghiệp ngày nhiều, dầu khí đóng vai trị chủ đạo chiến lược phát triển kinh tế đất nước Tốc độ nghành cơng nghiệp nói chung nghành dầu khí nói riêng có phát triển vượt bậc Chính phủ xác định nghành dầu khí “ trụ cột kinh tế nước” Nhà máy lọc dầu Dung Quất vào hoạt động, nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, Long Sơn bước hình thành Kéo theo hàng loạt nhà máy, cụm cảng biển, kho bãi đã, xây dựng Một vấn đề quan tâm ngành dầu khí nước ta xử lý cặn bùn, cặn dầu sinh trình khai thác, chế biến, tồn chứa vận chuyển Theo ước tính hệ số phát sinh cặn dầu cho dầu mỏ vào khoảng kg/tấn Như với sản lượng dầu mỏ nước ta khai thác năm 1997 10 triệu tấn/ năm lượng cặn tích tụ hàng năm 70000 tấn/ năm Cặn dầu phần dầu nặng có lẫn số tạp chất học bám vào sa lắng xuống đáy thiết bị tồn chứa vận chuyển Lớp nhũ tương nước với sản phẩm dầu mỏ, lớp sản phẩm dầu mỏ bẩn hạt lửng, lớp đáy chiếm 3/4 pha rắn sản phẩm dầu mỏ Theo quan quản lý tàu dầu Vietsovpetro hàng năm có khoảng 1500 – 6000 cặn dầu thu gom từ trình vệ sinh tàu dầu vận chuyển Đà Nẵng chờ xử lý Việc làm bề mặt bị bám dầu khó khăn thời gian Hiện có số phương pháp làm gia nhiệt hay sử dụng dung môi hydrocacbon để hồ tan làm mềm, sau dùng bơm áp lực để phun dùng sức người để nạo vét Hiệu phương pháp không cao, chi phí lớn, khơng an tồn cho người lao động đặc biệt làm nhiễm mơi trường Vì tìm phương pháp để làm bể mặt nhiễm bẩn dầu cách hiệu quan trọng Một phương pháp đưa nghiên cứu sử dụng chất tẩy rửa Phương pháp có ưu điểm khơng gây độc hại, đơn giản, tốn góp phần bảo vệ môi trường Một vấn đề đặt xử lý hỗn hợp sau trình tẩy rửa cặn dầu từ bồn, bể chứa để thu hồi tối đa lượng cặn dầu Lượng cặn đem xi hố để tạo bitum, cracking để tạo nhiên liệu Phần nước thải sau chứa cặn dầu dễ dàng xử lý Như vậy, nghiên cứu phương pháp tối ưu để thu hồi cặn dầu từ hỗn hợp sau q trình tẩy rửa bồn bể chứa khơng mang ý nghĩa kinh tế mà cịn góp phần bảo vệ môi trường, giúp cho ngành công nghiệp Việt Nam phát triển theo hướng xanh - Và vấn đề chúng tơi nghiên cứu đồ án Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I Tổng quan chất tẩy rửa [8] I.1 Thành phần chất tẩy rửa I.1.1 Thành phần chất tẩy rửa thơng thường Thành phần chất tẩy dùng sinh hoạt công nghiệp bao gồm nhóm sau: Chất hoạt động bề mặt Chất phụ gia Chất xây dựng Mỗi thành phần chất tẩy rửa có chức riêng trình tẩy rửa, nhiên chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn Ngồi thành phần trên, tuỳ thuộc vào q trình sử dụng mà ta cho thêm vào chất phụ gia bớt thành phần không cần thiết a Chất hoạt động bề mặt [4, 5] Giới thiệu chất hoạt động bề mặt Nhiệm vụ chất hoạt động bề mặt (HĐBM) đảm bảo tẩy vết bẩn chất lơ lửng nước giặt để ngăn cản bám trở lại chúng bề mặt Nó chiếm vai trị quan trọng thành phần chất tẩy rửa có mặt tất chất tẩy rửa Các chất HĐBM phân thành bốn loại, vào chất nhóm chức ưa nước ion phân ly môi trường nước: Chất HĐBM anion, mang điện tích âm Chất HĐBM cation, mang điện tích dương Chất hoạt động khơng ion Chất HĐBM lưỡng ion, có điện tích âm dương tuỳ thuộc vào PH môi trường Chất HĐBM thường cấu tạo hai phần: Phần có cực: nhóm chức có cực: -COOH, -CONH2, C6H4SO3, SO3, vv…Các nhóm liên kết mạnh với dung mơi có cực (như H2O …) nên phần có cực gọi là: đầu ưa cực (với dung môi nước gọi đầu ưa nước) Phần khơng cực: gốc hydrocacbon Các gốc liên kết tốt với dung môi không cực, nên gọi đuôi không cực, đuôi ưa dầu Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp Một chất hoạt động bề mặt gồm hai nhóm ưa nước ưa dầu kết hợp với phân tử, nên gọi chất HĐBM lưỡng chức Người ta thường ký hiệu chất HĐBM theo kiểu sau: kỵ nước (khơng cực) ưa nước (có cực) Ngồi người ta đánh dấu thêm ký hiệu: + Chất HĐBM cation Chất HĐBM anion + Chất HĐBM lưỡng ion Chất HĐBM không ion bề mặt chất lỏng phân cực, chất HĐBM lưỡng chức định hướng vng góc với bề mặt, cho nhóm ưa nước nằm bề mặt, nhóm kị nước hướng ngồi bề mặt tạo màng lỏng Hình 1.1 Sự phân bố chất HĐBM nước Sự lựa chọn chất HĐBM dùng sản phẩm tẩy rửa khác nhau, song chất HĐBM phù hợp cho việc tẩy rửa mong muốn có đặc tính sau: hấp phụ chọn lọc, tách chất bẩn, độ nhậy cảm với nước cứng thấp, có tính chất phân bố, có khả chống chất bẩn tái bám trở lại, tính thấm ướt tốt, Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp tính hồ tan cao, có đặc tính tạo bọt mong muốn, mùi thích hợp, bảo quản lâu, khơng độc hại người sử dụng, không làm ảnh hưởng đến mơi trường, nguồn ngun liệu dễ kiếm, tính kinh tế Hiện nay, nhiều nhà chế tạo sử dụng chất HĐBM có lợi mơi trường, nghĩa chất có tính phân huỷ sinh học nhiều như: rượu béo có sunfat gốc dầu thực vật (PAS), alkyl poly glycozit (APG), alkyl glucosamit … Một số chất HĐBM dùng sản phẩm tẩy rửa Các chất HĐBM anion Các chất HĐBM mặt đại chứa lượng chất HĐBM anion lớn chất HĐBM không ion Dưới chất HĐBM anion sử dụng rộng rãi thành phần chất tẩy rửa Alkyl benzensunfonat mạch nhánh (ABS) Cấu trúc hoá học: H3C CH3 CH3 C C H2C CH3 CH2 C CH3 CH3 CH3 SO3- Cho đến năm 1960 sử dụng rộng rãi Các chất thay phần lớn xà phịng có mặt chất tẩy rửa, sau người ta phát mạch nhánh có phân tử ABS ngăn cản việc phân huỷ sinh học Vì người ta tiến hành tìm kiếm hợp chất khác có khả phân huỷ sinh học tốt hợp chất linear alkyl benzensunfonat thay cho ABS Alkyl benzensunfonat mạch thẳng (LAS) Cấu trúc hoá học: Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp CH3 – (CH2)n – CH – (CH2)n – CH3 SO3Na LAS có đặc tính tạo bọt tốt, thích hợp cho thành phần chất tẩy rửa, ngồi tính tạo bọt LAS cịn dễ dàng điều chỉnh điều có giá trị thị trường chất tẩy rửa số nơi Do tính hồ tan tốt, LAS sử dụng thành phần chất tẩy rửa dạng lỏng, nhiên LAS chất nhạy cảm với nước cứng Tính tẩy rửa LAS giảm độ cứng nước tăng lên Parafin sunfonat (SAS) Cấu trúc hóa học: R1 CH R2 SO3Na Trong đó: R1 + R2 = C11 C12 Hiện sản phẩm chưa sử dụng nhiều thành phần bột giặt giá bán cịn cao SAS có đặc tính tẩy rửa gần giống với LAS Tuy nhiên SAS khơng nhạy cảm với nước cứng phân tử SAS tồn liên kết S – C Sulfat rượu bậc (PAS) R – CH2 – O – SO3 – Na R = C11 C12 Các sản phẩm chế tạo cách sunfat hoá rượu béo (thiên nhiên hay nhân tạo) với hỗn hợp khơng khí / SO3 theo phản ứng sau: R – OH + SO3 R – O – SO3H PAS có khả phân huỷ sinh học có khả tái sinh Các alkylpolyglucozit (APG) Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp Cơng thức hố học chúng là: CH2 - OH O H OH O O R n OH Các sản phẩm APG dùng công thức bột, thường sản phẩm lỏng, nước rửa chén gel tắm vòi Chúng dễ chịu với da, chúng dễ phân huỷ sinh học Sự tổng hợp chúng thực từ sản phẩm hồn tồn tái sinh (rượu thiên nhiên glucoza) Các chất HĐBM không ion Chất HĐBM khơng ion có số tính chất sau: Khơng có tính tương tác điện tử Thay đổi với có mặt chất điện phân Có thể điều chỉnh thơng số kị nước – ưa nước mong muốn Có tính hồ tan khác thường ưu điểm chất HĐBM loại phân tử dễ dàng đạt cấu trúc nhóm ưa nước nhóm kị nước Nhóm ưa nước phân tử làm tăng lên cách cho dần nhóm etylen oxyt Điều dẫn đến tăng bước phản ứng hydrat hoá làm tăng tính hồ tan Một vài chất HĐBM không ion như: alkyl phenol polyglycol ete (APEO), alkyl polyglycol ete (AEO), amin oxyt Chất HĐBM cation Chất HĐBM cation coi chất đối nghịch với chất HĐBM anion dựa mối quan hệ điện tích Một lượng nhỏ chất HĐBM cation thêm vào chất HĐBM anion hay chí chất HĐBM khơng ion nâng cao việc thực q trình tẩy rửa Các chất HĐBM không ion cho phép có mặt chất cation hỗn hợp hai loại sử dụng cho chất tẩy rửa đặc biệt để làm mềm sợi vải Một số chất HĐBM cation tiêu biểu như: Dialkyl dimetyl amino clorua (DADMAC), imidazoli bậc bốn sử dụng chất làm mền đậm đặc, alkyl dimetyl benzyl amino clorua (AMBAC) Chất HĐBM lưỡng tính Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 ... tẩy rửa cặn dầu từ bồn, bể chứa để thu hồi tối đa lượng cặn dầu Lượng cặn đem ô xi hoá để tạo bitum, cracking để tạo nhiên liệu Phần nước thải sau chứa cặn dầu dễ dàng xử lý Như vậy, nghiên cứu. .. I.Tổng quan chất tẩy rửa I.1 Thành phần chất tẩy rửa I.1.1 Thành phần chất tẩy rửa thông thường I.2 Thành phần chất tẩy rửa cặn xăng dầu 17 I.2.1 Tinh dầu thông... chúng tơi nghiên cứu đồ án Nguyễn Thị Ngọc Hương HD1001 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I Tổng quan chất tẩy rửa [8] I.1 Thành phần chất tẩy rửa I.1.1 Thành phần chất tẩy rửa thơng