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
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (953.38 KB, 97 trang )
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
CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HÓA DẦU
QUÁ 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 - HÓA DẦU
KHOÁ 2009
HÀ NỘI – 2010
1
Luận văn thạc sỹ
MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................3
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................5
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................7
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT................................................................9
1.1. TỔNG QUAN VỀ CẶN DẦU.........................................................................9
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh cặn dầu. .......................................................................9
1.1.2. Thành phần và tính chất cặn dầu.............................................................13
1.1.3. Tác hại của 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 và điện thế zeta. ..................................................................37
1.3.TỔNG QUAN VỀ BITUM.............................................................................39
1.3.1. Giới thiệu về bitum. ................................................................................39
1.3.2. Quá trình oxy hóa cặn dầu tạo bitum. .....................................................44
1.3.3. Ứng dụng của 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 và 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 các tạp chất cơ học và cacboit bằng phương pháp trích ly .....54
2.2.3. Xác định asphanten. ................................................................................56
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
2
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 và dụng cụ..................................................................................58
2.3.3. Quá trình oxy hoá 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 của nhiệt độ. .........................................................................66
3.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ sục khí.................................................................68
3.2.3. Ảnh hưởng của chất điện ly. ...................................................................69
3.1.4. Ảnh hưởng của kết hợp chất điện ly và sục khí. .....................................71
3.2. THÀNH PHẦN CẶN DẦU...........................................................................73
3.3. QUÁ TRÌNH OXY HOÁ CẶN DẦU FO THÀNH BITUM. .......................73
3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ. .....................................................74
3.3.2. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến chỉ tiêu chất lượng bitum. .................81
3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ thể tích không khí. ..............................................84
3.3.4. Ảnh hưởng của phụ gia đến độ giãn dài của bitum.................................87
3.3.5. Đề xuất hướng nghiên cứu đối với 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
3
Luận văn thạc sỹ
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô giáo,
GS.TS Đinh Thị Ngọ đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn
tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ
Hữu cơ - Hóa dầu cũng như các thầy cô, các cán bộ phòng thí nghiệm trực thuộc
các khoa, bộ môn của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện tốt nhất
cho em trong suốt thời gian làm luận văn.
Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện
thuận lợi cho em hoàn thành bản luận văn này.
Em chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm 2010.
Học viên
Hồ Thị Hương
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
4
Luận văn thạc sỹ
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học của tôi. Các số liệu trong luận
văn là trung thực và có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng. Các kết quả của luận văn chưa
từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010.
Người cam đoan
Hồ Thị Hương
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
5
Luận văn thạc sỹ
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần cặn trong bể chứa dầu mỏ.....................................................15
Bảng 1.2: Các thông số của cặn dầu ........................................................................15
Bảng 1.3: Thành phần của cặn DO và FO ( thời gian tồn chứa là 5 năm )...............16
Bảng 1.4 : Thành phần cặn đáy trong bể chứa mazut. ..............................................18
Bảng 1.5: Một số tính chất vật lý của axit oleic.......................................................35
Bảng 1.6: Giới thiệu chất HĐBM Tween-60 ...........................................................37
Bảng 1.7: Thành phần nguyên tố chính của bitum. ..................................................39
Bảng 3.1: Khảo sát hiệu suất tách dầu tại nhiệt độ 250C ..........................................66
Bảng 3.2: Khảo sát hiệu suất tách dầu tại nhiệt độ 400C ..........................................66
Bảng 3.3: Khảo sát hiệu suất tách dầu tại nhiệt độ 600C ..........................................67
Bảng 3.4: Khảo sát hiệu suất tách dầu ở 800C ..........................................................67
Bảng 3.5: Khảo sát hiệu suất tách dầu với tốc độ sục khí 1 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 2 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 là (NH4)2SO4 .............70
Bảng 3.10: Hiệu suất tách dầu khảo sát sử dụng chất điện ly là 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 là (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 quả phân tích thành phần của cặn FO..............................................73
Bảng 3.15: Đặc trưng kỹ thuật của loại bitum mác 60/70 (Yukong-Hàn Quốc) ......74
Bảng 3.16: Các chỉ tiêu của bitum thu được ở điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 200±3oC) 75
Bảng 3.17: Các chỉ tiêu của bitum thu được ở điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 220±3oC) 75
Bảng 3.18: Các chỉ tiêu của bitum thu được ở điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 240±3oC) 76
Bảng 3.19: Các chỉ tiêu của bitum thu được ở điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 260±3oC) 76
Bảng 3.20: Các chỉ tiêu của bitum thu được ở điều kiện oxi hoá (1÷3 h; 280±3oC) 76
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
6
Luận văn thạc sỹ
Bảng 3.21: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến các chỉ tiêu của bitum ở nhiệt độ
t0= 2400C, thời gian 1.5÷2 h....................................................................82
Bảng 3.22: Ảnh hưởng của tốc độ thể tích không khí đến các chỉ tiêu của bitum ở
t0=240÷2500C, τ=1.5÷2 giờ, thể tích cặn dầu phản ứng là 500 ml .........84
Bảng 3.23: Ảnh hưởng của H2SO4 đặc đến chỉ tiêu chất lượng của bitum. ...........86
Bảng 3.24: So sánh chất lượng bitum thu được khi oxy hóa cặn dầu và bitum
thương phẩm mác 60/70 của Hàn Quốc..................................................87
Bảng 3.25: Ảnh hưởng của phụ gia đến chất lượng của bitum oxy hoá...................88
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
7
Luận văn thạc sỹ
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình lắng tách cặn dầu
.................................................................................................................51
Hình 2.2: Sơ đồ tách nước, tạp chất cơ học, nhựa, asphanten, dầu mỡ trong 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 hoá cặn dầu thành bitum..............................................59
Hình 2.5: Sơ đồ thiết bị ‘‘vòng và bi’’ xác định nhiệt độ hoá 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 của nhiệt độ tới hiệu suất thu hồi dầu ................................... 69
Hình 3.2: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí tới hiệu suất thu hồi dầu.......................... 71
Hình 3.3: Ảnh hưởng của chất điện ly tới hiệu suất thu hồi dầu ............................. 72
Hình 3.4: Ảnh hưởng kết hợp của chất điện ly với sục khí ..................................... 75
Hình 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ xuyên kim ...........................77
của bitum oxy hóa. ..................................................................................77
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới nhiệt độ chảy............................78
mềm của bitum oxy hóa. .........................................................................78
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới nhiệt độ giãn.............................78
dài của bitum oxy hóa. ............................................................................78
Hình 3.8: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới độ lún kim. ...........................................83
Hình 3.9: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới nhiệt độ chảy mềm. ..............................83
Hình 3.10: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới độ giãn dài. .........................................83
Hình 3.11: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí tới độ xuyên kim. ...................................85
Hình 3.12: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí tới nhiệt độ chảy mềm............................85
Hình 3.13: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí tới độ giãn dài. .......................................86
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
8
Luận văn thạc sỹ
MỞ ĐẦU
Cặn dầu là sản phẩm không mong muốn. Lượng cặn này sinh ra từ các quá
trình khai thác dầu mỏ, chế biến, vận chuyển hay tồn chứa và gây ảnh hưởng xấu
đến chất lượng nhiên liệu, chất lượng động cơ cũng như bồn bể chứa. Theo ước tính
hệ số phát sinh cặn dầu cho một tấn dầu mỏ vào khoảng 7 kg/tấn[4]. Như vậy với
sản lượng dầu mỏ ước tính khai thác trên 10 triệu tấn/ năm thì lượng cặn tích tụ
hàng năm ở nước ta là trên 70000 tấn/ năm.
Theo đó, nhu cầu súc rửa bồn bể chứa xăng dầu, tàu dầu trở thành một nhu
cầu bắt buộc. Theo định kỳ 2-5 năm và tùy thuộc mức độ vận chuyển mà công tác
sú rửa tàu chở dầu, bồn bể chứa được tiến hành . Mỗi lần súc rửa như vậy thải ra
một lượng lớn cặn dầu. Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, hiện tại,
lượng 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. Lượng cặn dầu sẽ tăng trong những năm tiếp
theo cùng với sự gia tăng của đội tàu chuyên chở của PVT, PTSC cũng như từ các
kho xăng dầu. Tới năm 2020, lượng cặn dầu dự tính sẽ là 11900 tấn/năm và nhu cầu
xử lý gần 40 tấn mỗi ngày [4]. Với lượng cặn như thế vấn đề nảy sinh là cần thu hồi
và xử lý hiệu quả hỗn hợp sau quá trình tẩy rửa, việc làm này không chỉ mang ý
nghĩa kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giúp cho ngành công nghiệp của
Việt Nam phát triển theo hướng xanh - sạch.
Luận văn này nhằm nghiên cứu tìm các phương pháp tốt nhất để thu hồi cặn
dầu từ hỗn hợp sau tẩy rửa sau đó chế biến cặn dầu đó thành bitum theo phương
pháp oxy hóa.
Các đóng góp về mặt khoa học của luận văn bao gồm:
o Khảo sát và tìm được các điều kiện tối ưu để thu hồi cặn dầu từ hỗn hợp
sau tẩy rửa.
o Đã khảo sát và tìm được quy luật ảnh hưởng của các yếu tố tới quá trình oxy
hóa cặn dầu đã thu hồi thành bitum, từ đó tìm ra các điều kiện tối ưu.
o Xác định được các chỉ tiêu chất lượng của bitum oxy.
o Đề xuất nghiên cứu các ứng dụng khác nhau của bitum oxy hóa.
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
9
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 có thể phát sinh theo các 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 trong quá trình chế biến dầu mỏ.
Trong quá trình chế biến dầu mỏ, phần cặn dầu tồn tại chủ yếu ở dạng dầu
cặn FO hay bitum (bitum là loại sản phẩm nặng nhất thu được từ dầu mỏ hoặc bằng
con đường chưng cất chân không rất sâu hoặc bằng con đường khử asphan bằng
propan các loại cặn chưng cất chân không hay bằng con đường oxy hoá các loại cặn
sinh ra trong quá trình chế biến dầu mỏ) [2,10].
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
10
Luận văn thạc sỹ
Do vậy, có thể xem như quá trình chế biến dầu mỏ thành các sản phẩm khác
nhau không sinh ra cặn dầu trực tiếp mà cặn dầu chỉ sinh ra trong quá trình vận, tồn
chứa dầu thô trước khi vào chế biến.
1.1.1.2. Sự tạo thành cặn dầu trong quá trình vận chuyển, tồn chứa dầu mỏ,
xăng dầu thương phẩm trong hệ thống bồn bể chứa.
Trong quá trình vận chuyển và tồn chứa, phẩm chất của dầu mỏ cũng như
các sản phẩm dầu có thể bị kém đi do mất các phần nhẹ, do nhiễm bẩn các tạp chất
cơ học, do lẫn lộn các loại dầu khác nhau trong khi nhập vào các phương tiện chưa
tháo cặn và chưa rửa sạch, hoặc trong khi bơm chuyển liên tiếp các loại sản phẩm
dầu khác nhau trong cùng một đường ống, do lẫn nước, hơn nữa dưới tác dụng của
oxy trong không khí và nhiệt độ. Cho dù là tồn chứa hay vận chuyển dưới hình thức
nào: đường bộ hay đường sắt, đường thủy, đường ống thì sau một thời gian nhất
định, tuỳ theo phẩm chất của các sản phẩm, thời gian và nhiệt độ tồn chứa mà có
hiện tượng tích tụ, lắng đọng ngày càng tăng [2].
Người ta thấy rằng cặn dầu xuất hiện trong quá trình tồn chứa và vận chuyển
chính là do hai nguyên nhân:
◊
Một là do sự thiếu ổn định của nhiên liệu trong quá trình bảo quản.
◊
Hai là do quá trình xuất, nhập: nước, tạp chất cơ học lẫn theo sản
phẩm dầu đi vào bồn, bể chứa.
a. Sự ổn định của nhiên liệu trong quá trình tồn chứa.
Sự thiếu ổn định của nhiên liệu là nguyên nhân tạo ra các lớp cặn dầu không
mong muốn, bám dính trên các bề mặt bồn bể chứa đường ống hay tàu chở dầu. Do
vậy mà tính chất ổn định của các sản phẩm dầu mỏ trong bất cứ quá trình vận
chuyển hay tồn chứa nào cũng được coi là một chỉ tiêu rất quan trọng của nhiên
liệu.
Yêu cầu đề ra cho các loại nhiên liệu dầu mỏ không những được quy định
bằng những điều kiện sử dụng chúng trong động cơ, mà bằng nhiều yếu tố sử dụng
khác nữa, trước hết là những điều kiện bảo quản. Điều quan trọng nhất là phải làm
sao cho từ lúc sản xuất ra nhiên liệu cho đến khi đem sử dụng vào động cơ, nhiên
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
11
Luận văn thạc sỹ
liệu vẫn giữ được các phẩm chất ban đầu của chúng, có nghĩa là sự ổn định về
phương diện vật lý và hóa học không được thay đổi trong suốt quá trình vận chuyển
và tồn chứa lâu dài.
Đối với nhiên liệu lỏng, sự ổn định về mặt vật lý thể hiện ở sự cố định thành
phần cất và áp suất hơi, muốn thế phải đảm bảo độ kín khít của phương tiện tồn
chứa, không để mất những phần nhẹ.
Sự ổn định hoá học của nhiên liệu là khả năng giữ vững các chỉ tiêu chất
lượng của chúng dưới sự tác động của các yếu tố bên ngoài (oxy không khí, nhiệt
độ, ảnh hưởng xúc tác của kim loại, ánh sáng… ). Trong quá trình vận chuyển, vấn
đề tiếp xúc giữa sản phẩm dầu với oxi không khí là vấn đề không thể tránh khỏi, và
như vậy trong những điều kiện nhất định, sẽ xảy ra phản ứng oxy hoá của sản phẩm
dầu. Kết quả của phản ứng oxy hoá dẫn đến các tính chất hoá lý của sản phẩm dầu
sẽ bị thay đổi và chính điều đó sẽ làm cho phẩm chất của sản phẩm kém hẳn đi. Tốc
độ oxy hoá, mức độ oxy hoá cũng như tính chất của các sản phẩm oxy hoá đều phụ
thuộc vào các yếu tố dưới đây:
◊
Bản chất hoá học của chính loại sản phẩm đó, cụ thể là tính chất của
các hợp chất hoá học có trong sản phẩm, hàm lượng của các hợp chất đó trong hỗn
hợp và quan hệ của chúng với sự tác động của oxy trong không khí.
◊
Các điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, áp suất và bề mặt tiếp xúc giữa
sản phẩm với oxy.
◊
Có lẫn các chất có khả năng làm tăng nhanh hoặc giảm chậm quá
trình oxy hoá.
Sự ổn định về hoá học của nhiên liệu chủ yếu được xác định bởi cấu tạo phân
tử của chúng, trong cấu tạo phân tử có nhiều hydrocacbon chưa no thì tính ổn định
kém, nhiên liệu bị oxy hoá và trùng hợp rất nhanh, tạo nên các chất nhựa và axit,
đồng thời làm biến đổi luôn thành phần hoá học của chúng.
Quá trình oxy hoá nhiên liệu (tạo thành nhựa) xảy ra dần dần. Có thể coi
những sản phẩm ban đầu của quá trình oxy hoá chính là những peroxit. Đây là
những hợp chất kém bền vững, có khuynh hướng biến chủng nhanh. Yếu tố chủ yếu
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
12
Luận văn thạc sỹ
có ảnh hưởng nhất tới sự hình thành phản ứng bậc hai của các peroxit là nhiệt độ,
tốc độ của quá trình tự phản ứng sẽ tăng nhanh nếu nhiệt độ tăng. Dưới tác động của
nhiệt độ cao, áp suất cao và tác động của oxy không khí, sẽ xuất hiện nhiều nhựa,
asphanten, axit và các sản phẩm của hiện tượng oxy hoá nặng hơn như cacben và
cacboit không tan trong dầu.
Trong số tất cả các nhiên liệu dầu mỏ thương phẩm, đặc biệt chỉ có loại xăng
chế tạo theo phương pháp cracking có chứa nhiều hydrocacbon không no và nhiều
hợp chất kém bền vững khác có khả năng gây phản ứng oxy hoá, tạo nên những sản
phẩm khác nhau có tính chất giống như nhựa.
Khuynh hướng tạo nhựa của nhiên liệu phần lớn phụ thuộc vào nhiệt độ, bề
mặt tiếp xúc với không khí và tác động của xúc tác kim loại và áng sáng.
Các hợp chất không phải là hydrocacbon có nhiều trong nhiên liệu được tạo
thành trong quá trình oxy hoá nhiên liệu cũng ảnh hưởng tới hiện tượng tạo nhựa.
Nếu trong nhiên liệu có các hợp chất lưu huỳnh và hợp chất nitơ thì sự tạo nhựa
trong quá trình tồn chứa càng mạnh thêm.
Các sản phẩm của quá trình oxy hoá như peroxit và các chất nhựa có tính
axit càng thúc đẩy quá trình oxy hoá. Các chất nhựa trung tính có tác dụng kìm hãm
quá trình oxy hoá nhiên liệu.
Người ta đánh giá khuynh hướng tạo nhựa của các loại xăng ôtô trong quá
trình tồn chứa lâu dài theo thời kỳ cảm ứng, có nghĩa là theo số phút không bị hấp
phụ oxy của một mẫu thử xăng trong các điều kiện thí nghiệm (có nhiệt độ 1000 C
và áp suất cao).
Ngoài những yếu tố đã kể trên, tác động xúc tác của kim loại, nhất là đồng,
cũng làm ảnh hướng tới tính chất ổn định của xăng. Tác động này thể hiện dưới
dạng quá trình oxy hoá khử giữa kim loại với các muối của nó và giữa các peroxit
với các sản phẩm oxy hoá khác hoặc với chất chống oxy hoá.
Trong quá trình tồn chứa, phẩm chất của các loại nhiên liệu đều bị biến đổi
rất nhiều. Cùng với lượng nhựa tăng lên trong quá trình tồn chứa, độ axit và màu
sắc của nhiên liệu diezen cũng bị biến đổi. Đó là dấu hiệu đầu tiên của sự mất phẩm
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
13
Luận văn thạc sỹ
chất. Muốn giảm bớt sự tạo nhựa do tác động của không khí, tốt nhất nên tồn chứa
các sản phẩm dầu sáng, đặc biệt là xăng, dưới một lớp bột cách ly bền vững hoặc
dưới một lớp màng hoạt tính bề mặt.
Việc đánh giá tính chất ổn định của nhiên liệu trong quá trình tồn chứa dựa
trên cơ sở xác định hiệu quả tác động của oxy không khí lên loại nhiên liệu đó trong
điều kiện nhiệt độ cao, có chất xúc tác hoặc không có chất xúc tác. Hiệu quả đó
thường thể hiện ở sự tạo nhựa, sự tạo các chất kết tủa và các sản phẩm ăn mòn hoà
tan trong sản phẩm thí nghiệm.
Khuynh hướng tạo nhựa của nhiên liệu trong quá trình tồn chứa được biểu
thị bằng chỉ số iốt và giai đoạn cảm ứng.
b. Cặn dầu sinh ra trong quá trình xuất, nhập.
Ngoài ra, trong quá trình vận chuyển tồn chứa, dầu mỏ và các sản phẩm dầu
thường bị lẫn nước cũng như bị nhiễm bẩn nhiều loại tạp chất cơ học như bụi, cát,
gỉ sắt…
Tại các mỏ dầu, dầu mỏ được để lắng cẩn thận, mặc dù vậy một phần nước
và tạp chất vẫn còn lẫn trong dầu đi vào đường ống và các bể chứa của nhà máy. Số
lượng các tạp chất phục thuộc vào thế nằm của túi dầu trong tầng đất mỏ và phương
pháp khai thác dầu mỏ. Trong quá trình tồn chứa dầu mỏ, phần lớn các tạp chất
đọng lại trong bể chứa và trong bộ phận lắng bùn của thiết bị lắng. Những phần tử
tạp chất nhỏ nhất có thể vẫn còn lại trong dầu dưới dạng huyền phù (đặc biệt là loại
dầu mỏ có nhiều nhựa), rồi sau đó trong quá trình chưng cất, một phần tạp chất sẽ
kết bám trên thành thiết bị và thành lò ống, đẩy nhanh quá trình tạo cốc của dầu mỏ
[11, 27, 28].
1.1.2. Thành phần và tính chất cặn dầu.
Cặn dầu được hình thành từ quá trình tồn chứa và vận chuyển dầu thô hoặc
thương phẩm, do vậy, dù ở đâu thì bản chất của cặn dầu là như 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 lượng và phụ thuộc rất
nhiều vào chất lượng dầu thô của mỏ khai thác [2, 10, 11, 12].
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
14
Luận văn thạc sỹ
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 được 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
được phương 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 dưới 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.
1.1.2.1. 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 như ta đã biết là một hỗn hợp nhiều hydrocacbon có phân tử lượng
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 xêrêzin và parafin dưới 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 nước và các tạp
chất khác, các tinh thể parafin do đông tụ thành những phức hệ riêng có đường 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 đường ống hoặc chuyển tải hết theo đường ống hoặc
chuyển tới các wagon xitec ta sẽ thấy dưới 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 chưa kịp lắng kết chặt thì sẽ dễ dàng tan ra khi có dòng dầu mỏ
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
15
Luận văn thạc sỹ
mới phun tiếp vào nên xuất hiện khối lắng kết không đều dưới đáy bể như mức cặn
lắng tại vùng có ống xuất.
Theo tài liệu của hai công ty quản lý đường 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 [2].
Bảng 1.1: Thành phần cặn trong bể chứa dầu mỏ.
Thành phần
% khối lượng
Nước
18
Thành phần cơ học
12
Parafin
21
Dầu mỏ, các chất nhựa
49
Phần cặn rắn dầu sau khi tách nước và các tạp chất cơ học người ta xác định
được các chỉ tiêu đặc trưng như sau:
Bảng 1.2: Các thông số của cặn dầu
Chỉ tiêu phân tích
Dầu cặn
Phân đoạn
0
<300 C
Phân đoạn
0
300- 485 C
Phân đoạn
> 4850C
% khối lượng
100
0,77
50,75
29,17
Tỷ trọng 20oC
0, 841
10,00
0,86
0,90
Nhiệt độ đông đặc oC
40
-
32, 00
41,50
H.lượng S % k.lượng
0,215
-
-
0,19
H.lượng parafin % kl
41,60
-
40,51
-
H.lượng tro % kl
0,12
-
0,04
0,08
H.lượng cốc % kl
13,898
-
0,19
13,55
H.l Asphanten %kl
6,95
-
-
6,50
H.lượng nhựa % kl
13,96
-
-
13,96
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
16
Luận văn thạc sỹ
1.1.2.2. Cặn nhiên liệu đốt lò.
Nhiên liệu đốt lò (Fuel oil, viết tắt là FO) là sản phẩm của quá trình chưng
cất, thu được từ phân đoạn dầu thô có nhiệt độ sôi trên 3000C. Tuy nhiên, nhiên liệu
đốt lò cũng có thể nhận được từ phần chưng cất nhẹ hơn, hoặc từ phần cặn của các
công đoạn chế biến sâu (cracking, reforming), hoặc được pha trộn với những thành
phần nhẹ và sử dụng cho các lò đốt nồi hơi, cho động cơ diezen 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 hổ phách… như nhiên liệu
diezen, dầu hỏa thắp đèn khi chúng được 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.
Bảng 1.3: Thành phần của cặn DO và FO ( thời gian tồn chứa là 5 năm ).
Hàm lượng chất, % khối lượng
Loại cặn
Tạp chất
Nước
cơ học +
Asphanten Nhựa
Dầu mỡ
Parafin
cacboit
DO
17,31
22,27
6,27
11,12
46,05
25,95
FO
18,69
30,62
13,58
12,27
31,80
18,45
Ngoài ra, sản phẩm dầu càng nặng càng chứa nhiều hợp chất của nitơ, lưu
huỳnh hoạt tính nên thúc đẩy hiện tượng ăn mòn điện hoá, gây phá huỷ thành và
đáy thiết bị tồn chứa, tạo ra gỉ sắt và tạp chất cơ học nhiều hơn. Đồng thời đây cũng
là nguyên nhân thúc đẩy quá trình tạo nhựa và asphanten trong nhiên liệu FO nhanh
hơn so với các loại nhiên liệu khác.
Như vậy, trong cùng thời gian và điều kiện tồn chứa, phụ thuộc vào bản chất
của nhiên liệu, nếu nhiên liệu càng nặng thì trong cặn càng chứa nhiều nhựa,
asphanten, cacboit và tạp chất cơ học.
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
17
Luận văn thạc sỹ
1.1.2.3. Cặn của các sản phẩm dầu sáng.
Tính chất của các loại cặn đáy trong các bể chứa dầu sáng có khác đôi chút
so với cặn đáy, ở đây nó bao gồm các sản phẩm ăn mòn và các tạp chất cơ học. Các
sản phẩm ăn mòn nằm lẫn trong khối sản phẩm dầu dưới dạng các hạt cực nhỏ trong
suốt quá trình sử dụng bể. Trong đó các sản phẩm của quá trình oxy hoá chiếm chủ
yếu (đặc biệt là trong các sản phẩm tổng hợp bằng phương pháp xúc tác).
Cặn trong các bể chứa dầu nhờn cũng gồm các sản phẩm ăn mòn các tạp chất
cơ học và loại nhũ tương lẫn trong nước.
1.1.2.4. Cặn mazut.
Các loại cặn đáy trong bể chứa mazut, về thành phần hoá học và các tính
chất vật lý - lưu biến học mà nói, khác hẳn với các sản phẩm dầu chủ yếu. Phần
chính của cặn là các hợp chất cao phân tử thuộc loại asphanten, phần còn lại không
tan gồm những cacben và cacboit có tỷ trọng cao (thường cao hơn một đơn vị).
Nhìn bề ngoài thì cặn này có mầu đen sệt, rất nhớt.
Quá trình lắng các asphanten, cacben và cacboit tách ra từ mazut chủ yếu
liên quan tới vấn đề tăng nhiệt độ trong khi hâm nóng mazut tại bể chứa. Đặc biệt
kém ổn định nhất là loại cặn cracking có chứa trên 1% cacboit. Trường hợp hâm
nóng mazut trong quá trình tồn chứa thì cacboit sẽ lắng kết trên thành và đáy kim
loại của bể, cũng như trên mặt của các thiết bị hâm nóng đặt bên trong bể. Như vậy
là chính chế độ dùng nhiệt để bảo quản mazut là một trong những yếu tố quan trọng
đẩy mạnh quá trình tách cacboit và lắng kết chúng trên các bề mặt kim loại của bể
chứa.
Ngoài ra sự hút bám các loại nhựa trung tính và những hydrocacbon cao
phân tử (có trong mazut) trên bề mặt các phân tử asphanten và cacboit cùng là một
yếu tố quan trọng khác gây nên tình trạng tạo thành cặn trong bể. Do sự đông tụ của
các phần tử nói trên, quá trình tạo cặn lại càng mạnh thêm.
Một yếu tố khác không kém phần quan trọng, đồng thời gây khó khăn thêm
cho quá trình súc rửa cặn đáy trong các bể chứa mazut, là có lẫn một số lượng lớn
các hợp chất lưu huỳnh.
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
18
Luận văn thạc sỹ
Kết quả phân tích chúng ta biết thành phần của cặn đáy trong các bể chứa
mazut ( tính ra % kl) như sau:
Bảng 1.4: Thành phần cặn đáy trong bể chứa mazut.
Thành phần
Phần trăm (%KL)
Nước
6,0
Asphanten
8,1
Nhựa
4,5
Parafin
1,3
Cacboit không tan trong benzen và tạp chất cơ học
36,4
Than cốc ( lẫn với các khoáng tạp không cháy)
45,9
Tro
5,8
Lưu huỳnh
3,8
Cặn đáy trong các bể chứa mazut là một khối đặc sệt. Các chất nhựa,
asphanten lắng xuống đáy bể, lâu dần dính kết lại với nhau tạo thành một lớp cặn
vững chắc. Nếu cặn này tồn tại lâu dài trong bể thì sự kết dính lại càng tăng thêm và
cặn sẽ trở thành nhựa asphan cứng. Việc súc rửa cho loại bể này rất khó khăn nếu
như không sử dụng các biện pháp cơ học chuyên dụng, các biện pháp hóa lý hay
chất tẩy rửa đặc chủng.
1.1.3. Tác hại của cặn dầu.
1.1.3.1. Tác hại của cặn dầu với bồn bể chứa.
Trong nhiên liệu có nước, hiện tượng gỉ sẽ xuất hiện ở những nơi tiếp xúc
giữa nước với kim loại. Trong quá trình tồn chứa tại bể, các sản phẩm dầu dần dần
bị lẫn nước do hấp thụ hơi nước trong các khoảng trống chứa hơi, chủ yếu là thành
bể và và các tầng thép phía trên thành bể là nơi tiếp xúc thường xuyên với không
khí. Trong lớp nước lót bể, thường bao giờ cũng có chứa nhiều các loại muối
khoáng hòa tan. Chính loại nước này là nguyên nhân gây nên gỉ dưới dạng các cặp
điện phân giữa các tấm kim loại làm đáy bể và tầng dưới thành bể với kim loại của
các mối hàn.
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
19
Luận văn thạc sỹ
Phần lớn các loại nhiên liệu đều có chứa các loại axit và kiềm tan trong
nước, các axit hữu cơ khác nhau, các peroxit và các sản phẩm oxy hoá khác, xuất
hiện trong quá trình tồn chứa. Các hợp chất hoạt tính đó trong thành phần các sản
phẩm dầu đều là nguyên nhân gây nên hiện tượng ăn mòn kim loại làm cho gỉ bể.
Một số nhiên liệu là môi trường xâm thực đối với các kim loại đen. Bởi vậy
các loại bể chứa, xitéc và ống dẫn làm bằng kim loại đều bị ăn mòn. Nguy hiểm hơn
đối với kim loại là trong nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, các hợp chất lưu huỳnh dạng
dihydrosunfua H2S và lưu huỳnh mercaptan gây ăn mòn mạnh hơn cả.
Những hợp chất có hại này thông thường nằm chủ yếu trong phần cặn dầu,
chính vì vậy mà cặn dầu có tác dụng gây ăn mòn đối với bể chứa và thiết bị vận
chuyển rất mạnh [2].
1.1.3.2. Tác hại của cặn dầu với động cơ .
Trong thành phần cặn dầu có chứa nước, nhựa, asphanten, dầu mỡ có khối
lượng phân tử lớn, cacboit, cacben... Nước luôn là tác nhân có hại. Ví dụ, nước
trong dầu nhờn làm tăng khả năng oxy hóa của dầu, làm tăng quá trình ăn mòn các
chi tiết kim loại tiếp xúc với dầu, làm giảm khả năng bôi trơn của dầu. Nước trong
nhiên liệu làm giảm khả năng tỏa nhiệt của nhiên liệu, làm tắc bộ chế hòa khí, tắc
vòi phun nhiên liệu. Ở nhiệt độ thấp, nước đóng băng và làm tắc hẳn các thiết bị lọc
nhiên liệu, làm tắc ống dẫn, đấy có thể là nguyên nhân tai nạn của các động cơ hàng
không
Các chất nhựa kết tủa kết tủa trong nhiên liệu sẽ làm giảm hẳn các tính chất
sử dụng của nhiên liệu đó và gây hậu quả xấu cho hoạt động của động cơ. Nguyên
nhân chủ yếu của những sự cố xảy ra trong động cơ là do sử dụng những sản phẩm
oxy hóa sinh ra trong quá trình tồn chứa lâu dài. Các sản phẩm nhựa không hòa tan
(mặc dù số lượng không lớn lắm) cùng với nước, cặn bẩn và gỉ kim loại tạo thành
chất kết tủa dưới dạng nhũ tương bền vững, là nguyên nhân chủ yếu gây nên bẩn tắc
bộ lọc. Khi lọt vào động cơ, các sản phẩm oxy hóa đó sẽ bịt kín các bộ lọc, đóng
cặn trong hệ thống hút và sẽ dễ dàng gây nên sự cố trong quá trình hoạt động của
động cơ. Khi cấp nhiên liệu cho máy bay, ôtô và máy kéo, các phần tử đó sẽ kéo
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
20
Luận văn thạc sỹ
theo sản phẩm dầu đi qua các lớp lọc mỏng, lọt vào động cơ, phá hoại chế độ làm
việc bình thường của động cơ và mài mòn trước thời hạn quy định. Những năm gần
đây, do sự phát triển vô cùng mạnh mẽ những loại động cơ đốt trong và động cơ
phản lực, người ta đã chế tạo ra những loại nhiên liệu và dầu mỡ bôi trơn có tính ổn
định nhiệt cao; việc tồn chứa những loại nhiên và dầu mỡ đó đòi hỏi yêu cầu cao
hơn nữa về chất lượng các bồn bể chứa và phương tiện vận chuyển [2, 12].
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA.
1.2.1. Thành phần chất tẩy rửa thông thường.
Chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt và trong công nghiệp có thành phần rất
phức tạp, bao gồm các nhóm chính sau:
◊
Chất hoạt động bề mặt
◊
Chất xây dựng (chất nền)
◊
Chất phụ gia.
Mỗi thành phần đơn lẻ trong chất rửa đều có những chức năng rất đặc biệt
trong quá trình tẩy rửa, tuy nhiên chúng vẫn có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Ngoài
các thành phần chính sau đây, tùy thuộc vào quá trình sử dụng mà ta có thể thêm
vào các chất phụ gia hoặc bỏ bớt những thành phần không cần thiết [17,25, 60].
1.2.1.1. Chất hoạt động bề mặt .
a. Phân loại chất hoạt dộng bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt chiếm vai trò quan trọng nhất trong thành phần chất
tẩy rửa. Một hợp chất hoạt động bề mặt gồm 2 đầu: một đầu kỵ nước và một đầu ưa
nước [20, 57, 59, 61, 63].
Có 4 loại hợp chất bề mặt sau :
◊
Chất hoạt động bề mặt anionic.
◊
Chất hoạt động bề mặt cationic.
◊
Chất hoạt động bề mặt không ion
◊
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính.
Phân tử chất hoạt động bề mặt không hoàn toàn tương hợp với cả môi trường
phân cực cũng như không phân cực. Trong phân tử luôn có sự trái ngược nhau giữa
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
21
Luận văn thạc sỹ
ái lực của nhóm kị nước và ưa nước, chính điều này đã tạo cho các chất hoạt động
bề mặt những tính chất đặc biệt. Tương quan giữa hình dạng và kích thước của phần
kị nước và ưa nước đóng vai trò quan trọng đối với tính chất vật lý của chất hoạt
động bề mặt. Chẳng hạn, một chất hoạt động bề mặt anion có phần kị nước là gốc
hydrocacbon mạch thẳng chứa từ 10 đến 18 nguyên tử cacbon sẽ cho tính chất hoạt
động bề mặt cao nhất. Nếu có nhiều hơn một nhóm ưa nước trong phân tử sẽ làm
tăng khả năng hòa tan trong nước và cần phải có số lượng nguyên tử cacbon lớn
hơn trong phần kị nước để đạt được tính chất hoạt động bề mặt tốt.
Các chất hoạt động bề mặt dạng ion mang điện tích ở đầu ưa nước, trong khi
đó các chất hoạt động bề mặt không ion trung hòa nhưng có đầu ưa nước phân cực.
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có thể là dạng anion hoặc cation phụ thuộc vào
tính kiềm của dung dịch.
◊
Chất hoạt động bề mặt anionic : nhóm có cực liên kết cộng hóa trị với
phần kỵ nước của chất HĐBM mang điện âm (-COO, -SO3, -SO4)
ví dụ như: xà bông, các alkylbenzen sulfonat, các sulfat ruơụ béo...
+ Alkyl benzen sunfonat (ABS) : ABS nhánh ngày nay ít được sử dụng vì sự
phân giải sinh học yếu của nó.
H3C
C
CH3
CH3
CH3
CH2
C
CH2
C
CH3
CH3
CH3
SO 3-
+ABS thẳng ( LAS: Linear Ankylbenzen Sulfonat)
H3C
(CH2)n
SO 3H
+ Sunfat rượu bậc một ( PAS: Primary Alcohol Sulfate):
R – CH2 – O – SO3 – Na trong đó R = C11 ÷ C12
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
22
Luận văn thạc sỹ
PAS với những ưu điểm của nó : phân giải sinh học được và có thể phát triển
được thì chắc chắn sẽ là chất hoạt động bề mặt thay thế dần cho LAS.
+ Alkyl ete sunfat (LES):
R-O-(CH2-CH2-O)n-SO3-
Loại chất hoạt động bề mặt này thường được sử dụng trong các công thức
lỏng (nước rửa chén, dầu gội đầu).
+ Các xà phòng:
◊
Chất hoạt động bề mặt cationic: nhóm có cực mang điện tích dương (-
NR1R2R3+), ví dụ như: clorua dimetyl di-stearyl amoni là một ví dụ điển hình của
nhóm này.
Hầu hết các chất hoạt động bề mặt cation là amin bậc 4, chỉ có rất ít các hợp
chất có chứa nguyên tử phốt pho hay lưu huỳnh. Loại chất hoạt động bề mặt này
thường có một hoặc hai mạch alkyl dài chứa từ 8 đến 18 nguyên tử cacbon. Các
dialkyl có khả năng tan trong nước kém hơn các monoalkyl, nhưng lại tan trong dầu
tốt hơn các monoalkyl.
Các chất hoạt động bề mặt cation thường ít được sử dụng cho mục đích tẩy
rửa vì hiệu quả tẩy rửa ở môi trường trung tính không cao. Tuy nhiên loại chất hoạt
động bề mặt này được dùng làm tác nhân chống ăn mòn kim loại, tuyển nổi quặng,
chống tĩnh điện, làm mềm và sát khuẩn trên vải.
◊
Chất hoạt động bề mặt không ion: Chất hoạt động bề mặt không ion
có nhóm ưa nước không ion hóa trong dung dịch nước. Các nhóm ưa nước thường
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
23
Luận văn thạc sỹ
là nhóm hydroxy (-OH), và nhóm etylen oxit (-OCH2CH2-). Phần kị nước thường
tạo bởi các nhóm alkyl hoặc alkylauryl. So với chất hoạt động bề mặt anion thì chất
hoạt động bề mặt không ion không bị ảnh hưởng của nước cứng. Loại chất hoạt
động bề mặt này tạo ít bọt, tan tốt trong nước lạnh. Khi số nhóm -OH hoặc nhóm
etylen oxit tăng lên thì khả năng hòa tan tăng lên, điều này cho phép tăng chiều dài
mạch cacbon mà vẫn đảm bảo khả năng hòa tan trong nước của chất hoạt động bề
mặt.
Nói chung, chất hoạt động bề mặt không ion có khả năng tương hợp tốt với
các loại chất hoạt động bề mặt khác. Đối với trường hợp cần dùng chất làm mềm
dạng cation thì chất hoạt động bề mặt không ion là lựa chọn tốt hơn các anionic.
Ngoài các hợp chất chứa oxy, còn có loại có nhóm phân cực chứa nguyên tử
nitơ, lưu huỳnh.
Chất hoạt động bề mặt không ion có các dạng chính sau:
+ Rượu béo etoxy hóa: C12H25(OCH2CH2O)6OH
+ Akyl Phenol etoxy hóa:
+ Glycol este:
+ Rượu - amit:
+ Các amin etoxy hóa:
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
24
Luận văn thạc sỹ
+ Các alkylpolyglucosit:
+ Các copolyme oxit etylen và oxit propylen:
+ Các oxit amin:
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính là
những hợp chất mà phân tử chứa hai nhóm ưa nước khác nhau, một nhóm mang đặc
điểm của các anion, một nhóm mang đặc điểm của các cation. Trong môi trường
axit thể hiện như là chất hoạt động bề mặt cation, trong môi trường kiềm thể hiện
dạng anion, và có thể giữ một cấu trúc lưỡng cực trong một khoảng pH rộng. Phổ
biến nhất trong nhóm này là các amino axit.
Học viên: Hồ Thị Hương
Lớp: KTHH CH09
