Đề tài Nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa để xử lý cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa và phương tiện vận chuyển

Bộ khoa học và công nghệ Báo cáo khoa học thực hiện đề tài độc lập cấp nhà n−ớc giai đoạn 2004-2005 Tên đề tài : Nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa để xử lý cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa và ph−ơng tiện vận chuyển Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài PGS. TS Đinh Thị Ngọ Bộ chủ quản 5695 26/02/2006 Bộ khoa học và công nghệ Báo cáo khoa học thực hiện đề tài độc lập cấp nhà n−ớc giai đoạn 2004-2005 (Tại hội đồng cơ sở) Tóm tắt báo cáo đề tài: Nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa để xử lý cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa và ph−ơng tiện vận chuyển M∙ số: ĐTĐL-2004/04 Thuộc ch−ơng trình KH & CN: Đề tài Độc lập cấp Nhà N−ớc Bộ chủ quản: Bộ Giáo dục và Đào tạo Cơ quan chủ trì: Tr−ờng đại học Bách khoa Hà Nội Thời gian thực hiện : 1/2004 - 12/2005 Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS Đinh Thị Ngọ, Khoa Công nghệ Hoá học Tr−ờng Đại học Bách khoa Hà nội Hà nội 12/2005 Các chữ viết tắt dùng trong báo cáo CTR: Chất tẩy rửa DT: Dầu thông DL: Dầu dừa Dầu lạc DS: Dầu sở DN: Dầu ngô DC: Dầu cám DTBT : Dầu thông biến tính HĐBM: Chất hoạt động bề mặt SCBM: Sức căng bề mặt CMC : Nồng độ mixen tới hạn HLB: Chỉ số cân bằng tính −a dầu - n−ớc APG: Alkyl polyglucozit NI: Không ion GC - MS: Ph−ơng pháp sắc ký khí kết hợp phổ khối COD: Nhu cầu oxy hoá học BOD: Nhu cầu oxy sinh hoá KO: Dầu hoả DO: Dầu diezel FO: Nhiên liệu đốt lò Greasemaster: Chất tẩy rửa của Mỹ BK-NT1: Tên gọi chất tẩy rửa của đề tài GC-MS: Ph−ơng pháp sắc ký kết hợp với phổ khối IR: Phổ hồng ngoại 1 Lời nói đầu Song song với sự phát triển nh− vũ bão của công nghiệp dầu khí cũng nảy sinh ra một vấn đề đáng quan tâm đó là cặn bẩn xăng dầu. Cặn dầu đ−ợc sinh ra trong quá trình khai thác, chế biến, tồn chứa và vận chuyển dầu thô hay dầu th−ơng phẩm. Thành phần của cặn dầu rất phức tạp, chúng là các chất rất quánh, dính, bám chặt vào bề mặt bồn bể chứa,rất khó tẩy rửa. Tác hại của cặn dầu thể hiện ở các điểm sau đây: - Cặn dầu gây ảnh h−ởng rất lớn đến chất l−ợng của nhiên liệu và động cơ sử dụng: làm giảm thể tích chứa của nhiên liệu trong các lần tồn chứa tiếp theo, gây hậu quả xấu cho động cơ sử dụng, gây ra hiện t−ợng gỉ trong bồn bể chứa, ăn mòn vagon xitec vận chuyển, làm cho các thiết bị vận chuyển, tồn chứa h− hỏng tr−ớc thời hạn qui định. - Cặn dầu đóng chặt vào đ−ờng ống, bồn bể, thành và đáy tầu khiến cho việc nạo vét mất rất nhiều thời gian, ảnh h−ởng đến tiến độ vận chuyển dầu. Hơn nữa, nếu để lâu ngày, cặn dầu có thể làm tắc ống dẫn. - Cặn dầu gây ô nhiễm môi tr−ờng Trên thế giới, việc tẩy rửa bồn bể chứa và xử lý cặn dầu đã đ−ợc nghiên cứu hoàn tất từ lâu và đã có công nghệ ổn định. ở n−ớc ta, từ tr−ớc đến nay, việc làm sạch bồn bể chứa xăng dầu đ−ợc thực hiện bằng ph−ơng pháp thủ công, vừa có năng suất thấp, vừa ảnh h−ởng đến sức khoẻ của công nhân ngành xăng dầu. Mặt khác, cặn dầu sau khi tẩy rửa để phân huỷ tự do trong không khí, hoặc đem chôn d−ới đất, gây ô nhiễm trầm trọng , ảnh h−ởng đến sức khoẻ của cộng đồng. Từ tất cả các vấn đề đ∙ nêu ở trên thấy rằng, phải chế tạo đ−ợc một loại chất tẩy rửa đặc chủng và tìm ra qui trình công nghệ để làm sạch cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa, ph−ơng tiện vận chuyển. Việc này sẽ góp phần nâng cao chất l−ợng của nhiên liệu và bảo vệ bồn bể chứa. Mặt khác, cũng cần phải có biện pháp xử lý cặn dầu thu gom đ−ợc để tránh ô nhiễm môi tr−ờng. Đây cũng là mục đích đặt ra ngay từ ban đầu của đề tài. Để hoàn thành các tiêu chí đã đặt ra, trong đề tài này bao gồm các nhiệm vụ sau : 2 * Tổng quan lý thuyết về tác hại của cặn dầu, các ph−ơng pháp tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu và biện pháp xử lý môi tr−ờng sau tẩy rửa. * Xác định một cách có hệ thống thành phần cặn dầu tại các địa điểm, thời gian tồn chứa, loại nhiên liệu tồn chứa khác nhau. * Tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu từ dầu thực vật và các nguyên liệu khác sẵn có ở Việt nam, mà tiêu biểu là dầu thông. Trong đó, phải biến tính dầu thông để tạo nguyên liệu tốt hơn. * Đ−a ra h−ớng dẫn qui trình công nghệ tổng hợp CTR, * Thử nghiệm tẩy rửa cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa và ph−ơng tiện vận chuyển tại Hải Phòng Petolimex. Xác định cơ chế tẩy rửa và thiết lập qui trình công nghệ tẩy rửa các loại thiết bị ở trên. * Nghiên cứu xử lý hỗn hợp sau tẩy rửa và đ−a ra h−ớng dẫn qui trình công nghệ xử lý cặn dầu chống ô nhiễm môi tr−ờng. Báo cáo này sẽ chi tiết hoá các nội dung nêu trên d−ới góc độ khoa học, còn báo cáo về các loại sản phẩm cụ thể thu đ−ợc trong Đề tài sẽ đ−ợc thể hiện theo biểu mẫu HD1 và HD4. Chủ nhiệm Đề tài và tập thể cán bộ tham gia xin đ−ợc cảm ơn sâu sắc tới lãnh đạo Bộ Khoa học & Công nghệ, Bộ Giáo dục & Đào tạo, Tr−ờng đại học Bách khoa Hà Nội đã hết sức quan tâm và tạo điều kiện để Đề tài đạt đ−ợc các kết quả nh− mong muốn và đúng thời hạn; góp phần đ−a khoa học công nghệ vào đời sống và nâng cao hiệu quả kinh tế cho n−ớc nhà. 3 Ch−ơng 1: Tổng quan lý thuyết I. Giới thiệu chung về cặn dầu và bồn bể chứa Thực tế cho thấy, ngành công nghiệp dầu khí càng phát triển mạnh mẽ thì theo đó, l−ợng cặn dầu sinh ra từ các quá trình khai thác, chế biến, vận chuyển hay tồn chứa sẽ gia tăng ngày càng lớn [6,10]. Nguồn gốc phát sinh cặn dầu bao gồm: - Quá trình chế biến dầu mỏ. - Quá trình tồn chứa dầu mỏ, xăng dầu th−ơng phẩm trong hệ thống bồn bể chứa. - Quá trình vận chuyển dầu mỏ, xăng dầu th−ơng phẩm bằng đ−ờng bộ, đ−ờng thuỷ, đ−ờng sắt, đ−ờng ống: xà lan, tàu chở dầu, wagon xitec, ô tô xitec, tuyến ống dẫn dầu… Thành phần cặn dầu cũng rất đa dạng và gây ảnh h−ởng xấu đến chất l−ợng nhiên liệu, chất l−ợng động cơ cũng nh− bồn bể chứa. Do vậy, sự hiểu biết về nguyên nhân sinh ra cặn dầu, thành phần và tác hại của nó sẽ giúp cho việc tổng hợp đ−ợc một CTR đặc chủng, đồng thời xử lý cặn dầu đ−ợc tốt hơn, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. 1.1 Tác hại của cặn dầu I.1.1. Tác hại của cặn dầu đối với động cơ [46,48] Trong cặn dầu luôn có n−ớc, nhựa, asphanten, dầu mỡ có phân tử l−ợng lớn, cacboit, cacben vv.... N−ớc luôn là tác nhân có hại, ví dụ, n−ớc trong dầu nhờn làm tăng khả năng ôxy hoá của dầu, làm tăng quá trình ăn mòn các chi tiết kim loại tiếp xúc với dầu, làm giảm tính bôi trơn. N−ớc trong nhiên liệu làm giảm khả năng toả nhiệt của nhiên liệu, làm tắc bộ chế hoà khí, tắc vòi phun nhiên liệu. ở nhiệt độ thấp, n−ớc 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 trong nhiên liệu sẽ làm giảm hẳn các tính chất sử dụng của nhiên liệu đó và gây hậu quả xấu cho sự hoạt động của động cơ. Nguyên nhân chủ yếu của những sự cố xảy ra trong động cơ là do sử dụng loại nhiên liệu có lẫn những sản phẩm ôxy hoá sinh ra trong quá trình tồn chứa lâu dài. Các sản phẩm nhựa không hoà tan (mặc dù số l−ợng không lớn lắm) cùng với n−ớc, cặn bẩn và gỉ kim loại tạo thành 4 chất kết tủa d−ới dạng nhũ t−ơng bền vững, là nguyên nhân chủ yếu gây nên bẩn tắc bộ lọc. Khi lọt vào động cơ, các sản phẩm ôxy hoá 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, ô tô và máy kéo, các phần tử đó sẽ theo sản phẩm dầu đi qua các lớp lọc mỏng, lọt vào động cơ, phá hoại chế độ làm việc bình th−ờng của động cơ và mài mòn tr−ớc thời hạn quy định. Những năm gần đây, do sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của những động cơ đốt trong và động cơ phản lực, ng−ời 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 liệu và dầu mỡ đó đòi hỏi nhiều yêu cầu cao hơn nữa về chất l−ợng các bồn bể chứa và ph−ơng tiện vận chuyển . I.1.2. Tác hại của cặn dầu đối với bồn bể chứa [46] Trong các nhiên liệu đều có n−ớc; hiện t−ợng gỉ sẽ xuất hiện ở những nơi tiếp xúc giữa n−ớc với kim loại. Trong quá trình tồn chứa tại bể, các sản phẩm dầu dần dần bị lẫn n−ớc do hấp thụ hơi n−ớc trong khoảng trống chứa hơi, do đó làm cho bể bị gỉ, chủ yếu là nắp và các tầng thép phía trên của thành bể là nơi tiếp xúc th−ờng xuyên với không khí. Trong lớp n−ớc lót bể, th−ờng bao giờ cũng có chứa nhiều loại muối khoáng hoà tan. Chính loại n−ớc này là nguyên nhân gây nên gỉ d−ới dạng các cặp điện phân giữa các tấm kim loại làm đáy bể và tầng d−ới thành bể với kim loại của các mối hàn. Phần lớn các loại nhiên liệu đều có chứa các loại axit và kiềm tan trong n−ớc, các axit hữu cơ khác nhau, các peroxit và các sản phẩm ôxy 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 t−ợng ăn mòn kim loại, làm cho bể bị gỉ. Một số nhiên liệu là môi tr−ờng xâm thực đối với các kim loại đen. Bởi vậy các loại bể chứa, xitec và ống dẫn làm bằng kim loại đều bị ăn mòn. Nguy hiểm hơn đối với kim loại là nếu trong nhiên liệu có chứa l−u huỳnh, đặc biệt là các hợp chất l−u huỳnh hoạt tính, mặc dù chỉ với một l−ợng rất nhỏ, chúng cũng có thể gây ăn mòn . Các hợp chất l−u huỳnh dạng mercaptan và dihydrosunfua H2S gây nên gỉ mạnh hơn cả. Dihydrosunfua tách ra từ các sản phẩm dầu, hoà tan vào các giọt n−ớc, tích tụ tại mặt 5 trong nắp bể và các tầng thành bể phía trên, cùng với axit trong không khí tạo thành axit sunfuric và sắt sunfua. Chúng rơi từ trên nắp và thành bể xuống làm nhiễm bẩn sản phẩm dầu và đọng lại d−ới đáy bể. Sắt sunfua gây nên hiện t−ợng ăn mòn điện hóa, phá huỷ mạnh đáy và các tầng thành bể phía d−ới, làm cho chúng hỏng tr−ớc thời hạn quy định, ngoài ra, còn làm cho sản phẩm dầu bị nhiễm bẩn bởi nhiều sản phẩm ăn mòn kim loại khác. Trong quá trình chế biến dầu, tạp chất cơ học làm tăng bào mòn ống dẫn, kết tụ trên bề mặt trong các thiết bị và lò ống, làm giảm hệ số dẫn nhiệt, kích thích quá trình cốc hoá ống lò. Các tạp chất cơ học cứng trong dầu nhờn làm tăng ăn mòn thiết bị. 1. 2 Sự tạo thành cặn dầu 1.2.1. Sự tạo thành cặn dầu trong quá trình chế biến dầu mỏ [10,46,48] 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 đ−ợc từ dầu mỏ hoặc bằng con đ−ờng ch−ng cất chân không rất sâu hoặc bằng con đ−ờng khử asphan bằng propan các loại cặn ch−ng cất chân không, hoặc bằng con đ−ờng ôxy hoá tất cả các loại cặn sinh ra trong quá trình chế biến dầu mỏ). Do vậy có thể xem nh− 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 chuyển, tồn chứa dầu thô tr−ớc khi đ−a vào chế biến. 1.2.2. Sự tạo thành cặn dầu trong quá trình vận chuyển, tồn chứa hay xuất nhập trong hệ thống bồn bể chứa [10] Trong quá trình vận chuyển và tồn chứa, phẩm chất của dầu mỏ cũng nh− các sản phẩm dầu có thể bị kém đi do mất các phần nhẹ (bay hơi), do nhiễm bẩn các tạp chất cơ học, do lẫn lộn các loại dầu khác nhau trong khi nhập vào các ph−ơng tiện ch−a đ−ợc tháo cạn và ch−a rửa sạch, hoặc trong khi bơm chuyển liên tiếp các loại sản phẩm dầu khác nhau trong cùng một đ−ờng ống, do lẫn n−ớc, hoá nhựa d−ới tác dụng của ôxy trong môi tr−ờng có không khí có tác động của nhiệt độ. Cho dù là tồn chứa hay vận chuyển dầu d−ới hình thức nào đi nữa: đ−ờng bộ, đ−ờng sắt, đ−ờng thuỷ, tuyến ống thì sau một thời gian nhất định, tuỳ theo phẩm chất 6 của các sản phẩm đó, thời gian và nhiệt độ tồn chứa, vòng l−u chuyển...mà có hiện t−ợng tích tụ, tức là hiện t−ợng các phần tử rắn to lên và lắng đọng xuống. Nhiều nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng, hiện t−ợng lắng đọng nhựa-parafin tuỳ thuộc vào kích th−ớc các tinh thể parafin, khả năng hợp thể của chúng ; các tính chất bề mặt của các tinh thể và các đặc điểm lý-hoá của môi tr−ờng dầu mỏ, trong đó sẽ xảy ra hiện t−ợng lắng đọng. Rõ ràng là các tinh thể parafin càng nhỏ bao nhiêu thì chúng càng lắng đọng chậm bấy nhiêu (tr−ờng hợp không có quá trình hợp thể), và ở một mức độ kích th−ớc nhất định, chúng không thể lắng đọng đ−ợc mà ở trong trạng thái chuyển động Brao. Vậy ng−ời ta thấy rằng, cặn dầu xuất hiện trong quá trình tồn chứa và vận chuyển chính là do hai nguyên nhân: thứ nhất là do tính thiếu ổn định của nhiên liệu trong quá trình bảo quản, thứ hai là do trong quá trình xuất nhập: n−ớc, tạp chất cơ học lẫn theo sản phẩm dầu đi vào bồn bể chứa.Ngoài ra, trong quá trình vận chuyển và tồn chứa, dầu mỏ và các sản phẩm dầu th−ờng bị lẫn n−ớc cũng nh− bị nhiễm bẩn nhiều loại tạp chất cơ học nh− bụi, cát, gỉ sắt… Khi khai thác và vận chuyển dầu, một phần n−ớc và tạp chất có lẫn trong dầu sẽ đi vào đ−ờng ống và các bể chứa của các nhà máy. Trong quá trình tồn chứa dầu mỏ, các tạp chất này đọng lại trong bể chứa và trong bộ phận lắng bùn của thiết bị lắng. N−ớc là ng−ời bạn đ−ờng th−ờng xuyên của các loại dầu mỏ nguyên khai. N−ớc có trong dầu thô ảnh h−ởng trực tiếp đến chế độ làm việc của các thiết bị ch−ng cất. N−ớc và các tạp chất cơ học không những lẫn trong dầu mỏ, mà còn lẫn trong các sản phẩm dầu mỏ nữa, đặc biệt là trong mazut cặn. Hàm l−ợng n−ớc trong các sản phẩm dầu, kể cả trong các loại dầu nhờn đã đ−ợc lọc sạch, trong xăng, dầu hoả, nhiên liệu phản lực và nhiên liệu diezen th−ờng rất nhỏ, trừ tr−ờng hợp chúng bị n−ớc tràn vào. N−ớc có thể lọt vào các bể chứa trong khi vận chuyển các sản phẩm dầu bằng đ−ờng thuỷ, trong khi hâm nóng, do bể bị h− hỏng hoặc trong khi xuất từ các wagon xitec vào bể… N−ớc lẫn trong dầu mỏ và các sản phẩm dầu d−ới dạng huyền phù giản đơn, hoặc d−ới dạng nhũ t−ơng (thành nhiều hạt phân tán rất nhỏ), tr−ờng hợp này phải sử dụng ph−ơng pháp khử n−ớc đặc biệt. 7 Những loại dầu nhờn bị lẫn n−ớc, kể cả tr−ờng hợp lẫn n−ớc d−ới dạng huyền phù giản đơn, sau khi để lắng vẫn phải tiếp tục lọc cho hết những vết n−ớc có thể vẫn còn d−ới dạng hạt rất nhỏ. Sức đẩy của các phân tử dầu làm cho các hạt n−ớc đó không lắng xuống đ−ợc; bởi vậy phải lọc cho những dầu này trong lại (hay gọi là khử n−ớc) là một việc t−ơng đối khó khăn. Mức độ hoà tan của n−ớc phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của sản phẩm dầu và nhiệt độ tồn chứa của sản phảm dầu đó. N−ớc không những gây nên ảnh h−ởng xấu trong khi sản xuất và sử dụng các sản phẩm dầu, mà còn có ảnh h−ởng tới các quá trình phân tích các chỉ tiêu khác. Các tạp chất cơ học: Các phần tử vô cơ th−ờng lẫn trong dầu mỏ và các sản phẩm dầu d−ới dạng huyền phù. Phần lớn các tạp chất cơ học gồm có cát, đất sét và bụi sắt, đôi khi có thêm các loại muối khoáng, ngoài ra hàm l−ợng tạp chất th−ờng thay đổi trong một giới hạn khá rộng. Tất cả các tạp chất khi lọt vào ống dẫn chỉ có một phần lắng đọng lại trong ống, còn phần lớn lọt vào các bể nhập. Trong những sản phẩm dầu đã đ−ợc tinh chế bằng đất sét trắng, phần lớn các tạp chất cơ học chính là loại đất hấp thụ nói trên; còn trong những sản phẩm dầu đ−ợc tinh chế bằng các ph−ơng pháp khác thì các tạp chất cơ học bao gồm gỉ sắt và nhiều muối khoáng khác nhau. Ngoài ra, các tạp chất còn có thể theo thuốc nhuộm lọt thêm vào các loại xăng ô tô trong quá trình nhuộm màu xăng tại các nhà máy lọc dầu. Khi phân tích các tạp chất cơ học thu đ−ợc sau khi lọc loại xăng nói trên, ng−ời ta thấy rằng, gần 10% là các phần tử thuốc nhuộm hữu cơ không tan và 90% là ôxit sắt ở dạng bụi gỉ sắt. Các sản phẩm dầu sáng (xăng, dầu hoả, nhiên liệu phản lực) vận chuyển bằng wagon xitec th−ờng bị lẫn tạp chất cơ học nhiều nhất. Trong đó có gỉ của thành trong xitec, bụi từ không khí rơi vào trong khi xuất nhập, những mảnh nhỏ joăng nắp bị h− hỏng… Kích th−ớc của các phần tử tạp chất trong xăng là vào khoảng 70micron và tổng số các phần tử đủ loại to nhỏ trong 1l xăng là vào khoảng 500. Rõ ràng là trong khi bơm dầu vào bể, phần lớn dầu đã bị đảo trộn lên, trong đó có các hạt gỉ sắt rất nhỏ và các tạp chất cơ học khác đã bị khuấy từ d−ới đáy lên. 8 Ngoài ra, do các hạt ng−ng kết lớn bị phân huỷ cũng làm tăng tổng số các hạt tạp chất lên, những hạt này sau một thời gian dài sẽ kết tụ lại d−ới trạng thái huyền phù trong sản phẩm dầu và sẽ làm cho phẩm chất sản phẩm dầu xấu đi. Thông th−ờng sau một thời gian tồn chứa, mức độ nhiễm bẩn của các loại dầu sáng trong bể chứa sẽ giảm đi. Nh−ng cũng trong thời gian đó, dầu lại bị nhiễm bẩn bởi gỉ của bể chứa và đ−ờng ống, bởi bụi từ không khí lọt vào trong quá trình hô hấp lớn và nhỏ của bể chứa, bởi các sản phẩm mài mòn của các thiết bị bơm chuyển… Bởi vậy tổng mức nhiễm bẩn bởi các tạp chất cơ học của sản phẩm dầu vẫn còn rất cao. Theo tài liệu thì trung bình cứ 100 tấn xăng có từ 1,7ữ3,9 kg tạp chất lắng đọng lại trong các bể chứa của các kho chứa xăng dầu. Hiện t−ợng lẫn n−ớc và nhiễm bẩn gây nên các nguyên nhân tự nhiên quyết định thành phần hoá học của các sản phẩm dầu, cũng nh− nói lên nh−ợc điểm của các ph−ơng pháp tồn chứa và xuất nhập hiện hành. Một trong các điều kiện bảo quản phẩm chất chủ yếu các sản phẩm dầu là phải dùng bồn bể sạch để tồn chứa chúng; bằng cách th−ờng xuyên súc rửa cho hết các cặn sản phẩm dầu, n−ớc, bụi cát, gỉ kim loại và các tạp chất khác. Đặc biệt, những loại dầu mỏ có nhiều nhựa và asphanten sẽ có tác hại rất lớn, do các chất này có thể tồn tại trong dầu d−ới dạng huyền phù, rồi sau đó trong quá trình ch−ng cất, một phần các chất sẽ kết bám trên thành thiết bị và thành lò ống, đẩy nhanh quá trình tạo cốc của dầu mỏ /18, 40, 41/ 1.3. Thành phần của cặn dầu [6, 10, 18, 19, 22] 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 là loại sản phẩm dầu đ−ợc tồn chứa, các điều kiện và thời hạn tồn chứa. Tuỳ theo các tính chất lý học của chúng, các loại cặn bao gồm loại cứng (màng các ôxít, gỉ kim loại, vẩy gỉ sắt) hoặc loại xốp, sinh ra do các sản phẩm ôxy hoá kết tụ lại trên mặt kim loại của bể. 9 Để chọn đ−ợc ph−ơng pháp súc rửa bể cho hợp lý, ta có thể chia các loại cặn ra làm ba nhóm: hữu cơ, vô cơ và hỗn hợp của cả hai nhóm trên. Ta th−ờng thấy cặn vô cơ trên thành bể và mặt trong nắp bể d−ới dạng vảy gỉ (oxít sắt, sắt sunfua). Cặn hữu cơ bao gồm các hợp chất hydrocacbon (cacben, cacboit...) dễ hoà tan trong xăng, trong dầu hoả hoặc các chất dung môi hoá học khác, đồng thời cũng gồm cặn hắc ín và cặn nhựa bitum. Theo tài liệu của hai công ty quản lý đ−ờng ống dẫn dầu Tatarxki và Baskiarxki [10] thì trong các bể chứa dầu mỏ dung tích 5000m3 độ cao trung bình của lớp cặn đáy trong một năm là từ 500 ữ 800mm. Khi súc rửa các bể này, ng−ời ta phải bỏ tới 400 ữ 450m3 dầu cặn trong mỗi bể. Trên bảng 1.1 là thành phần gần đúng của phần cặn trong các bể chứa dầu mỏ (tính ra %KL): Bảng 1.1: Thành phần cặn trong bể chứa dầu mỏ Thành phần Hàm l−ợng (%KL) N−ớc 18 Các loại tạp chất cơ học 12 Dầu mỡ và Parafin 21 Các sản phẩm dầu lỏng và các chất nhựa, asphanten 49 1.3.1. Cặn 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 trong các bể dầu mỏ nguyên khai. Tạp chất chủ yếu trong các loại cặn đáy ở đây bao gồm các sản phẩm ăn mòn (vảy gỉ sắt) và các tạp cơ học. Các sản phẩm ăn mòn nằm lẫn trong khối sản phẩm dầu d−ới dạng các hạt cực nhỏ trong suốt quá trình sử dụng bể. Trong đó các sản phẩm ôxy hoá chiếm phần lớn (đặc biệt là trong các sản phẩm chế tạo bằng ph−ơng pháp xúc tác). Cặn trong các bể chứa dầu nhờn cũng gồm các sản phẩm ăn mòn, các tạp chất cơ học và các loại nhũ t−ơng “dầu lẫn n−ớc’’. 10 1.3.2. Cặn dầu mazut Khác với cặn trong các bể chứa sản phẩm dầu sáng, dầu nhờn và dầu mỏ nguyên khai, cặn trong các bể chứa mazut có những đặc điểm riêng; bởi vậy các thao tác súc rửa những bể này cũng có một số điểm khác biệt. Thành phần hoá học của các loại cặn đáy trong các bể chứa mazut khác hẳn với cặn của các sản phẩm dầu sáng. Phần chính của cặn này là các hợp chất cao phân tử thuộc loại asphante