Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ
B¸o c¸o khoa häc thùc hiÖn ®Ò tµi ®éc
lËp cÊp nhµ n−íc giai ®o¹n 2004-2005
Tªn ®Ò tµi : Nghiªn cøu chÕ t¹o chÊt tÈy röa ®Ó xö lý cÆn dÇu
trong c¸c thiÕt bÞ tån chøa vµ ph−¬ng tiÖn vËn chuyÓn
C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi
Chñ nhiÖm ®Ò tµi
PGS. TS §inh ThÞ Ngä
Bé chñ qu¶n
5695
26/02/2006
Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ
B¸o c¸o khoa häc thùc hiÖn ®Ò tµi ®éc
lËp cÊp nhµ n−íc giai ®o¹n 2004-2005
(T¹i héi ®ång c¬ së)
Tãm t¾t b¸o c¸o ®Ò tµi:
Nghiªn cøu chÕ t¹o chÊt tÈy röa ®Ó xö lý cÆn dÇu
trong c¸c thiÕt bÞ tån chøa vµ ph−¬ng tiÖn vËn
chuyÓn
M∙ sè: §T§L-2004/04
Thuéc ch−¬ng tr×nh KH & CN: §Ò tµi §éc lËp cÊp Nhµ N−íc
Bé chñ qu¶n: Bé Gi¸o dôc vµ §µo t¹o
C¬ quan chñ tr×: Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi
Thêi gian thùc hiÖn : 1/2004 - 12/2005
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: PGS. TS §inh ThÞ Ngä,
Khoa C«ng nghÖ Ho¸ häc
Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi
Hµ néi 12/2005
C¸c ch÷ viÕt t¾t dïng trong b¸o c¸o
CTR: ChÊt tÈy röa
DT: DÇu th«ng
DL: DÇu dõa
DÇu l¹c
DS: DÇu së
DN: DÇu ng«
DC: DÇu c¸m
DTBT : DÇu th«ng biÕn tÝnh
H§BM: ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt
SCBM: Søc c¨ng bÒ mÆt
CMC : Nång ®é mixen tíi h¹n
HLB: ChØ sè c©n b»ng tÝnh −a dÇu - n−íc
APG: Alkyl polyglucozit
NI: Kh«ng ion
GC - MS: Ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ kÕt hîp phæ khèi
COD: Nhu cÇu oxy ho¸ häc
BOD: Nhu cÇu oxy sinh ho¸
KO: DÇu ho¶
DO: DÇu diezel
FO: Nhiªn liÖu ®èt lß
Greasemaster: ChÊt tÈy röa cña Mü
BK-NT1: Tªn gäi chÊt tÈy röa cña ®Ò tµi
GC-MS: Ph−¬ng ph¸p s¾c ký kÕt hîp víi phæ khèi
IR: Phæ hång ngo¹i
1
Lêi nãi ®Çu
Song song víi sù ph¸t triÓn nh− vò b·o cña c«ng nghiÖp dÇu khÝ còng n¶y sinh ra
mét vÊn ®Ò ®¸ng quan t©m ®ã lµ cÆn bÈn x¨ng dÇu. CÆn dÇu ®−îc sinh ra trong qu¸ tr×nh
khai th¸c, chÕ biÕn, tån chøa vµ vËn chuyÓn dÇu th« hay dÇu th−¬ng phÈm. Thµnh phÇn
cña cÆn dÇu rÊt phøc t¹p, chóng lµ c¸c chÊt rÊt qu¸nh, dÝnh, b¸m chÆt vµo bÒ mÆt bån bÓ
chøa,rÊt khã tÈy röa. T¸c h¹i cña cÆn dÇu thÓ hiÖn ë c¸c ®iÓm sau ®©y:
- CÆn dÇu g©y ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng cña nhiªn liÖu vµ ®éng c¬ sö
dông: lµm gi¶m thÓ tÝch chøa cña nhiªn liÖu trong c¸c lÇn tån chøa tiÕp theo, g©y hËu
qu¶ xÊu cho ®éng c¬ sö dông, g©y ra hiÖn t−îng gØ trong bån bÓ chøa, ¨n mßn vagon
xitec vËn chuyÓn, lµm cho c¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn, tån chøa h− háng tr−íc thêi h¹n qui
®Þnh.
- CÆn dÇu ®ãng chÆt vµo ®−êng èng, bån bÓ, thµnh vµ ®¸y tÇu khiÕn cho viÖc n¹o
vÐt mÊt rÊt nhiÒu thêi gian, ¶nh h−ëng ®Õn tiÕn ®é vËn chuyÓn dÇu. H¬n n÷a, nÕu ®Ó l©u
ngµy, cÆn dÇu cã thÓ lµm t¾c èng dÉn.
- CÆn dÇu g©y « nhiÔm m«i tr−êng
Trªn thÕ giíi, viÖc tÈy röa bån bÓ chøa vµ xö lý cÆn dÇu ®· ®−îc nghiªn cøu hoµn
tÊt tõ l©u vµ ®· cã c«ng nghÖ æn ®Þnh. ë n−íc ta, tõ tr−íc ®Õn nay, viÖc lµm s¹ch bån bÓ
chøa x¨ng dÇu ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng, võa cã n¨ng suÊt thÊp, võa
¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ cña c«ng nh©n ngµnh x¨ng dÇu. MÆt kh¸c, cÆn dÇu sau khi tÈy
röa ®Ó ph©n huû tù do trong kh«ng khÝ, hoÆc ®em ch«n d−íi ®Êt, g©y « nhiÔm trÇm träng
, ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ cña céng ®ång.
Tõ tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò ®∙ nªu ë trªn thÊy r»ng, ph¶i chÕ t¹o ®−îc mét lo¹i chÊt tÈy
röa ®Æc chñng vµ t×m ra qui tr×nh c«ng nghÖ ®Ó lµm s¹ch cÆn dÇu trong c¸c thiÕt bÞ
tån chøa, ph−¬ng tiÖn vËn chuyÓn. ViÖc nµy sÏ gãp phÇn n©ng cao chÊt l−îng cña
nhiªn liÖu vµ b¶o vÖ bån bÓ chøa. MÆt kh¸c, còng cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý cÆn
dÇu thu gom ®−îc ®Ó tr¸nh « nhiÔm m«i tr−êng. §©y còng lµ môc ®Ých ®Æt ra ngay tõ
ban ®Çu cña ®Ò tµi.
§Ó hoµn thµnh c¸c tiªu chÝ ®· ®Æt ra, trong ®Ò tµi nµy bao gåm c¸c nhiÖm vô sau :
2
* Tæng quan lý thuyÕt vÒ t¸c h¹i cña cÆn dÇu, c¸c ph−¬ng ph¸p tæng hîp chÊt tÈy
röa cÆn dÇu vµ biÖn ph¸p xö lý m«i tr−êng sau tÈy röa.
* X¸c ®Þnh mét c¸ch cã hÖ thèng thµnh phÇn cÆn dÇu t¹i c¸c ®Þa ®iÓm, thêi gian
tån chøa, lo¹i nhiªn liÖu tån chøa kh¸c nhau.
* Tæng hîp chÊt tÈy röa cÆn dÇu tõ dÇu thùc vËt vµ c¸c nguyªn liÖu kh¸c s½n cã ë
ViÖt nam, mµ tiªu biÓu lµ dÇu th«ng. Trong ®ã, ph¶i biÕn tÝnh dÇu th«ng ®Ó t¹o nguyªn
liÖu tèt h¬n.
* §−a ra h−íng dÉn qui tr×nh c«ng nghÖ tæng hîp CTR,
* Thö nghiÖm tÈy röa cÆn dÇu trong c¸c thiÕt bÞ tån chøa vµ ph−¬ng tiÖn vËn
chuyÓn t¹i H¶i Phßng Petolimex. X¸c ®Þnh c¬ chÕ tÈy röa vµ thiÕt lËp qui tr×nh c«ng
nghÖ tÈy röa c¸c lo¹i thiÕt bÞ ë trªn.
* Nghiªn cøu xö lý hçn hîp sau tÈy röa vµ ®−a ra h−íng dÉn qui tr×nh c«ng nghÖ
xö lý cÆn dÇu chèng « nhiÔm m«i tr−êng.
B¸o c¸o nµy sÏ chi tiÕt ho¸ c¸c néi dung nªu trªn d−íi gãc ®é khoa häc, cßn b¸o
c¸o vÒ c¸c lo¹i s¶n phÈm cô thÓ thu ®−îc trong §Ò tµi sÏ ®−îc thÓ hiÖn theo biÓu mÉu
HD1 vµ HD4.
Chñ nhiÖm §Ò tµi vµ tËp thÓ c¸n bé tham gia xin ®−îc c¶m ¬n s©u s¾c tíi l·nh ®¹o
Bé Khoa häc & C«ng nghÖ, Bé Gi¸o dôc & §µo t¹o, Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi
®· hÕt søc quan t©m vµ t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó §Ò tµi ®¹t ®−îc c¸c kÕt qu¶ nh− mong muèn vµ
®óng thêi h¹n; gãp phÇn ®−a khoa häc c«ng nghÖ vµo ®êi sèng vµ n©ng cao hiÖu qu¶
kinh tÕ cho n−íc nhµ.
3
Ch−¬ng 1: Tæng quan lý thuyÕt
I. Giíi thiÖu chung vÒ cÆn dÇu vµ bån bÓ chøa
Thùc tÕ cho thÊy, ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ cµng ph¸t triÓn m¹nh mÏ th× theo ®ã,
l−îng cÆn dÇu sinh ra tõ c¸c qu¸ tr×nh khai th¸c, chÕ biÕn, vËn chuyÓn hay tån chøa sÏ
gia t¨ng ngµy cµng lín [6,10]. Nguån gèc ph¸t sinh cÆn dÇu bao gåm:
- Qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má.
- Qu¸ tr×nh tån chøa dÇu má, x¨ng dÇu th−¬ng phÈm trong hÖ thèng bån bÓ chøa.
- Qu¸ tr×nh vËn chuyÓn dÇu má, x¨ng dÇu th−¬ng phÈm b»ng ®−êng bé, ®−êng
thuû, ®−êng s¾t, ®−êng èng: xµ lan, tµu chë dÇu, wagon xitec, « t« xitec, tuyÕn èng dÉn
dÇu…
Thµnh phÇn cÆn dÇu còng rÊt ®a d¹ng vµ g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn chÊt l−îng nhiªn
liÖu, chÊt l−îng ®éng c¬ còng nh− bån bÓ chøa. Do vËy, sù hiÓu biÕt vÒ nguyªn nh©n
sinh ra cÆn dÇu, thµnh phÇn vµ t¸c h¹i cña nã sÏ gióp cho viÖc tæng hîp ®−îc mét CTR
®Æc chñng, ®ång thêi xö lý cÆn dÇu ®−îc tèt h¬n, gãp phÇn n©ng cao hiÖu qu¶ kinh tÕ.
1.1 T¸c h¹i cña cÆn dÇu
I.1.1. T¸c h¹i cña cÆn dÇu ®èi víi ®éng c¬ [46,48]
Trong cÆn dÇu lu«n cã n−íc, nhùa, asphanten, dÇu mì cã ph©n tö l−îng lín,
cacboit, cacben vv.... N−íc lu«n lµ t¸c nh©n cã h¹i, vÝ dô, n−íc trong dÇu nhên lµm t¨ng
kh¶ n¨ng «xy ho¸ cña dÇu, lµm t¨ng qu¸ tr×nh ¨n mßn c¸c chi tiÕt kim lo¹i tiÕp xóc víi
dÇu, lµm gi¶m tÝnh b«i tr¬n. N−íc trong nhiªn liÖu lµm gi¶m kh¶ n¨ng to¶ nhiÖt cña
nhiªn liÖu, lµm t¾c bé chÕ hoµ khÝ, t¾c vßi phun nhiªn liÖu. ë nhiÖt ®é thÊp, n−íc ®ãng
b¨ng vµ lµm t¾c h¼n c¸c thiÕt bÞ läc nhiªn liÖu, lµm t¾c èng dÉn, ®Êy cã thÓ lµ nguyªn
nh©n tai n¹n cña c¸c ®éng c¬ hµng kh«ng.
C¸c chÊt nhùa kÕt tña trong nhiªn liÖu sÏ lµm gi¶m h¼n c¸c tÝnh chÊt sö dông cña
nhiªn liÖu ®ã vµ g©y hËu qu¶ xÊu cho sù ho¹t ®éng cña ®éng c¬. Nguyªn nh©n chñ yÕu
cña nh÷ng sù cè x¶y ra trong ®éng c¬ lµ do sö dông lo¹i nhiªn liÖu cã lÉn nh÷ng s¶n
phÈm «xy ho¸ sinh ra trong qu¸ tr×nh tån chøa l©u dµi. C¸c s¶n phÈm nhùa kh«ng hoµ
tan (mÆc dï sè l−îng kh«ng lín l¾m) cïng víi n−íc, cÆn bÈn vµ gØ kim lo¹i t¹o thµnh
4
chÊt kÕt tña d−íi d¹ng nhò t−¬ng bÒn v÷ng, lµ nguyªn nh©n chñ yÕu g©y nªn bÈn t¾c bé
läc. Khi lät vµo ®éng c¬, c¸c s¶n phÈm «xy ho¸ ®ã sÏ bÞt kÝn c¸c bé läc, ®ãng cÆn trong
hÖ thèng hót vµ sÏ dÔ dµng g©y nªn sù cè trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña ®éng c¬. Khi
cÊp nhiªn liÖu cho m¸y bay, « t« vµ m¸y kÐo, c¸c phÇn tö ®ã sÏ theo s¶n phÈm dÇu ®i
qua c¸c líp läc máng, lät vµo ®éng c¬, ph¸ ho¹i chÕ ®é lµm viÖc b×nh th−êng cña ®éng
c¬ vµ mµi mßn tr−íc thêi h¹n quy ®Þnh. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, do sù ph¸t triÓn v« cïng
m¹nh mÏ cña nh÷ng ®éng c¬ ®èt trong vµ ®éng c¬ ph¶n lùc, ng−êi ta ®· chÕ t¹o ra
nh÷ng lo¹i nhiªn liÖu vµ dÇu mì b«i tr¬n cã tÝnh æn ®Þnh nhiÖt cao ;viÖc tån chøa nh÷ng
lo¹i nhiªn liÖu vµ dÇu mì ®ã ®ßi hái nhiÒu yªu cÇu cao h¬n n÷a vÒ chÊt l−îng c¸c bån
bÓ chøa vµ ph−¬ng tiÖn vËn chuyÓn .
I.1.2. T¸c h¹i cña cÆn dÇu ®èi víi bån bÓ chøa [46]
Trong c¸c nhiªn liÖu ®Òu cã n−íc; hiÖn t−îng gØ sÏ xuÊt hiÖn ë nh÷ng n¬i tiÕp xóc
gi÷a n−íc víi kim lo¹i. Trong qu¸ tr×nh tån chøa t¹i bÓ, c¸c s¶n phÈm dÇu dÇn dÇn bÞ lÉn
n−íc do hÊp thô h¬i n−íc trong kho¶ng trèng chøa h¬i, do ®ã lµm cho bÓ bÞ gØ, chñ yÕu
lµ n¾p vµ c¸c tÇng thÐp phÝa trªn cña thµnh bÓ lµ n¬i tiÕp xóc th−êng xuyªn víi kh«ng
khÝ. Trong líp n−íc lãt bÓ, th−êng bao giê còng cã chøa nhiÒu lo¹i muèi kho¸ng hoµ
tan. ChÝnh lo¹i n−íc nµy lµ nguyªn nh©n g©y nªn gØ d−íi d¹ng c¸c cÆp ®iÖn ph©n gi÷a
c¸c tÊm kim lo¹i lµm ®¸y bÓ vµ tÇng d−íi thµnh bÓ víi kim lo¹i cña c¸c mèi hµn.
PhÇn lín c¸c lo¹i nhiªn liÖu ®Òu cã chøa c¸c lo¹i axit vµ kiÒm tan trong n−íc, c¸c
axit h÷u c¬ kh¸c nhau, c¸c peroxit vµ c¸c s¶n phÈm «xy ho¸ kh¸c, xuÊt hiÖn trong qu¸
tr×nh tån chøa. C¸c hîp chÊt ho¹t tÝnh ®ã trong thµnh phÇn c¸c s¶n phÈm dÇu ®Òu lµ
nguyªn nh©n g©y nªn hiÖn t−îng ¨n mßn kim lo¹i, lµm cho bÓ bÞ gØ.
Mét sè nhiªn liÖu lµ m«i tr−êng x©m thùc ®èi víi c¸c kim lo¹i ®en. Bëi vËy c¸c
lo¹i bÓ chøa, xitec vµ èng dÉn lµm b»ng kim lo¹i ®Òu bÞ ¨n mßn. Nguy hiÓm h¬n ®èi víi
kim lo¹i lµ nÕu trong nhiªn liÖu cã chøa l−u huúnh, ®Æc biÖt lµ c¸c hîp chÊt l−u huúnh
ho¹t tÝnh, mÆc dï chØ víi mét l−îng rÊt nhá, chóng còng cã thÓ g©y ¨n mßn . C¸c hîp
chÊt l−u huúnh d¹ng mercaptan vµ dihydrosunfua H2S g©y nªn gØ m¹nh h¬n c¶.
Dihydrosunfua t¸ch ra tõ c¸c s¶n phÈm dÇu, hoµ tan vµo c¸c giät n−íc, tÝch tô t¹i mÆt
5
trong n¾p bÓ vµ c¸c tÇng thµnh bÓ phÝa trªn, cïng víi axit trong kh«ng khÝ t¹o thµnh axit
sunfuric vµ s¾t sunfua. Chóng r¬i tõ trªn n¾p vµ thµnh bÓ xuèng lµm nhiÔm bÈn s¶n
phÈm dÇu vµ ®äng l¹i d−íi ®¸y bÓ. S¾t sunfua g©y nªn hiÖn t−îng ¨n mßn ®iÖn hãa, ph¸
huû m¹nh ®¸y vµ c¸c tÇng thµnh bÓ phÝa d−íi, lµm cho chóng háng tr−íc thêi h¹n quy
®Þnh, ngoµi ra, cßn lµm cho s¶n phÈm dÇu bÞ nhiÔm bÈn bëi nhiÒu s¶n phÈm ¨n mßn kim
lo¹i kh¸c.
Trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu, t¹p chÊt c¬ häc lµm t¨ng bµo mßn èng dÉn, kÕt tô
trªn bÒ mÆt trong c¸c thiÕt bÞ vµ lß èng, lµm gi¶m hÖ sè dÉn nhiÖt, kÝch thÝch qu¸ tr×nh
cèc ho¸ èng lß. C¸c t¹p chÊt c¬ häc cøng trong dÇu nhên lµm t¨ng ¨n mßn thiÕt bÞ.
1. 2 Sù t¹o thµnh cÆn dÇu
1.2.1. Sù t¹o thµnh cÆn dÇu trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má [10,46,48]
Trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má, phÇn cÆn dÇu tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng dÇu cÆn FO
hay bitum (bitum lµ lo¹i s¶n phÈm nÆng nhÊt thu ®−îc tõ dÇu má hoÆc b»ng con ®−êng
ch−ng cÊt ch©n kh«ng rÊt s©u hoÆc b»ng con ®−êng khö asphan b»ng propan c¸c lo¹i cÆn
ch−ng cÊt ch©n kh«ng, hoÆc b»ng con ®−êng «xy ho¸ tÊt c¶ c¸c lo¹i cÆn sinh ra trong
qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má). Do vËy cã thÓ xem nh− qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má thµnh c¸c
s¶n phÈm kh¸c nhau kh«ng sinh ra cÆn dÇu trùc tiÕp mµ cÆn dÇu chØ sinh ra trong qu¸
tr×nh vËn chuyÓn, tån chøa dÇu th« tr−íc khi ®−a vµo chÕ biÕn.
1.2.2. Sù t¹o thµnh cÆn dÇu trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, tån chøa hay xuÊt nhËp
trong hÖ thèng bån bÓ chøa [10]
Trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ tån chøa, phÈm chÊt cña dÇu má còng nh− c¸c s¶n
phÈm dÇu cã thÓ bÞ kÐm ®i do mÊt c¸c phÇn nhÑ (bay h¬i), do nhiÔm bÈn c¸c t¹p chÊt c¬
häc, do lÉn lén c¸c lo¹i dÇu kh¸c nhau trong khi nhËp vµo c¸c ph−¬ng tiÖn ch−a ®−îc
th¸o c¹n vµ ch−a röa s¹ch, hoÆc trong khi b¬m chuyÓn liªn tiÕp c¸c lo¹i s¶n phÈm dÇu
kh¸c nhau trong cïng mét ®−êng èng, do lÉn n−íc, ho¸ nhùa d−íi t¸c dông cña «xy
trong m«i tr−êng cã kh«ng khÝ cã t¸c ®éng cña nhiÖt ®é.
Cho dï lµ tån chøa hay vËn chuyÓn dÇu d−íi h×nh thøc nµo ®i n÷a: ®−êng bé,
®−êng s¾t, ®−êng thuû, tuyÕn èng th× sau mét thêi gian nhÊt ®Þnh, tuú theo phÈm chÊt
6
cña c¸c s¶n phÈm ®ã, thêi gian vµ nhiÖt ®é tån chøa, vßng l−u chuyÓn...mµ cã hiÖn
t−îng tÝch tô, tøc lµ hiÖn t−îng c¸c phÇn tö r¾n to lªn vµ l¾ng ®äng xuèng.
NhiÒu nhµ nghiªn cøu ®· kh¼ng ®Þnh r»ng, hiÖn t−îng l¾ng ®äng nhùa-parafin tuú
thuéc vµo kÝch th−íc c¸c tinh thÓ parafin, kh¶ n¨ng hîp thÓ cña chóng ; c¸c tÝnh chÊt bÒ
mÆt cña c¸c tinh thÓ vµ c¸c ®Æc ®iÓm lý-ho¸ cña m«i tr−êng dÇu má, trong ®ã sÏ x¶y ra
hiÖn t−îng l¾ng ®äng. Râ rµng lµ c¸c tinh thÓ parafin cµng nhá bao nhiªu th× chóng cµng
l¾ng ®äng chËm bÊy nhiªu (tr−êng hîp kh«ng cã qu¸ tr×nh hîp thÓ), vµ ë mét møc ®é
kÝch th−íc nhÊt ®Þnh, chóng kh«ng thÓ l¾ng ®äng ®−îc mµ ë trong tr¹ng th¸i chuyÓn
®éng Brao. VËy ng−êi ta thÊy r»ng, cÆn dÇu xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh tån chøa vµ vËn
chuyÓn chÝnh lµ do hai nguyªn nh©n: thø nhÊt lµ do tÝnh thiÕu æn ®Þnh cña nhiªn liÖu
trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, thø hai lµ do trong qu¸ tr×nh xuÊt nhËp: n−íc, t¹p chÊt c¬ häc
lÉn theo s¶n phÈm dÇu ®i vµo bån bÓ chøa.Ngoµi ra, trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ tån
chøa, dÇu má vµ c¸c s¶n phÈm dÇu th−êng bÞ lÉn n−íc còng nh− bÞ nhiÔm bÈn nhiÒu lo¹i
t¹p chÊt c¬ häc nh− bôi, c¸t, gØ s¾t…
Khi khai th¸c vµ vËn chuyÓn dÇu, mét phÇn n−íc vµ t¹p chÊt cã lÉn trong dÇu sÏ ®i
vµo ®−êng èng vµ c¸c bÓ chøa cña c¸c nhµ m¸y. Trong qu¸ tr×nh tån chøa dÇu má, c¸c
t¹p chÊt nµy ®äng l¹i trong bÓ chøa vµ trong bé phËn l¾ng bïn cña thiÕt bÞ l¾ng. N−íc lµ
ng−êi b¹n ®−êng th−êng xuyªn cña c¸c lo¹i dÇu má nguyªn khai. N−íc cã trong dÇu th«
¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ ch−ng cÊt.
N−íc vµ c¸c t¹p chÊt c¬ häc kh«ng nh÷ng lÉn trong dÇu má, mµ cßn lÉn trong c¸c
s¶n phÈm dÇu má n÷a, ®Æc biÖt lµ trong mazut cÆn. Hµm l−îng n−íc trong c¸c s¶n phÈm
dÇu, kÓ c¶ trong c¸c lo¹i dÇu nhên ®· ®−îc läc s¹ch, trong x¨ng, dÇu ho¶, nhiªn liÖu
ph¶n lùc vµ nhiªn liÖu diezen th−êng rÊt nhá, trõ tr−êng hîp chóng bÞ n−íc trµn vµo.
N−íc cã thÓ lät vµo c¸c bÓ chøa trong khi vËn chuyÓn c¸c s¶n phÈm dÇu b»ng ®−êng
thuû, trong khi h©m nãng, do bÓ bÞ h− háng hoÆc trong khi xuÊt tõ c¸c wagon xitec vµo
bÓ… N−íc lÉn trong dÇu má vµ c¸c s¶n phÈm dÇu d−íi d¹ng huyÒn phï gi¶n ®¬n, hoÆc
d−íi d¹ng nhò t−¬ng (thµnh nhiÒu h¹t ph©n t¸n rÊt nhá), tr−êng hîp nµy ph¶i sö dông
ph−¬ng ph¸p khö n−íc ®Æc biÖt.
7
Nh÷ng lo¹i dÇu nhên bÞ lÉn n−íc, kÓ c¶ tr−êng hîp lÉn n−íc d−íi d¹ng huyÒn phï
gi¶n ®¬n, sau khi ®Ó l¾ng vÉn ph¶i tiÕp tôc läc cho hÕt nh÷ng vÕt n−íc cã thÓ vÉn cßn
d−íi d¹ng h¹t rÊt nhá. Søc ®Èy cña c¸c ph©n tö dÇu lµm cho c¸c h¹t n−íc ®ã kh«ng l¾ng
xuèng ®−îc; bëi vËy ph¶i läc cho nh÷ng dÇu nµy trong l¹i (hay gäi lµ khö n−íc) lµ mét
viÖc t−¬ng ®èi khã kh¨n. Møc ®é hoµ tan cña n−íc phô thuéc vµo cÊu tróc ph©n tö cña
s¶n phÈm dÇu vµ nhiÖt ®é tån chøa cña s¶n ph¶m dÇu ®ã. N−íc kh«ng nh÷ng g©y nªn
¶nh h−ëng xÊu trong khi s¶n xuÊt vµ sö dông c¸c s¶n phÈm dÇu, mµ cßn cã ¶nh h−ëng
tíi c¸c qu¸ tr×nh ph©n tÝch c¸c chØ tiªu kh¸c.
C¸c t¹p chÊt c¬ häc: C¸c phÇn tö v« c¬ th−êng lÉn trong dÇu má vµ c¸c s¶n phÈm
dÇu d−íi d¹ng huyÒn phï. PhÇn lín c¸c t¹p chÊt c¬ häc gåm cã c¸t, ®Êt sÐt vµ bôi s¾t,
®«i khi cã thªm c¸c lo¹i muèi kho¸ng, ngoµi ra hµm l−îng t¹p chÊt th−êng thay ®æi
trong mét giíi h¹n kh¸ réng. TÊt c¶ c¸c t¹p chÊt khi lät vµo èng dÉn chØ cã mét phÇn
l¾ng ®äng l¹i trong èng, cßn phÇn lín lät vµo c¸c bÓ nhËp.
Trong nh÷ng s¶n phÈm dÇu ®· ®−îc tinh chÕ b»ng ®Êt sÐt tr¾ng, phÇn lín c¸c t¹p
chÊt c¬ häc chÝnh lµ lo¹i ®Êt hÊp thô nãi trªn; cßn trong nh÷ng s¶n phÈm dÇu ®−îc tinh
chÕ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c th× c¸c t¹p chÊt c¬ häc bao gåm gØ s¾t vµ nhiÒu muèi
kho¸ng kh¸c nhau.
Ngoµi ra, c¸c t¹p chÊt cßn cã thÓ theo thuèc nhuém lät thªm vµo c¸c lo¹i x¨ng « t«
trong qu¸ tr×nh nhuém mµu x¨ng t¹i c¸c nhµ m¸y läc dÇu. Khi ph©n tÝch c¸c t¹p chÊt c¬
häc thu ®−îc sau khi läc lo¹i x¨ng nãi trªn, ng−êi ta thÊy r»ng, gÇn 10% lµ c¸c phÇn tö
thuèc nhuém h÷u c¬ kh«ng tan vµ 90% lµ «xit s¾t ë d¹ng bôi gØ s¾t.
C¸c s¶n phÈm dÇu s¸ng (x¨ng, dÇu ho¶, nhiªn liÖu ph¶n lùc) vËn chuyÓn b»ng
wagon xitec th−êng bÞ lÉn t¹p chÊt c¬ häc nhiÒu nhÊt. Trong ®ã cã gØ cña thµnh trong
xitec, bôi tõ kh«ng khÝ r¬i vµo trong khi xuÊt nhËp, nh÷ng m¶nh nhá jo¨ng n¾p bÞ h−
háng… KÝch th−íc cña c¸c phÇn tö t¹p chÊt trong x¨ng lµ vµo kho¶ng 70micron vµ tæng
sè c¸c phÇn tö ®ñ lo¹i to nhá trong 1l x¨ng lµ vµo kho¶ng 500.
Râ rµng lµ trong khi b¬m dÇu vµo bÓ, phÇn lín dÇu ®· bÞ ®¶o trén lªn, trong ®ã cã
c¸c h¹t gØ s¾t rÊt nhá vµ c¸c t¹p chÊt c¬ häc kh¸c ®· bÞ khuÊy tõ d−íi ®¸y lªn.
8
Ngoµi ra, do c¸c h¹t ng−ng kÕt lín bÞ ph©n huû còng lµm t¨ng tæng sè c¸c h¹t t¹p
chÊt lªn, nh÷ng h¹t nµy sau mét thêi gian dµi sÏ kÕt tô l¹i d−íi tr¹ng th¸i huyÒn phï
trong s¶n phÈm dÇu vµ sÏ lµm cho phÈm chÊt s¶n phÈm dÇu xÊu ®i.
Th«ng th−êng sau mét thêi gian tån chøa, møc ®é nhiÔm bÈn cña c¸c lo¹i dÇu
s¸ng trong bÓ chøa sÏ gi¶m ®i. Nh−ng còng trong thêi gian ®ã, dÇu l¹i bÞ nhiÔm bÈn bëi
gØ cña bÓ chøa vµ ®−êng èng, bëi bôi tõ kh«ng khÝ lät vµo trong qu¸ tr×nh h« hÊp lín vµ
nhá cña bÓ chøa, bëi c¸c s¶n phÈm mµi mßn cña c¸c thiÕt bÞ b¬m chuyÓn… Bëi vËy
tæng møc nhiÔm bÈn bëi c¸c t¹p chÊt c¬ häc cña s¶n phÈm dÇu vÉn cßn rÊt cao. Theo tµi
liÖu th× trung b×nh cø 100 tÊn x¨ng cã tõ 1,7÷3,9 kg t¹p chÊt l¾ng ®äng l¹i trong c¸c bÓ
chøa cña c¸c kho chøa x¨ng dÇu.
HiÖn t−îng lÉn n−íc vµ nhiÔm bÈn g©y nªn c¸c nguyªn nh©n tù nhiªn quyÕt ®Þnh
thµnh phÇn ho¸ häc cña c¸c s¶n phÈm dÇu, còng nh− nãi lªn nh−îc ®iÓm cña c¸c
ph−¬ng ph¸p tån chøa vµ xuÊt nhËp hiÖn hµnh.
Mét trong c¸c ®iÒu kiÖn b¶o qu¶n phÈm chÊt chñ yÕu c¸c s¶n phÈm dÇu lµ ph¶i
dïng bån bÓ s¹ch ®Ó tån chøa chóng; b»ng c¸ch th−êng xuyªn sóc röa cho hÕt c¸c cÆn
s¶n phÈm dÇu, n−íc, bôi c¸t, gØ kim lo¹i vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c.
§Æc biÖt, nh÷ng lo¹i dÇu má cã nhiÒu nhùa vµ asphanten sÏ cã t¸c h¹i rÊt lín, do
c¸c chÊt nµy cã thÓ tån t¹i trong dÇu d−íi d¹ng huyÒn phï, råi sau ®ã trong qu¸ tr×nh
ch−ng cÊt, mét phÇn c¸c chÊt sÏ kÕt b¸m trªn thµnh thiÕt bÞ vµ thµnh lß èng, ®Èy nhanh
qu¸ tr×nh t¹o cèc cña dÇu má /18, 40, 41/
1.3. Thµnh phÇn cña cÆn dÇu [6, 10, 18, 19, 22]
TÝnh chÊt vµ thµnh phÇn cña c¸c lo¹i cÆn ®¸y trong bÓ chøa phô thuéc vµo nhiÒu
yÕu tè kh¸c nhau, trong ®ã chñ yÕu lµ lo¹i s¶n phÈm dÇu ®−îc tån chøa, c¸c ®iÒu kiÖn vµ
thêi h¹n tån chøa.
Tuú theo c¸c tÝnh chÊt lý häc cña chóng, c¸c lo¹i cÆn bao gåm lo¹i cøng (mµng
c¸c «xÝt, gØ kim lo¹i, vÈy gØ s¾t) hoÆc lo¹i xèp, sinh ra do c¸c s¶n phÈm «xy ho¸ kÕt tô
l¹i trªn mÆt kim lo¹i cña bÓ.
9
§Ó chän ®−îc ph−¬ng ph¸p sóc röa bÓ cho hîp lý, ta cã thÓ chia c¸c lo¹i cÆn ra
lµm ba nhãm: h÷u c¬, v« c¬ vµ hçn hîp cña c¶ hai nhãm trªn.
Ta th−êng thÊy cÆn v« c¬ trªn thµnh bÓ vµ mÆt trong n¾p bÓ d−íi d¹ng v¶y gØ (oxÝt
s¾t, s¾t sunfua). CÆn h÷u c¬ bao gåm c¸c hîp chÊt hydrocacbon (cacben, cacboit...) dÔ
hoµ tan trong x¨ng, trong dÇu ho¶ hoÆc c¸c chÊt dung m«i ho¸ häc kh¸c, ®ång thêi còng
gåm cÆn h¾c Ýn vµ cÆn nhùa bitum.
Theo tµi liÖu cña hai c«ng ty qu¶n lý ®−êng èng dÉn dÇu Tatarxki vµ Baskiarxki
[10] th× trong c¸c bÓ chøa dÇu má dung tÝch 5000m3 ®é cao trung b×nh cña líp cÆn ®¸y
trong mét n¨m lµ tõ 500 ÷ 800mm. Khi sóc röa c¸c bÓ nµy, ng−êi ta ph¶i bá tíi 400 ÷
450m3 dÇu cÆn trong mçi bÓ.
Trªn b¶ng 1.1 lµ thµnh phÇn gÇn ®óng cña phÇn cÆn trong c¸c bÓ chøa dÇu má
(tÝnh ra %KL):
B¶ng 1.1: Thµnh phÇn cÆn trong bÓ chøa dÇu má
Thµnh phÇn
Hµm l−îng (%KL)
N−íc
18
C¸c lo¹i t¹p chÊt c¬ häc
12
DÇu mì vµ Parafin
21
C¸c s¶n phÈm dÇu láng vµ c¸c chÊt nhùa, asphanten
49
1.3.1. CÆn c¸c s¶n phÈm dÇu s¸ng
TÝnh chÊt cña c¸c lo¹i cÆn ®¸y trong c¸c bÓ chøa dÇu s¸ng cã kh¸c ®«i chót so víi
cÆn trong c¸c bÓ dÇu má nguyªn khai. T¹p chÊt chñ yÕu trong c¸c lo¹i cÆn ®¸y ë ®©y
bao gåm c¸c s¶n phÈm ¨n mßn (v¶y gØ s¾t) vµ c¸c t¹p c¬ häc. C¸c s¶n phÈm ¨n mßn
n»m lÉn trong khèi s¶n phÈm dÇu d−íi d¹ng c¸c h¹t cùc nhá trong suèt qu¸ tr×nh sö
dông bÓ. Trong ®ã c¸c s¶n phÈm «xy ho¸ chiÕm phÇn lín (®Æc biÖt lµ trong c¸c s¶n
phÈm chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p xóc t¸c).
CÆn trong c¸c bÓ chøa dÇu nhên còng gåm c¸c s¶n phÈm ¨n mßn, c¸c t¹p chÊt c¬
häc vµ c¸c lo¹i nhò t−¬ng “dÇu lÉn n−íc’’.
10
1.3.2. CÆn dÇu mazut
Kh¸c víi cÆn trong c¸c bÓ chøa s¶n phÈm dÇu s¸ng, dÇu nhên vµ dÇu má nguyªn
khai, cÆn trong c¸c bÓ chøa mazut cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng; bëi vËy c¸c thao t¸c sóc
röa nh÷ng bÓ nµy còng cã mét sè ®iÓm kh¸c biÖt.
Thµnh phÇn ho¸ häc cña c¸c lo¹i cÆn ®¸y trong c¸c bÓ chøa mazut kh¸c h¼n víi
cÆn cña c¸c s¶n phÈm dÇu s¸ng. PhÇn chÝnh cña cÆn nµy lµ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö
thuéc lo¹i asphanten, phÇn cßn l¹i kh«ng tan gåm nh÷ng cacben vµ cacboit cã tû träng
lín (th−êng lín h¬n hoÆc b»ng 1). Nh×n bÒ ngoµi th× lo¹i cÆn nµy cã mµu ®en ®Æc sÖt, rÊt
nhít.
Qu¸ tr×nh l¾ng c¸c asphanten, cacben vµ cacboit t¸ch ra tõ mazut chñ yÕu liªn
quan tíi vÊn ®Ò t¨ng nhiÖt trong khi h©m nãng mazut t¹i bÓ chøa. §Æc biÖt kÐm æn ®Þnh
nhÊt lµ lo¹i cÆn cracking cã chøa trªn 1% cacboit. Tr−êng hîp h©m nãng mazut trong
qu¸ tr×nh tån chøa th× cacboit sÏ l¾ng kÕt trªn thµnh vµ ®¸y cña bÓ kim lo¹i, còng nh−
trªn bÒ mÆt cña c¸c thiÕt bÞ h©m nãng ®Æt bªn trong bÓ. Nh− vËy lµ chÝnh chÕ ®é dïng
nhiÖt ®Ó b¶o qu¶n mazut lµ mét trong nh÷ng yÕu tè quan träng ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh t¸ch
cacboit vµ l¾ng kÕt chóng trªn c¸c bÒ mÆt kim lo¹i cña bÓ chøa.
Mét yÕu tè quan trong kh¸c g©y nªn t×nh tr¹ng t¹o thµnh cÆn trong bÓ n÷a lµ sù hót
b¸m c¸c lo¹i nhùa trung tÝnh vµ nh÷ng hydrocacbon cao ph©n tö (cã trong mazut) trªn
bÒ mÆt c¸c ph©n tö asphanten vµ cacboit. Do sù ®«ng tô cña c¸c phÇn tö nãi trªn , qu¸
tr×nh t¹o cÆn l¹i cµng m¹nh thªm.
Qua kÕt qu¶ ph©n tÝch chóng ta biÕt thµnh phÇn cña cÆn ®¸y trong c¸c bÓ chøa
mazut (tÝnh ra %KL) nh− sau / 10/:
B¶ng 1.2: Thµnh phÇn cÆn ®¸y trong bÓ chøa mazut
Thµnh phÇn
Hµm l−îng (%KL)
N−íc
6,0
Asphanten
8,1
Nhùa
4,5
11
DÇu mì vµ Parafin
1,3
Cacboit kh«ng tan trong
36,4
benzen vµ t¹p chÊt c¬ häc
Than cèc (lÉn víi c¸c kho¸ng
45,9
t¹p kh«ng ch¸y)
Tro
5,8
L−u huúnh
3,8
Tãm l¹i, cÆn ®¸y trong c¸c bÓ chøa mazut lµ mét khèi ®Æc sÖt. C¸c chÊt nhùa,
asphanten l¾ng xuèng ®¸y bÓ, l©u dÇn dÝnh kÕt l¹i víi nhau, t¹o thµnh mét líp cÆn v÷ng
ch¾c. NÕu cÆn nµy tån t¹i l©u dµi trong bÓ th× sù kÕt dÝnh l¹i cµng t¨ng thªm vµ cÆn sÏ
trë thµnh mét lo¹i nhùa asphan cøng.ViÖc sóc röa bÓ cho s¹ch lo¹i cÆn nµy sÏ rÊt khã,
nÕu ta kh«ng sö dông c¸c biÖn ph¸p c¬ häc chuyªn dông, c¸c biÖn ph¸p ho¸ lý hay chÊt
tÈy röa ®Æc chñng.
1.4. Giíi thiÖu bån bÓ chøa [46,48]
Trong ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ th× bÒ mÆt bÞ nhiÔm bÈn bëi c¸c cÆn bÈn dÇu
chÝnh lµ c¸c lo¹i ph−¬ng tiÖn tån chøa chóng. DÇu má nguyªn khai vµ c¸c s¶n phÈm dÇu
®−îc tån chøa trong nhiÒu lo¹i ph−¬ng tiÖn kh¸c nhau: bÓ kim lo¹i næi trªn mÆt ®Êt, bÓ
bª t«ng cèt thÐp nöa næi, nöa ngÇm vµ hoµn toµn ngÇm d−íi mÆt ®Êt, tói chøa s¶n phÈm
dÇu ngÇm trong nh÷ng líp ®Êt ®¸ ®· ®−îc xö lý cho ph¼ng vµ kh«ng thÈm thÊu, c¸c lo¹i
thïng phuy nhá vv… T¹i c¸c kho trung chuyÓn cì lín, ta cßn thÊy lo¹i bÓ chøa lµm theo
kiÓu hè lín.
Tïy theo lo¹i vËt liÖu lµm bÓ, ng−êi ta chia c¸c bÓ chøa ra lµm hai lo¹i: bÓ kim lo¹i
vµ bÓ phi kim lo¹i (b»ng g¹ch, bª t«ng vµ bª t«ng cèt thÐp).
ViÖc lùa chän ph−¬ng tiÖn tån chøa ®−îc dùa trªn c¬ së tÝnh to¸n kinh tÕ - kü
thuËt, trong ®ã ng−êi ta ph¶i tÝnh ®Õn lo¹i s¶n ph¶m ®−îc tån chøa, kh¶ n¨ng gi¶m bít
hao hôt do bay h¬i (®èi víi c¸c lo¹i dÇu s¸ng) còng nh− gi¸ thµnh thiÕt bÞ vµ gi¸ thµnh
sö dông.
12
BÓ kim lo¹i: Th−êng sö dông réng r·i nhÊt lµ lo¹i bÓ thÐp h×nh trô ®øng, næi trªn
mÆt ®Êt, cã ®¸y ph¼ng vµ m¸i h×nh nãn, ¸p suÊt d−¬ng lµ 200 mm cét n−íc vµ ¸p suÊt
©m lµ 25 mm cét n−íc (c¸c bÓ mÉu). BÓ ®−îc s¶n xuÊt theo c¸c dung tÝch danh ®Þnh
100, 200, 300, 400, 700, 1000, 2000, 3000 vµ 5000m3. Ngoµi ra, ng−êi ta còng ®· thiÕt
kÕ c¸c lo¹i bÓ lªn tíi 10000, 15000 vµ 20000m3 nh− kho x¨ng dÇu B12 Qu¶ng Ninh.
BÓ bª t«ng cèt thÐp: VÊn ®Ò tån chøa dÇu má vµ s¶n phÈm dÇu trong c¸c bÓ bª
t«ng cèt thÐp ch«n ngÇm g¾n liÒn víi víi viÖc gi¶i quyÕt hai nhiÖm vô c¬ b¶n d−íi ®©y:
- TiÕt kiÖm thÐp l¸.
- Gi¶m bít ®−îc nhiÒu l−îng s¶n phÈm dÇu bÞ hao hôt so víi l−îng hao hôt trong
qu¸ tr×nh tån chøa t¹i c¸c bÓ b»ng thÐp næi trªn mÆt ®Êt, d−íi ¸p suÊt th−êng.
Ng−êi ta th−êng tån chøa dÇu má vµ c¸c lo¹i dÇu s¸ng trong bÓ kim lo¹i kÝn, th¼ng
®øng hoÆc n»m ngang, trong bÓ ngÇm bª t«ng cèt thÐp cã lãt kim lo¹i vµ trong c¸c lo¹i
bÓ ngÇm kh¸c.
DÇu nhên, dÇu tèi vµ c¸c lo¹i s¶n phÈm dÇu kh¸c kh«ng cã phÇn cÊt dÔ bay h¬i
®−îc phÐp tån chøa trong c¸c bÓ kim lo¹i kh«ng kÝn, tr¸nh ®−îc m−a, n¾ng, kh«ng cÇn
xupap an toµn vµ xupap tho¸t h¬i, hoÆc tån chøa trong c¸c bÓ bª t«ng cèt thÐp.
C¸c bÓ chøa ph¶i ®¸p øng ®−îc ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Ò ra cho tõng tr−êng
hîp tån chøa ®èi víi tõng lo¹i s¶n phÈm dÇu cô thÓ. Tuú theo kh¶ n¨ng thi c«ng, ph¶i
lµm sao tr¸nh ®−îc ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÒu kiÖn bªn ngoµi t¸c ®éng tíi phÈm chÊt cña
s¶n phÈm ®−îc tån chøa.
Ngoµi ra, trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, c¸c ph−¬ng tiÖn tån chøa lµ xµ lan, tµu chë
dÇu, wagon xitec, « t« xitec, èng dÉn dÇu hay c¸c lo¹i thïng phuy, thïng s¾t t©y, can,
chai, lä vµ tói chÊt dÎo.
C¸c bÒ mÆt kh¸c nhau ®Òu cã ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh tÈy röa, ®ã lµ:
- BÒ mÆt tr¬n nh½n vµ bÒ mÆt sÇn sïi.
- BÒ mÆt cã vïng chÕt vµ bÒ mÆt kh«ng cã vïng chÕt.
- BÒ mÆt b×nh th−êng vµ bÒ mÆt ®· ®−îc s¬n chèng gØ, s¬n chèng «xy ho¸.
- BÒ mÆt cã cùc vµ kh«ng cã cùc.
13
TÝnh chÊt cña c¸c lo¹i bån bÓ kh¸c nhau sÏ dÉn ®Õn cã nh÷ng ph−¬ng ph¸p kh¸c
nhau ®Ó tÈy röa lµm s¹ch.
II. Thµnh phÇn vµ c¬ chÕ t¸c ®éng cña chÊt tÈy röa
2.1. Thµnh phÇn chÝnh trong c¸c chÊt tÈy röa th«ng th−êng
ChÊt tÈy röa dïng trong sinh ho¹t vµ trong c«ng nghiÖp cã thµnh phÇn rÊt phøc t¹p,
nh−ng cã thÓ bao gåm c¸c nhãm chÝnh nh− sau:
- ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt.
- ChÊt x©y dùng.
- ChÊt phô gia.
Mçi thµnh phÇn ®¬n lÎ trong chÊt tÈy röa ®Òu cã nh÷ng chøc n¨ng rÊt ®Æc biÖt
trong qu¸ tr×nh tÈy röa, tuy nhiªn chóng vÉn cã ¶nh h−ëng qua l¹i lÉn nhau. Ngoµi c¸c
thµnh phÇn chÝnh trªn ®©y, tuú thuéc vµo qu¸ tr×nh sö dông mµ ta cã thÓ cho thªm vµo
c¸c chÊt phô gia hoÆc bá bít nh÷ng thµnh phÇn kh«ng cÇn thiÕt [1,20,32,64,66,82]
2.1.1. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt (H§BM) [23,36,77,87,90]
ChÊt H§BM chiÕm vai trß quan träng nhÊt trong thµnh phÇn chÊt tÈy röa. Nã cã
mÆt ë tÊt c¶ c¸c lo¹i chÊt tÈy röa kh¸c nhau. NhiÖm vô cña nã lµ ®¶m b¶o sù tÈy ®i c¸c
vÕt bÈn vµ nh÷ng chÊt l¬ löng trong n−íc giÆt ®Ó ng¨n c¶n sù b¸m l¹i cña chóng trªn bÒ
mÆt.
Mét ph©n tö chÊt H§BM gåm hai ®Çu: Mét ®Çu kþ n−íc (kh«ng tan trong n−íc) vµ
mét ®Çu −a n−íc (tan trong n−íc). C¸c ph©n tö nµy cã t¸c ®éng lín vµo c¸c giao diÖn
kh«ng khÝ/n−íc hoÆc dÇu/n−íc. Ng−êi ta ®Æt tªn cho chóng lµ nh÷ng t¸c nh©n bÒ mÆt,
hoÆc ®¬n gi¶n lµ chÊt H§BM, ho¹t ®éng hai mÆt. Cã bèn lo¹i chÊt H§BM: c¸c anionic,
c¸c chÊt kh«ng ion, c¸c cationic vµ c¸c chÊt l−ìng tÝnh.
- ChÊt H§BM anionic: NÕu nhãm h÷u cùc ®−îc liªn kÕt b»ng ho¸ trÞ céng víi
phÇn kþ n−íc cña chÊt H§BM mang ®iÖn tÝch ©m (-COO -, -SO3-, -SO4-), th× chÊt
H§BM ®−îc gäi lµ anionic: c¸c xµ b«ng, c¸c alkylbenzen sulfonat, c¸c sulfat r−îu
bÐo… lµ nh÷ng t¸c nh©n bÒ mÆt anionic.
14
- ChÊt H§BM cationic: Ng−îc l¹i, nÕu nhãm h÷u cùc mang mét ®iÖn tÝch d−¬ng (NR1R2R3+), s¶n phÈm ®−îc gäi lµ cationic: clorua dimetyl di-stearyl amoni lµ mét vÝ dô
®iÓn h×nh cña nhãm nµy.
- ChÊt H§BM kh«ng ion (NI): C¸c chÊt H§BM NI cã nh÷ng nhãm h÷u cùc NI
ho¸ trong dung dÞch n−íc. PhÇn kþ n−íc gåm d©y chÊt bÐo. PhÇn −a n−íc chøa nh÷ng
nguyªn tö «xy, nit¬ hoÆc l−u huúnh kh«ng ion ho¸; sù hoµ tan lµ do cÊu t¹o nh÷ng liªn
kÕt hydro gi÷a c¸c ph©n tö n−íc vµ mét sè chøc n¨ng cña phÇn kþ n−íc, ch¼ng h¹n nh−
chøc n¨ng ete cña nhãm polyoxyetylen (hiÖn t−îng hydrat ho¸). Trong lo¹i nµy ng−êi ta
thÊy, chóng chñ yÕu lµ c¸c dÉn xuÊt cña polyoxyetylen hoÆc polyoxypropylen ; nh−ng
còng cÇn ph¶i thªm vµo ®©y c¸c este cña ®−êng, c¸c alkanolamit.
- ChÊt l−ìng tÝnh: C¸c chÊt l−ìng tÝnh lµ nh÷ng hîp chÊt cã mét ph©n tö t¹o nªn
mét ion l−ìng cùc. Axit xetylamino-axetic, ch¼ng h¹n, trong m«i tr−êng n−íc cho hai
thÓ sau ®©y:
+
C16H33- N H2-CH2-COOH
chÊt cationic trong m«i tr−êng axit.
C16H33-NH-CH2-COO-
chÊt anionic trong m«i tr−êng kiÒm.
Trong tÊt c¶ c¸c ph©n tö Êy, phÇn kþ n−íc gåm mét d©y alkyl hay d©y bÐo. Chóng
®−îc biÓu thÞ b»ng:
CH3-CH2-CH2-CH2--- hoÆc
hoÆc R
Bèn lo¹i chÊt H§BM cã ký hiÖu sau ®©y:
- Anionic
NI
(kh«ng ph©n ly)
+ Cationic
+
- L−ìng tÝnh
Sù lùa chän nh÷ng chÊt H§BM dïng trong s¶n phÈm tÈy röa cã thÓ kh¸c nhau,
song mét chÊt H§BM phï hîp cho viÖc tÈy röa ®−îc mong muèn cã c¸c ®Æc tÝnh sau:
- HÊp phô chän läc.
- T¸ch ®−îc c¸c chÊt bÈn.
- §é nh¹y c¶m víi n−íc cøng thÊp.
- Cã tÝnh chÊt ph©n bè.
15
- Cã kh¶ n¨ng chèng chÊt bÈn t¸i b¸m trë l¹i.
- TÝnh thÊm −ít tèt.
- TÝnh hoµ tan cao.
- Cã ®Æc tÝnh t¹o bät mong muèn.
- Mïi thÝch hîp.
- B¶o qu¶n ®−îc l©u.
- Kh«ng ®éc h¹i ®èi víi ng−êi sö dông.
- Kh«ng lµm ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng.
- Nguån nguyªn liÖu dÔ kiÕm.
- TÝnh kinh tÕ hîp lý
Nh÷ng khuynh h−íng míi: HiÖn nay, nhiÒu nhµ chÕ t¹o sö dông nh÷ng chÊt
H§BM cã lîi h¬n ®èi víi m«i tr−êng, nghÜa lµ nh÷ng chÊt cã tÝnh ph©n huû sinh häc
nhiÒu h¬n nh−:
- Nh÷ng r−îu bÐo cã sulfat gèc dÇu thùc vËt (dÇu dõa): PAS.
- Nh÷ng alkyl poly glucosit: APG.
- C¸c alkyl-glucosamit.
- C¸c metyl este sulfonat.
- C¸c r−îu bÐo etoxy ho¸ víi sù ph©n phèi hÑp cña sè oxit etylen.
§èi víi mét chÊt H§BM NI b×nh th−êng cã trung b×nh 7 ph©n tö oxit etylen, con
sè nµy thay ®æi tõ 1 ÷ 15. §èi víi cïng mét chÊt H§BM NI víi mét sù ph©n phèi hÑp,
sè l−îng c¸c ph©n tö oxit etylen ë vµo kho¶ng gi÷a 3 vµ 12. Lo¹i chÊt H§BM NI nµy rÊt
c«ng hiÖu, nh−ng gi¸ thµnh cßn cao v× c¸ch thøc chÕ biÕn nã phøc t¹p h¬n.
Tû lÖ cña c¸c chÊt H§BM ®−îc sö dông: Còng khã ®Ó ®−a ra mét quy t¾c tæng
qu¸t vÒ tû lÖ cña chÊt H§BM dïng trong tÈy röa. ThËt vËy, nhiÒu yÕu tè cÇn ®−îc l−u ý
®Ó x¸c ®Þnh tû lÖ cña chóng th−êng lµ:
- Tû träng cña s¶n phÈm
- Lo¹i chÊt x©y dùng
- TÝnh chÊt cña c¸c chÊt x©y dùng
16
2.1.2. ChÊt x©y dùng
C¸c chÊt x©y dùng ®ãng mét vai trß trung t©m trong suèt qu¸ tr×nh tÈy röa; chøc
n¨ng cña chóng lµ lµm t¨ng ho¹t tÝnh tÈy röa vµ lo¹i bá ¶nh h−ëng cña c¸c ion Ca2+ vµ
Mg2+ cã trong n−íc vµ ®«i khi cã trong thµnh phÇn chÊt bÈn vµ bÒ mÆt nhiÔm bÈn. C¸c
chÊt x©y dùng hiÖn ®¹i ph¶i bao gåm nh÷ng tÝnh n¨ng sau:
- Lo¹i bá ®−îc ¶nh h−ëng cña c¸c kim lo¹i kiÒm thæ tõ n−íc, bÒ mÆt, chÊt bÈn.
- TÝnh n¨ng tÈy röa tèt ®èi víi c¸c chÊt mµu, chÊt bÐo, thÝch hîp víi c¸c bÒ mÆt
nhiÔm bÈn kh¸c nhau, c¶i thiÖn tÝnh chÊt cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, cã ®Æc tÝnh t¹o bät
mong muèn.
- Cã kh¶ n¨ng chèng t¸i b¸m trë l¹i cña c¸c chÊt bÈn, ng¨n c¶n sù ¨n mßn bÒ mÆt
nhiÔm bÈn.
- TÝnh th−¬ng m¹i: æn ®Þnh ho¸ häc, kh«ng hót Èm, mµu vµ mïi tèi −u, phï hîp víi
c¸c thµnh phÇn kh¸c trong chÊt tÈy röa, nguyªn liÖu dÔ kiÕm.
- Kh«ng ®éc h¹i cho ng−êi sö dông.
- VÒ mÆt m«i tr−êng: Ph©n huû sinh häc tèt, kh«ng lµm « nhiÔm n−íc, kh«ng g©y
h¹i cho sinh vËt.
- Cã tÝnh kinh tÕ cao /100, 101,102, 107/
a- C¸c chÊt phøc
Trong dung dÞch chÊt tÈy röa cã nhiÒu anion cã thÓ kÕt hîp víi canxi trong n−íc
®Ó t¹o thµnh nh÷ng muèi kh«ng hoµ tan (kÕt tña). C¸c phøc hîp cã ®Æc tÝnh riªng do
chóng cã kh¶ n¨ng hoµ tan c¸c chÊt kÕt tña Êy vµ sau ®ã t¹o thµnh nh÷ng phøc hîp tan
trong n−íc. Do ®ã cã mét ph¶n øng c¹nh tranh gi÷a c¸c anion phøc hîp vµ c¸c anion kÕt
tña víi canxi. Trong mét dung dÞch chÊt tÈy röa, c¸c anion kÕt tña lµ tõ cacbonat,
alkylbenzen sulfonat vµ xµ phßng, trong lóc ®ã c¸c anion phøc hîp th× tõ TPP,
pyrophosphat, EDTA…
* C¸c phosphat: C¸c polyphosphat lµ nh÷ng t¸c nh©n phøc ho¸. Mét t¸c nh©n
phøc ho¸ lµ mét thuèc thö ho¸ häc t¹o víi ion kim lo¹i thµnh nh÷ng hîp chÊt tan trong
17
n−íc. ThuËt ng÷ phøc ho¸, chelat ho¸ ®−îc dïng ®Ó m« t¶ ph¶n øng Êy. D−íi ®©y lµ
c«ng thøc cña mét sè phosphat chÝnh cã mÆt trong thµnh phÇn chÊt tÈy röa:
O
-O
O
P
O
Orthophosphat
O
-
O
O
O
P
O
-
O-
O
-O
P
O
P
Diphosphat = Pyrophosphat
O
O
O-
O
P
O
O
-
O
P
O
-
Triphosphat =Tripolyphosphat (TPP)
* Phøc hîp cña c¸c phosphat: Phøc hîp lµ s¶n phÈm cña mét ph¶n øng ho¸ häc,
trong ®ã t¸c nh©n phøc hîp t¹o cïng víi ion kim lo¹i trong dung dÞch nh÷ng phøc hîp
tan trong n−íc. CÊu tróc ho¸ häc cña c¸c phøc víi canxi:
Víi Pyrophosphat cã c«ng thøc sau ®©y:
O
O
O
O
P
P
O
O
O
Ca
Víi Tripolyphosphat cã hai kh¶ n¨ng:
O
O
P
O
O
P
O
O
O
O
O
O
P
O
O
-
P
O
Ca
O
O
O
P
O
O
-
P
O
O
Ca
* C¸c t¸c nh©n kh¸c vÒ phøc hîp, ngoµi TPP lµ c¸c chÊt sau ®©y:
N.T.A (Nitrilo Tri-Axetic) cã c«ng thøc:
CH2COOH
N
CH2COOH
CH2COOH
18
- Xem thêm -