Nghiên cứu chuyển hoá Bitum và Bitum hoá cặn dầu Việt Nam : Đề tài NCKH. QT01.08

Các kết quả đạt được: Bitum dầu mỏ có thành phần hoá học đơn giản, chủ yếu là cacbon, hiđro một lượn£ không lớn nitơ, oxi và lưu huvnh cùng các lượng vết kim loại; sons cấu trúc cùa bitu

Đ A I H O C Q U Ố C G IA HÀ N Ộ I

í

T R Ư Ờ N G ĐẠI HỌC K H O A HOC Í Ụ NIỈII \

NGHIÊN CỨU CHUYỂN HOÁ BITU M VÀ BITUM HOÁ CẬN DẦU V IỆT NAM

NGHIÊN CÚXJ CHUYỂN HOÁ BITƯM VÀ BITƯM HOÁ CẬN DẦU VIỆT NAM

M ã số: Q T - 01 - 08

Chủ trì đề tài: H oa Hữu Thu

C á c cán bộ phối hợp: Nguyễn Thanh Sơn

Nguyễn Thanh Bảo Các sinh viên năm thứ 4

B Á O C Á O T Ó M T Ắ T

a Tên đề tài: Nghiên cứu chuyển hoá bit um xà bi turn hơá cặn dầu Việt Nam

b Chủ trì đề tài: Hoa Hữu Thu

c Các cán bộ phối họp: Nguyễn Thanh Son

Nguyễn Thanh Bảo Các sinh viên năm thứ 4

d Mục đích và nội dung nghiên cứu:

Bitum hoá cặn dầu thô Việt Nam và chuyển hoá các sản phẩm thu được

e Các kết quả đạt được:

Bitum dầu mỏ có thành phần hoá học đơn giản, chủ yếu là cacbon, hiđro một lượn£ không lớn nitơ, oxi và lưu huvnh cùng các lượng vết kim loại; sons cấu trúc cùa bitum cực kì phức tạp v ề thành phần cấu trúc của bitum tự nhiên, một hệ thốnskeo 2ồm có:

- Dầu, khối lượng phân tử trùng bình, M = 250 -r 1000, lỏns, màu nâu đậm,

chiêm từ 3 1% + 12% khối lượn? bituin.

- N hự a, khối lượng phân tử trùng bình, M = 500 -r 2000 Tan trong dầu, có màu nâu rất đậm, nhựa chiếm từ 15% -ỉ- 40% khối lượng bitum

- A sphalten, khối lượns phân tử trùn? bình, M = 1500 -5- 4000 là một chất rắn,

dẻ cày vụn, màu nâu sẫm, nhiệt nónc chảv từ 120 -r 4 0 0 °c , d > 1 Asphalten chiếm

từ 15% -ỉ- 29% khối lượng bitum

Bitum tự nhiên tan hoàn toàn tronơ CS2 Bitum được sứ dụng rất phổ biến để xây dựne đường giao thông và trong các ngành công nghiệp khác Nhu cầu về bitum ờ nước ta rất lớn Dầu thô Việt Nam sau khi chưng cất ờ áp suất khí quyển, phần cận còn lại khá lớn, xấp xỉ 50% Phần cặn này được xử lí tiếp tục trons chân không còn lại trên dưới 2 0% tuỳ theo từng mỏ Các kết quả phân tích về thành phần cấu trúc cho thấy hàm lượng nhựa + asphalten rất nhỏ, không thể lấy cặn chân không làm bitum ngay được, mặc dù cất chân không được tiến hành ở độ chân không cao và nhiệt độ cao ( 5 0 0 ° ọ Hiện nay chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu bitum hoá phần cận này để thoả mẫn nhu cầu về bitum ở nước ta Nhà máy ỉọc dầu số 2 khi đi vào hoạt độns sản xuất phải sử dụng kết họp dầu thô Việt Nam và dầu thô Truns Đông để sản xuất bitum Để đóng góp vào việc bitum hoá cặn dầu thô Việt Nam chúng tôi đã nghiên cứu bitum hoá phần cặn khí quyển dầu thô Bạch Hổ xin

từ "Trunq tiuiì nghiên cứu vù phút triển c h ế biến cỉầỉt khí' bằng phương pháp oxi hoá

bằni: oxi không khí ở những nhiệt độ khác nhau nhưng dưới 300°c, trong sự có mặt

và không có mặt xúc tác FeCl3, có các tác nhân chứa oxi, nitơ và lưu huỳnh ở nhiệt

độ cho chất lượng sản phẩm tốt nhất

Khi nhiệt độ tăng từ 1 0 0 °c qua 2 0 0 ° c đến 2 7 0 °c , chất lượng sản phẩm tăng lên, nghĩa là Đ X K giảm và Đ CM tăng Khi có mặt xúc tác FeCl3, chất lượng sản phẩm cũns tăng lên, Đ X K giảm và ĐCM tãng Tác dụng của nhiệt độ và xúc tác ở đây là làm tăng phản ứng oxiđehiđro hoá đóng vòng mạch cacbon, oxiđehiđro thơm hoá và neưng tụ phần dầu, nhựa thành asphalten Chính vì thế Đ X K giảm, nhiệt độ chảy mém tăng Vai trò của các chất ngoại lai chứa oxi, nitơ và lưu huỳnh chưa có tác dụniỉ rõ rệt trong các điều kiện phản ứng Việc xen kẽ các tác nhân này vào giữa các phấn tử nhựa hay dầu cần được nghiên cứu nhiều hơn nữa Từ các kết quả thu được, chúng tôi thấy nếu dùng tác nhân cung cấp lun huỳnh là lưu huỳnh nguyên tố, kết qua có khả quan hơn, Đ X K giảm rõ rệt so với các tác nhân khác, ngay cả với thiophen Sở dĩ như vậy vì ngoài khả năng lưu huỳnh tham gia vào thành phần của nhựa và asphalten trong quá trình oxi hoá, nó còn có tác dụng làm cầu nối giữa các phản tử nhựa với nhau hoặc các phân tử nhựa với các phân tử asphalten hoặc các phản tử dầu với nhựa Do cầu nối lưu huỳnh này khối lượng phân tử truns bình của các 'hành phần tãns; lên làm Đ X K giảm, ĐCM tãrm

Đ3 nghiên cứu khả năng tương hợp của bitum với các vật liệu khác như bột cao

su ;ó cùng bản chất hiđrocacbon Kết quả cho thấy bitum và cao su bột có khá nãns tưcc.s hợp tốt và có thể dims vật liệu này như chất kết dính trong ngành công nghiệp khác

Các kết quả nghiên cứu bước đầu bitum hoá cặn dầu thô Bạch Hổ cho thấy khả nãn£ ch ế tạo bitum từ cặn dầu thô Việt Nam, nhưng cần phải nehiên cứu sâu và kĩ hơn uữa mới có thể rút ra được các điều kiện cho quá trình bitum hoá cận dầu thô Việc Nam

f Tinh hình kinh phí của đề tài: Đã nhận hết kinh phí của đề tài (tám triệu đổng).

S U M M A N Y

a S u b je ct: Study of Bitumen transformation and Biturninization of Vietnam Petroleum Residues

b S u b je c t head: HOA HUƯ THU

c Participants: Dr NGUYEN THANH SON

Ms NGUYEN THANH BAO And the others

d Objective and Contents of study:

Bitumen Conversion and bituminization of Vietnam Ptroleum Residues

- Resin, medium molecular weight, M = 500 + 2000, soluble in the Heavy oils,

very dark brown, taking from 15% -h 40% bitum mass.

- Asphalten, medium molecular weight, M = 1500 -Ỉ- 4000, solid, soft, very dark brown, melting point 120 -r 4 0 0 °c, d > 1 Asphalten takes from 13% to 29% of bitum mass

The natural Bitumen is completely soluble in CS2 It's used widely for road construction and diferent industries The Bitumen demend of Vietnam is very big The Vietnam crude petroleum after having distillated in the atmospheric pressure, the residue is very lage, about 50% It's continuing to distillate this residue in the vacuum, the rest taker appiosimativelly 2 0 % in depending the mines The analytical results of structural composition of the residue resting in the vacuum distillation has showed the quantity of Resin and Asphalten is very small, so this residue is so far considerated as the bitumen, althrongh having distillated in the high vacuum and temperature (> 500°C) In Vietnam, at present, there is no scientific work to research the converson of this residue into Bitumen The second refinery of Vietnam will produce the Bitumen in combining the Vietanm crude petroleum and the Middle

East one In orde to contribute the conversion of the Vietnam Crude Petroleum Residue into Bitumen, we have studied the conversion o f Bach Ho craude Residue

by oxydation by the air, at diferent temperatures, in presence of catalyst FeCl3 and with agents containing the oxygen, nitrogen and sulphur

The results obtained showed the temperature increasing from 100°c to 270°c,

the quanlity of products increasing also, e g the penetration of the products decreasing and the softering point of those (Ring and Ball) increasing The presence

of FeC l3 had also effected on the products obtained It was posible that the temperature and the catalyst accelerated the closing-cycle-oxidation dehydro­genation, the aromatization-oxidation-dehydrogenation and condensation dehydrogenuation That's why the penetration of the products decreasing and the softening point of those increasing We have observated that the agents containing nitrogen, oxygen and sulphur have not effected forcefully on the quality o f the products, but the sulphur element showed move effect It was posible that the sulphur has taken part in pormation of resin and asphalten, one part and it had played the part of the intermolecular bridases of resin and asphaltens, the other part

It's observated that the mixture of the bitumenous products and the rubber powder was compatible and these mixtures have had the action as the cohesive acents

The results that are repportted in this work represented those at the beginning in conversion of Bach Ho crude Residues into bitumen It should be researched move

to find the optimal conditions for these conversions

X ác nhận của BCN Khoa Hoá học Chủ trì đề tài

X it< ĩn 'h tư iỷ

Hoa Hữu Thu

MỤC LỰC

Trang

1 M ở đầu

3 Cặn dầu thô chưng cất chân không có nhiệt độ sôi trên 5 0 0 ° c 21

3.2 Đặc trưng phần cặn chân không dầu thô Việt Nam 223.3 Phương hướng làm tăng giá trị dầu thô Việt Nam 24

4.2 Khả năns sản xuất bitum từ cặn dầu parafin 27

CHÚ GIẢI CÁC KÍ HIỆU, VIẾT TẮT TRONG NỘI DUNG ĐỂ TÀI

Cacbon trong cấu trúc naphten CN

Cacbon trong cấu trúc parafin Cp

Số cacbon vòng aromat + naphten: CR

Số vòng aromat trung bình trong phân tử hiđrocacbon:

Số vòng aromat + naphten trung bình: Rt

Số vòng naphten trũng bình: R N

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC KHTN Độc l ậ p - Tự do - H anh ph úc

H à Nội, ngày tháng ỉ năm 2002

sử dụns để sản xuất bitum bấy nhiêu, nghĩa là dầu thô ban đầu càng gần với bản chất kiểu aromatic bấy nhiêu Điều này hoàn toàn ngược lại với các yếu cầu sản xuất dầu bôi trơn có chỉ số độ nhót và độ bển cao, yếu tố đặc trưng K UOp phải cao, nghĩa

là dầu thô ban đầu phải có bản chất parafinic

Dầu thô Việt Nam thường có chỉ số K UOp cao Dầu thô Bạch Hổ có K UOp = 12,5 còn dầu thô Đại Hùng có K UOp = 12,4 [1,2] Từ các giá trị này ta thấy bản chất dầu thô Việt Nam là parafinic Bởi vậy cần phải có những phương pháp sản xuất đặc biệt

để có thể thu được bitum từ dầu thô Việt Nam Song để có các sản phẩm bitum có chất lượng tương đường với chất lượng của bitum sản xuất từ các dầu thô có bản chất asphaltic cần phải có nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này

Đây chính ỉà lí do chọn đề tài nghiên cứu chuyển hoá bitum và bitum hoá cặn dầu V iệt Nam nhầm đóng ?óp vào việc nâng cao giá trị sử dụng của dâu thô Việt Nam, đặc biệt là sản xuất bitum nhựa đường, một sản phẩm rất cần thiết cho phát triển đường giao thông ở nước ta

2 Giới thiệu về bitum

2.1 T hàn h p h ần h oá h ọc của bitum

Bitum là một hỗn hợp phức tạp gồm các hiđrocacbon nặng, đặc biệt có đặc trưng thơm và những phân tử có chứa oxi, lưu huỳnh, nitơ và những vết kim loại.Các cấu tử trong thành phần của bitum được chia thành 3 loại như sau [3]:

- Asphalten chiếm khoảng từ 13 -ỉ- 29%

- Nhựa chiếm khoảng từ 15 40%

- Dầu chiếm phần còn lại

Thông thường phần nhựa tan trong dầu được gọi là malten, lỏng, nhớt, màu nâu rất đậm Malten còn được gọi là phần giữa mixen; còn asphalten là mixen Nhựa và asphalten là các hợp chất dị vòng thơm hữu cơ Nghĩa là bên cạnh c và H, những hợp chấy này còn chứa 0 , s, N trong phân tử Nhựa và asphalten còn chứa các kim loại: Fe, Ni, V, V, Cr, Mg và Co dưới dạng các hợp chất phức hoặc cơ kim bền vững

Sự khác nhau chủ yếu giữa nhựa và asphalten là trọng lượng phân tử và tính hoà tan cùa chúng trong các dung môi hữu cơ Nhựa thông thường có khối lượns; phân tử trung bình từ 500 -r 2000, tan trong CS2, nhưng không tan trong CC14 Asphalten có khối lượns phân tử trung bình từ 1500 H- 4000, tan trong CS2 nhưng không tan trong các parafin nặng Nhựa dễ dàng tan trons các parafin thấp C5, C6, xăng nhẹ, C6H6 nhưng asphalten không tan trong các dung môi này Asphalten có cấu trúc tinh thể yếu, 2 chiều, có thể là hợp chất phức của kim loại với các phân tử nhựa

Bằng các phương pháp nghiên cứu cấu trúc hiện đại, người ta thấy nhựa và asphalten là các vòng ngưng tụ, các dị vòng liên kết với nhau bẳns các mạch cacbon nsấn, hở hay dị tố Rất khó xác định chính xcác khối lượng phân tử của chúng Thí

dụ các mảnh cấu trúc của nhựa và asphalten:

Hàm lượng nhựa và asphalten trong dầu mỏ thay đổi nhiều theo địa phương có

mỏ dầu Người ta thấy rằng hàm lượnơ asphalten gắn trực tiếp với hàm lượng lưu huỳnh Dầu thô không chứa lưu huỳnh gần như không có asphalten Asphalten là các chất rắn, dễ gãy vụn, màu nâu sẫm, điểm nóng chảy từ 120 -T 4 0 0 ° c , d > 1 Người ta không thể tách nhựa bằng than hoạt, silicat, sét đã hoạt hoá

• Dầu là hổn hợp phức tạp các hiđrocacbon có khối lượng phân tử từ 2 5 0 đến

> 1000 Số nguyên tử cacbon trong một phân tử từ C40 đến C60 và có thể đạt tới C80 Dầu gồm các hiđrocacbon parafinic và xiclofinic Trong dầu không chứa nhựa và asphalten Dầu hoà tan tốt trong n-C5H,2, iso-C5H|2, xăng nhẹ

Đối với bitum tỷ lệ C/H có một vai trò quan trọng Tỷ lệ C/H thay đổi tuỳ theo từng loại bitum và ngay cả trong thành phần của bitum như dầu, nhựa và asphalten

Từ tỷ lệ C/H có thể suy ra các thành phần của hiđrocacbon trong bitumn Thí dụ:

- Phần dầu, nếu tỷ lệ C/H = 0,6 -í- 0,75 thì dầu chứa các ankan và naphten

- Phần asphaiten, nếu tỷ lệ C/H = 0,8 -T 1,0 thì thành phần chủ yếu là các aromat Vì bitum thu được sau khi loại hết các cấu tử nhẹ ờ áp suất khí quyển và ở

áp suất thấp nên các hợp chất chứa oxi, nitơ và lưu huỳnh tập trurm ở đây Thí dụ, trons bitum lưu huỳnh chiếm từ 2 -T- 6%, rất hiếm khi hàm lượng lun huỳnh vượt quá

8 % Hàm lượng oxi và nitơ thường thay đổi từ 0,5 -r 1,5% [4,5] theo trong lượng Hàm lượng nitơ và oxi thường lớn trong asphalten

Dưới đây là sơ đổ tách 3 thành phần của bitum bầnc phươns pháp hoà tan chọn lọc [ 1]

Bitum

Tan

n -C 4H9OHKhông tan

Sau khi tách được các thành phần hoá học, người ta dùng các phươns pháp vật lí như IR, MS, RMN, RES, để xác định cấu trúc của chúng Song cấu trúc của bitum

là rất phức tạp, người ta biết không nhiều về cấu trúc thật của bitum Có thể coi bitum được hình thành tir hai loại chính: một phci lỏng, nhớt đó là malten trona; đó có

hoà tan các hạt rắn asphalten Như vậy có thể coi bitum như một hệ keo trong đó asphalten phân tán trong môi trường malten Chính tính chất này cho phép bitum có nhiều đặc trưng vật lí thú vị đó là tính đàn hồi và tính lưu biến của bitum.

2.2 Các đặc trưng của bitum.

Bitum là một trong những sản phẩm lọc dầu Chúng có màu đen, rắn hay bán rắn ở nhiệt độ thường Chúng hoà tan hoàn toàn trong sunfua cacbon (CS2) Các bitum thường được đặc trưng bởi các chỉ tiêu sau đây:

• Giới hạn độ xuyên kim của các bitum tinh khiết thu được từ chưng cất trực tiếp dầu thô trong chân không là 180/220, 80/100, Trong phép xác định độ xuyên kim, kim chuẩn có trọng lượng là 1002, thời gian xuyên vào mẫu là 5 giây, ở nhiệt

2.3 Bitum làm đường.

Chức năns chính của bitum trong việc xây dựng và sửa chữa đườnơ giao thôns

là chức năng dính kết Bitum có tác dụng dính kết những vật liệu sỏi đá tạo nên những lớp khác nhau trong cấu trúc cùa đường xá Vì thế để thoả mãn vai trò này, thì bitum cần thiết phải chảy lỏng khi đang xây dựng đườns, nhưng sau đò nó phải trở vể trạng thái rắn hay bán rắn để giữ yên các tập hợp vật liệu khác tại chỗ trong khi các phương tiện giao thông vận hành trên mặt đườne trong 4 mùa Có ba phương tiện thống thường để lỏng hoá bitum trong quá trình sử dụng để làm đường

• Đốt nóng Đó là phương pháp phổ biến và dùng cho các bitum tinh khiết

• Pha loãng Pha loãng bằn? dung môi như dầu hoả Các bitum pha loãng bằng cách này được gọi là bitum lỏng hav Cut back Chúng được sử dụnơ ở nhiệt độ vừa phải

• Tao huvén phù trong nước Trong quá trình tạo huyền phù trong nước, nsười

ta thêm các chất hoạt động bề mặt vào hỗn hợp bitum - nước, bởi vì các bitum không bị huyền phù trong nước tinh khiết Các huyền phù này được sử dụng ở nhiệt

độ thường hay nhiệt độ vừa phải

- c , 180/220 - c 3 40/50

Các bitum từ C| (180/220) tới C4 (20/30) có thể được sử dụng để sản xuất những

vỏ bọc nóng chúng có tên là asphalte, beton bitum, vỏ bọc dày thô, bitum-cát, tuỳtheo kĩ thuật và độ hạt ban đầu của vật liệu Các vật liệu được làm khô trước và được đốt nóng đến khoảng nhiệt độ từ 150 -ỉ- 180°c sau đó được trộn với một tỉ lệ thích hợp bitum (từ 3,5 -ỉ- 10%) cũng được đốt nóng trước từ 140 -ỉ- 170°c.

Các bitum C| cavà Ci cũng được sử dụng để sản xuất huyền phù bitum kiềm hay axit Riêng bitum C2 được sử dụng để sản xuất bitum lỏng

Dưới đây là các đặc trưng của bitum tinh khiết

Tuỳ theo từng trường hợp, người ta sử đụng các bitum tinh khiết có mức độ

khác nhau như sau:

Bảng 1 Các đặc trưng của bitum làm đường tinh khiết

Phần trăm độ xuyên kim còn lại so với độ

xuyên kim ban đầu sau khi hao (%)

> 7 0 > 7 0 > 7 0 > 7 0

Điểm chớp chảy Cleveland (°C)

(Cốc hở, phương pháp ASTM)

> 2 3 0 > 2 3 0 > 2 5 0 > 2 5 0

Độ dãn dài ở 25°c (Phương pháp ASTM ) > 100 > 100 > 6 0 > 2 5

Độ hoà tan trong c s 2(%)

2.4 Bitum lỏng.

Bitum lỏns hay cut back là hỗn hợp của bituiĩì 80/100 với dáu hoả theo nhữna

tỷ lệ chúng được sản xuất khác nhau tronơ một thiết bị chuyên dụng Chất lượng bitum lỏng được phân loại theo độ nhót STV ở 25°c.

độ 2 Ĩao thông thấp Bitum 800/1400 dừnơ để tạo vó bọc bề mặt cho đường có mật độ siao thông cao cũng như vỏ bọc chịu lạnh Còn các bitum 150/250 hay 400/600 dùng đè’ sản xuất các vỏ bọc ở lạnh

ở Mỹ, các bitum lỏnc được chia thành 3 nhóm:

- Cut back, rapid curinsu bitum khô nhanh (R.C)

- Cut back medium curing, bitum khô truns bình (iM.C)

- Cut back Slow curing, bitum khô chậm (S C)

Mỗi nhóm này lại có 6 loại Cut back khác nhau tuỳ thuộc vào độ nhót STV trải

từ 0 -ỉ- 700s Các bitum khô nhanh (R.C) thường dùnơ ciuns môi là xăng

Các bitum khô truns bình thườns dùns duns môi là dầu hoả, chúng thích hợp với vùng nhiệt độ ôn đới

Các bitum khô chậm thường dùng với dung môi là dầu nặng

2.5 Huyền phủ bitum.

Huvền phù bitum thườns được sản xuất bằns cách phân tán bitum trons; nước trons sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt anion hay cation Phương pháp này cho phép lỏng hoá bituin mà không cần đốt nóng Các huyển phù này có thể dùng ở lạnh trong mùa đông Để tạo huyền phù bitum người ta thườns dùng 2 loại máy chuyên dụng:

- Các loại bơm có công suất lớn, tốc độ quay tương đối chậm (1000 v/ph) đối với bitum dễ dàng phân tán trong dung dịch kiềm hay axit của chất hoạt động bề mặt.

- Các loại cối nghiền quay với tốc độ lớn (3000 v/ph) đối với bitum khó phân tán và hạt có đường kính nhỏ (từ 1 -ỉ- 3 |_l), nãns lượng bề mật lớn Các cối này thường được gọi là máy làm đồng nhất

Người ta thường thực hiện tạo huyền phù gồm từ 50+69% bitum với 50-h41% nước

Để tạo huyền phù bitum kiềm thường người ta cho một lượng kiềm (NaOH, KOH) nhất định vào hỗn hợp bitum + H20 Các axit naphtenic hay asphaltic bị kiềm hoá trở nên các tác nhân hoạt động bề mặt làm dễ dàng cho sự huyền phù bitum trong nước

Các huyền phù axit hay cation được sàn xuất khi bitum có tính chất axit cao hay thấp và các bazơ hữu cơ có khả năng tươns hợp mạnh với bitum Các bazơ hữu cơ thườnơ là các điamin mạch dài Thì dụ như R-NH-CH2-CHr CHr NH2, ờ đây R là mạch ankyl có số nguyên tử cacbon từ 14 -r 18

Các huyền phù cation thường được sử dụng phổ biến hơn các huyền phù anion vì:

- Chúns có độ bám dính rất tốt,

- Chúng có thể được dùng trên nhiều kiêu vật liệu khác nhau

- Chúns bền vững hơn trons nước và cho phép làm việc ớ mùa nào cũns được

2.6 Sản xuất bitum.

Các Bitum cơ sở được dùng như bitum tinh khiết hoặc để sản xuất bitum lỏng, bitum huyền phù, thông thường là cặn chưng cất dầu thô trons chân khôna Nhưng rất ít dầu thô có thế cho bitum tinh khiết sau chưng cất này Một số dầu thô của Verezuela và Mexique cho ta khả năng sản xuất đơn giản này Nhưng cũng có thể sản xuất bitum từ các dầu thô khác, đặc biệt là dầu thô Cận Đông

- Sản xuất bitum từ dầu thô naphtenic Verezuela Người ta tiến hành chưng cất dưới chân không cặn chưng cất khí quyển cho đến khi thu được một cặn ngắn có độ xuyên kim mong muốn Thí dụ các hiệu suất thu hồi như sau:

Phân đoạn cặn So với cặn chưng cất ở

- Sản xuất bitum từ dầu thô Cận Đông

Trong thực tế thông thường, để sản xuất bitum có chất lượng khác nhau, người

ta trộn theo những tỷ lệ thích hợp cặn chưng cất chân khôns (độ xuyên kim 180 4­

22 0 ) với chính cặn rắn thu được theo kĩ thuật oxi hoá (độ xuyên kim 20 4- 30) theo

sơ đồ sau đây:

Bitum 180/220 Bitum 80/100 Biturn 40/50Những sản phẩm bitum thu được theo các sán xuất nàv được gọi là các bitum tinh khiết

Để sản xuất bitum lỏng từ bitum 80/100 và dầu hoả có đặc trưng dưới đây:

Người ta trộn chúng theo tỷ lệ tuỳ thuộc vào độ nhớt mong muốn như sau:

Các cặn chân khôns dầu thô Trung Đông là các hệ keo kiểu đất, nghĩa là các huyền phù kéo lỏng Các bitum thu được bằng cách trộn bitum cũnc có đặc trưns keo đất Các bitum này thoả mãn được yêu cáu thône thườnc sons chúng khôns thoả mãn được nhữns yêu cầu khắt khe hơn Để đáp ứng được các vẻu cầu khắt khe hơn nsười ta phải đưa chúns về cấu trúc sel hay tính chất đàn hồi - nhót cùa vật liệu

Vể nguyên tắc, neười ta làm tăng tỷ lệ pha phân tán asphalten (có M ~ 4000- khôns tan trong I1-C6H|4) trong pha liên tục malten

Để làm tăng tỷ lệ asphalten, người ta hay dùng phương pháp oxi hoá bằng oxi từ không khí Hình 1 là sơ đổ thiết bị thổi không khí oxi hoá bitum

Thiết bị gổm 2 phần: Một phần liên tục và một phần 2 Ìán đoan Phần liên tục dùng để điều chế bitum làm đường và bitum cônơ nshiệp phổ biến nhất Phần gián đoạn dùng để điều chế những lượng nhỏ bitum côns nshiệp đặc biệt có đậc trưns yêu cầu cao

Khi thổi khống khí vào bitum, oxi sẽ phản ứng với các cấu tử của bitum để sinh

ra các phân tử kiểu asphalten Thí dụ:

- Tạo thành các este kiểu R-COOR',

- Đề hiđro hoá tạo liên kết C -C ,

- Polime hoá giữa các phân tử

Trong quá trình này, nhiệt độ đóne một vai trò quan trọnc Nhưng nhiệt độ không dược vượt quá 300°c Nếu nhiệt dộ vượt quá 30(J"C, phàn ứng oxi hoá toả nhiệt, gây nên sự phá vỡ phân tử, gây ảnh hưởnq xấu tới sản phẩm 77“ ~ — —• -

%ỬLỶ LÍÌN T ự c xử t-Ý ứiArỉ -ỒOẠH

Hình 1 Thiết bị oxi hoá bitum bang oxi không khí

Sự biến đổi các đặc trưng cùa bitum khi thổi không khí với 1 lưu lượng khônơđổi (tính theo rrr\h_l) có thể tính theo biểu thức sau:

R = R0 eat

l g P = l o g P 0 e - pt

Ở đây: - R0 và P0 là độ chảy mềm và độ xuyên kim của nsuyên liệu đầu

- R và p là độ chảy mềm và độ xuyên kim sau t giờ thổi không khí

- a và p là các hằng số phụ thuộc vào bản chất của nsuvên liệu đầu

và các điều kiện tiến hành oxi hoá (đặc biệt là nhiệt độ)

Một mối quan hệ giữa độ xuyên kim và nhiệt độ chảy mềm trong quá trình thổikhòrm khí có dạng:

I02 R + A !o s I o s P = B

ở đây A, B là các hằng số.

Người ta thấy rằng việc thổi không khí chì đạt kết quả ờ trẽn ngưỡng 220°c và

tuân theo luât: t = K lo s — —— e“MT-200>

s logPo

T là nhiệt độ, °C; K và k' là các hằng số

3 Cặn dầu thò Việt Nam chưng cất chàn không có nhiệt độ sỏi trên 500°c.

3.1 Đặc trưng dầu thô Việt Nam.

Cho đến nay, Việt Nam đã khai thác được gần 100 triệu tấn dầu thô từ các mỏ thuộc bể trầm tích Cửu Long, Nam Côn Sơn, Mã Lay - Thổ Chu, trong đó lượng chủ yếu từ bể Cửu long gổm các mỏ Bạch Hổ, Rồns, Rạng Đông, Hổns Ngọc, Đại Hùng

và Bunga Kekva PM-3 [6- 8] Dầu thô các bể trầm tích của Việt Nam có những đặc tính chung cùa các loại dầu thô thuộc vùng Đống Nam Á Tuy nhiên, mỗi bể trầm tích, mỗi mỏ, thậm chí mỗi tầng vỉa của một giếng khoan dấu thỏ cũna: có nhữns đặc tính riêng Dưới đây là 3 loại dầu đặc trưng của dầu thỏ Việt Nam

Bàng 2 Những tính chất cơ bản cùa 3 loại dầu thô Việt Nam

Tính chất của dầu thô Dầu mò Bạch Hổ ì Dầu mỏ Đại Hùns Dầu mỏ PM-3