Nghiên cứu sử dụng nhầu nhớt thải làm chất nền cho dầu mỡ bảo quản chống ăn mòn

Phương pháp bảo vệ chống ăn mòn bào gồm:  Sử dụng vật liệu chống ăn mòn  Sử dụng chất ức chế chống ăn mòn  Bảo vệ bằng các lớp bao phủ  Bảo vệ catod bằng anod hy sinh Bảo vệ bề mặt b

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG DẦU NHỚT THẢI LÀM CHẤT NỀN CHO DẦU MỠ BẢO QUẢN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ QUYỂN

Giảng viên hướng dẫn: TS BẠCH THỊ MỸ HIỀN Sinh viên thực hiện: HUỲNH NGỌC THỊNH MSSV: 09069081

Lớp: DHHD5 Khoá: 2009 – 2013

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Thịnh

MSSV: 09069081

Chuyên ngành: Công nghệ hoá dầu

Tên khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu nhớt thải làm chất nền cho dầu mỡ bảo quản trong điều kiện khí quyển

Nhiệm vụ của khóa luận:

1 Tổng quan vể sản phẩm bảo quản đẩy nước chống ăn mòn

2 Nghiên cứu công thức pha chế sản phẩm bảo quản chống ăn mòn có nguồn gốc từ dầu nhớt thải và dầu thực vật

3 Kết quả, bàn luận và kiến nghị

Ngày giao khoá luận:

Ngày hoàn thành khoá luận:

Họ tên giảng viên hướng dẫn: T.S Bạch Thị Mỹ Hiền

Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2013 Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian gần 3 tháng thực hiện đề tài khóa luận: “Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu nhớt thải làm chất nền cho dầu mỡ bảo quản trong điều kiện khí quyển”, em đã được các thầy cô trong khoa hướng dẫn nhiệt tình dù cho

em không phải là sinh viên mà thầy cô chịu trách nhiệm hướng dẫn Các thầy cô đã tạo điều kiện cho em tiến hành các thí nghiệm và nghiên cứu một cách thuận lợi nhất Và đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc đến cô Bạch Thị Mỹ Hiền, là giảng viên trực tiếp hướng dẫn em Cô rất tận tình chỉ bảo, giúp em từng bước hoàn thành bài khóa luận này Ngoài ra, cô còn huy động những mối quan hệ

để giúp chúng em đỡ tốn về mặt vật chất khi cần phân tích mẫu

Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả thầy cô của trường Đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh nói chung và các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hóa nói riêng đã truyền đạt cho em những kiến thức quý giá trong suốt 4 năm học tại trường

Mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên bài khóa luận không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và bạn đọc

TP.Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2013

Họ tên sinh viên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đại cương về ăn mòn kim loại 1

1.1.1 Định nghĩa 1

1.1.2 Phân loại 1

1.1.3 Các phương pháp đánh giá độ ăn mòn 2

1.1.4 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn 3

1.2 Tổng quan về các sản phẩm chống ăn mòn 10

1.2.1 Phân loại các sản phẩm chống ăn mòn 10

1.2.2 Phụ gia cho các sản phẩm bảo quản 14

1.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản trên thế giới và Việt Nam 16

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản trên thế giới 16

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản ở Việt Nam 18

1.4 Yêu cầu chung của sản phẩm bảo quản sử dụng cho vùng khí hậu nhiệt đới ẩm 20

1.5 Kết luận 23

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 24

2.1 Nội dung nghiên cứu 24

2.2 Đối tượng nghiên cứu 24

2.2.1 Dầu nhớt thải (dầu nhớt cặn) 24

2.2.2 Dầu thực vật Việt Nam 31

2.2.3 Dung môi dầu hỏa (K.O) 37

2.2.4 Phụ gia ức chế ăn mòn 38

2.3 Phương pháp nghiên cứu 41

2.3.1 Các phương pháp tiêu chuẩn 42

2.3.2 Các phương pháp thực nghiệm 44

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47

3.1 Nghiên cứu và lựa chọn thành phần cho sản phẩm bảo quản đẩy nước 47

3.1.1 Thành phần chất nền 47

3.1.2 Hợp chất đẩy nước 47

3.1.3 Phụ gia chống ăn mòn 47

3.1.4 Dung môi hòa tan 48

3.1.5 Nghiên cứu khả năng bảo vệ chống ăn mòn của nguyên liệu 49

3.2 Nghiên cứu và lựa chọn công thức cho sản phẩm bảo quản 51

3.3 Nghiên cứu và lựa chọn thành phần tối ưu hợp chất đẩy nước chống ăn mòn 53

3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm 72

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

4.1 Các kết quả đạt được 77

4.2 Kiến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2013 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2013 Giáo viên phản biện

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phân loại dầu, mỡ bảo quản theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia 11

Bảng 1.2: Một số dòng sản phẩm bảo quản nổi tiếng trên thế giới 17

Bảng 1.3 Một số dòng sản phẩm bảo quản có mặt trên thị trường Việt Nam 19

Bảng 1.4 Các yếu tố đặc trưng của các điều kiện khí hậu khác nhau 21

Bảng 1.5 Khí hậu Việt Nam theo TCVN 4088 – 1985 22

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu hóa lý của dầu nhớt thải 30

Bảng 2.2 Lượng dầu ép của mỗi cây dầu thực vật ở Việt Nam 32

Bảng 2.3 Thành phần acid béo có trong hạt Jatropha 33

Bảng 2.4 Thành phần acid béo của các hợp chất béo thu được từ những phần khác nhau của cây gòn 35

Bảng 2.5 Thành phần acid béo có trong dầu dừa 36

Bảng 2.6 Thành phần acid béo có trong dầu cao su 37

Bảng 2.7 Thành phần, tính chất và phạm vi ứng dụng của các chất ức chế 39

Bảng 3.1 Khả năng bảo vệ của từng loại chất ức chế 48

Bảng 3.2 Chỉ tiêu chất lượng của dầu hỏa dân dụng 49

Bảng 3.3 Khả năng bảo quản của nguyên liệu 50

Bảng 3.4 Khả năng bảo vệ của từng loại dầu thực vật 51

Bảng 3.5 Khảo sát chọn loại dầu thực vật 52

Bảng 3.6 Khảo sát tính chất của các mẫu có thành phần dầu gòn 54

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Đường đi của dầu nhớt thải 25

Hình 2.2 Mẫu dầu Jatropha 34

Hình 2.3 Hình mẫu dầu gòn 36

Hình 2.4 Mẫu thép trong thiết bị tạo sương muối 43

Hình 2.5 Mẫu thép sau khi bị ăn mòn 43

Hình 2.6 Vùng đẩy điện ly của miếng thép 44

Hình 2.7 Ống đong chứa Fe 2 O 3 trước và sau khi thấm 45

Hình 2.8 Thiết bị đo phổ hồng ngoại IR 46

Hình 3.1 Khả năng bảo quản của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 3% 59

Hình 3.2 Khả năng bảo quản của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 10% 60

Hình 3.3 Khả năng bảo quản của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 5% 61

Hình 3.4 Khả năng đẩy dung dịch điện ly của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 3% 62

Hình 3.5 Khả năng đẩy dung dịch điện ly của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 5% 63

Hình 3.6 Khả năng đẩy dung dịch điện ly của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 10% 63

Hình 3.7 Độ sâu thấm Fe 2 O 3 của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 3% 64

Hình 3.8 Độ sâu Fe 2 O 3 của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 5% 65

Hình 3.9 Độ sâu Fe 2 O 3 của mẫu có hàm lượng dầu gòn là 10% 65

Hình 3.10 So sánh khả năng bảo vệ chống ăn mòn của các mẫu sản phẩm bảo quản 67

Hình 3.11 Tính năng đẩy điện ly của một số mẫu bảo quản 68

Hình 3.12 Tính năng thấm Fe 2 O 3 của các mẫu bảo quản 69

Hình 3.13 Khả năng bảo quản của sản phẩm trong môi trường sương muối 69

Hình 3.14 Kết quả đo IR của các thành phần hợp thành sản phẩm bảo quản chống

ăn mòn và sản phẩm cuối cùng 71 Hình 3.15 Sản phẩm Eazy-40 và sản phẩm nghiên cứu tối ưu 73 Hình 3.16 Kết quả đo IR của mẫu sản phẩm tổng hợp được 75

có thể đến con số 120 – 200 tỷ USD Đó là chưa tính đến những thiệt hại gián tiếp

do ăn mòn kim loại gây ra như: tình trạng cũ kỹ của máy móc, trục trặc khi vận hành do hỏng hóc, độ tin cậy kém, ô nhiễm môi trường và mất an toàn lao động Vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam là một trong những vùng nguy hiểm nhất về phương diện ăn mòn, do thời gian đọng ẩm dài, năng lượng bức xạ lớn, hàm lượng các tác nhân ăn mòn cao và nhiều yếu tố khí hậu kỹ thuật bất lợi khác

Những lí do trên cho thấy, chống ăn mòn kim loại là vấn đề hết sức quan trọng

và được sự quan tâm ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam Rất nhiều biện pháp chống ăn mòn đã và đang được sử dụng như sơn, mạ kim loại, hợp kim, bảo vệ điện hóa, dùng ức chế ăn mòn kim loại, dầu mỡ bảo quản, Phủ dầu mỡ bảo quản để chống ăn mòn là một trong những biện pháp phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực quốc phòng Thông thường, các trang thiết bị kỹ thuật quân sự cần được bảo quản hết sức cẩn thận, nhưng khi có yêu cầu phải nhanh chóng đưa các trang thiết bị

đó trở lại trạng thái hoạt động, sẵn sàng chiến đấu Dầu mỡ bảo quản là vật liệu bảo

vệ hiệu quả, được sử dụng vì mục đích này Do tầm quan trọng của nó, dầu mỡ bảo quản luôn luôn được chú ý nghiên cứu và sản xuất ở nhiều nước Trong một thời gian dài, hằng năm Việt Nam đã phải nhập một khối lượng lớn loại vật liệu này để phục vụ kinh tế và quốc phòng

Gần đây, một loạt các công trình nghiên cứu chế tạo dầu mỡ bảo quản nhằm thay thế các sản phẩm ngoại nhập đã được các tác giả Việt nam tiến hành Tuy nhiên, các tác giả đó vẫn phải sử dụng phần lớn nguyên liệu có nguồn gốc từ nước

ngoài Vì vậy, nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trong nước làm dầu mỡ bảo quản là một trong những hướng cần được quan tâm, nhất là khi nền công nghiệp dầu khí Việt Nam đã bắt đầu phát triển Điều này đáp ứng được những yêu cầu về kinh tế -

xã hội cũng như sự chủ động trong công tác bảo quản trang thiết bị kỹ thuật

Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu sử dụng phần nguyên liệu nội địa và dầu nhớt đã qua sử dụng để sản xuất dầu mỡ bảo quản kim loại Các khảo sát chú trọng tới loại dầu mỡ thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm

Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu nhớt thải làm chất nền cho dầu mỡ bảo quản trong điều kiện khí quyển” được đặt ra để đáp ứng yêu cầu

bức thiết giải quyết các vấn đề trên

Nói một cách khác, ăn mòn là quá trình chuyển biến kim loại từ dạng nguyên

tố thành dạng hợp chất Sự ăn mòn thường bắt đầu xảy ra trên bề mặt kim loại, rồi quá trình phát triển vào sâu kèm theo sự biến đổi thành phần và tính chất hóa lý của kim loại và hợp kim Kim loại có thể hòa tan một phần hay toàn bộ tạo ra các sản phẩm ăn mòn dưới dạng kết tủa trên bề mặt kim loại (lớp gỉ, oxyt, hydrat, )

1.1.2 Phân loại [1]

1.1.2.1 Theo cơ chế của quá trình ăn mòn

Dựa vào cơ chế, có thể chia quá trình ăn mòn thành hai loại: ăn mòn hóa học

và ăn mòn điện hóa

Ăn mòn hóa học là quá trình ăn mòn do tác dụng hóa học giữa kim loại với môi trường, phản ứng biến đổi kim loại thành ion Trong điều kiện khí khô, kim loại

bị ăn mòn ở nhiệt độ cao khi tiếp xúc mới các khí hoạt động như SO2, Halogen,

H2S, Quá trình ăn mòn hóa học còn xảy ra ở môi trường chất lỏng không điện ly như sự ăn mòn của các thiết bị ống dẫn các dung môi hữu cơ, các nhiên liệu lỏng trong thành phần có các hợp chất sulfua,

Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn do phản ứng điện hóa giữa kim loại với môi trường, quá trình xảy ra ở hai vùng có điện cực khác nhau trên bề mặt kim loại Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào thế điện cực của kim loại

1.1.2.2 Theo điều kiện của quá trình ăn mòn

Dựa vào điều kiện tác động lên quá trình ăn mòn, người ta thường phân ra các kiểu ăn mòn phổ biến sau đây:

Ăn mòn khí quyển là ăn mòn kim loại trong khí quyển hay các khí ẩm ướt khác

Ăn mòn trong chất điện ly (acid, bazo, muối)

Ăn mòn dưới đất nghĩa là ăn mòn các công trình ngầm dưới đất

Ăn mòn điện gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài

Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế gây ra do tác dụng đồng thời của môi trường xâm thực và của điện thế trên kim loại

Ăn mòn sinh vật học là ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay sản phẩm chuyển hóa của chúng

1.1.2.3 Theo dạng đặc trưng của ăn mòn

Ăn mòn toàn bộ xảy ra trên toàn bộ bề mặt kim loại, nó có thể đều đặn hoặc không đều

Ăn mòn cục bộ tập trung ở các khu riêng biệt của bề mặt Ví dụ: ăn mòn hang hốc, ăn mòn điểm

Ăn mòn giữa các tinh thể là sự phá hủy kim loại dọc theo ranh giới giữa các tinh thể

Ăn mòn xuyên tinh hình thành các vết rạn xuyên tinh dẫn đến sự phá hủy toàn

bộ kim loại

1.1.3 Các phương pháp đánh giá độ ăn mòn

1.1.3.1 Đánh giá độ ăn mòn theo thiệt hại về khối lượng

Người ta đánh giá độ ăn mòn bằng mắt thường để xác định sự đồng đều của bề mặt, đặc điểm các sản phẩm ăn mòn độ bám dính của sản phẩm ăn mòn với bề mặt kim loại kiểu ăn mòn

Đối với sự ăn mòn toàn bộ, tốc độ ăn mòn còn có thể biểu diễn bằng sự thiệt hại khối lượng của một đơn vị bề mặt trong một đơn vị thời gian, được biểu thị bằng công thức:

Trong đó:

Q – tốc độ ăn mòn (g/m2.giờ; mg/cm2.ngày)

– thiệt hại khối lượng (g; mg)

G1 – khối lượng trước khi thí nghiệm (g; mg)

G2 – khối lượng sau khi thí nghiệm (g; mg)

S – diện tích bề mặt (m2; cm2)

t – Thời gian thí nghiệm (giờ; ngày)

1.1.3.2 Đánh giá tốc độ ăn mòn theo chỉ số độ sâu ăn mòn

Chỉ số thiệt hại về khối lượng không cho phép so sánh sự ăn mòn của các kim loại có khối lượng riêng khác nhau Do đó người ta đưa ra việc đánh giá tốc độ ăn mòn theo chỉ số độ sâu được xác định bằng công thức:

Trong đó:

P – chỉ số độ sâu ăn mòn mm/năm

Q – tốc độ ăn mòn theo khối lượng g/m2.giờ

d – khối lượng riêng của kim loại g/m2

Thứ nguyên của chỉ số độ sâu:

1.1.4 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn [2]

Phương pháp bảo vệ chống ăn mòn bào gồm:

 Sử dụng vật liệu chống ăn mòn

 Sử dụng chất ức chế chống ăn mòn

 Bảo vệ bằng các lớp bao phủ

 Bảo vệ catod bằng anod hy sinh

Bảo vệ bề mặt bên ngoài thường dùng các phương pháp bao phủ hoặc bảo vệ bằng catod hay anod, bên trong thì dùng chất ức chế hay bao phủ

1.1.4.1 Vật liệu chống ăn mòn

Vật liệu chống ăn mòn bao gồm vật liệu phi kim và các hợp kim chống ăn mòn

 Vật liệu phi kim:

Vật liệu phi kim được sử dụng do hoàn toàn không bị ăn mòn, tuy nhiên ứng dụng còn hạn chế do những nhược điểm về khoảng nhiệt độ và áp suất hoạt động, khả năng chịu va chạm và rung động kém

Một loại vật liệu phi kim trước đây thường được sử dụng là GRE (Reinforced Epoxy) một dạng của plastic được gia cường bằng sợi thủy tinh, làm đường ống trên

bờ với áp suất hoạt động thấp, nhưng hiện nay chủ yếu ứng dụng trong cấp thoát nước

 Hợp kim chống ăn mòn (CRAs):

CRAs được sử dụng khi thép carbon mangan không phù hợp để sử dụng, lý do chính là do lưu chất vận chuyển quá ăn mòn đối với thép carbon thường cho dù đã

có những biện pháp chống ăn mòn khác như sử dụng chất ức chế hay lớp phủ thông thường

Các CRAs được sử dụng thay thế hoàn toàn hoặc chỉ bao phủ bề mặt ống Các loại CRAs thông dụng gồm có: thép không rỉ duplex (duplex stainsless steel), hợp kim nickel, ống thép carbon mangan được phủ thép không rỉ austenic và một số loại vật liệu khác như titan và hợp kim của nó Thép không rỉ được sản xuất trên cơ bản

thép carbon bằng cách giảm bớt lượng carbon, thêm vào các nguyên tố không rỉ như nickel, chromium

 Thép không rỉ martansiric:

Được sử dụng chủ yếu trong ống vận chuyển dầu và van, vật liệu này được sản xuất từ thép carbon mangan thêm 13% chromium, hàm lượng Carbon giữa khoảng 0,15% , khả năng chống ăn mòn ngọt tốt, giá thành gấp 3 lần thép carbon thông thường, độ bền ở nhiệt độ thấp kém và rất khó hàn Loại thép này thường được xử

lý bằng nhiệt trước khi sử dụng để nâng cao cơ tính, được Kawasaki cải thiện bằng cách thêm vào một lượng nhỏ nickel, mangan và molipden, tính chống ăn mòn và khả năng hàn tăng rõ rệt

hư hỏng trên diện rộng khi khả năng chống ăn mòn suy giảm Giá thành gấp 4 lần thép carbon thông thường, khá dễ hàn Tuy nhiên cần tránh hiện tượng carbin hóa ở mối hàn và vùng xung quanh do nhiệt độ cao làm giảm khả năng chống ăn mòn, tăng cường khả năng ổn định bằng cách giảm hàm lượng carbon xuống khoảng 0,05% và thêm một số nguyên tố ổn định như titan hay niobi

 Thép không rỉ Duplex:

Thành phần: C: 0,03 – 0,05%, Cr: 22 – 25%; Ni: 5 – 6%; Mo: 3 – 6%, giá thành gấp 6 lần thép carbon thông thường, dạng thép này gần như là một hỗn hợp của ferrite và austenic, khả năng chống gỉ tốt, khả năng hàn và độ bền cao hơn thép austenic

 Thép hợp kim cao nickel:

Chi phí loại vật liệu này tương đối cao so với những loại khác, chủ yếu do hàm lượng của những nguyên tố chống rỉ cao Hàm lượng như sau: Ni:28 – 56%; Cr: 21 – 22%; Fe: 5 – 22%; Mo: 3 – 9%; Cu 2%; Nb 4%; Ti 1% Khả năng chống

ăn mòn rất tốt, thường thấy sử dụng trong việc sản xuất các acid mạnh Đường ống vận chuyển ngoài khơi thường được phủ một lớp thép hợp kim cao, giá thành giảm tương đối, khoảng 7 – 10% thép carbon thông thường

1.1.4.2 Lớp phủ chống ăn mòn

Là phương pháp chống ăn mòn hữu hiệu nhất hiện nay, thông thường sử dụng kết hợp với biện pháp bảo vệ catod Những đặc tính cần xem xét của vật liệu làm lớp phủ là: khả năng bám dính, mềm dẻo, điện trở, khả năng cách nhiệt, chống chịu các tác động cơ học, tính chất vật lý hóa học ổn định, dễ sử dụng và bền trong môi trường

 Epikote (một loại nhựa xuất phát từ than đá)

Nhựa đường (hoặc nhựa than đá): được sử dụng khá lâu trước đây, dùng chủ yếu cho những đường ống bị chôn lấp hoặc đường ống ngoài khơi, thường được phủ trước khi vận chuyển và lắp đặt Lớp phủ được tạo thành bằng cách cho nhựa đường nóng chảy tự do bên ngoài ống, không cần lọc tạp chất kỹ càng, bề dày cần đạt được

ít nhất là 2,5mm cho đường ống trên bờ và ít nhất 5mm cho đường ống ngoài khơi Bên ngoài được phủ bằng lớp vải sợi thủy tinh để hạn chế tác động cơ học của đất

đá và quá trình lắp đặt Gần đây ứng dụng khuynh hướng sử dụng lớp phủ nhẹ và mỏng hơn như PE, FBE cho đường ống trên bờ thay thế cho lớp phủ nặng nề bằng nhựa đường Tuy nhiên đối với đường ống ngoài khơi, lớp nhựa đường vẫn sử dụng rộng rãi bên dưới lớp bọc bê tông

Polyetylen: là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, được coi là loại vật liệu bảo vệ bên ngoài tốt nhất koangr 10 – 15 năm trở lại đây Bề dày của lớp PE tùy thuộc vào đường kính ống

Quá trình phủ PE được tiến hành theo hai cách: bột PE được phủ lên bề ngoài của ống được làm sạch và gia nhiệt đến khoảng 300oC hay lớp PE nóng được kéo phủ lên bề mặt đã được làm sạch và gia nhiệt khoảng 120 – 180oC Trong phương pháp này cần phải sử dụng chất bám dính ban đầu do PE không dính vào thép Trong cả hai phương pháp, để tăng cường sự gắn kết và khả năng chống bong tróc, một lớp mỏng FBE được phủ lên trước lớp PE Lớp PE bền, chống tác động cơ học trong quá trình vận chuyển, lắp đặt tốt, điện trở cao, nên làm giảm dòng bảo vệ catod

FBE (Fusion Boned Epoxy): lớp băng epoxy mỏng hoặc bột epoxy đã được sử dụng nhiều trong hệ thống đường ống, đặc biệt là những hệ thống trên bờ, có thể cho hệ thống đường kính đến 1600mm, hoạt động ở nhiệt độ đến 100oC và có nhiều tính chất vượt trội so với những vật liệu khác Lớp phủ epoxy được tạo ra bằng cách dùng súng phun tĩnh điện, phun bột nhựa lên bề mặt ống đã được làm sạch và gia nhiệt trước đến khoàng 230 – 240oC Lớp phủ tạo thành rất mỏng nhưng rất bền, bám dính tốt vào thép, độ bền hóa học rất cao, tuy nhiên trong môi trường ẩm ướt, khả năng chịu nhiệt giảm sút, chỉ hoạt động tốt ở 75oC

 Lớp phủ bề mặt bên trong:

Lớp phủ bên trong nhằm mục đích tạo ra một rào ngăn cách giữa lưu chất và

bề mặt kim loại, chống lại những quá trình ăn mòn của những sản phẩm có tính ăn mòn Lớp phủ bên trong thường là sơn epoxy, ngoài việc bảo vệ chống ăn mòn còn nhằm mục đích giảm ma sát và tạo sự sạch sẽ cho bề mặt bên trong ống

Quá trình sơn phủ bên trong diễn ra nhờ một thiết bị được gắn giữa hai thoi Trước khi sơn phủ, bề mặt bên trong ống được súc rữa sạch bằng một dung dịch acid phù hợp, làm khô Sau đó thoi sẽ di chuyển và toàn bộ bề mặt bên trong sẽ được sơn phủ Quá trình sơn phủ được kiểm tra bằng camera gắn trên thoi

1.1.4.3 Sử dụng chất ức chế [2]

Chất ức chế hóa học được sử dụng để giảm tốc độ ăn mòn Nó được cho vào lưu chất vận chuyển hoặc là phụ gia trong lớp sơn phủ đường ống Chất ức chế được chia làm 3 loại:

 Chất ức chế chủ động: nó phản ứng với kim loại tạo thành một lớp film bảo vệ chống ăn mòn

 Chất ức chế thụ động: được hấp phụ vào bề mặt kim loại và tạo thành một bề mặt ngăn cản sự tiếp xúc của kim loại với những tác nhân ăn mòn

 Các độ chất sinh học dùng để diệt vi sinh vật cũng là một loại chất ức chế nhằm làm giảm số lượng vi sinh vật hoạt động trong đường ống Chất ức chế được đưa vào hệ thống theo từng đợt hoặc liên tục Biện pháp sử dụng chất ức chế không đảm bảo việc bảo vệ an toàn môi trường đường ống nên phải sử dụng cùng với các biện pháp bảo vệ khác

 Chất ức chế chủ động:

Chất ức chế loại này được thêm vào hệ thống với nồng độ thấp và thường là loại chất rắn có thể tan hoàn toàn trong lưu chất vận chuyển Chúng phản ứng với kim loại và tạo thành một lớp film bảo vệ kim loại trong không bị ăn mòn Thông thường loại chất này chứa các gốc nitrite, chromate và phosphate Các chất ức chế không được sử dụng riêng lẽ mà thường phối hợp nhiều loại với nhau, kết hợp với việc sử dụng chất diệt khuẩn, biện pháp hiệu chỉnh pH làm tăng hiệu quả của chất

ức chế Chi phí cho việc sử dụng chất ức chế thường là khá cao

 Chất ức chế thụ động:

Chất ức chế loại này tạo thành lớp film bao phủ trên bề mặt kim loại, ngăn chặn các phản ứng cathod và anod, qua đó ngăn chặn khả năng ăn mòn Chất ức chế loại này thường là những hợp chất cao phân tử, cấu tạo gồm hai phần: phần đầu mang những nhóm hoạt động có khả năng hấp phụ vào bề mặt kim loại, phần đuôi mang những nhóm hữu cơ làm thành một lớp ngăn cản sự khuếch tán của những tác nhân ăn mòn vào bề mặt kim loại

Phần đầu thường là những gốc amin, alcihol, acid vòng mang N2, sulphide hoặc phosphate Phần đuôi thường là vòng thơm hoặc gốc acid béo Loại chất ức chế này thường không hiệu quả khi có mặt oxy, tuy nhiên hoạt động ngăn cản CO2

và H2S rất tốt

Chất ức chế thụ động hấp thu vào bề mặt kim loại và tạo thành những lớp film liên kết với nhau bằng những liên kết vật lý, số lượng lớp film đôi khi đủ dày để có thể thấy được

Những lớp film thường bị bó và tạo thành liên tục Khi lựa chọn chất ức chế thụ động, người ta thường quan tâm đến những yếu tố sau:

 Tương thích với những chất hóa học trong dầu

 Không tạo nhũ tương với nước hay dầu

 Ổn định nhiệt

 Tạo kết tủa bám dính

 Không gây ô nhiễm môi trường: tất cả những chất ức chế sau khi được

sử dụng đều được thải ra môi trường, do đó yêu cầu về khả năng phân hủy nhanh và không gây ô nhiễm môi trường là rất cần thiết

 Giá cả và khả năng cung cấp

- Mỡ bảo quản loại xà phòng:

Chất làm đặc là các loại xà phòng kim loại như xà phòng canxi, bari, nhôm, kẽm, chì, Mỡ bảo quản loại xà phòng có tính bám dính tốt hơn mỡ hydrocacbon

Do có nhiệt độ nhỏ giọt và nhiệt độ tuột cao nên thích hợp hơn mỡ hydrocacbon khi bảo quản ở môi trường có nhiệt độ cao như Việt Nam Nhược điểm của mỡ loại này

là dầu dễ tách ra khỏi chất làm đặc khi đun chảy nên không bảo quản băng phương pháp đun chảy mỡ được mà chỉ có thể dùng để bôi phết lên vật liệu So với mỡ hydrocacbon thì mỡ xà phòng có độ bền hóa học cao hơn nhưng độ hút ẩm cũng lớn hơn

1.2.1.2 Dầu bảo quản

Dầu bảo quản là loại dầu dùng để phủ bên ngoài bề mặt kim loại nhằm ngăn ngừa sự tác động của môi trường lên kim loại (độ ẩm, bụi bẩn, các chất khí xâm thực gây ăn mòn)

Để tăng cường tính năng chống ăn mòn thì trong dầu có hòa tan một lượng lớn các chất ức chế ăn mòn kim loại Khi đưa vào dầu mỡ bảo quản các phụ gia chống oxy hóa và ức chế ăn mòn kim loại thì khả năng bảo vệ kim loại của chúng không thua kém gì các phương pháp bảo vệ khác Một loại dầu mỡ bảo quản tốt có thể bảo

vệ kim loại chống ăn mòn trong thời gian 5 – 6 năm

Phân loại dầu bảo quản theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN: 2010/BTC) được liệt kê trong bảng 1.1 sau:

Bảng 1.1 Phân loại dầu, mỡ bảo quản theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia [5]

Bảo quản từ 6 đến 8 tháng cho kim loại lưu kho trong thời

gian ngắn

3 Dầu lau đạn

75% mỡ máy + 15% dầu xilanh + 10% parafin +

kiềm

Bảo quản lâu dài trong kho chi tiết và thiết bị kim loại trong quá trình dự trữ

4 Dầu chống rỉ 37,5% dầu máy + 37,5%

dầu xilanh + 5% colophan

Bảo quản chi tiết máy và kim

loại

Kí hiệu: BO3045-51 Nếu dùng 50% BO + 50%

Bảo quản kim loại đen và kim

loại màu

1.2.1.3 Màng ức chế chống ăn mòn pins [3]

Thành phần của màng bảo quản này bao gồm chất tạo màng, chất ức chế chống ăn mòn, dung môi hòa tan và các phụ gia biến tính Dễ dàng phủ lên sản phẩm cần bảo quản bằng các phương pháp phun, quét, nhúng Khi hỗn hợp được đưa lên vật liệu bảo quản, nó sẽ bôi trơn, chảy loan trên bề mặt kim loại và đẩy nước, chất điện ly ra khoải bề mặt Hỗn hợp có khả năng thẩm thấu vào các mao quản và những vết nứt trên bề mặt kim loại, giúp bao phủ kín toàn bộ bề mặt Tiếp

đó, dung môi dễ bay hơi trong hỗn hợp bảo quản sẽ bay hơi một phần, hình thành lớp màng, bám dính lên vật liệu nhờ lực bám dính

So với dầu mỡ bảo quản, màng bảo quản pins có những ưu điểm:

- Khả năng bảo vệ cao với lớp màng mỏng hơn nhiều so với dầu mỡ bảo quản

- Có khả năng chảy vào các khe hở, các vết xước cực nhỏ trên bề mặt kim loại

- Sử dụng để bảo quản bề mặt ngoài mà không cần phá niêm cất sau đó

- Có khả năng đẩy nước trên bề mặt

- Đặc biệt hiệu quả khi bảo quản các vật liệu kim loại ở các vùng nhiệt đới khắc nghiệt

1.2.1.4 Hợp chất bảo quản đẩy nước

Sản phẩm bảo quản đẩy nước là một dạng đặc biệt của màng ức chế pins Thành phần và tính chất của hợp chất đẩy nước cũng gần giống như pins Đây là dạng sản phẩm đặc biệt của các sản phẩm bảo quản chống ăn mòn Hợp chất có thành phần gồm: 10 – 50% chất nền có thể là dầu gốc khoáng hoặc dầu tổng hợp 30% là các loại phụ gia giúp tăng tính năng bảo vệ như các chất ức chế ăn mòn, chất kháng khuẩn, chất tăng độ bền, phụ gia đẩy nước Còn lại 20 – 60% là dung môi giúp hòa tan các thành phần với nhau Hợp chất bảo quản đẩy nước tạo màng dầu rất mỏng (5 – 15µm) nhưng vẫn thể hiện được các tính năng bảo quản hiệu quả Không chỉ tạo màng che phủ bề mặt vật liệu, hợp chất bảo quản đẩy nước còn có khả năng đẩy nước và thẩm thấu rất cao Vì vậy, người ta còn sử dụng chúng để

thẩm thấu các vết rỉ sét, bôi trơn các mối nối bị kẹt, bảo quản ở các vị trí mà dầu mỡ bảo quản khó chảy hay quét tới

Hợp chất bảo vệ - đẩy nước là phương pháp bảo vệ hiệu quả đối với kim loại trong điều kiện khí hậu nhiệt đới có nhiệt độ và độ ẩm cao

1.2.2 Phụ gia cho các sản phẩm bảo quản [4]

Để tăng cường khả năng bảo quản của sản phẩm bảo quản, người ta thường thêm vào hỗn hợp các phụ gia như phụ gia ức chế ăn mòn, chất chống oxy hóa, tăng

độ bám dính, chống nấm mốc, chất làm đặc và chất độn

1.2.2.1 Phụ gia ức chế ăn mòn

Phụ gia ức chế ăn mòn là phụ gia quan trọng nhất đối với chất bảo quản

Chất ức chế ăn mòn kim loại có thể được chia ra gồm các loại tan trong nước, tan trong dầu và tan cả trong nước và dầu

Hiện nay, phụ gia ức chế ăn mòn kim loại tan trong dầu tương đối phổ biến trên thị trường Phụ gia ức chế ăn mòn kim loại được chia ra làm 3 loại:

 Phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu cho electron

Chất ức chế ăn mòn kim loại tan trong dầu có cấu tạo hóa học gồm 2 phần: gốc hydrocacbon có khối lượng phân tử lớn nhằm đảm bảo toàn bộ phân tử tan trong dầu và các nhóm chất mang điện tích âm như: -NO2, -CO, -SO3H Khi các hợp chất này tiếp xúc với bề mặt kim loại, các electron từ các nhóm sẽ được chuyển cho kim loại Kết quả là công thoát electron trên bề mặt kim loại giảm dẫn đến giảm

ăn mòn trên các vùng anod của kim loại Sản phẩm bảo quản có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu cho electron có khả năng bảo vệ tốt cả kim loại đen và kim loại màu

 Phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu nhận electron

Phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu nhận electron chứa các nhóm chất mang điện tích dương: -NH2, -NH, -Me, thường phân cực hơn dạng ức chế cho electron Khi có mặt chất ức chế dạng này, phần lớn khả năng ái điện tử của bề mặt kim loại

sẽ giảm nhiều so với chất ức chế Electron từ các vùng anod của kim loại sẽ chuyển vào các orbitan của chất ức chế, tạo ra một lớp điện tích âm nên sẽ làm tăng năng lượng thoát electron từ kim loại Sản phẩm bảo quản có sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu nhận electron có khả năng bảo vệ tốt kim loại

 Phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu với hiệu ứng chắn

Phụ gia ức chế ăn mòn tan trong dầu với hiệu ứng chắn là các hợp chất chứa các nhóm chất chứa oxy như acid béo, este, ete, các hợp chất này có khả năng phân cực thấp So với hai loại phụ gia ức chế trên, loại chất ức chế này có những ưu điểm như: tính tác dụng nhanh, tính đẩy nước cao và tạo nên hiệu ứng kết hợp làm tăng tính bảo vệ khi phối hợp với chất ức chế dạng cho nhận electron

Vai trò của chất ức chế ăn mòn kim loại tan trong dầu bao gồm đẩy nước ra khỏi bề mặt kim loại và tạo ra trên bề mặt kim loại các màng hấp phụ hóa học và các lớp màng bảo vệ nhờ các lực bám dính và lực liên kết, ngăn cản sự tiếp xúc của

bề mặt với các tác nhân gây ăn mòn

1.2.2.2 Phu gia chống oxy hóa

Dầu mỡ bảo quản trong quá trình hoạt động có thể bị oxy hóa, làm biến đổi tính chất sử dụng của chúng trong điều kiện nhiệt đới nóng ẩm Quá trình oxy hóa sinh ra các acid ăn mòn, làm giảm tác dụng bảo quản của dầu mỡ Vì vậy, việc thêm vào dầu mỡ các phụ gia chống oxy hóa rất quan trọng để khắc phụ các hiện tượng trên Các phụ gia chống oxy hóa thường được sử dụng là các alkylphenol hoặc là các amin thơm như diphenylamin và các dẫn xuất

Khả năng chống oxy hóa của loại phụ gia alkylphenol phụ thuộc rất nhiều và cấu trúc nhóm thế, vị trí nhóm thế, đơn vòng hay đa vòng, mức độ phân cực của nhóm (-OH) và hiệu quả được tăng lên theo kích thước của nhóm thế

phần bao gồm các chất làm biến đổi chỉ số độ nhớt như polyacrylat, polyisobutylen, cao su tổng hợp, xà phòng nhóm các acid béo không no và các loại xà phòng khác

1.2.2.4 Phụ gia ngăn ngừa nấm mốc

Môi trường Việt Nam thuận lợi cho sự phát triển của các vi sinh vật, nấm mốc

có khả năng phát triển trên bề mặt vật liệu gây ra tác hại xấu đối với việc bảo quản vật liệu Vì vậy, để tránh bị phá hủy bởi nấm mốc và vi sinh vật thì dầu mỡ bảo quản được thêm vào phụ gia diệt khuẩn như các dẫn xuất phenol, các hợp chất chứa clo, dẫn xuất amin, các hợp chất carbamat, triazin, forrmaldehyt,

1.2.2.5 Phụ gia biến tính

Phụ gia biến tính dùng cho sản phẩm bảo quản chống ăn mòn nhằm mục đích cải thiện các tính năng cơ lý, giúp sản phẩm bảo quản bền và ổn định hơn

Như các chất làm sánh, đặc được ứng dụng làm chất cô đặc hỗn hợp trong dầu

mỡ, làm chất nền trong lớp cách ly hoặc làm chất tạo màng trong công nghiệp sơn Các chất làm đặc thường dùng như: các hydrocacbon rắn, polymer, chất tạo mạng cao phân tử, dầu mau khô, bitum, cao su, xà phòng, silicagel,

Để tăng độ bền do mài mòn, bền nhiệt và bền cấu trúc, ta thường thêm vào sản phẩm bảo quản các phụ gia biến tính là chất độn Chất độn sử dụng thường là các hạt rắn có kích thước từ 2 – 7nm Khi thêm chất độ vào hỗn hợp, nó làm tăng độ dày của màng, tăng khả năng tác dụng nhanh, đẩy nước khỏi bề mặt vật liệu cần bảo

vệ

1.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản trên thế giới và Việt Nam [3]

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản trên thế giới

Hiện nay, các sản phẩm bảo quản trên thế giới rất phong phú và đa dạng nhằm mục đích thỏa mãn các yêu cầu khác nhau trong công tác bảo quản vật liệu Công tác nghiên cứu và sản xuất các dòng sản phẩm bảo quản mới luôn được tiến hành nhằm đáp ứng các mục đích bảo quản khác nhau và đã đạt được những thành công nhất định

Khuynh hướng các sản phẩm mới gần đây cho thấy, các nhà nghiên cứu trên lĩnh vực này đang tìm cách giảm thành phần trong mỗi sản phẩm Các sản phẩm với thành phần chỉ có chất nền và các phụ gia nhiều chức năng vừa tiết kiệm chi phí cho nguyên liệu vừa dễ dàng pha chế, đáp ứng nhanh nhu cầu của thị trường Bên cạnh

đó, trên thị trường cũng ngày càng xuất hiện nhiều các sản phẩm bảo quản dạng màng – pins thân thiện với môi trường Các phụ gia ức chế ăn mòn độc hại với môi trường, gây nguy hiểm đối với người sử dụng được thay thế dần bằng các loại phụ gia mới an toàn hơn, và vẫn duy trì được tính năng bảo quản của sản phẩm Một số sản phẩm đã tận dụng các phế thải công nghiệp và duy trì sự bền vững của môi trường Ngoài ra, dầu thực vật và mỡ động vật có nhiều tính năng bảo vệ chống ăn mòn cũng đang được nghiên cứu để làm nguyên liệu pha chế ra sản phẩm bảo quản chống ăn mòn

Trong những năm qua, nhiều công ty chuyên nghiên cứu về các sản phẩm bảo quản chống ăn mòn của các nước phát triển trên thế giới đã cố gắng cho ra đời nhiều dòng sản phẩm bảo quản mà người tiêu dùng đã khá quen thuộc như:

Bảng 1.2: Một số dòng sản phẩm bảo quản nổi tiếng trên thế giới

Chất ức chế ăn mòn trên cơ sở phức Canxi Sunfonat, đẩy nước và chống ăn mòn tốt

Mobil Mobilarma

Exxo-Lớp màng mỏng dầu mỡ,bám dính tốt, bảo vệ thép trong điều kiện khí hậu lạnh

Anh

Bray oil

Hỗn hợp dầu gốc, phụ gia có tính năng chống

ăn mòn, chống oxy hóa, đẩy nước đối với vật liệu lưu trữ ở nhiệt độ từ -70oF tới 300oF

Shell Ensis Fluid Lớp màng bảo quản bằng cách phun hoặc

nhúng, nhiệt độ chảy khoảng 100oC,bền

để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường, dẫn đến dầu mỏ, một trong nguồn cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho lĩnh vực này, ngày càng cạn kiệt

Công tác nghiên cứu pha chế sản phẩm bảo quản chống ăn mòn hiện nay đang

cố gắng pha chế ra các sản phẩm bảo quản ứng dụng phù hợp ở điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và tìm được các nguốn nguyên liệu thay thế dầu mỏ như phế thải công nghiệp, dầu thực vật để an toàn với môi trường và giảm giá thành sản phẩm

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản ở Việt Nam

Là một nước đang phát triển, Việt Nam có nhu cầu sử dụng các sản phẩm bảo quản rất lớn Tuy nhiên, các sản phẩm bảo quản vẫn phải nhập khẩu và hiệu quả bảo quản không cao Hiện nay, công tác nghiên cứu và sản xuất sản phẩm bảo quản ở

nước ta vẫn còn là một hướng mới Cùng với sự phát triển của ngành dầu khí, Việt Nam đã quan tâm đến việc nghiên cứu các sản phẩm bảo quản chống ăn mòn Viện nhiệt đới Việt – Nga phối hợp với Viện môi trường và tiến hóa (Viện Hàn lâm Nga) trong 10 năm qua đã tìm ra các biện pháp kỹ thuật khác nhau để bảo quản các vật liệu kim loại Trong đó tạo ra được dòng sản phẩm bảo quản chống ăn mòn, lão hóa

và vi sinh [3]

Các nhà khoa học trong nước đã không ngừng nghiên cứu sản phẩm bảo quản theo các hướng đi mới như: nghiên cứu sản phẩm bảo quản mới bằng con đường biến tính các sản phẩm bảo quản nhập khẩu hoặc sử dụng một phần nguyên liệu tại chỗ, cố gắng tạo ra được sản phẩm bảo quản mới theo công thức nước ngoài hay biến tính dầu cao su để dùng làm chất ức chế chống ăn mòn Bên cạnh đó, các nhà khoa học Việt Nam vẫn đang nghiên cứu khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu bản địa có nguồn gốc từ thực vật để sản xuất sản phẩm bảo quản như dầu dừa, dầu phộng, dầu trẩu, dầu rái, những phụ phẩm của cây mía, Bảng 1.4 cho thấy một số dòng sản phẩm được nghiên cứu và pha chế tại Việt Nam:

Bảng 1.3 Một số dòng sản phẩm bảo quản có mặt trên thị trường Việt Nam [3]

và mục rữa

Bảo vệ các vật liệu kim loại chống

ăn mòn ngắn hạn (không lâu hơn 1

năm),lớp lót cho sơn

1.4 Yêu cầu chung của sản phẩm bảo quản sử dụng cho vùng khí hậu nhiệt đới ẩm

Với mục đích pha chế sản phẩm bảo quản ứng dụng ở điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, ta cần biết các yếu tố đặc trƣng của điều kiện khí hậu ở vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, từ đó dự đoán thời hạn bảo vệ các vật liệu của sản phẩm bảo quản

Bảng 1.4 Các yếu tố đặc trưng của các điều kiện khí hậu khác nhau [3]

35

5

-65

35 -50

30 -10

-20

55 -10

Dựa vào bảng 1.5, vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm có nhiệt độ trung bình mùa đông, mùa hè và nhiệt độ trung bình hằng năm cao hơn các vùng khí hậu khác Hơn thế nữa, với độ ẩm trung bình rất cao (95% ngay ở nhiệt độ 20oC), nước trong không khí sẽ là môi trường xúc tiến quá trình ăn mòn điện hóa trên bề mặt kim loại Ngoài ra, nhiệt độ với độ ẩm cao sẽ tạo điều kiện phát triển cho các vi sinh vật, chủ yếu là các loại nấm mốc Các loại nấm mốc này sẽ làm bẩn, xúc tiến quá trình ăn mòn bề mặt kim loại [6]

Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới, đồng thời nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông Vị trí đó đã tạo cho Việt Nam có một nền nhiệt độ cao Nhiệt độ trung bình năm từ 22oC đến 27o

C Hằng năm có khoảng 100 ngày mưa với lượng mưa trung bình từ 1500 – 2000mm Độ ẩm không khí trên dưới 90% Số giờ nắng khoảng 1500 – 2000 giờ, nhiệt bức xạ trung

bình năm 100kcal/cm2 Để hiểu rõ hơn đặc trưng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, xét cá

số liệu khí hậu nhiệt đới nóng ẩm ghi nhận cụ thể ở nước Việt Nam [6]

Bảng 1.5 Khí hậu Việt Nam theo TCVN 4088 – 1985 [6]

Dựa vào đặc trưng của kiểu khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, ta có thể đưa ra các yêu cầu chung đối với sản phẩm bảo quản trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm:

- Đạt được hiệu quả bảo vệ trong khoảng thời hạn thiết lập

- Khả năng bám dính tốt trên bề mặt kim loại trong khoảng nhiệt độ 10 –

75oC

- Hệ keo phải bền vững, không được tách lớp, bay hơi,

- Bền cơ học dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài: bức xạ nhiệt, mưa,

- Có khả năng đẩy nước cao

Nha Trang

Tp.HC

M

Vũng Tàu Cần Thơ

- Mềm dẻo ở khoảng nhiệt độ 10 – 75oC

- Khả năng bảo vệ của sản phẩm phải bền vững theo thời gian (hạn sử dụng) trong khoảng nhiệt độ xác định

- Ít bay hơi trong nhiệt độ của khí hậu nhiệt đới

- Bền trước tác động của vi sinh vật

Các số liệu nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa của điều kiện khí hậu Việt Nam rất đặc trưng cho kiểu khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Do đó, các sản phẩm bảo quản đang tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ở Việt Nam, nếu thu được kết quả tốt, có thể được ứng dụng ở các nước khác thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm

1.5 Kết luận

Việt Nam có vùng khí hậu nóng ẩm, do đó các khí độc hại như NOx, SOx,

CO2, hòa tan vào hơi nước tạo ra các hơi acid, làm tăng tốc độ ăn mòn vật liệu kim loại Vì vậy, việc chế tạo ra một sản phẩm bảo quản có thể phun trực tiếp lên bề mặt vật liệu để ngăn chặn quá trình ăn mòn là rất cần thiết Các sản phẩm bảo quản chống ăn mòn kim loại sẽ giúp đỡ tốn chi phí hơn nhờ vào việc bỏ qua quá trình sấy các màng nước bám trên bề mặt kim loại Ngoài ra, quá trình phá niêm cất cũng sẽ

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Đề tài được thực hiện với những nội dung sau:

- Nghiên cứu khả năng sử dụng của một số nguyên liệu nội địa như dầu nhớt thải, dầu thực vật để pha chế sản phẩm bảo quản đẩy nước chống ăn mòn

- Kiểm tra tính năng sử dụng của các mẫu sản phẩm bảo quản đẩy nước

- Đưa ra thành phần của sản phẩm bảo quản phù hợp, đáp ứng tính chất chống ăn mòn trong điều kiện Việt Nam

2.2 Đối tượng nghiên cứu

2.2.1 Dầu nhớt thải (dầu nhớt cặn)

Đường đi của dầu nhớt thải được thể hiện như sau: [7]

Hình 2.1 Đường đi của dầu nhớt thải

2.2.1.1 Nguồn gốc phát sinh

Dầu nhớt thải có nguồn gốc phát sinh rất rộng lớn từ các khu công nghiệp, khu chế xuất, các xí nghiệp, cơ sở sản xuất có sử dụng máy móc đều có sử dụng dầu nhớt để bôi trơn các máy móc Do đề tài này chỉ nghiên cứu dầu nhớt có nguồn gốc phát sinh từ các hoạt động bảo dưỡng xe ô tô của các xưởng sửa chữa, từ các cơ sở sửa – rửa xe máy, từ các cây xăng có rửa xe thay nhớt, từ các điểm rửa xe thay nhớt

mà phát sinh dầu thải, đây là một loại chất thải nguy hại điển hình, nằm trong danh mục chất thải nguy hại (ban hành kèm theo Quyết định số 23/2006/QĐ – BTN ngày

26 tháng 12 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Tài Nguyên và Môi Trường)

2.2.1.2 Thành phần của dầu nhớt thải

Dầu nhớt thải là dầu bôi trơn đã qua một thời gian sử dụng có thành phần hóa học tương tự dầu nhớt Tuy nhiên, trong thành phần hóa học của dầu nhớt thải xuất

Nhà sản xuất dầu nhớt

Công ty kinh doanh xăng

dầu

Cơ sở sửa xe, rửa xe

Xí nghiệp, nhà máy, cơ sở

Thải ra môi trường tự nhiên

Tái chế nhớt, sản xuất dầu bôi trơn

hiện nhiều các hợp chất là sản phẩm của quá trình oxy hóa dầu, quá trình phân hủy dầu ở điều kiện nhiệt độ làm việc, quá trình phân hủy của phụ gia được pha chế vào dầu nhớt, quá trình bẻ mạch dưới tác động cơ học,

Hầu hết các hợp phần của dầu bôi trơn đều tác dụng nhanh hoặc chậm với oxy tạo thành quá trình oxy hóa Khả năng bền oxy hóa của các hợp chất hydrocacbon tăng theo thứ tự: Hydrocacbon không no < hợp chất dị nguyên tố < hydrocacbon thơm < naphten < parafin

Tốc độ quá trình oxy hóa chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như bản chất của dầu gốc, nhiệt độ, hiệu ứng xúc tác của kim loại, sự khuấy trộn, nồng độ oxy trong dầu Cơ chế của phản ứng oxy hóa là cơ chế gốc xảy ra theo 3 giai đoạn: giai đoạn khơi mào, giai đoạn phát triển mạch và giai đoạn tắt mạch

- Giai đoạn khơi mào: Dưới tác dụng của oxy, các ion kim loại dầu nhờn

có thể bị oxy hóa và tạo ra các gốc alkyl tự do, quá trình này thường xảy

R* + O2 → ROO* ROO* + RH → ROOH + R*ROOH → RO* + O*H

RO* + RH → ROH + R*

OH* + RH → H2O + R*2ROOH → ROO*

+ ROO* + H2O

sự hình thành các sản phẩm như peoxit, rượu, andehyt, xeton và nước Dưới điều kiện nhiệt độ cao, các dạng axit được hình thành sau cùng của quá trình biến tính dầu Dầu bị oxy hóa sẽ làm tăng độ nhớt và khả năng bay hơi, tạo cặn bùn và dầu vecni Mặt khác, axit cũng được hình thành từ phản ứng gốc tự do alkyl peoxit với andehyt hoặc xeton, đây chính là tiền đề của quá trình hình thành cặn bùn của dầu nhờn

Bên cạnh sự oxy hóa dầu nhờn, cũng xảy ra các quá trình phân hủy các phụ gia Sự phân hủy các phụ gia không bền dưới điều kiện nhiệt độ, môi trường thường nguy hại hơn nhiều đối với dầu nhờn, vì sản phẩm của quá trình phân hủy phụ gia luôn tạo ra các sản phẩm dạng axit hữu cơ hoặc vô cơ

Ví dụ: dưới tác động của nhiệt độ, phụ gia 2,6-dibutyl-4-methylphenol có thể

bị phẩn hủy theo sơ đồ dưới đây:

Hoặc

Ngoài ra, còn phải kể đến một lượng lớn cặn bùn xuất hiện trong dầu nhớt thải Nó chình là nguyên nhân gây sự xuống cấp của dầu, nó được sinh ra do nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu là:

- Bên ngoài động cơ: chủ yếu là các loại bụi bẩn trong không khí, hơi ẩm, nước, xâm nhập vào động cơ bằng nhiều con đường khác nhau

- Bên trong động cơ: đây là nguyên nhân chủ yếu gây bẩn dầu Các chất gây bẩn này chủ yếu là do sự mài mòn của các chi tiết động cơ, cặn sinh

ra do quá trình cháy của dầu, của nhiên liệu, lớp bong tróc sơn vecni của các chi tiết máy,