Xem mẫu
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
khung chất mang. Sự hiện diện của nó cho phép làm tăng bề mặt riêng của chất mang
do đó thuận lợi cho hoạt tính xúc tác của kim loại quý. Ngoài ra, vật liệu nền còn chứa
những thành phần ổn định, chất dẽo (tăng khả năng bám dính lên chất mang) cũng như
những kim loại khởi động cho hoạt động của xúc tác.
Có 3 kim loại quý thường dùng để tráng lên vật liệu nền: Pt, Pd, Rh. hai chất đầu (Pt,
Pd) dùng cho các phản ứng xúc tác oxy hoá CO và HC còn Rhodium (Rh) cần thiết
cho các phản ứng xúc tác khử NOx thành N2. Thành phần Pt/Pd được chọn lựa dựa trên
một số yêu cầu về tính năng của xúc tác như hiệu quả xúc tác ở nhiệt độ thấp, độ bền,
tuổi thọ. . . khối lượng kim loại quý dùng cho mỗi bộ xúc tác rất thấp 1 ÷ 2g cho mỗi ô
tô.
Ngoài ra, bộ xúc tác còn chứa những chất khác như: Ni, Cerium, Lanthan,
Barium, Zicronium, sắt, silicium . . . với hàm lượng bé. Những chất này tăng cường
thêm hoạt tính xúc tác, tính ổn định và chống sự lão hoá của kim loại quý.
Khung chất mang sau khi đã tráng lớp kim loại quý được đặt vào trong lớp vỏ
bọc và sau đó được lắp đặt trên đường khí thải động cơ
Đặt monolithe vào trong lớp vỏ
bọc.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 121
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Khởi động bộ xúc tác.
Bộ xúc tác ba chức năng chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ làm việc lớn hơn
2500C. Khi vượt quá ngưỡng nhiệt độ này, độ chuyển hoá của các chất ô nhiễm của bộ
xúc tác tăng rất nhanh, đạt tỉ lệ trên 90%. Do đó, trên ô tô bộ xúc tác chỉ phát huy tác
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển
hoá các chất ô nhiễm
dụng sau một khoảng thời gian nhất định để nhiệt độ của bộ xúc tác đạt được ngưỡng
này còn trước khoảng thời gian này, các chất ô nhiễm trong khí xả hầu như không
được xử lý. Thực nghiệm cho thấy bộ xúc tác đạt được ngưỡng này sau khi ô tô chạy
được 1÷ 3 km trong thành phố.
Nhiệt độ khởi động bộ xúc tác TLO (temperature light off) được định nghĩa là
nhiệt độ tại đó tỉ lệ biến đổi các chất ô nhiễm đạt 50%.
b. Bộ xúc tác dùng cho động cơ diesel
Đặc điểm khói thải động cơ Diesel.
Động cơ Diesel vận hành với hỗn hợp nghèo, so với động cơ xăng làm việc với
độ giàu gần bằng 1, khói thải của động cơ Diesel có những đặc điểm như sau:
Hàm lượng CO, HC thấp hơn nhiều
Hàm lượng NOx thấp hơn một chút.
Có mặt oxi dư trong khói thải
ThS. Trương Hữu Trì Trang 122
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Xuất hiện các hạt rắn (bồ hóng).
Nhiệt độ khói thải thấp hơn.
Đặc điểm của bộ xúc tác và điều kiện sử dụng
Đối với động cơ Diesel, để giảm chất thải trong khí xả người ta thường sử dụng bộ
xúc tác oxi hoá. Bộ xúc tác này cho phép giảm nồng độ CO, HC và một phần bồ hóng.
Về mặt nguyên tắc thì sự xúc tác oxi hoá diễn ra thuận lợi. Khó khăn duy nhất liên
quan đến nhiệt độ môi trường phản ứng thấp. Hình sau cho thấy nhiệt độ bộ xúc tác
cần phải đạt đến 2000C thì các phản ứng chuyển hoá mới bắt đầu xãy ra.
Biến thiên tỷ lệ oxi hoá theo tỷ lệ nhiệt độ khí xả.
Vào khoảng 3000C bộ xúc tác bắt đầu oxy hoá SO2 thành SO3. Sự có mặt của
lưu huỳnh trong dầu Diesel, ngay cả khi hàm lượng rất thấp cũng gây ảnh hưởng đáng
kể đến hoạt tính của bộ xúc tác, đặc biệt làm tăng nhiệt độ bắt đầu xãy ra các phản ứng
chuyển hoá của bộ xúc tác.
Về mặt kết cấu kim loại quý dùng cho bộ xúc tác Diesel chủ yếu là Platin và
Palladium hoặc hợp kim của hai chất này, trong đó Palladium được ưa chuộng hơn vì
nó khó oxi hoá SO2 thành SO3. Trong bộ xúc tác này không sử dụng Rhodium (do
không có quá trình khử NOx) và không có Cerine. Hàm lượng kim loại quý trong xúc
tác oxi hoá thấp hơn so với xúc tác ba chức năng: 10÷40g/cf ((foot)3). Mục đích của
ThS. Trương Hữu Trì Trang 123
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
việc giảm này là để hàm lượng kim loại quý chỉ vừa đủ cho quá trình xúc tác oxi hoá
CO và HC, tránh sự hình thành sulfate và làm giảm giá thành xúc tác.
Hiệu quả của bộ xúc tác oxy hoá Diesel
Kết quả thử nghiệm trên động cơ ô tô nhẹ theo chu trình ECE+EUDC
(Economic Commission for Europe + Extra Urban Driving Cycle) cho thấy bộ xúc tác
oxy hoá trên động cơ Diesel có thể làm giảm 35% CO, 30%HC, 25% đối với hạt rắn
hoà tan.
c. Khử oxit nitơ trong môi trường có sự hiện diện của
Kỹ thuật này được gọi là "khử NOX" được dùng trên động cơ đánh lửa cưỡng
bức làm việc với hỗn hợp nghèo và động cơ Diesel. Nó là đối tượng nghiên cứu của rất
nhiều công trình nghiên cứu nhưng đến nay kỹ thuật này vẫn chưa được triển khai
trong công nghiệp.
Bộ xúc tác khử NOX chủ yếu làm giảm NO. Sự phân giải NOX được viết như
sau:
2NO → N2 + O2
Về phương diện nhiệt động học phản ứng trên có thể xảy ra nhưng với tốc độ
rất chậm. Ngày nay, người ta đưa ra ba hướng nghiên cứu về vấn đề này như sau:
Sử dụng các chất khử (ure, amoniac hoặc hydrocacbon )
Bẫy NOx (hấp phụ NOx khi động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, sau đó giải
hấp và khử nó khi động cơ làm việc với hỗn hợp giàu).
Sử dụng dòng Plasma lạnh (tạo N2 hoặc các cấu tử hoạt động hơn (O3, NO2))
d. Xử lý bồ hóng bằng phương pháp lọc
Bồ hóng trong khí xả có kích thước rất bé. Đa số hạt bồ hóng có đường kính trung
bình khoảng 1 µm. Lọc hạt cỡ này rất khó vì nó sẽ gây tổn thất lớn trên đường thải.
Hạt bồ hóng xốp, có khối lượng riêng trung bình khoảng 0.07g/cm3 nên lưới lọc bị tắt
rất nhanh, do đó làm sạch thường xuyên bồ hóng bám trên lõi lọc là điều kiện cần thiết
để đảm bảo lọc hoạt động bình thường.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 124
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Lọc bồ hóng tập trung giải quyết hai vấn đề cơ bản đó là lựa chọn kỹ thuật lọc và tái
sinh lọc.
Nguyên tắc lọc dòng khí xả
Lõi lọc bằng lưới sợi gốm.
Lõi lọc bằng sợi thép mạ
nhôm.
Sự tích tụ bồ hóng
trên lõi lọc gây trở lực trên
đường xả và do đó làm
giảm tính năng của động
cơ. Vì vậy cần phải loại
bỏ lượng bồ hóng tích tụ
này. Các giải pháp thông
ThS. Trương Hữu Trì Trang 125
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
thường là đốt, rung, rửa hay dùng dòng khí nén thổi ngược
Hình bên giới thiệu bộ đốt để tái sinh lọc. Hệ thống này làm việc một cách tự động.
Trở lực trên đường xả được đo liên tục và ghi vào bộ nhớ ECU (Electric Control Unit).
Khi P> Pmax, ECU khởi động vòi đốt. Nhiên liệu được phun bằng khí nén. Ngọn lửa
được khơi mào bằng tia lửa điện xuất hiện giữa hai cực của bộ đánh lửa. ECU cắt
nhiên liệu qua vòi đốt để kết thúc quá trình tái sinh khi áp suất trên đường xả nhỏ hơn
một giá trị định trước.
5.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khói lò và các
giải pháp khắc phục
5.5.1.1.Yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ chất thải
Trong khói thải của lò đốt thì các chất độc hại đáng quan tâm là bụi, bồ hóng và
khí SOx, ngoài ra thì NOx cũng góp một phần đáng kể.
Khí SOx có mặt trong khói lò có nguồn gốc từ nhiên liệu. Khi bị đốt cháy thì
chúng kết hợp với oxy để tạo ra SO2 sau đó khí này có thể chuyển một phần thành
SO3. Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu càng lớn thì nồng độ SOx trong khói thải
càng nhiều.
Khi NOx được hình thành trong quá trình cháy nhiên liệu từ các hợp chất chứa
nitơ và cả nitơ và oxy của không khí ở nhiệt độ cao kết hợp với nhau. Như vậy khi
nhiệt độ ngọn lửa càng cao thì nồng độ các chất này càng lớn.
Bụi và bồ hóng được hình thành trong khói lò cũng tương tự như trong động cơ
tức là chúng phụ thuộc cả chất lượng nhiên liệu, thiết bị đốt và lò.
5.5.1.2. Giải pháp nhằm giảm thiểu nồng độ chất độc hại
Qua nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành các chất độc hại trong
khói lò người ta đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế nồng độ của nó như sau:
Sử dụng các loại nhiên liệu sạch hơn trong quá trình cháy
Cải tiến hệ thống đốt cháy nhiên liệu
Sử lý làm sạch khí thải trước khi xả vào bầu khí quyển.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 126
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Sự lựa chọn các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề nêu trên phụ thuộc vào đặc điểm
của chất ô nhiễm, quá trình phát sinh chất ô nhiễm và mức độ xử lý yêu cầu.
Tuỳ theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp xử
lý thích hợp. Việc chọn các phương pháp này phải tính đến mọi yếu tố có liên quan,
đặc biệt là tính hiệu quả và tính kinh tế.
Giải pháp liên quan đến nhiên liệu
Như trong phần trước ta đã thấy, dầu FO dùng cho lò công nghiệp hiện nay được
lấy từ những phần cặn có chất lượng rất thấp, chúng chứa nhiều lưu huỳnh, nitơ đồng
thời nhiều hợp chất aromatic ngưng tụ nhiều vòng, tất cả các chất này đều làm gia tăng
nồng độ chất độc hại trong khói thải.
Giải pháp được dùng nhằm giảm thiểu chất độc hại là:
Sử dụng nhiên liệu sạnh hơn để thay thế dầu FO
Dùng các quá trình chuyển hoá nhằm làm giảm nồng độ các chất không mong
muốn trong dầu FO.
Trong thực tế ngày nay người ta thường sử dụng khí thiên nhiên hoặc khí hoá lỏng
để thay thế dầu FO. Các khí này chứa hàm lượng nitơ, lưu huỳnh rất thấp và hầu như
không chứa aromatic.
Trong công nghiệp thường sử dụng quá trình HDS để xử lý các hợp chất không
mong muốn trong, quá trình này cho phép giảm được hàm lượng nitơ, lưu huỳnh, và
aromatic xuống giới hạn cho phép.
Cải thiện hệ thống đốt cháy nhiên liệu
Trong phần trước ta đã thấy nhiên liệu trước khi bị đốt cháy chúng được xé nhỏ
thành các hạt sương dầu, từ các hạt sương này chúng bay hơi và trộn lẫn với không khí
để được đốt cháy.
Chất lượng của quá trình cháy phụ thuộc rất nhiều vào các thiết bị tạo sương nhiên
liệu và cấu tạo của buồng đốt nhằm giúp cho quá trình bay hơi và trộn lẫn được tốt.
Như vậy các thiết bị liên quan đến quá trình đốt cháy nhiên liệu này ảnh hưởng đến
nồng độ khói thải trên hai phương diện sau:
ThS. Trương Hữu Trì Trang 127
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Tăng nhanh quá trình bóc hơi của nhiên liệu lỏng
Quá trình bay hơi của nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ và bề mặt của nhiên liệu
tiếp xúc với không khí, khi nhiệt độ cao và bề mặt lớn thì quá trình bay hơi càng
nhanh. Để đạt được điều đó ta cần phải duy trì nhiệt độ buồng lửa tương đối cao, tìm
cách tối ưu hoá kết cấu miệng phun sương để đảm bảo chất lượng hạt dầu nhỏ và đồng
đều.
Tăng nhanh quá trình hỗn hợp giữa hạt nhiên liệu và không khí
Để thực hiện yêu cầu này phải tăng nhanh sự khuếch tán hỗn lưu và đối lưu giữa
hơi dầu và không khí.
Để đảm bảo dòng phun sương sau miệng phun dễ dàng bắt lửa, cần sử dụng dòng
khí chuyển động xoáy tạo thành vùng hồi lưu khói nóng sau miệng phun, với mục đích
hút khói nóng vào gốc ngọn lửa để gia nhiệt cho dòng phun sương và phải qua cơ cấu
phân phối gió để điều chỉnh tỷ lệ gió nóng phù hợp.
.
Cấu tạo buồng đốt
Ngoài ra khi lò được thiết kế sao cho cường độ hấp thụ nhiệt của lò càng lớn tức
nhiệt của quá trình cháy truyền cho chất mang nhiệt (nước, hơi) bằng phương thức
nhiệt bức xạ, đối lưu của lò càng nhanh thì nhiệt độ cực đại trong lò càng giảm khi đó
sự hình thành khí NOx cũng được hạn chế.
Làm sạch khói lò trước khi thải ra môi trường
Giảm thiểu bụi và bồ hóng trong khói thải
Tuỳ theo nồng độ bụi, tính chất vật lý, hoá học của bụi mà chia thành ba mức làm
sạch:
ThS. Trương Hữu Trì Trang 128
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Làm sạch thô: chỉ tách được các hạt bụi to (kích thước lớn hơn 100µm).
Làm sạch trung bình: giữ lại được không những các hạt bụi to mà cả bụi trung
bình và một phần hạt nhỏ. Nồng độ bụi trong không khí sau khi làm sạch chỉ
còn khoảng 50-100 mg/m3.
Làm sạch tinh: Các hạt bụi nhỏ dưới 10µm cũng được lọc ra tới 60-99%. Nồng
độ bụi còn lại trong không khí sau khi làm sạch là 1-10mg/m3.
Có rất nhiều loại thiết bị khác nhau được sử dụng để tách bụi. Khi căn cứ vào
nguyên lý hoạt động thì người ta phân thành 4 nhóm:
Thiết bị thu tách bụi cơ học: Buồng lắng, cyclone
Thiết bị thu gom bụi ướt : ống Venturi
Thiết bị lọc túi
Thiết bị lọc bụi tĩnh điện
1- Khí vào; 2- Khí sạch thoát ra;
3- Nắp van điều chỉnh; 4- Cửa dọn vệ; 5-xả c n
Sơ đồ cấu tạo của buồng lắng bụi nhiều tầng được áp dụng khá phổ biến trong
công nghiệp.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 129
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ưu điểm chính của kiểu buồng lắng này là nhờ chia thành nhiều tầng nên kích
thước của buồng lắng được thu gọn, ít chiếm diện tích nhưng vẫn lọc được một lưu
lượng khí lớn với hiệu suất lọc cao.
Nhược điểm chủ yếu của loại này là khó dọn vệ sinh khi bụi bám trên các tầng.
Đôi khi người ta phải dùng biện pháp phun nước áp lực mạnh để tẩy rửa.
Cũng với mục đích vừa nêu, buồng lắng có cấu tạo ở hình sau (Prockat 1950) là
một bước phát triển tiếp theo bằng cách cho khí vào buồng lắng qua khe hình vành
khăn của phễu cấp gió.
Các dạng buồng lắng bụi có tận dụng lực quán tính
ThS. Trương Hữu Trì Trang 130
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ưu nhược điểm của từng loại thiết bị thu tách bụi
Phạm vi ứng
Thiết bị Ưu điểm Nhược điểm
dụng
-Cồng kềnh
-Thường được
-Hiệu quả thấp, chỉ
-Vốn đầu tư thấp
Buồng
ứng dụng trong
lọc được các hạt bụi
lắng -Chi phí bảo dưỡng thấp các nhà máy cũ
có kích thước > 10
hoặc các xí
µm
nghiệp có công
-Làm việc được ở môi
suất thu hồi các
trường áp suất cao và nhiệt -Tổn thất áp suất bụi có kích thước
độ cao đến 5000C trong thiết bị tương lớn.
đối cao.
-Thu gom được cả hạt bụi
-Lọc sơ bộ trước
có tính mài mòn
Cyclone -Chỉ lọc được các khi khí được lọc
-Chế tạo đơn giản, kích hạt bụi có kích trong các thiết bị
thước nhỏ,dễ sửa chữa thước >5µm lọc túi vải, lọc
-Hiệu suất cao -Tiêu tốn điện năng bụi điện.
-Vốn đầu tư không lớn
-Lưu lượng nước
-Hiệu suất rất cao
tiêu thụ lớn
Ống
-có thể lọc các hạt bụi có
Venturi -Tiêu hao năng
kích thước từ 2-3µm
lượng lớn
-Chi phí bảo dưỡng
-Lọc được cả các hạt bụi cao
kim loại có kích thước nhỏ -Túi lọc dễ bị thủng,
nhất. ảnh hưởng đến công -Được ứng dụng
Lọc túi vải
-Hiệu suất lớn 98-99% suất lọc để lọc khí thải có
hàm lượng lớn,
-Chi phí đầu tư thấp hơn -Không lọc được
các hạt bụi có
thiết bị lọc bụi tĩnh điện khí nóng và có ăn
kích thước rất
mòn hoá học.
nhỏ.
-Hiệu suất làm sạch cao
90-99%
-Năng lương tiêu hao ít
- Kích thước lớn,
Lọc tĩnh -Có thể tiến hành ở nhiệt cồng kềnh.
điện độ cao, môi trường ăn mòn
-Chi phí đầu tư lớn.
hoá học
-Có thể tự động hoá và cơ
khí hoá hoàn toàn
ThS. Trương Hữu Trì Trang 131
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Phương pháp xử lý SO2
Xử lý khí SO2 trong khí thải có thể thực hiện bằng cách dựa vào khả năng hấp
thụ và hấp thụ của chúng. tỏng quát thì người ta chia thành hai phương pháp sau:
Phương pháp hấp thụ
Phương pháp hấp phụ
Việc sử dụng phương pháp nào là tuỳ thuộc vào nồng độ SO2 trong khói thải và yêu
cầu tách. Các thiết bị thường được sử dụng như sau:
Tháp hấp thụ
Sơ đồ tháp đệm
1-Lưới đệm; 2-Lớp vật liệu 3-Thiết bị tưới; 4-Lớp tách nước
Thiết bị hấp thụ khí thải được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả cao là tháp đệm
(tháp tiếp xúc). Tháp đệm có tiết diện ngang là hình tròn hay hình chữ nhật. Trên
tấmlưới có đệm bằng các vòng Rachig, vòng có vách ngăn…
Thiết bị này rất thích hợp để xử lý các loại khí độc hại, dễ hoà tan trong nước hay
dễ phản ứng với các dung dịch hấp thụ như là khí thải có chứa SO2, HF, HCl ... lượng
dung dịch hấp thụ trong thiết bị khoảng 1,3-2,6 lít/m3 khí.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 132
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Tháp đệm có ưu điểm là hiệu suất xử lý cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn, cấu tạo
đơn giản, trở lực trong tháp không lớn lắm, giới hạn làm việc tương đối rộng.
Nhược điểm của nó là khó làm ướt đều đệm và nếu tháp cao quá thì phân phối chất
lỏng không đều và nước thải sau hấp thụ sẽ nhiễm bẩn và có khi cần phải xử lý nước
thải này. Đây là loại thiết bị hấp thụ dùng để xử lý khí SO2 rất hiệu quả.
Xử lý khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)
Xử lý khí SO2 bằng vôi cũng là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi.
Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình xử lý như sau:
CaCO3 + SO2 = CaSO3 +CO2
900÷12000C
CaO + SO2 = CaSO3
2CaSO3 + O2 = 2CaSO4
Ưu điểm nổi bật của phương pháp xử lý khí SO2 bằng sữa vôi là công nghệ đơn
giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông
thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Ngoài ra người ta còn sử dụng các phương pháp sau để xử lý
Xử lý khí SO2 bằng amoniac
Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi
Xử lý khí SO2 bằng Magie oxit (MgO)
Giảm thiểu nồng độ khí NOx trong khói thải
Có 3 phương pháp khắc phục ô nhiễm khí NOx, trong khói thải là:
Xử lý khí NOx trong khói thải bằng hấp thụ, hấp phụ
Giảm thiểu lượng NOx bằng các chất gây phản ứng khử có xúc tác
Giảm thiểu sự phát thải khí NOx bằng cách điều chỉnh quá trình cháy.
Trong ba phương pháp đó, phương pháp cuối cùng có lẽ là loại giải quyết vấn đề từ
gốc và kinh tế nhất, cần được quan tâm trước hết.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 133
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Chương VI
BITUM
6.1. Thành phần hoá học của Bitum
6.1.1. Giới thiệu chung về Bitum
Bitum là một sản phẩm được ứng dụng nhiều trong thực tế cho các công trình
giao thông, thuỷ lợi, xây dựng, công nghiệp . . . Bitum đã xuất hiện từ lâu, nó có thể
thu nhận từ công nghiệp chế biến than hoặc công nghiệp chế biến dầu mỏ.
Khi ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ đã phát triển mạnh mẻ thì các sản
phẩm từ công nghiệp chế biến dầu mỏ nói chung và Bitum nói riêng có thể thu được
với số lượng lớn và giá cả rẻ nhất. Vì vậy, ngày nay Bitum được dùng trong thực tế
phần lớn chỉ thu nhận từ dầu mỏ.
Mặc dù Bitum đã được biết đến từ lâu nhưng thành phần hoá học và cấu trúc
của nó vẫn chưa được xác định một cách rỏ ràng bởi đây là những hợp chất có cấu trúc
rất phức tạp, ngoài ra nó còn phụ thuộc vào nguồn thu nhận. Tuy nhiên, bằng các
phương pháp phân tích hiện đại như phân tích khối phổ, phân tích phổ hồng ngoại,
phân tích sắc ký kết hợp với các phương pháp phân chia vật lý chưng cất, trích ly, hấp
thụ, hấp phụ . . . thì thành phần Bitum ngày càng được xác định rỏ dần, đó là các hợp
chất hydrrocacbon đa vòng ngưng tụ cao hoặc hydrocacbon ngưng tụ cùng lưu huỳnh,
oxy, nitơ các kim loại. Vì vậy, khi nghiên cứu Bitum cũng tương tự như khi nghiên
cứu nhiên liệu đốt lò người ta không phân chia thành phần hoá học của Bitum theo họ
hydrocacbon và phi hydrocacbon như thông thường mà ở đây người ta dựa vào đặc
điểm của các nhóm chất mà chúng có ảnh hưởng lên các tính chất sử dụng của Bitum.
6.1.2. Thành phần hoá học của Bitum
Cũng giống như tất cả các sản phẩm dầu mỏ khác, trong thành phần của Bitum
chứa nhiều các hợp chất của cacbon và hydro, nhưng trong Bitum thì hàm lượng các
hợp chất dị nguyên tố (hợp chất ngoài cacbon và hydro còn chứa thêm các nguyên tố
khác như lưu huỳnh, oxy, nitơ) cũng chứa một hàm lượng đáng kể. Bởi vậy, thành
phần hoá học của Bitum rất phức tạp, do đó quá trình nghiên cứu nó thường dựa trên
ThS. Trương Hữu Trì Trang 134
- Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
việc phân tách Bitum thành các nhóm chất nhờ vào khả năng hoà tan của chúng trong
các dung môi khác nhau. Sau đây ta sẽ nghiên cứu các quá trình này.
6.1.2.1. Quá trình xử lý Bitum bằng dung môi
Dựa vào việc lựa chọn các dung môi, ta có thể tách Bitum thành các nhóm chất
khác nhau theo trọng lượng phân tử của chúng.
Khi cho Bitum hoà tan trong dung môi sulfua cacbon (CS2) thì ta thu được một
hàm lượng nhỏ (thường không quá 2%) chất rắn không tan, chất này được gọi là
cacboit. Thực tế thì cacboit không hoà tan trong bất kỳ dung môi nào, nó là một dạng
của cacbon trong thiên nhiên như cacbon graphit. Trong dầu mỏ nguyên khai không có
mặt của dạng hợp chất này, chúng chỉ xuất hiện trong quá trình chế biến, nhất là các
quá trình với sự có mặt của oxy ở nhiệt độ cao.
Cho Bitum hoà tan trong dung môi tetracloruacacbon (CCl4), phần không tan
thu được tiếp tục hoà tan trong dung môi sulfua cacbon (CS2), khi đó ta thu được hai
phần. Phần thứ nhất không tan trong dung môi sulfua cacbon (CS2) đó chính là
cacboit, phần thứ hai tan trong dung môi sulfua cacbon (CS2) được gọi là cacben
(thường thì hàm lượng của cacben không quá 0.2%). Cũng tương tự như cacboit,
cacben không có trong dầu mỏ nguyên khai chúng chỉ hình thành trong quá trình chế
biến.
Nếu cho Bitum vào tan trong dung môi là các hydrocacbon no nhẹ như pentan,
hexan, heptan, octan thì phần tan trong các dung môi này được gọi là malten phần
không tan là một chất rắn màu đen được gọi là asphalten. Trọng lượng của asphalten
lớn hơn của malten. Tuy nhiên ranh giới này không được rỏ ràng, trọng lượng phân tử
của malten nằm trong khoảng từ 400 đến 11000, còn trọng lượng phân tử của
asphalten từ 800 đến 100000 tuỳ thuộc vào dung môi hoà tan và nguồn gốc dầu mỏ.
Ngoài các loại dung môi trên thì người ta còn có thể dùng một số dung môi
khác để tiến hành trích ly Bitum. Khi dùng butanol-I để hoà tan Bitum sau đó dùng
heptan và aceton ở nhiệt độ thấp để tiếp tục trích ly thì ta sẽ thu được các sản phẩm
như sơ đồ sau:
ThS. Trương Hữu Trì Trang 135
nguon tai.lieu . vn
