BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHOA DẦU KHÍ TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU TIỂU LUẬN MÔN HỌC CƠ KHÍ VÀ MÁY TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỀ TÀI : Tính toán thiết kế bồn bể chứa nhiên liệu phản lực Xử lý phenol lọc dầu Giảng viên :TS,Vũ Văn Toàn Sinh viên thực hiện: Ma Đình Trọng Hà Nội - 2016 Phần 1: Thiết kế bể chứa nhiên liệu phản lực (jet fuel) Lời mở đầu Chúng ta biết dầu khí nguồn lượng hóa thạch quan trọng cho nhu cầu nay.Các quốc gia có trữ lượng dầu khí đáng kể,việc khai thác sử dụng chúng đem lại nguồn lợi kinh tế lớn Với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ ngành công nghiệp hóa học vài thập kỉ gần làm tăng sản lượng chất lượng sản phẩm công nghệ.Đặc biệt ngành công nghiệp dầu khí ,xăng sản phẩm quan trọng hàng đầu nay.Là động lực cho ngành nghề khác phát triển.Sự phát triển khoa học công nghệ làm cho sản lượng sản xuất xăng dầu tăng lên đáng kể,để giải quyêt vấn đề buộc phải xây dựng khu tồn chứa xăng dầu.Nhằm đảm bảo nhu cầu sử dụng phân phối tàng trữ an toàn phòng chống cháy nổ vấn đề thiết kế bồn bể chứa quan trọng Nội dung: -Chương 1:Khái quát nhiên liệu phản lực -Chương 2:Tổng quan bể chứa -CHương 3:Tính toán thiết kế bể chứa nhiên liệu phản lực -Chương :Công tác an toàn phòng chống cháy nổ bồn bể chứa nhiên liệu phản lực -Kết luận -Tài liệu tham khảo Chương 1: Khái quát nhiên liệu phản lực Định nghĩa Nhiên liệu phản lực (Jet Fuel) loại sản phẩm chưng cất từ dầu mỏ dùng cho loại máy bay, tên lửa, phi thuyền,…có sử dụng động phản lực kiểu tuabin khí; 2.Thành phần hóa học nhiên liệu phản lực Nhiên liệu phản lực chủ yếu pha chế từ thành phần cất trực tiếp nên chúng không chứa olefin (hợp chất không no) Lượng hydrocacbon bị hạn chế chúng cháy không sạch, gây khói tạo cặn cacbon động Cacbuahydro làm tăng độ sáng lửa làm ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ, đồng thời làm giảm phẩm cấp chi tiết làm chất dẻo hệ thống nhiên liệu - Hàm lượng lưu huỳnh bị hạn chế nhiên liệu từ 0,2 - 0,4% trọng lượng hàm lượng S cao làm tăng khả tạo cặn cacbon lò đốt có mặt ôxít lưu huỳnh khí đốt gây ăn mòn động Hàm lượng mercaptan (ASTM - D - 1219/IP104) hạn chế khoảng 0,001 - 0,005% hàm lượng cháy gây mùi khó chịu, có tác động ảnh hưởng xấu đến chi tiết nhựa động gây ăn mòn hệ thống nhiên liệu - Hợp chất axít, có mặt hợp chất axít : phenol, naphten axit khống chế bới phương pháp thử axít tổng - Độ tạo keo Độ nhiễm bẩn có chứa oxy tạo keo xác định theo phương pháp ASTMD 381-IP 131 * Phụ gia : Trong nhiên liệu phản lực người ta bổ xung nhiều loại phụ gia, phụ gia chống oxy hoá tăng độ ổn định bảo quản, phụ gia chống ăn mòn để bảo vệ bể chứa, ống dẫn phụ gia chống đông đặc, phụ gia chống tĩnh điện giảm nguy hiểm cháy nổ số phụ gia khác phụ gia ngăn chặn phát triển sinh vật, phụ gia chống tạo khói, phụ gia khống chế kích nổ… Các tính chất nhiên liệu phản lực a Nhiệt trị (Specific Energy) Nhiệt trị hay gọi nhiệt cháy nhiên liệu, lượng nhiệt tỏa đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng (kg) thể tích nhiên liệu Người ta phân biệt nhiệt cháy cao nhiệt cháy thấp nhiên liệu Khi xác định nhiệt cháy cao nhiên liệu, lượng nhiệt tỏa cháy nhiên liệu, người ta tính lượng nhiệt tỏa làm ngưng tụ nước tạo thành trình cháy hydro có nhiên liệu nước có nhiên liệu Để đặc trưng cho phẩm chất nhiên liệu phản lực người ta sử dụng nhiệt trị thấp (Net heat of combustion) Nhiệt trị tiêu làm việc quan trọng nhiên liệu xác định suất tiêu thụ nhiên liệu động Suất tiêu thụ nhiên liệu động tỷ lệ nghịch với nhiệt trị Chiều dài chuyến bay phụ thuộc vào nhiệt trị nhiên liệu DEFSTAN 91-91 quy định Specific Energy Min 42,800 MJ/KG, IP 12/ IP 365/ ASTM D3338/ ASTM D4809 b Chiều cao lửa không khói (Smoke Point) Là tiêu đặc trưng cho hiệu cháy cháy hoàn toàn nhiên liệu Chiều cao lửa không khói cao nhiên liệu cháy hiệu quả, hoàn toàn, tạo muội DEFSTAN 91-91 quy định chiều cao lửa không khói Min 25,0 mm, IP57/ASTM D1322 Trường hợp có quy định hàm lượng Naphthalenes Max 3% (vol) ASTM D1840 chiều cao lửa không khói cần Min 19 mm, IP57/ASTM D1322 c Nhiệt độ sôi Vùng nhiệt độ sôi nhiên liệu phản lực rộng, khoảng 60-300 độ C d Tỷ trọng nhiên liệu phản lực Tỷ trọng nhiên liệu phản lực phụ thuộc vào thành phần chưng cất thành phần hoá học Tỷ trọng nhiên liệu phản lực khác ảnh hưởng đến số lượng nhiên liệu chứa thùng chứa máy bay Nếu giá trị nhiệt trị, nhiên liệu phản lực có tỷ trọng lớn góp phần tăng chiều dài chuyến bay Do thùng chứa nhiên liệu giới hạn định, muốn bay xa cần phải tích nhiên liệu lớn Nếu tỷ trọng lớn chứa nhiều đơn vị thể tích Do loại nhiên liệu có nhiệt lượng giống tính chất bay xa chúng khác Đối với máy bay, bay nhanh, bay xa cần thiết có loại nhiên liệu tỷ trọng lớn có nhiệt lượng cao Nghĩa có khối lượng nhiệt lượng tối đa f Độ nhớt nhiên liệu phản lực Độ nhớt nhiên liệu ảnh hưởng đến độ chênh áp suất lớn buộc bơm nhiên liệu làm việc căng để trì dòng nhiên liệu ổn định Độ nhớt nhiên liệu phản lực thường xác định theo phương pháp ASTMD445 tiêu có yêu cầu khắt khe nhiên liệu phản lực phải có độ nhớt phù hợp -20C không 8,0 cst g Nhiệt độ chớp lửa (Flash Point) Theo DEFSTAN 91-91, Flash Point Jet A-1 Min 38 độ C, IP 170 [Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho nguy hiểm cháy nhiên liệu Nhiệt độ chớp cháy đồng thời hạn chế bay mức nhiên liệu Đối với nhiên liệu phản lực phân đoạn rộng loại JET B, T-2, JP-4 có phân đoạn xăng nhiên liệu, nhiệt độ chớp lửa rât thấp (âm 14 độ C T-2) h Tính ăn mòn, mài mòn nhiên liệu phản lực Tính ăn mòn kim loại nhiên liệu phản lực đánh giá qua tiêu ăn mòn kim loại nhiên liệu phản lực đánh giá qua tiêu chất lượng hàm lượng lưu huỳnh, axit hoà tan nước, kiềm, kim loại, độ axít Vì vậy, tính ăn mòn nhiên liệu vật liệu tồn chứa có ý nghĩa lớn, đặc biệt vật liệu hệ thống nhiên liệu máy bay Thông thường thùng nhiên liệu làm nhôm, hệ thống nhiên liệu có chi tiết thép kim loại khác Thùng nhiên liệu có lớp lót, vật đàn hồi sử dụng phận khác hệ thống nhiên liệu Các nhà chế tạo động khung máy bay tiến hành nhiều phép thứ tính tương thích nhiên liệu trước định dùng vật liệu cho hệ thống nhiên liệu i Tính an toàn chống cháy nổ Nhiên liệu phản lực gây nguy hiểm tác nghiệp không quy cách Trước hết quan trọng dễ bắt cháy nhanh cháy Hơn nhiên liệu phản lực tiếp xúc dạng lỏng dạng cần phải hạn chế Độ chớp cháy độ dẫn điện tiêu quan trọng việc an toàn phòng chống cháy nổ k Nhiệt độ kết tinh (Freezing Point) Trong điều kiện hoạt động mùa đông mùa hè động máy bay tốc độ âm tinh thể nước (tan nhiên liệu) tạo thành bình chứa (đối với máy bay tốc độ âm thanh, nhiệt độ bồn chứa tăng cường làm lạnh xuống, hệ thống bơm chuyển ngược lại đốt nóng đến 150-250 độ C) Các tinh thể nước tạo thành gây tắc thống nhiên liệu, trước hết bầu lọc, làm ngưng toàn chuyển nhiên liệu đến động Do đó, DEFSTAN 91-91 quy định freezing point -47,0 độ C (ASTM D2386/IP16) Chương 2.Tổng quan bể chứa 1.Khái niệm Các công trình bể xây dựng dùng để đựng sản phẩm chất lỏng ,chất khí, vật liệu dạng hạt gọi bể chứa,Các bể chứa có áp lực thấp ,áp lực thường,áp lực cao Tùy vào công bể ,vào yêu cầu sử dụng yêu cầu konh tế,thi công,người ta có loại hình bể thích hợp.Việc phân loại chủ yếu vào hình dáng áp lực 2.Phân loại bể chứa + Theo hình dáng bể : -Bể hình trụ (trụ đứng,trụ ngang)Hình 1.1,1.2 -Bể hình cầu ,hình giọt nước(hình 1.3,1.4) *Bể trụ đứng : Thể tích chứa khác nhau, từ 100 đếm 20000m3(chứa xăng),thậm chí tới 50000m3(dầu mazut) bể trụ đứng dùng mái có cột chống hay cột chống,ưu điểm đơn giản chế tạo dễ lắp ghép.Dung tích chứa lớn,kinh tế.Nhưng chứa chất lỏng khí có áp suất thường không cao -Bể trụ đứng mái tĩnh:+Đáy bể dược đặt cát đầm hoạc có lớp gia có cách nước hàn từ thép +Thân bể phận chịu lực chính,gồm nhiều khoang thép hàn lại,có bề dày thay đổi dọc theo thành bể +Mái bể tổ hợp từ thép hàn lại với dạng mái nón,mái treo,mái trụ cầu,mái vòm -Bể trụ đứng mái nổi: +Phao thường làm loại hợp kim loại nhẹ,có gioăng liên kết với Các thân bể +Thân đáy bể có mặt nhẫn đêt đảm bảo độ kín khít +Mái có phao mái đóng vai trò mái che không đóng vai trò chịu lực *Bể chứa trụ ngang:Chứa nhiều loại nhiên liệu khác nhau,có ưu điểm hình dang đơn giản ,chịu biến động áp suất tốt.Nhược điểm tích nhỏ (50 đến 500m3)và phải có giá đỡ.Bể trụ ngang chế tạo từ thép đúc liền khối.Với bể có kích thước lớn đươch tổ hợp từ phân đoạn nhỏ.Các phân đoạn bể lại tổ hợp từ thép hàn tự động xưởng chế tạo.Bên có bố trí vành gia cường để đảm bảo độ ổn định độ bền bể *Bể chứa cầu: Dùng để chứa hóa lỏng với áp suất dư Pd=0.25÷1.8Mpa chúng có ưu điểm chịu áp suất cao,giảm tổn thất mát bay hơi,ứng suất theo phương,tuy nhiên khó khăn chế tạo,mặc dù ưu điểm mà dạng khác không sánh sử dụng rộng rãi thực tế *Bể chứa hình giọt nước:Lấy hình dạng hợp lý theo sức căng bề mặt giọt nước,bể chứa hình giọt nước dùng để chứa xăng có đàn hooig cao Pd=0.03÷0.05 Mpa ,về có ưu điểm bể chứa cầu +Theo áp dư: Do chất lỏng bay không gian mặt thoáng chất lỏng mái bể mà phân : -Bể chứa áp thấp: Pd≤0.002 MPa(0.02kG/cm2) áp lực chân không (khi xả hết chất lỏng) P0≤0,00025 MPa (0.0025kG/cm2) -Bể áp lực cao: Khi áp lực dư Pd ≥ 0.002 MPa Như bể chưa ưu điểm riêng công trình xây dựng phục vụ đắc lực cho đời sống sinh hoạt xã hội.Chúng ngày hoàn thiện đáp ứng ngày cao yêu cầu sử dụng.Việc nghiên cứu sử dụng,làm ngày phát huy vai trò đáp ứng nhu cầu cần thiết Thiết kế bể chứa a b Lựa chọn vật liệu Đối với bể chứa xăng có dung tích lớn 30000m3 lựa chọn tối ưu thiết kế bể hình trụ đứng mái theo tiêu chuẩn API650 vật liệu làm bồn thép cacbon có kí hiệu A573m 485(70) thông số theo bảng 5.2a phần 5.6.2.4 Cấp 485 Độ bền kéo : 485Mpa Độ bền chảy : 290Mpa Ứng lực nguyên liệu theo thiết kế : Sd = 193 Mpa Ứng lực thủy tĩnh : St = 208Mpa Thông số bể chứa dung tích : V= 30000 m3 Chọn chiều cao thiết bị : H =20m Chọn đương kính thiết bị : D=50 m Trọng lượng riêng nhiên liệu phản lực G = 0.80 g/cm3 Tính toán thiết bị Với chiều cao bể 20 m cần chia bể thành nhiều tầng ,cang lkeen cao bề dày giảm (theo API650 phần 5.6.1.1) đương kính 36 đến 60 m bề dày tối thiêu 8mm Giả sử chia bể 10 tầng tầng 2000mm Theo phương pháp – Foot (3.6.3, API 650) ta có : Tpd= +CA = +3 = 20.006(mm) Tpt= = = 23.204(mm) Trong đó: Tpd : Bề dày thân theo thiết kế, mm Tpt : Bề dày thân thử thủy tĩnh, mm CA : ăn mòn theo loại thép chọn Ở lấy CA t = mm, ăn mòn thành bể.) D: đường khính bể(m) H :mực chất lỏng thực tế St : ứng lực thủy tĩnh Sd ứng lực nguyên liệu theo thiết kế Ta có : Tpd = 20.006 (mm) Tpt=23.204 (mm) Theo tiêu chuẩn API 650 phương pháp tính bề dày thân bể Variable design Point Kiểm tra điều kiện: ≤ Phương trình tính bề dày thân bể Với L =(500D Tpd)0.5=(500*50*20.006)0.5=707.212mm =166.67 Bề dày tầng đáy (chiều cao h1 = 2000 mm) theo phương pháp Variable desig point tính sau: t1d =(1.06)()+CA =(1.06 – ) ()+3 =23.51mm t1t=(1.06 )() =(1.06 – )) =23.7mm Ta tính bề dày tầng thân bể cần tính sau: tnd= + CA (1) tnt = (2) với tnd bề dày thân theo thiết kế tầng thứ n tnt bề dày thân thử thủy tĩnh tâng thứ n với x tính theo công thức (ta lấy giá trị nhỏ x để thay lên 2) x1 = 0,61 (r.tu)0,5 +320.C.H x2 = 1000.C.H x3 = 1,22 (r tu)0,5 ta tính x theo biến sau : tu = C= [K0,5(K-1)] / (1+K1,5) K= tu : bề dày thân bể liền thân bể cần tính hn chiều cao tầng thân bể thứ n r : bán kính thiết bị tL : bề dày tầng thân bể liên tL = tld – CA với td =max (td,tt) bề dày thân bể từ ta có bề dày tâng theo bảng sau Tần g tu tL K C x1 X2 x3 17.98 20.51 1.14 0.07 524.12 1260 239.87 15.94 18.04 1.13 0.06 421.04 960 227.68 13.91 11.8 16.02 1.15 0.07 419.95 980 212.69 14.00 1.18 0.09 443.88 1080 196.56 9.85 11.99 1.22 0.10 409.49 1000 178.98 7.82 9.97 1.27 0.13 412.54 1040 159.47 5.79 7.96 1.37 0.17 395.01 1020 137.22 10 3.76 1.73 5.95 3.95 1.58 2.28 0.24 0.44 362.49 319.10 960 110.58 880 75.00 x 239.8 227.6 212.6 196.5 178.9 159.4 137.2 110.5 75.00 td tt 21.04 20.92 19.02 18.58 17.00 16.24 14.99 13.90 12.97 11.59 10.96 9.24 8.95 6.91 6.95 4.95 4.58 2.27 Độ dày thiết bị không thấp Smin nên tầng thứ 8, 10 ta lấy độ dày băng 8mm Theo bảng loại thép Sổ tay trình thiết bị hóa chất ta bề dày tầng sau: Bảng chiều dày thiết kế c Tầng td (mm) tt (mm) 24 24 22 21 20 19 17 17 15 14 13 12 11 10 9 8 10 8 Thiết kế đáy bể Vật liệu làm đáy bể có bề dày tối thiểu mm, bao gồm độ ăn mòn cho phép cho đáy bể cho trước Kích thước đầy đủ bể phải thiết kế chìa mm để làm gờ Với vật liệu sử dụng thép A 573 – 485 (70) tra theo bảng 3.1, API 650 được: Td = 23.51 mm Ứng suất thử thủy tĩnh 208 Mpa Bề dày tối thiểu đáy bể mm Trong thiết kế bồn chứa, thông thường bề dày đáy bể lấy bề dày tầng thân đảm bảo sức chứa bể Như ta chọn bề dày đáy 25 mm => T đáy = 25 mm d Thiết kế mái bể Với mái bể có bề dày tối thiểu mm Cũng chọn bề dày đáy e - bể, bề dày mái bể thường lấy bề dày tầng thân bể chứa Ở ta chọn bề dày mái bể mm Tmái = mm Kiểm tra tính toán số chi tiết chủ yếu Nhiệt độ 300C 87 Thiết bị loại nhóm = Chọn hệ số hàn 0.95 Thân lỗ (thông số tra sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) Tính chiều dày thân hình trụ Áp suất thủy tĩnh : P = g H =9.8 * 800* 20 =156800(N/m2) Ứng suất cho phép theo giới hạn bền xác định theo công thức = * = = 74.23*106(N/m2) = * = 138.69* 106(N/m2) Ta lấy giá trị ưng suất kéo nhỏ tỏng hai kết vừa tính để tính toán tiếp Vì = 449 > 50 bỏ qua đại lượng mẫu số ta tính theo công thức Chiều dày thân tính sau S= + C= 0.0233*10-3 m=58.588mm Lấy S =59mm Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử nước Áp suất thử tính toán Po = Pth + P = (1 + 0.1 + 0.157) *10^6 = 1.257*10^6 Xác định áp suất thử thiết bị theo áp suất thử tính toán dùng công thứ Po = 39.25*10^6 Chương 4.Công tác an toàn phòng chống cháy nổ bồn bể chứa nhiên liệu phản lực 1.Đặc điểm chung hệ thống bồn chứa Chức nhiệm vụ hệ thống bồn chứa tiếp nhận ,tàng chứa xuất sản phẩm cách an toàn.Chính mà vấn đề an toàn dặt lên hàng đầu.Dp bể chưa cần thiết kế đảm bảo cho người ,cac thiết bị khu vực lân cận.Những vấn đề đáng lưu ý thiết kế lắp đặt hệ thống phòng cháy chữa cháy khu bể chứa sản dễ bắt lửa bốc cháy khả bay cao nguy hiểm.Vì trình sản xuất ,sử dụng tàng chứa cần có biện pháp an toàn tránh thiệt hại đáng tiếc xảy 2.Những cố nguy hiểm khu bồn bể chứa -Các cố nguy hiểm tàng chứa vận chuyển đến cháy nổ -Sự cố bồn bể chứa: Nguy hiểm trước hết bồn bể nứt vỡ sản phẩm dò rỉ bên ngoài.Nếu đạt đến ngưỡng cháy nổ cố xảy ra.Có thể hoạt động sơ xuât người,do ảnh hưởng tác động môi trường bên 3.Các công tác an toàn a.Đối với người Tất cán nhân viên phải tuân thủ biện pháp an toàn -Biết rõ đặc tính sản phẩm tàng chứa -Thực hành thục công nghệ thiết bị an toàn -Lựa chọn cẩn thận thiết bị cho công việc -Tuân thủ tuyệt đối công tác quy tắc an toàn sản xuất sử dụng -Vệ sinh an toàn lao động -Cấm hút thuốc khu vực cấm b.Trong công tác quản lý -Thực công tác an toàn giám sát 24/24 -Vấn đề an toàn phải trọng khâu -Gắn biển cảnh báo công tác an toàn khu vực nguy hiểm -Chỉ cho người qua đào tạo có nhiệm vụ sử dụng thiết bị vào khu vực nguy hiểm -Phải để biện pháp an toàn có kế hoạch xử lý xảy cố c.Trong trình sử dụng bảo quản -Tuân thủ quy định bảo hộ lao động:ăn mặc gọn gàng dồ bảo hộ lao động,không dem thiết bị phát lửa tia lửa điện,không hút thuốc -Cần kiểm tra thiết bị trước khởi động -Thực quy định vận hành thiết bị đề KẾT LUẬN Qua tìm hiểu ,nghiên cứu suốt thời gian học tập kiến thức năm qua em hoàn thành tiểu luận Bài tiểu luận đưa nhìn tổng quát kiến thức việc thiết kế bồn bể chứa dầu Nhà máy lọc dầu Dung Quất hoàn thành vào vận hành Vì vậy, việc tìm hiểu, bổ sung kiến thức liên quan đến bồn bể chứa – phận quan trọng nhà máy – cần thiết để thực tốt công tác vận hành bồn bể chứa Việc làm tiểu luận giúp em củng cố kiến thức hiểu rõ vấn đề mà em học suốt năm qua, nắm cách tính toán thông số quan trọng bể chứa dầu thô, biết cách đặt vấn đề, tiếp cận, giải vấn đề Tài liệu tham khảo 1.AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API 650); THE UNITED STATES OF AMERICA Legally Binding Document; 2012 2.Hóa học dầu mỏ khí tự nhiên; Phan Tử Bằng; NXB Giao thông vận tải; 1999 3.Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2;Nguyễn Bin; NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội; 2006 Phần 2: Xử lý phenol nước thải lọc dầu MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp sản xuất dầu mỏ ngày phát triển mạnh trở thành mạnh kinh tế quốc gia có tiềm dầu mỏ, có Việt Nam Tuy nhiên, bên cạnh nguồn lợi kinh tế ngành công nghiệp mang lại, hiểm họa ô nhiễm môi trường có nguyên nhân từ cố khai thác, vận chuyển biển dự trữ dầu mỏ tăng lên Ngoài cố tràn dầu phải kể đến số lượng lớn cặn thải xăng dầu tồn đọng kho chứa, hàm lượng xăng dầu sử dụng cho loại động cơ, loại dây chuyền sản xuất công nghiệp làm tăng lượng dầu nước thải công nghiệp nước thải sinh hoạt Trong nước thải ô nhiễm dầu, phenol chất gây ô nhiễm nghiêm trọng có nhiều tác động xấu đến môi trường xung quanh Phenol hợp chất vòng thơm độc, khó phân hủy, gây mùi khó chịu, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp, gia tăng bệnh tật tỷ lệ người mắc bệnh kể nồng độ thấp, tác nhân tiềm ẩn gây ung thư nhiều bệnh nguy hiểm cho người [ 4] Chính vậy, việc loại bỏ phenol khỏi nguồn nước vấn đề cấp thiết Có nhiều phương pháp áp dụng để xử lý ô nhiễm phenol sử dụng hóa chất, hấp phụ, lắng đọng Tuy nhiên, phương pháp đòi hỏi chi phí lớn gây ô nhiễm thứ cấp Thực nghiệm cho thấy, phương pháp xử lý phenol công nghệ sinh học thể tính ưu việt riêng Đó giá thành rẻ, tiến hành thuận lợi điều kiện tự nhiên, độ an toàn cao thân thiện với môi trường Quá trình phân hủy sinh học phenol hợp chất hydrocacbon thơm đa nhân vi sinh vật thường xảy với tốc độ chậm, vậy, việc tạo điều kiện thích hợp cho tập đoàn vi sinh vật phát triển tốt nhất, có hiệu phân hủy sinh học cao coi chìa khóa công nghệ phân hủy sinh học I Đặc điểm tính chất phenol - Phenol(hay có tên khác acid cacbolic) có CTPT :C6H5OH - Khối lượng phân tử : 94.11 g/mol - Khối lượng riêng : 1.06g/cm3 - Nhiệt độ tan chảy 43oC , nhiệt độ sôi : 182oC - Khả hòa tan nước (ở 20oC ) : 70 g/l - Các dung môi hòa tan phenol : etanol, ete, cloroform… Phenol chất hóa học chủ yếu người tạo ra, tìm thấy phế liệu động vật hợp chất hữu phân hủy Cho tới trước chiến tranh giới thứ nhất, chưng cất than đá gần cách để tạo phenol Tuy nhiên ngày người ta tìm nhiều phản ứng để tổng hợp phenol phương pháp hóa học II Các ứng dụng phenol công nghiệp Trong công nghiệp phenol đóng vai trò quan trọng, nguyên liệu nhiều nghành công nghiệp Nghành công nghiệp thể rõ nghành sản xuất keo, sản xuất nhựa nhân tạo, nghành dệt nghành dầu khí III Những ảnh hưởng phenol đến người Phenol xâm nhập vào thể người thông qua việc hô hấp tiếp xúc với da, mắt, màng nhầy người Phenol xem chất cực độc với người vào thể thể người qua dường miệng Khi ăn phải chất có hàm lượng phenol cao dẫn đến tượng chết người với triệu chứng co giật, không co khả kiểm soát, hôn mê dẫn tới rối loạn hô hấp, máu thể thay đổi dẫn đến tượng tụt huyết áp.Có khả gây ung thư IV Một số phương pháp xử lý nước thải có chứa phenol Phương pháp dùng CO2 tới hạn để xử lý nước thải có chứa phenol 1.1 Cơ sở Nước thải có chứa phenol phần lớn thải từ trình lọc dầu Nồng độ phenol thường thấy loại chất thải 6,8% Trước loại nước thải đưa vào môi trường, nồng đọ phenol có nước phải giảm xuống 39 phần tỉ Dùng CO2 tới hạn môt phương pháp để chiết suất phenol co nước thải Phương pháp cho thấy tốn kinh phí so với phương pháp khác đôt cháy, oxy hóa không khí ẩm phương pháp sinh học 1.2 Phương pháp tiến hành Phương pháp xử lý PFD tiến hành sau: Nước thải dòng bơm làm lạnh tới chế hoạt động thiết bị tách Thiết bị tách T-3011 vận hành ngược chiều để tách phenol khỏi nước Ở dòng 3, nước xử lý chứa CO2 nén đun nóng để tách khí khỏi nước.Khí CO2 sau tái sử dụng dòng 6, sau nước xử lý lại làm lạnh nén tới áp suất không khí CO2 tới hạn, nước , phenol đỉnh thiết bị tách nén đun nóng CO2 dạng khí sau khí CO2 tách khỏi nước phenol đưa vào thiết bị khử khí V-302 CO2 dược tái sử dụng dòng nước phenol tách thiết bị tách Phenol CO2 sót lại đưa khỏi đỉnh thiết bị tách V-302 Trong thiết bị khử khí T-303, CO2 lại tái sử dụng dòng 10 Một phần nước sử dụng dòng ngược tiết bị tách, phần lại dược tái sử dụng nguồn cung cấp nước thải Phenol khỏi đáy thiết bị tách chủ yếu nguyên chất, lại dược làm lạnh nén tới áp suất không khí để lưu trữ CO2 lại dòng 10 nén kết hợp với CO2 dòng CO2 sau nén làm lạnh tới chế vận hành để tái sử dụng thiết bị tách Ở trình chủ yếu khí CO2 tạo tái sử dụng, lấy thêm khí CO2 bên vào thiết bị tách cần Ôxy hóa xúc tác nhiệt độ thấp nguồn nước thải có chứa phenol 2.1 Cơ sở Phenol chất hữu thường thấy có nguồn gốc từ nghành công nghiệp chế biến hóa học Với ta biết độ dộc hại phenol, việc sử lý mục tiêu nhà nghiên cứu môi trường Ở nhiệt độ thấp , oxy hóa chất xúc tác không đồng dạng lỏng hợp chất hữu phân hủy có ý nghĩa lớn việc xử lý nước bề mặt nước ngầm bị ô nhiễm, nước thải công nghiệp nguồn nước thải khác Khả cho việc xử lý điều kiện không khí áp suất thích hợp ổn định so với phương pháp oxy hóa tới hạn không khí ẩm thành công thông qua việc sử dụng chất xúc tác thuộc dòng lưỡng kim hoạt động cực mạnh Phương trình phản ứng tổng quát oxy hóa hoàn toàn phenol thành hợp chất vô cơ: C6H5OH + CO2  6CO2 + H2O 2.2 Phương pháp tiến hành Phương pháp PFD tiến hành sau: Ở trình này, nước thải chứa 6.8% phenol bơm vào hệ thống dòng Lượng nước sau bơm vào máy bơm 901A/B đun nóng máy nước E-901 từ áp suất thấp lên tới áp suất nhiệt độ cần thiết Dòng chúa 200% khí O2 Người ta sử dụng không khí nguồn cung cấp oxy cho trình xử lý Dòng nén thiết bị nén R-901 sau kết hợp với nước thải trước vào thiết bị phản ứng R-901 Trong thiết bị phản ứng người ta người ta tính nước ngưng tụ với oxy Làm để hoàn thành trình vấn đề tính toán khối lượng tương đối phức tạp phải kết hợp với thiết kế thiết bị phản ứng Vì dùng tới vài loại thiết bị phản ứng phun nước Dòng thiết bị phản ứng lúc gồm có nước , CO2 chứa phenol Dòng chất lỏng sau vào máy tia V-902 nơi mà thứ tách khỏi nước tinh khiết Xử lý nước thải có phenol phương pháp bùn hoạt tính Đối với vấn đề xử lý phenol bùn hoạt tính phương pháp xử lý hiếu khí Chủ yếu tác nhân sinh học cá vi sinh vật sử dụng dạng bùn hoạt tính màng sinh học Bùn hoạt tính tập hợp vi sinh vật khác dạng bùn Bùn có màu vàng nâu dễ dàng lắng có kích thước 3-315µm Những bùn bao gồm vi sinh vật sống chât rắn (40%) Những sinh vật sống vi khuẩn , nấm men , nguyên sinh động vật, loài giả túc, rong , tảo… Các dạng vi sinh vật làm nước thải không đơn việc phân hủy hợp chất hữu cách nhanh chóng mà nhờ vào tạo thành dạng gắn kết chất keo, huyền phù vào cuộn để lắng xuống bể phản ứng Đấy điều kiện kiên việc làm nước thải trình tạo thành bùn hoạt tính Những vi sinh vật dạng sợi tạo thành bùn hoạt tính bao gồm loại khác vi khuẩn dạng sợi, xạ khuẩn nấm Bản chất trình bám vi sinh vật thường làm tăng kích thước hạt nhờ việc hợp chất hạt nhỏ mà tạo thành hạt lớn Tuy nhiên phương pháp nhiều hạn chế việc xử lý phenol nồng độ cao( khoảng 1600mg/l ) chưa đạt hiệu cao.Khi mà lưu lượng nước đến khoảng 2000ml/ ngày COD đầu hệ thống không đạt yêu cầu tiêu chuẩn nước thải loại B Mặt khác lưu lượng làm cho bùn tràn nhiều sang bể lắng khiến cho bơm tuần hoàn hoạt động không kip, điều làm ảnh hưởng đến hệ thống bù bể, làm giảm khả phân giải phenol hệ thống Phương pháp điện hoá: Trên loại điện cực anôt Pt, Ti/TiO 2, Ti/SnO2, Ti/PbO2, PbO2 phương pháp phổ biến tốn kém, không áp dụng quy mô lớn Phương pháp oxi hóa sử dụng tác nhân Oxi không khí (WAO – Wet Air Oxidation): Phương pháp có ưu điểm dùng oxi không khí, song lại đòi hỏi phải thực nhiệt độ áp suất cao nên cần thiết bị đặc biệt đắt tiền làm cho chi phí vận hành cao, không kinh tế Để khắc phục nhược điểm phương pháp WAO, người ta đưa xúc tác vào hệ (Catalystic Wet Air Oxidation - CWAO) làm giảm chi phí đáng kể Song phương pháp CWAO cần phải lựa chọn xúc tác thích hợp có hoạt tính cao, vật liệu làm chất mang phải chịu môi trường (axit kiềm) nhiệt độ áp suất cao Phương pháp oxi hóa ướt có sử dụng xúc tác (WCO – Wet Catalytic Oxidation) đạt thành tựu định độ chuyển hóa cao, phản ứng tiến hành điều kiện không khắt khe (nhiệt độ thấp, áp suất thường) Các xúc tác trình thường kim loại, oxit kim loại zeolit có mang kim loại, oxit kim loại Nhưng xúc tác có nhược điểm trình phản ứng, phần kim loại xúc tác rắn tan vào dung dịch, gây hiệu ứng ô nhiễm thứ cấp Phương pháp sử dụng hệ xúc tác quang dị thể: Trên sở vật liệu TiO 2, hợp chất SiO2-TiO2 nhằm làm tăng diện tích bề mặt riêng, điều kiện sử dụng ánh sáng UVA ánh sáng mặt trời, đem lại hiệu xử lý phenol nước thải tốt, đạt 90% Ngoài xử lý phenol enzyme thuộc phân lớp Polyphenol oxidase Các enzyme polyphenol oxidase họ nhóm enzyme oxy hoá khử có khả xúc tác cho phản ứng oxy hoá hợp chất phenol Các enzyme chia thành hai phân họ: tyrosinase laccase Hoạt tính hai họ cần có mặt oxy phân tử không cần có mặt coenzyme V Một số phương pháp khác Một số phương pháp xử lý ô nhiễm phenol nước thải khác tóm tắt bảng Bảng Tóm tắt số phương pháp xử lý hợp chất phenol nước thải Phương pháp Khoảng nhiệt độ Điều kiện thực nghiệm ~ atm Thiết bị phản ứng Chưng cất 95 – 180 Trích ly lỏng – lỏng Giai đoạn 1: 20 – ~ atm 50 Giai đoạn 2: 60 – 180 20 – 50 ~ atm Cột rửa cột DIPE MIBK chưng cất Tháp hấp phụ Than hoạt tính Dun có mg/ Giai đoạn 1: 20 – ~ atm 50 Giai đoạn 2: 20 – 50 Tháp hấp phụ Nhựa PV-PDS Dun có mg/ – 20 mmHg Module màng Màng lọc Khả đạt Màng dung môi Ởn –5 m3/ có t Hấp phụ (than hoạt tính) Hấp phụ (hạt nhựa vô cơ) Bốc thẩm (pervaporation) thấu 20 – 50 Cột chưng cất Hóa chất Không Lọc màng 20 – 50 ~ atm Module màng WAO 180 – 315 20 – 160 atm, môi trường axit Cột phản ứng, thiết Không khí axit bị khuấy trộn SWAO 400 – 650 250 – 350 atm Cột phản ứng, thiết Không khí bị khuấy trộn Có hoà CO 120 lý C Hiệ đạt lại < KẾT LUẬN Cùng với trình phát triển không ngừng kinh tế xã hội, trình sản xuất tạo cải vật chất tác động xấu đến môi trường Đặc biệt ô nhiễm hợp chất hữu khó phân hủy độc có nước thải số nghành công nghiệp có lọc dầu vấn đề đáng quan tâm Đặc biệt chất thải có chứa phenol gây nguy hiểm cho sức khỏe người Vì cần xử lý phenol phương pháp nêu để gây ảnh hưởng tới người bảo vệ môi trường Từ thấy tầm quan trọng việc xử lý nước thải nhà máy lọc dầu cần thiết