Nghiên cứu xử lý cặn dầu phế thải thành sản phẩm có ích nhằm nâng

Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

NGUYỄN ĐỨC AN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Nguyễn Đức An

KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CẶN DẦU PHẾ THẢI THÀNH SẢN PHẨM
CÓ ÍCH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ GÓP PHẦN
BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội – Năm 2016
2014B

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang a


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Nguyễn Đức An
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CẶN DẦU PHẾ THẢI THÀNH SẢN PHẨM CÓ ÍCH
NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ GÓP PHẦN BẢO VỆ MÔI
TRƢỜNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Xuân Tiến

Hà Nội – Năm 2016
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang b


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt
thời gian học tập ở tại trƣờng, tôi đã nhận đƣợc nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Quý
thầy, cô. Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gởi đến Quý thầy, cô ở khoa…..trƣờng
Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền
đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Và

đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề tài luận văn “ nghiên cứu xử lý cặn dầu phế
thải thành sản phẩm có ích nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và góp phần bảo vệ môi
trƣờng”. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Xuân Tiến đã tận tình chu đáo
hƣớng dẫn tôi thực hiện khóa luận này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề
tài một cách hoàn chỉnh nhất. Song trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu cũng
không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm. Tôi rất
mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp
để khóa luận đƣợc hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 4 tháng 1 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Đức An

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang c


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi.
Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán
đƣợc là hoàn toàn chính xác và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ các công trình
nghiên cứu nào.

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang d


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. c
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................d
MỤC LỤC ................................................................................................................... e
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... i
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................... l
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ................................................................2
1.1. Tổng quan về nguồn dầu thải: Nguồn gốc phát sinh, các hƣớng xử lý dầu thải
khác nhau ở trong và ngoài nƣớc, phƣơng hƣớng xử lý tích cực ...............................2
1.1.1. Sử dụng làm phân bón.......................................................................................4
1.1.2. Sử dụng làm chất đốt lò nung clanker trong sản xuất xi măng .........................4
1.1.3. Oxy hóa tạo Bitum ............................................................................................4
1.1.4. Phƣơng pháp cracking thu nhiên liệu................................................................5
1.1.5. Tách lấy parafin.................................................................................................6
1.1.6. Phối trộn cặn dầu với hydrocacbon để làm nguyên liệu cho lọc dầu................6
1.1.7. Chuyển hóa cặn dầu trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao ...........................6
1.1.8. Xử lý không tái chế ...........................................................................................7
1.1.9. Tình hình xử lý và tái chế cặn dầu và sản xuất bitum tại Việt Nam .................7
1.2. Khái quát chung về hƣớng xử lý tích cực: oxy hóa cặn dầu thải thành bitum,
một dạng nguyên liệu tốt làm nhự rải đƣờng ............................................................11
1.2.1. Thành phần và tính chất cặn dầu .....................................................................11
1.2.2. Phƣơng pháp thu hồi nguồn hydrocacbon thải làm nguyên liệu cho quá trình
tổng hợp bitum-nhựa đƣờng......................................................................................16

1.3. Tổng quan về tính chất hóa lý, các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum .........................17
1.3.1. Thành phần hoá học của bitum .......................................................................17
1.3.2. Cấu trúc hoá lý của bitum ...............................................................................20
1.3.3. Ứng dụng của bitum ........................................................................................22
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang e


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

1.3.4. Quá trình oxy hoá cặn dầu thành bitum ..........................................................24
CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................28
2.1. Hóa chất và dụng cụ ...........................................................................................28
2.2. Xử lý cặn dầu thải ..............................................................................................28
2.2.1. Xử lý cặn dầu thải ...........................................................................................28
2.3. Nghiên cứu quá trình oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng các tác nhân oxy
hóa khác nhau ............................................................................................................30
2.3.1. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng oxy không khí có chất khơi mào H2O2
...................................................................................................................................30
2.3.2. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng phƣơng pháp oxy hóa ghép mạch sử
dụng tác nhân axit sunfuric .......................................................................................32
2.3.3. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng phƣơng pháp oxy hóa ghép mạch sử
dụng tác nhân oxy hóa khác: KMnO4, K2Cr2O7 .......................................................32
2.4. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa .............................................33
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................34
3.1. Thành phần và tính chất của cặn dầu FO ...........................................................34
3.2. Nghiên cứu quá trình oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng các tác nhân oxy
hóa khác nhau ............................................................................................................36
3.2.1. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng oxy không khí có chất khơi mào H2O2

...................................................................................................................................36
3.2.2. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng phƣơng pháp oxy hóa ghép mạch sử
dụng tác nhân axit sunfuric .......................................................................................48
3.2.3. Oxy hóa nguồn hydrocacbon thải bằng phƣơng pháp oxy hóa sử dụng tác
nhân oxy hóa khác: KMnO4, K2Cr2O7 ......................................................................61
3.3. Nghiên cứu biến tính bitum oxy hóa bằng phƣơng pháp sử dụng phụ gia ........64
3.3.1. Nghiên cứu phối trộn phụ gia tăng độ giãn dài ...............................................65
3.3.2. Nghiên cứu phối trộn phụ gia giảm độ độ xuyên kim, tăng nhiệt độ chảy mềm
của bitum ...................................................................................................................73
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang f


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

3.4. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa .............................................73
3.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trƣờng ...........................................................73
KẾT LUẬN ...............................................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................79

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang g


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
PAH :Hydrocacbon thơm đa vòng

DO: Dầu diesel
FO: Nhiên liệu đốt lò
TCVN: Tiêu chuẩn theo Việt Nam
ASTM: Tiêu chuẩn theo Mỹ
US Patent: Bản quyền phát minh của Mỹ
KLPT: Khối lƣợng phân tử
EVA: Nhựa etylen vinyl axetat
SBS : Nhựa styren butadien styren mạch thẳng
CSTN: Cao su tự nhiên
PVA: Polivinyl axetat
TX: Phụ gia hỗn hợp giữa CSTN với PVA
%KL: Phần trăm khối lƣợng
%TT: Phần trăm thể tích

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang h


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần cặn trong bể chứa dầu mỏ tiêu biểu ......................................12
Bảng 1.2. Các thông số của cặn dầu..........................................................................12
Bảng 1.3. Thành phần của cặn DO và FO (thời gian tồn chứa là 5 năm) .................14
Bảng 1.4. Thành phần cặn đáy trong bể chứa mazut ................................................15
Bảng 3.1. Kết quả phân tích thành phần của cặn FO ................................................34
Bảng 3.2.Các chỉ tiêu hóa lý của cặn dầu sau khi đã xử lý .......................................35
Bảng 3.3. Chất lƣợng cặn dầu tại các địa điểm khác nhau sau xử lý ........................35
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ...............................................................36

(ở điều kiện oxi hoá (13 h; 220±3oC) .....................................................................36
Bảng 3.5. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ...............................................................36
(ở điều kiện oxi hoá (13 h; 240±3oC) .....................................................................37
Bảng 3.6. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ...............................................................40
(ở điều kiện oxi hoá (13 h; 260±3oC) .....................................................................40
Bảng 3.7. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ...............................................................41
(ở điều kiện oxi hoá (13 h; 280±3oC) .....................................................................41
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến các chỉ tiêu ..................................42
của bitum (ở nhiệt độ to= 240250oC, thời gian 1.52 h) .........................................42
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của tốc độ thể tích không khí đến các chỉ tiêu của bitum......44
(ở t0=2402500C, =1.52 giờ, thể tích cặn dầu phản ứng là 500 ml) .....................44
Bảng 3.10. Đặc trƣng kỹ thuật chính của loại bitum mác TCVN 7493-2005 ..........47
Bảng 3.11. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá có H2SO4 (13 h;
200±3oC) ...................................................................................................................48
Bảng 3.12. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá có H2SO4 (13 h;
220±3oC) ...................................................................................................................50
Bảng 3.13. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá có H2SO4 (13 h;
240±3oC) ...................................................................................................................50
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang i


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

Bảng 3.14. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá có H2SO4 (13 h;
260±3oC) ...................................................................................................................50
Bảng 3.15. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá có H2SO4 (13 h;
280±3oC) ...................................................................................................................51
Bảng 3.16. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến các chỉ tiêu của bitum oxy hóa có

H2SO4 (ở nhiệt độ to= 240oC, thời gian 1.52) .........................................................56
Bảng 3.17. Ảnh hƣởng của tốc độ thể tích không khí đến các chỉ tiêu của bitum oxy
hóa có H2SO4 (ở to=240250oC, =1.52 giờ, thể tích cặn dầu phản ứng là 500 ml)
...................................................................................................................................57
Bảng 3.18. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 200±3oC) 61
Bảng 3.19. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 220±3oC) 62
Bảng 3.20. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 240±3oC) 62
Bảng 3.21. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 260±3oC) 61
Bảng 3.22. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 280±3oC) 61
Bảng 3.23. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 200±3oC)
với tác nhân K2Cr2O7 ................................................................................................62
Bảng 3.24. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 220±3oC)
với tác nhân K2Cr2O7 ................................................................................................62
Bảng 3.25.Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 240±3oC)
với tác nhân K2Cr2O7 ................................................................................................63
Bảng 3.26. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 260±3oC)
với tác nhân K2Cr2O7 ................................................................................................63
Bảng 3.27. Các chỉ tiêu của bitum thu đƣợc ở điều kiện oxi hoá (13 h; 280±3oC)
với tác nhân K2Cr2O7 ................................................................................................64
Bảng 3.28. Ảnh hƣởng của phụ gia TX đến chất lƣợng của bitum oxy hoá .............67
Bảng 3.29. Đặc trƣng kỹ thuật của loại bitum asphan theo TCVN 7493-2005 ........70

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang j


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

Bảng 3.30. So sánh 3 tiêu chuẩn chính của bitum thu đƣợc khi oxy hóa cặn dầu và

bitum thƣơng phẩm theo TCVN 7493 -2005 ............................................................70
Bảng 3.31. Ảnh hƣởng của phụ gia nhựa epoxy đến chất lƣợng của bitum oxy hoá
...................................................................................................................................71
Bảng 3.32. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa từ cặn dầu thải tại kho xăng dầu
Đà Nẵng thời gian tháng 4/2014 ............................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.33. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa từ cặn dầu thải tại kho xăng dầu
Đà Nẵng thời gian tháng 7/2014 ...............................................................................70
Bảng 3.34. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa từ cặn dầu thải tại kho của Công
ty Xăng dầu KV III, Đà Nẵng, thời gian tháng 7/2014Error!

Bookmark

not

defined.
Bảng 3.35. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum oxy hóa từ cặn dầu thải tại kho Xăng
dầu Nhà Bè, TP Hồ Chí Minh, thời gian tháng 7/2014.............................................76
Bảng 3.36. Dự kiến tiêu chuẩn cơ sở cho bitum oxy hóa cặn dầu ............................77
Bảng 3.37. Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế khi sử dụng cặn dầu thải làm phụ gia xi
măng so với việc xử lý chôn lấp ...............................................................................78

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang k


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Quy trình xử lý cặn dầu của Petrolimex .....................................................9

Hình 1.2. Quy trình xử lý bùn cặn dầu bằng vi sinh của Petrolimex ........................10
Hình 1.3. Cấu trúc phân tử của asphanten (dầu thô Venezuela) [27] .......................22
Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị oxy hoá cặn dầu thành bitum ..............................................31
Hình 3.1. Quan hệ giữa độ lún kim, nhiệt độ chảy mềm và độ giãn dài với thời gian
oxy hóa ở 240oC ........................................................................................................38
Hình 3.2. Quan hệ giữa độ lún kim, nhiệt độ chảy mềm và độ giãn dài với tốc độ
khuấy trộn (ở t0= 240250C, thời gian 1,5 2 h) ......................................................43
Hình 3.3. Quan hệ giữa độ lún kim, nhiệt độ hóa mềm và độ giãn dài với tốc độ thể
tích không khí (ở t0= 2402500C, = 1.5 2 h) .........................................................45
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian tới độ xuyên kim bitum oxy hóa có
H2SO4 ........................................................................................................................51
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian tới nhiệt độ chảy mềm của bitum
oxy hóa có H2SO4 ......................................................................................................51
Hình 3.6.Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian tới độ giãn dài của bitum oxy hóa có
H2SO4 ........................................................................................................................52
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn tới độ lún kim, độ giãn dài và nhiệt độ
chảy mềm ..................................................................................................................57
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của tốc độ sục không khí tới độ lún kim, nhiệt độ hóa mềm và
độ giãn dài .................................................................................................................60
Hình 3.9. Cấu trúc nhựa epoxy sử dụng làm phụ gia ................................................71

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang l


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển rất mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí thì cũng xảy ra

một vấn đề rất đáng quan tâm, đó là cặn dầu. Bản chất của cặn dầu là phần cặn nặng
gồm có các tạp chất cơ học, nƣớc, gỉ kim loại, các nhóm chất dầu, nhựa và
asphanten bám vào bề mặt hoặc sa lắng xuống đáy thiết bị hay bồn bể chứa, đƣợc
sinh ra trong quá trình khai thác, chế biến, tồn chứa và vận chuyển dầu thô hay xăng
dầu thƣơng phẩm.
Tại Việt Nam, từ trƣớc đến nay, cặn dầu sau khi đƣợc lấy ra khỏi các bồn bể
chứa, các tàu chở dầu, đƣợc thu gom vào bể và để phân hủy tự nhiên trong không
khí, hoặc chôn dƣới đất, một lƣợng ít đƣợc ép với mùn cƣa tạo viên than đốt. Tất cả
các cách trên đều dẫn đến gây lãng phí nguồn nguyên liệu dầu mỏ và nếu không
đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật xử lý thì cặn dầu sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi
trƣờng không khí và môi trƣờng nƣớc mặt lẫn nƣớc ngầm. Trƣớc tình hình đó, cần
phải có một giải pháp nhằm tái sử dụng lại lƣợng cặn dầu kể trên, tạo ra các sản
phẩm có ích, tránh gây ô nhiễm môi trƣờng.
Nghiên cứu trong luận văn này tập trung vào việc chuyển hóa cặn dầu thành
bitum-chất kết dính hữu cơ bằng công nghệ oxy hóa. Đây là một phƣơng pháp rất
tốt để tái chế nguồn cặn dầu phế thải thành sản phẩm có ích, vừa nâng cao hiệu quả
kinh tế, vừa góp phần bảo vệ môi trƣờng.

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 1


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

Chƣơng 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về nguồn dầu thải: Nguồn gốc phát sinh, các hƣớng xử lý dầu
thải khác nhau ở trong và ngoài nƣớc, phƣơng hƣớng xử lý tích cực
Quá trình tồn chứa, bảo quản hay khai thác, chế biến dầu khí luôn sinh ra
một lƣợng cặn dầu. Cặn dầu gây ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng nhiên liệu, chất

lƣợng động cơ cũng nhƣ bồn bể chứa. Theo ƣớc tính, hệ số phát sinh cặn dầu cho
một tấn dầu mỏ vào khoảng 7 kg/tấn. Nhƣ vậy với sản lƣợng dầu mỏ khai thác trên
10 triệu tấn/năm thì lƣợng cặn tích tụ hàng năm ở nƣớc ta là trên 70.000 tấn/năm.
Để đảm bảo cho chất lƣợng nhiên liệu thì việc súc rửa bồn bể chứa xăng dầu, tàu
dầu, đƣờng ống dẫn dầu trở thành một nhu cầu bắt buộc. Theo định kỳ 2-5 năm và
tùy thuộc mức độ vận chuyển mà công tác súc rửa tàu chở dầu, bồn bể chứa đƣợc
tiến hành. Mỗi lần súc rửa nhƣ vậy thải ra một lƣợng lớn cặn dầu. Theo số liệu của
Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, hiện tại, lƣợng cặn dầu từ quá trình súc rửa các tàu
chứa dầu, tầu chở dầu, hoặc các bồn bể chứa là từ 4000 - 6000 tấn mỗi năm. Lƣợng
cặn dầu sẽ tăng trong những năm tiếp theo cùng với sự gia tăng của đội tàu chuyên
chở cũng nhƣ từ các kho xăng dầu của các đầu mối xăng dầu nƣớc ta nhƣ Tập đoàn
Dầu khí Việt nam, Tập đoàn Xăng dầu Việt nam, Tổng Công ty Xăng dầu Quân
đội….. Tới năm 2020, lƣợng cặn dầu dự tính sẽ là 11.900 tấn/năm và nhu cầu xử lý
gần 40 tấn mỗi ngày.
Ở Việt Nam trong những năm qua, với sự phát triển của ngành công nghiệp
dầu khí nói riêng và các ngành kinh tế khác nói chung, chất thải từ ngành công
nghiệp dầu khí đã và đang ngày càng ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng môi trƣờng.
Hiện nay, ngoài việc một số công ty, nghiên cứu tận dụng cặn dầu làm bitum, chất
chống thấm hoặc trộn với than viên đốt và mùn cƣa để làm chất đốt, hoặc đƣợc loại
bỏ bằng cách sử dụng phƣơng pháp hóa học và vi sinh, chôn lấp, còn lại hầu nhƣ
chƣa đƣợc xử lý một cách hiệu quả và chƣa có những nghiên cứu mang tính hệ
thống, điều này gây lãng phí một lƣợng lớn tài nguyên dầu mỏ đang ngày càng cạn
kiệt.
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 2


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

Ngoài cặn dầu, phế thải dầu nhờn cũng là nguồn có trữ lƣợng đáng kể và gây
ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng do trong đã có chứa các hợp chất độc hại đã tích tụ
từ lâu trong quá trình sử dụng chúng, nhƣ các hợp chất PAH (hydrocacbon đa vòng)
và các kim loại nặng. Thị trƣờng Việt Nam mỗi năm tiêu thụ khoảng 270.000 tấn
dầu bôi trơn các loại, những năm gần đây lƣợng dầu sử dụng năm sau lại cao hơn
năm trƣớc khoảng 10 – 15%. Điều này càng trở nên cấp thiết vì dầu thải gây ra các
vấn đề về môi trƣờng. Theo nghiên cứu của một số tác giả thế giới, một tấn dầu thải
có thể làm hỏng 3ha đất hoặc 10km2 mặt nƣớc. Dầu thải có thể tồn tại lâu dài trong
đất, nƣớc gây ra những ảnh hƣởng thứ cấp nghiêm trọng đến hệ sinh thái và cuối
cùng ảnh hƣởng nghiêm trọng đến chất lƣợng cây lƣơng thực của con ngƣời.
Trên thế giới, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, xã hội; mức độ phát triển kinh
tế và nhận thức về cặn dầu mà mỗi nuớc có những cách xử lý cặn dầu riêng để
chuyển hóa thành sản phẩm có ích. Cũng cần nhấn mạnh rằng, các nuớc phát triển
trên thế giới thuờng áp dụng đồng thời nhiều phƣơng pháp để xử lý cặn dầu và các
nguồn hydrocacbon thải khác, tỷ lệ xử lý cặn dầu bằng các phƣơng pháp nhƣ đốt,
xử lý cơ học, hóa/lý, sinh học, chôn lấp, tái chế thành sản phẩm... rất khác nhau.
Qua số liệu thống kê về tình hình xử lý cặn dầu của một số nuớc trên thế giới cho
thấy rằng, Nhật Bản là nuớc sử dụng phƣơng pháp thu hồi cặn dầu hiệu quả cao
nhất (38%), sau đó đến Thuỵ Sỹ (33%), trong khi đó Singapor chỉ sử dụng phƣơng
pháp đốt, Pháp là nƣớc sử dụng phƣơng pháp xử lý vi sinh nhiều nhất (30%). Các
nuớc có phƣơng pháp tận dụng hợp lý và có hiệu quả cao cặn dầu phế thải phải kể
đến Phần Lan (84%), Thái Lan (Băng Cốc - 84%), Anh (83%), Liên Bang Nga
(80%), Tây Ban Nha (80%) [18, 21].
Trên thế giới, phƣơng pháp xử lý nguồn hydrocacbon thải tập trung vào các
mục tiêu và các công nghệ sau:
1.1.1. Sử dụng làm phân bón
Phân compost từ dầu các chất thải dầu ở dạng rắn có thể đƣợc xử lý thành
phân compốt. Các chuyên gia của trƣờng Đại học bang Kazan và Công ty Liên
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 3


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

doanh “Nizhnekamskneft” đã nắm bắt quan điểm này. Phân compốt thu đƣợc không
hề độc hại.
Hiện nay phƣơng pháp này cũng đang đƣợc nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế
giới nhƣ ở Canada, Malaysia, Nga…. Một điển hình của nhà máy lọc dầu ở
Malaysia chế biến khoảng 105.000 thùng/ngày thì tạo ra khoảng 50 tấn bùn/ năm,
với số lƣợng rất lớn chất thải nguy hại; chủ yếu bao gồm dầu, nƣớc và trầm tích vô
cơ. Ngƣời ta đã nghiên cứu xử lý bùn bằng cách ủ bùn trộn với đất theo tỷ lệ hợp lý
tạo phân bón.
1.1.2. Sử dụng làm chất đốt lò nung clanker trong sản xuất xi măng
Hiện nay một số nƣớc nhƣ Na Uy, Thuỵ Điển, Nhật Bản, Hàn Quốc… ngoài
việc xử lý bằng các phƣơng pháp nêu trên đã nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp
thiêu đốt chất thải bằng lò nung xi măng. Qua khảo sát của Cục Môi trƣờng và Dự
án VCEP cùng một số cơ quan liên quan, phƣơng pháp thiêu đốt bằng lò nung xi
măng có một số ƣu điểm về kinh tế, xã hội và môi trƣờng. Phƣơng pháp này đã tận
dụng đƣợc nhiệt độ rất cao (khoảng 1400 – 20000C) và thời gian lƣu cháy dài
(khoảng 4 – 5 giây) của lò nung xi măng để phá vỡ cấu trúc bền vững của cặn dầu.
1.1.3. Oxy hóa tạo Bitum
Thực hiện oxy hóa bằng cách sục không khí ở 240-250oC trong thời gian 1,5
giờ thu đƣợc một loại bitum có chất lƣợng rất tốt để làm nhũ tƣơng bitum. Nhƣ đã
đề cập phần trên, thành phần chính của cặn dầu và các nguồn hydrocacbon thải là
các hydrocacbon có phân tử lƣợng lớn, các chất nhựa và asphanten, ngoài ra còn lẫn
các tạp chất cơ học khác. Nếu tận dụng lƣợng lớn nhựa và asphanten này thì ta sẽ
thu đƣợc bitum – nhựa đƣờng. Về thành phần thì bitum là hỗn hợp phức tạp các loại
tạp chất trong đó chủ yếu là các chất thơm có độ ngƣng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp
nhiều vòng giữa thơm và naphten. Bitum đƣợc sản xuất bằng cách thồi không khí

ngƣợc chiều với luồng bitum đang nóng chảy. Phản ứng oxy hóa diễn ra tới việc
khử hydro và polyme hóa các thành phần thơm và chƣa no của cặn dầu. Có thể oxy
hóa bằng các tác nhân khác, chẳng hạn nhƣ axit sunfuric đậm đặc [14-16].
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 4


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

Công nghệ này đã đƣợc sử dụng tại Philadenphia và nhiều nhà máy của Mỹ, ngoài
ra còn có các nƣớc Nhật Bản, Brasil và Hàn Quốc. Tất cả lƣợng cặn dầu thu đƣợc
sau mỗi lần vệ sinh bồn bể chứa hoặc cặn dầu thu hồi từ các nguồn khác nhau hầu
hết đều đƣợc đƣa về nhà máy lọc dầu để chế biến thành bitum, sử dụng công nghệ
oxy hóa. Nhiều nhà khoa học và công nghệ đánh giá đây là một phƣơng pháp hiệu
quả nhất để xử lý và tái chế nguồn hydrocacbon thải thành sản phẩm có ích là
bitum-nhựa đƣờng. Công nghệ này có thể tƣơng đƣơng nhƣ công nghệ của phân
xƣởng sản xuất bitum của nhà máy lọc dầu.
1.1.4. Phương pháp cracking thu nhiên liệu
Cracking là quá trình bẻ gãy mạch cacbon-cacbon của hydrocacbon. Trong
công nghệ chế biến dầu mỏ, quá trình này đƣợc ứng dụng để biến đổi các phân đoạn
nặng thành các sản phẩm nhẹ. Có thể thực hiện phản ứng dƣới tác dụng của nhiệt độ
(cracking nhiệt) và xúc tác (cracking xúc tác). Với phƣơng pháp cracking nhiệt có
thể chế biến các phần cặn rất nặng của dầu mỏ. Phần dầu này đƣợc thu gom lại, sau
đó đƣợc gia nhiệt sơ bộ và thực hiện quá trình cracking để thu đƣợc sản phẩm lỏng
có giá trị kinh tế hơn.
Mỹ, Hàn Quốc đều sử dụng công nghệ cracking nhiệt và cracking xúc tác để
thu nhiên liệu, trong đó chủ yếu là dầu diesel. Canada thực hiện cracking nhiệt để
thu hồi xăng và diesel từ cặn dầu.
Hạn chế của phƣơng pháp cracking là đầu tƣ ban đầu cao, sản phẩm nhiên

liệu thu đƣợc cần phải tinh chế phức tạp
1.1.5. Tách lấy parafin
Tại Hàn Quốc, ngoài các phƣơng pháp xử lý cặn dầu nêu trên, ngƣời ta tách
nƣớc ra khỏi cặn, sau đó sử dụng dung môi để tách lấy parafin rắn, phần dầu còn lại
sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu đốt lò. Hạn chế của phƣơng pháp này là phải dùng
dung môi đắt tiền, parafin thu đƣợc muốn có chất lƣợng cao phải tinh chế khá tốn
kém nên ít có giá trị cho việc triển khai thực tế.

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 5


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

1.1.6. Phối trộn cặn dầu với hydrocacbon để làm nguyên liệu cho lọc dầu
Tại Mỹ, theo US Patent số 4474622 đã có một số công trình nghiên cứu trên
quy mô pilot để xử lý lƣợng cặn dầu trong tầu chở dầu, xà lan hoặc trong bồn bể
chứa bằng cách trộn cặn dầu với ít nhất một loại hydrocacbon dạng aliphatic (chứa
từ 8-12 nguyên tử cacbon trong phân tử) và ít nhất một loại hydrocacbon thơm dạng
mono-halogenated có chứa vòng benzen hoặc naphten cùng với các hợp chất tác
nhân chống nhũ hóa và khuếch tán. Hỗn hợp trên đƣợc hòa tan trong một hợp chất
hydrocacbon với tỷ lệ từ 2 đến 10% khối lƣợng trong điều kiện áp suất 2 đến 15 bar,
hỗn hợp này sau đó đƣợc dùng trong nhà máy lọc dầu làm nguyên liệu nhƣ dầu thô.
Tuy nhiên phƣơng pháp này không ứng dụng đƣợc đối với nguồn dầu nhờn thải –là
một trong các nguồn hydrocacbon thải tiềm năng.
1.1.7. Chuyển hóa cặn dầu trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao
Theo US Patent số 6540904 B1 ngày 01/4/2003, tại Mỹ đã nâng cấp chuyển
hóa cặn dầu mỏ bằng cách trộn với dung môi và xúc tác dạng muối sắt sunfat trong
điều kiện áp suất từ 10 đến 120 at, nhiệt độ từ 380- 4200C, trong khoảng thời gian

từ 10-120 phút trong thiết bị phản ứng. Sản phẩm sau đó đƣợc làm lạnh tới nhiệt độ
phòng, khí đƣợc thải ra ngoài sau khi đã loại bỏ khí độc. Sản phẩm lỏng của quá
trình trên đƣợc đem chƣng cất để thu nhiên liệu. Đây là phƣơng pháp phải sử dụng
đến áp suất cao nên tốn kém, dẫn đến giá thành sản phẩm cao [12, 13].
1.1.8. Xử lý không tái chế
- Công nghệ đốt chất thải: Trong phƣơng pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân
hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ đƣợc khử độc tính và phá vỡ cấu trúc. Hiện nay các
thiết bị lò đốt sau thƣờng đƣợc sử dụng: đốt hở, lò đốt một buồng đốt, lò đốt nhiều
buồng đốt, lò đốt kiểu hố đốt hở, hệ thống đốt chất thải tập trung, lò đốt thùng quay,
lò đốt tầng sôi, lò đốt nhiều tầng….
- Công nghệ vi sinh: Công nghệ xử lý cặn dầu bằng phƣơng pháp sinh học
chủ yếu vẫn là cho chế phẩm sinh học trộn với cặn dầu và các chế phẩm khác nhƣ
mùn cƣa, vỏ trấu...sau đó đảo trộn, tƣới ẩm và bổ sung các chất dinh dƣỡng nhƣ N,
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 6


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

P để kích thích các loại vi sinh vật phân hủy dầu phát triển. Hiện nay, có một số
công nghệ tiên tiến xử lý bùn cặn, đất ô nhiễm dầu bằng các hệ phản ứng sinh học
(bioreactor) cho hiệu quả xử lý khá cao tuy nhiên chi phí đầu tƣ rất đắt [20]. Nếu
hôn lấp: phƣơng pháp này gây ô nhiễm vì thời gian tự phân hủy rất lâu. Nếu xử lý
bằng hóa chất: có thể sử dụng phƣơng pháp hấp phụ hoặc đông tụ - keo tụ [13].
Trƣớc tình hình công nghiệp dầu khí ngày càng phát triển, lƣợng phế thải cặn
dầu sinh ra ngày càng nhiều thì cần phải có các biện pháp thu hồi xử lý và tái chế
hiệu quả các nguồn hydocacbon thải góp phần bảo vệ môi trƣờng và tránh lãng phí
tài nguyên thiên nhiên. Ở nƣớc ta, có rất ít các công trình nghiên cứu xử lý các
nguồn hydrocacbon thải đó. Đặc biệt hầu nhƣ chƣa có công trình nào nghiên cứu tái

chế chúng thành các sản phẩm có ích nhƣ bitum.
1.1.9. Tình hình xử lý và tái chế cặn dầu và sản xuất bitum tại Việt Nam
Ở Việt nam, có rất ít công trình nghiên cứu về vấn đề này, các nghiên cứu
mang tính chất nhỏ lẻ, không hệ thống. Sau đây là một số phƣơng pháp điển hình.
a. Để phân hủy tự nhiên: chôn lấp
Phƣơng pháp thông thƣờng là thu gom hỗn hợp chất tẩy rửa và cặn dầu thô
vào bể chứa cách xa nơi dân cƣ. Các chất sẽ tự phân hủy trong một thời gian nhất
định tùy thuộc vào lƣợng cặn dầu đƣợc tách ra.
Trong thời gian diễn ra quá trình phân hủy, sẽ tạo ra các sản phẩm bay hơi, tạo mùi
khó chịu. Phƣơng pháp này có giá thành thấp, tuy nhiên gây ô nhiễm nhiều vì thời
gian tự phân hủy rất lâu, có thể lên tới 30-40 ngày, đồng thời không tận dụng đƣợc
một lƣợng lớn cặn dầu phế thải này [6, 7].
b. Sử dụng lò đốt
Tại Tổng kho xăng dầu Nhà B (Thành phố Hồ Chí Minh) - Tập đoàn xăng
dầu Việt Nam (Petrolimex) xây dựng một xƣởng xử lý chất thải cặn dầu có công
suất xử lý 500 tấn/năm gồm có hệ thống xử lý thu hồi dầu thải có công suất 0,3
tấn/giờ (375 tấn/năm) và lò đốt có công suất 50 kg/giờ (125 tấn/năm).
Chất thải rắn nhiễm dầu và bùn cặn nhiễm dầu từ các nguồn khác nhau đƣợc thu
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 7


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

gom bằng xe bồn hoặc xe tải chuyên dụng vận chuyển về xƣởng, bơm hoặc đổ vào
thiết bị tách tạp thô. Tại đây, các tạp thô đƣợc tách ra nhờ lƣới lọc và dầu đƣợc gia
nhiệt đến nhiệt độ khoảng 700C. Sau đó cặn dầu đƣợc bơm vào thiết bị tách cặn
theo nguyên lý li tâm. Dầu và nƣớc đi vào thiết bị tách nƣớc còn cặn rắn ngậm dầu
đƣa đi đốt. Nƣớc tách ra từ dầu đƣa đi xử lý trong thiết bị xử lý nƣớc thải, còn dầu

sạch đƣợc bơm vào bồn chứa. Tro còn lại sau khi đốt cặn dầu là chất trơ có thể dùng
làm vật liệu san lấp mặt bằng [6].

Hình 1.1. Quy trình xử lý cặn dầu của Petrolimex
c. Dùng tác nhân phân hủy bằng vi sinh
Hiện nay, Công ty xăng dầu B12 Quảng Ninh (Tập đoàn Xăng dầu Việt
Nam) đang nghiên cứu, ứng dụng nghiên cứu "Hệ thống xử lý cặn dầu bằng công
nghệ phân hủy sinh học" nhằm chuyển hóa bùn thải độc hại đối với môi trƣờng trở
thành phân bón hữu ích cho cây trồng [6].
Ngoài ra Công ty đã phối hợp với Viện Công nghệ Sinh học (Viện Hàn lâm
Khoa
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 8


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

học và Công nghệ Việt Nam) thực hiện công trình "Ứng dụng công nghệ phân hủy
sinh học xử lý nƣớc thải nhiễm dầu", sử dụng vi khuẩn phân lập có sẵn trong nƣớc
thải, không tạo ra sản phẩm phụ độc hại sau quá trình xử lý và bảo đảm nƣớc thải
đạt tiêu chuẩn loại B trƣớc khi xả ra ngoài. Công nghệ này đang đƣợc ứng dụng tại
5 kho xăng dầu của Công ty, chi phí xử lý thấp. Nếu công nghệ phân hủy sinh học
đƣợc triển khai ra tất cả kho xăng dầu trong cả nƣớc, sẽ tạo sự an toàn và giảm chi
phí vài trăm tỷ đồng so với các phƣơng pháp xử lý khác [6].

Hình 1.2. Quy trình xử lý b n cặn dầu b ng vi sinh của Petrolimex
d. Tái chế cặn dầu
Hiện nay có 2 cơ sở tại TP.Hồ Chí Minh đƣợc cấp giấy phép xử lý cặn dầu là
Công ty cơ khí giao thông 2 và Công ty TNHH sản xuất dịch vụ môi trƣờng xanh.

Tại các cơ sở xử lý này, chất thải rắn nhiễm dầu đƣợc lƣu giữ trong bể chứa xây
bằng bê tông cốt thép có lớp chống thấm và có mái che. Cặn dầu đƣợc xử lý tách
nƣớc và đất cát, thêm phụ gia tạo khuôn để làm thanh nhiên liệu cung cấp cho các
xí nghiệp gạch ngói, các lò gốm sứ tiểu thủ công....); khí hoá cặn dầu để sản xuất
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 9


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

khí đốt; đốt cháy và cung cấp nhiệt cho các nhà máy nhiệt điện [6].
Thạc sĩ Dƣơng Thành Trung và nhóm nghiên cứu khoa Công nghệ Hóa học
và Dầu khí Đại học Bách khoa TP HCM đã nghiên cứu thành công công nghệ “lọc
sa lắng” cặn bùn dầu vào đầu tháng 5-2002. Tái sinh cặn bùn dầu thô thành nhiên
liệu đốt. Với công nghệ này, có thể tái sinh đƣợc 50% đến 80% nhiên liệu trong cặn
bùn dầu thô. Phần cặn còn lại có thể phối trộn với một số chất làm than đốt. Công
nghệ mới này có thể giúp thu hồi từ vài chục ngàn đến vài trăm ngàn tấn nhiên liệu
từ cặn bùn dầu thô
Từ cặn dầu thu đƣợc từ bồn bể chứa và tàu dầu, nhóm nghiên cứu [2] đã
nghiên cứu biến tính bằng phản ứng oxy hóa để thu đƣợc sản phẩm có ích nhƣ
bitum thƣơng phẩm.
e. Cracking cặn dầu nhằm thu nhiên liệu lỏng
Việt Nam có rất ít công trình nghiên cứu vấn đề này, tác giả [10] đã nghiên
cứu tổng hợp zeolit Y từ cao lanh cho quá trình cracking dầu thải.
Nhƣ đã phân tích ở trên thì phần dầu thu hồi rất nặng có chứa khoảng 30%
parafin, khi chƣng cất thông thƣờng thu đƣợc thành phần vào khoảng:
- 5% ở 180 0C
-10% ở 230 0C
-50% ở 340 0C

-80% ở 360 0C.
Do đó phần dầu nặng thu hồi này có thể đem đi cracking thu nhiên liệu xăng,
DO, FO.
Ở nƣớc ta cũng đã có những nghiên cứu nghiên cứu về việc sử dụng cặn dầu
thải nhƣ nghiên cứu cấp Bộ trọng điểm- Tận dụng cặn dầu thô khu lọc hóa dầu
Dung Quất vào sản xuất nhiệt năng công nghiệp của tác giả Trần Văn Nam, Đại
học Đà Nẵng (1999). Tuy nhiên chƣa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ
thống và có hiệu quả công nghệ tổng hợp bitum-nhựa đƣờng từ các nguồn dầu phế
thải khác nhau, nhất là cặn dầu của công nghiệp dầu khí.
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 10


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

1.2. Khái quát chung về hƣớng xử lý tích cực: oxy hóa cặn dầu thải thành
bitum, một dạng nguyên liệu tốt làm nhự rải đƣờng
1.2.1. Thành phần và tính chất cặn dầu
Cặn dầu đƣợc hình thành từ quá trình tồn chứa và vận chuyển dầu thô hoặc
thƣơng phẩm, do vậy, dù ở đâu thì bản chất của cặn dầu là nhƣ nhau, đều hình thành
từ quá trình sa lắng, lắng đọng của các tạp chất cơ học, chất nhựa, các hydrocacbon
có số nguyên tử cacbon cao … chúng chỉ khác nhau về hàm lƣợng và phụ thuộc rất
nhiều vào chất lƣợng dầu thô của mỏ khai thác [1, 3, 4, 5].
Tính chất và thành phần của các loại cặn đáy trong bể chứa phụ thuộc vào nhiều yếu
tố khác nhau, trong đó chủ yếu phụ thuộc vào loại sản phẩm dầu đƣợc tồn chứa, các
điều kiện và thời hạn tồn chứa.
Tuỳ theo tính chất vật lý của chúng, các loại có loại cứng (màng các oxít, gỉ
kim loại) hoặc loại xốp do các sản phẩm oxy hoá kết tụ lại trên bề mặt. Để chọn
đƣợc phƣơng pháp súc rửa bể hợp lý, ta có thể chia các loại cặn ra làm ba nhóm:

hữu cơ, vô cơ và hỗn hợp của hai nhóm trên. Cặn vô cơ trên thành bể dƣới dạng vảy
gỉ. Cặn hữu cơ bao gồm các hợp chất hydrocacbon (cacben, cacboit…) dễ hoà tan
trong xăng, dầu hoả hoặc các dung môi khác ngoài ra còn gồm cặn hắc ín và cặn
nhựa bitum.
a. Cặn dầu mỏ
Cặn trong các bể chứa dầu mỏ nguyên khai, xét về tính chất của nó thì gồm
hỗn hợp các hợp chất hữu cơ và vô cơ.
Dầu mỏ nhƣ ta đã biết là một hỗn hợp nhiều hydrocacbon có phân tử lƣợng
khác nhau. Trong thời gian tồn chứa tại bể, ở những điều kiện nhất định (áp suất,
nhiệt độ), những hydrocacbon cao phân tử loại xerazin và parafin dƣới dạng các
tinh thể chứa sẽ bắt đầu tách ra khỏi dầu mỏ, chúng có thể lẫn trong dung môi hoặc
lắng xuống bể.
Đồng thời trong các cặn đáy tại các bể chứa dầu mỏ nguyên khai còn có lẫn
các phần tử nham thạch từ lòng đất theo dầu mỏ chảy vào, cùng với nƣớc và các tạp
Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 11


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

chất khác, các tinh thể parafin do đông tụ thành những phức hệ riêng có đƣờng kính
tới 0,5 – 1mm nên lắng xuống đáy bể, ở đây chúng dần dần kết chặt với các tinh thể
cát và các tạp chất khác nhau tạo thành một lớp cặn bền vững, gây hậu quả xấu cho
việc sử dụng các bể chứa. Trong quá trình tồn chứa dầu mỏ tại các bể chứa, sau khi
bơm chuyển hết dầu theo đƣờng ống hoặc chuyển tải hết theo đƣờng ống hoặc
chuyển tới các wagon xitec ta sẽ thấy dƣới đáy bể còn đọng lại chủ yếu là parafin,
cặn hắc ín và nhựa asphanten.
Cùng với cát, vảy gỉ sắt và các tạp chất cứng khác tạo thành một khối kết
chặt. Phần cặn nào chƣa kịp lắng kết chặt thì sẽ dễ dàng tan ra khi có dòng dầu mỏ

mới phun tiếp vào nên xuất hiện khối lắng kết không đều dƣới đáy bể nhƣ mức cặn
lắng tại vùng có ống xuất.
Theo tài liệu của hai công ty quản lý đƣờng ống dẫn dầu Tatarxki và
Barkiaxki thì trong các bể chứa dầu mỏ dung tích là 5000m3 thì độ cao trung bình
của lớp cặn trong 1 năm là 500 – 800mm.
Bảng 1.1. Thành phần cặn trong bể chứa dầu mỏ tiêu biểu
Thành phần

% khối lượng

Nƣớc

17

Thành phần cơ học, cacboit

16

Dầu mỡ

47

Parafin trong dầu mỡ

21

Các chất nhựa, asphanten

18

Các chất không phân tích đƣợc 2
Phần cặn rắn dầu sau khi tách nƣớc và các tạp chất cơ học ngƣời ta xác định
đƣợc các chỉ tiêu đặc trƣng nhƣ sau:
Bảng 1.2. Các thông số của cặn dầu
Chỉ tiêu phân tích

Dầu

Học viên: Nguyễn Đức An

Phân

đoạn
Trang 12

Phân đoạn 300- Phân đoạn >


Luận văn cao học GVHD: PGS-TS Hoàng Xuân Tiến

cặn

<3000C

4850C

4850C

% khối lƣợng

100

0,77

50,75

29,17

Tỷ trọng 20oC

0, 841

10,00

0,86

0,90

40

-

32, 00

41,50

0,215

-

-

0,19

41,60

-

40,51

-

H.lƣợng tro % kl

0,12

-

0,04

0,08

H.lƣợng cốc % kl

13,898

-

0,19

13,55

H.l Asphanten %kl

6,95

-

-

6,50

H.lƣợng nhựa % kl

13,96

-

-

13,96

Nhiệt độ đông đặc
o

C

Hàm lƣợng S %
k.lƣợng
Hàm lƣợng parafin

% kl

b. Cặn nhiên liệu đốt lò
Nhiên liệu đốt lò (Fuel oil, viết tắt là FO) là sản phẩm của quá trình chƣng
cất, thu đƣợc từ phân đoạn dầu thô có nhiệt độ sôi trên 3000C. Tuy nhiên, nhiên liệu
đốt lò cũng có thể nhận đƣợc từ phần chƣng cất nhẹ hơn, hoặc từ phần cặn của các
công đoạn chế biến sâu (cracking, reforming), hoặc đƣợc pha trộn với những thành
phần nhẹ và sử dụng cho các lò đốt nồi hơi, cho động cơ diesel tàu thuỷ và các quá
trình công nghệ khác… Vì vậy, khái niệm nhiên liệu đốt lò (FO) cũng bao hàm các
loại nhiên liệu nhẹ hơn, có nhiệt độ cất trung bình, màu hồ phách… nhƣ nhiên liệu
diesel, dầu hỏa thắp đ n khi chúng đƣợc sử dụng làm nhiên liệu đốt lò.
Nhiên liệu FO nặng hơn nhiên liệu DO và xăng, do đó quá trình lắng tách và
đông tụ các hydrocacbon cao phân tử xuống đáy bồn bể chứa nhiên liệu FO xảy ra
mạnh hơn.

Học viên: Nguyễn Đức An

Trang 13