NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DẦU THỦY LỰC TỔNG HỢP CHỐNG CHÁY

PGS.TS Đinh Văn Kha – NCVCC

Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam

Abstract

Fire-resistant hydraulic fluids have an important role in coal mining and metal processing. In this research, emulsifying additives, corrosion inhibitors based on vegetable oils are synthesized. Then, two types of fire-resistant hydraulic fluids are manufactured and their features are demonstrated in experimental coal facilities.

1. MỞ ĐẦU

Việc sử dụng cột chống thủy lực trong khai thác hầm lò mang lại hiệu quả, an toàn, kinh tế, dễ thao tác và không ảnh hưởng môi trường. Để vận hành được cột chống thủy lực cần loại dầu thủy lực chống cháy.

Ngoài ra, các chất lỏng thuỷ lực chống cháy cũng được dùng trong lò đúc, máy cán thép, mỏ than, đặc biệt khi hệ thuỷ lực làm việc ở gần các nơi có nhiệt độ cao như lò đốt thuỷ lực, hệ điều khiển thủy lực cho tua bin trong các trạm điện lớn. Với nhu cầu thực tiễn trên nhóm tác giả đã nghiên cứu nhằm tạo ra một số sản phẩm dầu thuỷ lực chống cháy.

2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

– Tổng hợp phụ gia tạo nhũ hoá, ức chế ăn mòn kim loại đen và kim loại màu trên cơ sở sunfo hoá cacbamit dầu thực vật.

– Pha chế 2 loại sản phẩm dầu thuỷ lực chống cháy, phân tích đánh giá các tính chất lý hóa và các tính năng tác dụng trên máy chuyên dụng.

– Thử nghiệm đánh giá kết quả tại cơ sở sử dụng của ngành than.

3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

3.1. Lựa chọn dầu gốc pha chế dầu thủy lực:

Sử dụng hỗn hợp của polyetylenglycol (PEG) và 2 polyeste gồm polyeste của etylenoxit-propylenoxit mạch thẳng hai nhóm chức (PE 1), polyeste (etylenoxit-propylenoxit) mạch nhánh hai nhóm chức (PE 2) làm dầu gốc cho dầu thuỷ lực nghiên cứu.

3.2. Tổng hợp phụ gia tạo nhũ hóa ức chế ăn mòn kim loại trên cơ sở amit hóa axit béo từ dầu thực vật

Thủy phân dầu lạc công nghiệp để thu được axit béo oleic có màu nâu sáng, trị số axit đạt 182 mgKOH/g, chỉ số Iot là 102 mg I₂/g, và có chiết suất ở 20^oC là 1,4612.

+ Phản ứng este hóa: tiến hành phản ứng este hóa axit oleic với các ancol etylic, n-propylic, iso-propylic, xúc tác sử dụng là axit H₂SO₄ 98%, axit HCl 35%. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ sôi tương ứng của các ancol nằm trong khoảng 80 ¸105^oC. Thời gian tiến hành trong 4h.

+ Phản ứng amit hoá: lượng este tạo thành ở trên được gia nhiệt đến 105^oC, thêm cacbamit (urê) theo tỉ lệ 1:1. Phản ứng thực hiện trong 4h.

Sản phẩm thu được: CH₃(CH₂)_mCONHCONH₂: Monocacbamat

CH₃(CH₂)_mCONHCONHCO(CH₂)_mCH₃:  Đi cacbonyl cacbamat.

3.3. Tổng hợp phụ gia tạo nhũ, ổn định nhũ, giảm mài mòn trên cơ sở sunfo hóa dầu thầu dầu

Sunfo hóa axit béo dầu thầu dầu bằng axit H₂SO₄ 98% ở nhiệt độ 30⁰C trong khoảng 30 phút. Sản phẩm thu được là chất lỏng sánh, màu đỏ.

Trung hoà hỗn hợp axít béo dầu thầu dầu đã được sunfo hoá ở trên bằng dung dịch NaOH nồng độ 180g/lít.

Sản phẩm nhận được ký hiệu là RNa. RNa là phụ gia hoà tan tốt trong nước khi pha 10% trong dầu khoáng, chúng có thể nhũ hoá rất tốt trong nước.

Thực hiện phản ứng trao đổi:

Sản phẩm quá trình trao đổi này ký hiệu là RCa. RCa không tan trong nước nhưng lại tan tốt trong dầu khoáng, rất phù hợp để pha chế dầu thuỷ lực.

3.4. Khảo sát khả năng nhũ hóa và ức chế ăn mòn của phụ gia amit hóa của axit oleic (gọi là phụ gia AC)

a. Phân tích các tính chất lý hóa của sản phẩm

Tiến hành phân tính các tính chất lý hóa của phụ gia AC. Kết quả thể hiện trong bảng 1.

Bảng 1. Các tính chất lý hóa cơ bản của chất ức chế ăn mòn

Qua các tính chất lý hoá cơ bản được nêu ra ở bảng 9, thấy rằng sản phẩm sau khi tinh chế tan tốt trong dầu gốc không có các tác động phụ gây ăn mòn đồng, phù hợp với yêu cầu cho các bước thử nghiệm tiếp theo.

b. Thử khả năng ức chế ăn mòn

Tiến hành thử khả năng ức chế ăn mòn của dầu thủy lực pha chế theo phép thử khả năng ức chế ăn mòn BT – 10, đối chiếu với phụ gia thương mại.

Bảng 2. Kết quả phép thử BT – 10

Các kết quả cho thấy phụ gia nghiên cứu bền ôxi hoá và có khả năng ức chế ăn mòn hiệu quả, đặc biệt trong việc ức chế ăn mòn đồng và hợp kim đồng. Nồng độ dùng của phụ gia nghiên cứu là 2%, ít hơn so với phụ gia thương mại mà cho hiệu quả ức chế ăn mòn bằng hoặc hơn phụ gia thương mại.

3.5. Pha chế 2 loại dầu thủy lực chống cháy HFB-30 và HFD-30

Phân tích các chỉ tiêu cơ bản của 2 loại dầu thủy lực chống cháy.

Bảng 3. Các chỉ tiêu hoá lý cơ bản của hai loại dầu thuỷ lực pha chế

3.6. Thử nghiệm khả năng chịp áp của dầu HFB tại mỏ than

Phương pháp thử: dùng dầu HFB – 30 pha với nồng độ 1%, 2%, 3%  trong nước, sau đó bơm chất tải cho 2 cột thuỷ lực DZ – 22. Xác định khả năng chịu áp của dầu trong các khoảng thời gian khác nhau khi áp dụng các áp lực cố định khác nhau. Kết quả cho ở bảng số 4.

Bảng 4. Kết quả thử nghiệm tại mỏ than Nam Mẫu

Từ kết quả thử nghiệm ta thấy dầu thuỷ lực HFB – 30 giữ được áp lực 40 MPa trong thời gian thử nghiệm có tính chất tương đương với một số dầu thuỷ lực khác đang sử dụng (có nồng độ dung dịch 3-5% trong nước).

4. Địa chỉ áp dụng

Các dầu thủy lực pha chế được thử nghiệm, đánh giá và áp dụng tại Xí nghiệp than Nam mẫu và Công ty than Hồng Gai thuộc Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam.

5. Kết luận

Tác giả đã tổng hợp thành công 3 loại phụ gia nhũ hóa, ức chế ăn mòn kim loại. Từ đó đã pha chế được 2 loại dầu thuỷ lực chống cháy HFB-30 và HFD-30 với tính chất lý hoá phù hợp với tiêu chuẩn dầu thuỷ lực chống cháy. Tiến hành thử nghiệm thực tế tại hiện trường mỏ than Nam Mẫu ở mức áp lực 40 MPa, dầu thuỷ lực HFB-30 có kết quả tốt, có hiệu quả kinh tế cao hơn vì lượng sử dụng 1¸3% khối lượng so với dầu đang sử dụng thực tế là từ 3¸5% khối lượng.