Đề tài Petroleum & Hydrocarbon

Nhiều nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy nhiều hydrocarbon hòa tan phá hủy màng nhầy mang cá, dẫn tới làm giảm khả năng hấp thu oxy trong nước. Mất tác dụng của mang làm tim cá lớn ra. Hiệu quả tận dụng thức ăn giảm đi, làm giảm sự hấp thu thức ăn qua thành ruột. Giảm hấp thụ thức ăn cũng gây hại đến lớp mỡ trong ruột. Số lượng cá kiếm ăn tầng đáy bị giảm đi ở vùng phụ cận vết dầu loang cho là cá kiếm ăn tầng đáy chịu ảnh hưởng nhiều nhất. Vì chúng còn hấp thụ một lượng dầu bám ở lớp bùn lắng.

doc29 trang | Chia sẻ: oanh_nt | Lượt xem: 2468 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Petroleum & Hydrocarbon, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
phân đoạn dầu mỏ còn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính hóa học của loại dầu ban đầu nữa II.2. Sử dụng trong động cơ 4 thì Một trong những sự sử dụng chính của dầu mỏ như là một nguồn năng lượng là trong động cơ đốt trong của xe ô tô. Hầu hết xe ô tô được vận hành bởi động cơ piston 4 thì. Xăng được trộn với không khí trong bộ chế hòa khí và được đưa xuống xilanh trong chu kì 1. Hỗn hợp hơi xăng, oxi được nén trong chu kì 2 và được đốt cháy bởi bugi. Không khí giãn nở được hình thành bởi sự đốt cháy và sau đó đẩy piston xuống trong chu kì 3, chu kì cung cấp năng lượng cho xe vận hành và những sản phẩm đốt cháy được giải phóng khỏi xilanh trong chu kì 4. Chiếc ô tô đầu tiên có động cơ nén thấp có thể dùng một phần nhỏ xăng được chưng cất từ dầu mỏ, nhưng khi ô tô được cải tiến, nhiều động cơ mạnh được phát triển hơn. Những động cơ nén mạnh này đòi hỏi nhiên liệu cao cấp hơn là xăng được lấy trực tiếp. Trong động cơ nén cao, các hidrocacbon của sản phẩm chưng cất dầu mỏ đơn giản đốt cháy sớm trước chu kì đầu của vòng chu kì nén. Sự đốt cháy trước làm giảm năng lượng động cơ bởi vì nó dẫn đến sự tăng áp suất trong pison trước khi nó hoàn thành chu kì cao hơn của vòng chu kì nén. Sự đốt cháy trước thường xuất hiện mạnh mẽ làm rung động mạnh động cơ và đẩy nhanh sự cạn kiệt của nó. Tỉ lệ octan trong xăng là số đo xu hướng sự đánh lửa sớm và sự nổ. Nghiên cứu chỉ số octan (RON) càng nhiều, khả năng nổ càng thấp. Chỉ số octan là một số do kinh nghiệm được đo trên động cơ kiểm tra chuẩn. Nó liên hệ với hiệu suất của động cơ ô tô khi nó vận hành từ tốc độ thấp đến trung bình. Giá trị RON của một số hợp chất được liệt kê trong bảng 6-2. Giá trị 0 của n-heptan và 100 của isooctance được chứng minh như một tiêu chuẩn tùy ý. Sự biến đổi tỉ lệ octan ô tô để xác định số octan mô tô (MON) cũng được dùng để đánh giá xăng. Tỉ lệ MON được thiết lập khi nhận thấy rằng không có sự tương đồng thích hợp giữa RON được xác định trong động cơ thử nghiệm và xe mô tô chạy trên điều kiện đường thật. Tốc độ càng cao và trọng lượng ô tô càng lớn sẽ dẫn đến tỉ lệ octan trong thử nghiệm trên đường thấp hơn so với động cơ thử nghiệm. MON và RON dùng động cơ thử nghiệm như nhau, nhưng điều kiện thực hiện để xác định chỉ số octan MON liên quan nhiều đến việc động cơ chạy ở tốc độ trung bình đến tốc độ cao. Tỉ lệ octan được liệt kê trên bơm xăng là tỉ lệ của RON và MON. Điều này nhấn mạnh rằng chỉ số octan không đo năng lượng giải phóng trong sự đốt cháy-tất cả những hidrocacbon giải phóng khoảng một lượng năng lượng giống nhau trên 1 gram khi cháy hoàn toàn-nhưng thay vào đó là sự đo lường xu hướng đánh lửa sớm và sự cháy nổ. Những phương pháp đã và đang được phát triển để tăng tỉ lệ RON của xăng được lấy trực tiếp. Năm 1922 người ta đã phát hiện ra rằng chỉ số RON của của xăng có thể được tăng đến 79-88 bằng cách thêm vào 3g chì trên gallon. Chì hay ethyl lỏng được thêm vào xăng là 1 hỗn hợp gồm khoảng 60% tetraethyl chì [Pb(CH2CH3)4] và / hoặc tetramethyl chì [Pb(CH3)4], khoảng 35-40% BrCH2CH2Br và ClCH2CH2Cl, và 2% thuốc nhuộm, dung môi và chất ổn định. Chì cản trở sự đánh lửa sớm bằng cách gắn gốc tự do vào hydroperoxyl, gốc trung gian không hoạt động và những electron chưa ghép cặp, có dạng như trong quá trình sau: RH +O2 à R. + .OOH TABLE 6-2 Research Octane Numbers (Octane Ratings) for Some Representative Hydrocarbons Compound RON K-Octane -19.0 K-Heptane Qa K-Hexane 24.8 K-Pentane 61.7 2,4-Dimethylhexane 65.2 Cyclohexane 83 K-Butane 93.8 2,2,4-Trimethylpentane (isooctane) 100* 2,2,4-Trimethylpentene-l 103 Benzene 106 Toluene 120 "Standards for RON Sự sửa đổi của chất xúc tác, sự đảo ngược của hợp chất béo thành hợp chất thơm, là quá trình đồng phân hóa của những hidrocacbon béo thẳng thành những dẫn xuất vòng, rồi sau đó dehydro hóa thành những chất béo như phản ứng (6-6). Con đường phản ứng được xác định bởi sự liên kết tự nhiên của hidrocacbon vào bề mặt của chất xúc tác platinum hay platinum-rhenium. Một sản phẩm với RON là 90-95 được tạo ra. Trong phản ứng (6-6), n-heptan được dùng để minh họa hợp chất vòng được giả sử như chất trung gian trong quá trình sửa đổi của chất xúc tác. Rõ ràng khi nén vào trong xilanh của động cơ ô tô, những chất béo thay thế và những chất hữu cơ được oxi hóa cũng phản ứng với hidroperoxyl và những gốc tự do khác để ức chế sự đánh lửa sớm của hơi xăng. Người ta đã đề xuất ra Luật “Sáu ngày ô nhiễm không khí” ở Washington, DC, vào tháng 8 năm 1974 đề cập chủ yểu đến sự có mặt của Terpene bắt nguồn từ thực vật ở vùng núi Appalachian. Nếu không có bất cứ sự ô nhiễm do hoạt động của con người thì nồng độ khí Metan chỉ có một phần triệu và một phần tỉ lượng Etan, Etilen, Acetilen và propan trong không khí. Chất phụ gia xăng dầu: Tetraalkyllead, Etanol và Butyl tert-Mê-thyl Ether Hợp chất Tetraalkyllead (chủ yếu Tetraethyl- và Tetramethyllead), những hợp chất chống nổ trong chì lỏng, phụ gia chống cháy nổ chính trong xăng dầu từ những năm 1920, thì không còn được sử dụng ở Nước Mỹ. việc rút dần chì trong xăng dầu ở Nước Mỹ xảy ra giữa 1975 và 1995. Phần lớn Cơ quan bảo vệ môi trường bắt đầu biết đến điều này chủ yếu bởi vì hiệu ứng đối lập của chì trên thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác, nhưng cũng bởi vì khả năng mà chất thải chì từ xe ô tô có thể là một hiểm nguy đối với sức khoẻ (Section 10.6.10).Vào 1968, sự đốt cháy của xăng chì thì chịu trách nhiệm cho 98% trong số 185.000 tấn Anh (166.500.000Kg) của không khí ở Nước Mỹ. Ước tính rằng 7 triệu tấn Anh chì được giải phóng ra môi trường từ sự sử dụng phụ gia này giữa 1923 và 1986. Việc loại bỏ chì từ dầu xăng dẫn đến một sự giảm sút chính trong sự hướng dẫn khí quyển (bảng 6-4).Chẳng hạn, sự giảm sút chì ở núi White của New Hampshine đã giảm từ 31 đến 1-2 g/ hecta trong giai đoạn 1975-1989 (1 Hecta= 104 m2).Ngoài ra, có việc giảm 76% trung bình chì trong máu ơ ở cư dân Mỹ từ 1976 đến 2000. Các nghiên cứu khác cho thấy điều đó tới 50% lượng chì trong máu vì chì trong khí quyển được sản xuất bởi xăng chì. Hỗn hợp chì được biết như chất độc, đặc biệt với trẻ em, vì vậy loại bỏ chì trong xăng dầu cần phải tăng cường sức khỏe chung của dân cư. Không may tetraethyllead còn được sử dụng trong xăng dầu nhiều nước đang phát triển và Đông Châu Âu. Hợp chất hữu cơ thơm, có độ ốc-tan cao (6-2), có thể được sử dụng thay cho chì lỏng để tăng cường độ ốc-tan của xăng cất trực tiếp.Việc là nhiều độc hơn những hiđrocacbon béo, những họ thơm này cấu thành một hiểm nguy đối với sức khoẻ khi hít vào với số lượng lớn, vì vậy những Octan cao cấp khác cũng được sử dụng. Tác động hại sức khỏe vì những hóa chất hữu cơ thơm trong xăng dầu, tuy nhiên, là ít hơn những mối nguy hiểm được xác định của chì và chất thải hữu cơ từ những ô tô không có các thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác. Etanol thì cũng được sử dụng như Octan cao cấp cho dầu mỏ; 7-10% sự pha trộn trong xăng dầu thường được gọi là gasohol. Hoạt động của etanol như một Octan enhancers được khám phá vào 1917, và vào thời gian đó những nhà khoa học General Motors đề xuất rằng nó được sử dụng như một phụ gia xăng.Một nhà nghiên cứu General Motors khám phá hiệu ứng chống cháy nổ của tetraethyllead vào 1921, và hỗn hợp được chọn như chất phụ gia được cho phép bởi tổ chức GM và Du Pont vào 1923. Họ chọn tetraethyllead thay vì etanol vì truyền thống, như một vật chất mới, nó có thể được cấp bằng sáng chế. Những hiểm nguy đối với sức khoẻ của những hỗn hợp chì vào lúc đó, nhưng tetraethyllead được lựa chọn bởi vì tiền có thể được làm trên bằng sáng chế.Mới đây hơn gasohol được công bố vì nó có thể được sản xuất bởi sự lên men của sinh khối, chủ yếu hạt ngô lúa ở Nước Mỹ, và hợp nhất của nó trong xăng dầu giảm bớt sự phụ thuộc của nước trên dầu thô nhập khẩu. Etanol, được dẫn xuất ra từ sự lên men của đường, không chỉ được sử dụng như xăng dầu thay thế ở Bazil, mà được sử dụng như một nhiên liệu. Năm 1991, etanol được chiếm khoảng 25% trong số nhiên liệu được sử dụng để cung cấp cho xe cộ ở Brazil và khoảng 1/3 các loại xe này chỉ sử dụng etanol. Việc sử dụng etanol đã giảm bớt khoảng 1989-1991, chủ yếu vì những khám phá dầu thô ở Brazil, dẫn đến xăng dầu rẻ hơn. Phần thêm etanol trong dầu xăng ở Nước Mỹ được trợ cấp bởi chính phủ để giúp đỡ những nông dân phía Bắc song Mississipi. sự bất lợi của etanol là hút ẩm và nó hằn lên những vệt tích của nước khi xăng dầu chứa etanol được cung cấp trong những ống dẫn. Một khi nước có hại tới những động cơ xe ô tô, etanol phải được cung cấp riêng rẽ tới những nhà phân phối địa phương, nơi mà nó được kết hợp với xăng dầu trước khi sử dụng. Hai bước này thêm vào chi phí của dầu xăng có chứa etanol. Mới đây hơn, hợp chất hữu cơ bị oxi hóa khác, mê-thyl tert- butyl ether (MTBE), được được dùng để tăng cường sự đánh giá octance của xăng dầu. Nó, cùng với etanol, có lợi bổ sung việc giảm bớt khí độc CO. Một hệ quả, EPA đã hướng dẫn việc sử dụng những hợp chất hữu cơ bị oxi hóa này hoặc các loại khác (Oxygenates) ở những thành phố Mỹ mà mỗi ngày mức độ CO vượt hơn những tiêu chuẩn chất lượng không khí được qui định vì Hành Động Làm Sạch Không Khí. Việc tiêu thụ MTBE của Nước Mỹ là 4 tỉ gallon một năm vào 1988, với California sử dụng 1/3. Trong mùa đông của 1992-1993, ở những thành phố nơi mà gasohol hay xăng dầu chứa 15% MTBE được sử dụng, có một 80% giọt. Mới đây hơn, các hợp chất hữu cơ oxy hóa khác, metyl tert-butyl ete (MTBE), được dùng để tăng cường độ octan của xăng dầu. Nó, cùng với etanol, có lợi thế bổ sung của việc giảm bớt sự phát thải khí CO. Như một hệ quả, EPA đã ra chỉ thị việc sử dụng những chất oxy hóa hữu cơ khác trong các thành phố Mỹ mà mức CO hằng ngày vượt chất lượng không khí tiêu chuẩn được qui định bởi Clean Air Act (cơ quan làm sạch kk). Việc tiêu thụ MTBE là 4 tỉ gallons 1 năm vào 1998, với 1/3 sử dụng ở California. Vào mùa đông 1992-1993, ở các thành phố nơi mà xăng dầu có chứa 15% MTBE đã được sử dụng, có 80% giảm trong số những ngày mà sự phát thải CO vượt tiêu chuẩn quốc gia so với mùa đông 1991-1992. Những mỗi liên quan và lưu ý đến những ảnh hưởng bất lợi cho sức khỏe của MTBE xuất hiện vào đầu những năm 1990. Trong khi MTBE đã sử dụng như một việc làm tăng octan từ 1979, khi nó đã được sử dụng rộng rãi lượng lớn vào 1992 ở Fairbanks và Anchorage, Alaska, đã có nhiều báo cáo của bệnh nhức đầu, buồn nôn, chóng mặt, và đau rát mắt. Trong những năm tiếp theo, có những than phiền tương tự từ 1 số người sống ở Colorado, California, New Jersey, North Carolina, Maine, và Wisconsin. Gần đây MTBE vừa được tìm thấy ở nước ngầm, nơi mà nó mang theo1 mùi độc hại cho nước uống khi mà hiện chứa 1 lượng lớn hơn 3ppb, mặc dù vào lúc đó văn bảng không có dữ liệu xác định trên những rủi ro sức khỏe kết quả từ việc ăn nó vào bụng. Sự di chuyển nhanh của MTBE trong nước ngầm là do tính tan trong nước của nó cao. Thống kê vào năm 1999 có 250000 trạm xăng dầu trên nước Mỹ có bể chứa ngầm dưới đất và đây là những nguồn làm bẩn nước ngầm. Kể từ năm 2000, nhiều trạm bị cấm sử dụng MTBE như là 1 phụ gia xăng dầu, và EPA đang lên kế hoạch từ từ ra khỏi giai đoạn việc làm tăng octan và phụ gia cho việc giảm bớt lượng khí thải CO. Etanol xuất hiện là chất phụ gia chính mà sẽ được dùng làm giảm bớt khí thải CO trong những khu thành phố nếu việc sử dụng MTBE bị cấm. Một người chỉ có thế hình dung những vần đề sức khỏe có liên quan với sự hướng dẫn và có lẽ MTBE đã được tránh sử dụng nếu etanol được chọn như tác nhân chống nổ (tiếng nổ động cơ) vào 1923. Các tác nhân chống nổ khác, methylcyclopentadienylmanganese tricarbonyl (MMT), được sử dụng ở Canada từ khoảng 1970. Những ảnh hưởng sức khỏe lâu dài đã không được đánh giá hoàn toàn, và có cuộc tranh luận đáng kể quan tâm khả năng ảnh hưởng có hại độc của phụ gia này trên thiết bị theo dõi động cơ, mà dẫn đến một sự tăng phát thải hydrocarbon. Chính phủ Canada đã quyết định ngưng không sử dụng MMT, vì khả năng gây độc hệ thần kinh và sự can thiệp với những hệ thống kiểm tra ô nhiễm. Trong sự đáp lại tới một vụ kiện từ nhà sản xuất được dựa vào tuyên bố mà lệnh cấm xâm phạm hiệp định thương mại Tự do dân Bắc Mỹ, tuy nhiên, sự sử dụng phụ gia này được phục hồi vào 1998. Những vụ kiện cũng dẫn đến reapproval của MMT cho việc sử dụng ở Mỹ vào 1995, mặc dù ác cảm việc nâng của lệnh cấm, việc thêm tác nhân chống nổ vào xăng dầu ở Mỹ không phải được phục hồi lại kể từ 2000. Lò chuyển xúc tác Khi động cơ đốt trong, như được thiết kế hiện nay, không thể vận hành mà không sản xuất chất thải, thiết bị nào đó phải được thêm vào xe ô tô nếu cả NOx và hyđrôcacbon lẫn khí độc oxit cacbon được kiểm soát. Vào 1973, quá trình tuần hoàn các khí xả được công bố để giúp đỡ kiểm soát NOx. Ngoài ra, không khí trong một số ô tô được đưa những khí xả nóng tới faciliate để tiếp tục quá trình ôxi hóa của những hyđrôcacbon. Vào 1975, ở Nước Mỹ 85% trong số ô tô mới bán ra được trang bị một lò phản ứng xúc tác trong dòng thoát ra tới catalyze sự ôxi hóa của CO và những hyđrôcacbon. Chì thêm vào những chất xúc tác độc hại của xăng dầu trong thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác; bởi vậy, bắt đầu với mô hình 1975, mọi ô tô được trang bị một thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác được yêu cầu để sử dụng xăng pha chì. Thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác đã cải tiến từ một thiết bị, mà đơn giản chỉ xúc tác quá trình chuyển đổi khí độc oxít cácbon và các hyđrôcacbon thành khí cácbôních, thành một đơn vị đơn giản sử dụng dung tích khí phát thải từ động cơ trước hết giảm bớt NOx tới N2 và sau đó để ôxy hóa những khí đơn giản thành khí cácbôních bổ sung vào không khí: 2HC + CO + 2NOx + (3xO2) à 3CO2 + H2O + N2 (6-7) 2HC + CO + 3O2 à 3CO2 + H2O (6-8) Vào 1979 chất xúc tác là một sự pha trộn của chủ yếu bạch kim, rodi, paladi, và ruteni trên một màng mỏng của ôxit nhôm được phủ lên trên một tầng ong của đồ gốm hay trên những viên đồ gốm (Hình 6-14). Bởi vì phí tổn của sử dụng bạch kim và rodi, chất xúc tác chủ yếu là paladi bởi 1997. Điều này có khả năng làm nhiệt độ động cơ cao hơn mà làm giảm tối thiểu quá trình khử hoạt paladi vì sự giảm nhiệt của sunfua, lưu huỳnh và phốt pho trên bề mặt nó.Giới hạn của quá trình ôxi hóa những hyđrôcacbon và CO và giảm NOx phụ thuộc vào sự hợp thành của những khí đến từ động cơ. Nếu động cơ đang vận hành tại tỷ lệ không khí/ nhiên liệu ít hơn hóa học lượng pháp (điều kiện thiếu, Hình 6-12), hiệu quả giảm NOx cao hơn nhưng quá trình chuyển đổi của HC thành CO2 ít hiệu quả hơn. Nếu động cơ đang vận hành tại tỷ lệ không khí/ nhiên liệu cao hơn stoichiometric (sự oxi hóa, Hình 6-12), quá trình chuyển đổi của NOx thành N2 ít hiệu quả hơn ngược lại quá trình ôxi hóa những hyđrôcacbon và CO hiệu quả hơn. Có một tỷ lệ giới hạn không khí/ nhiên liệu rất nhỏ gần tỷ lệ hóa học lượng pháp cho hiệu lực tối ưu của thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác. những động cơ lý tưởng có thể được vận hành dưới việc ôxy hóa những điều kiện mà cho phép sự tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả, dẫn đến tiêu thụ hầu hết hyđrôcacbon và CO.Tuy nhiên,hiện nay không có cách áp dụng để loại trừ NOx được hình thành trong việc thiếu một tác nhân để chuyển đổi nó thành N2. Hình 6-14: Quan niệm về một thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác ô tô mát Cutaway .Tầng ong (enlarg.đáy bỏ đi) chứa đựng 300-4000 đơn vị tính bằng phân vuông những kênh vuông trên đó những chất xúc tác kim loại được phủ lên.Những sự phát xạ đi qua những kênh này và phản ứng suốt trên bề mặt chất xúc tác.Cung cấp bởi R.J.Farrauto, Engelhard Corp.,NJ Vào1990, sự thay đổi để Hành Động Làm Sạch Không Khí được hướng dẫn mà nguồn phát thải giảm để san bằng những mức thấp hơn bởi 2004 và bộ biến đổi chất xúc tác có giới hạn sử dụng khoảng ít hơn 100.000 đến 50.000 dặm. Những tiêu chuẩn chất thải khó khăn hơn ở quốc gia đã được chấp nhận bởi California và mười một vùng đông bắc và Trung Đại tây dương. Bước chính hướng đến thỏa mãn những tiêu chuẩn chất thải mới sẽ là sự phát triển của một thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác có hiệu lực khi động cơ thoạt tiên được bắt đầu. Khoảng 50% trong số những chất thải từ động cơ xe ô tô, khi đo lường trong thủ tục kiểm tra tiêu chuẩn, được thải ra trong 100s đầu tiên khi thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác dần đạt tới nhiệt độ làm việc của nó khoảng 4000-6000C. Việc thiết kế cẩn thận hơn thiết bị chuyển tiếp dùng xúc tác tới động cơ sẽ dẫn tới khởi động nhanh hơn, nhưng bộ biến đổi sẽ phải được lắp mới để vận hành nhiệt độ khoảng 100000C, một nhiệt độ mà những chất xúc tác hiện tại bị khử hoạt tính và lõi đồ gốm thì không ổn định. Ngoài ra, sự giảm của NOx ít hiệu quả hơn tại những nhiệt độ cao hơn. Một giải pháp khả thi là làm nóng bằng điện một phần chất xúc tác khi ô tô bắt đầu khởi động. Chất xúc tác trong gian phía trước của bộ biến đổi được phủ lên trên một lõi kim loại mà có thể điện nóng đến 40000C trong 5s bằng cách sử dụng sức mạnh từ máy phát điện xoay chiều. Phần dư của chất xúc tác được phân tầng trên một đồ gốm xốp lõi d được thể hiện như hình 6-14. Những giải pháp thực thi khác bao gồm sự phát triển của các chất xúc tác mà hoạt động tại những nhiệt độ thấp hơn và những sử dụng khoáng chất zeolit và nguyên liệu khác được đặt trong ống thoát ra trước bộ biến đổi, mà hấp thụ khí độc khi lạnh và giải phóng chúng khi nhiệt độ làm việc của bộ biến đổi tăng lên. Thỏa mãn yêu cầu mà bộ biến đổi chất xúc tác đủ dùng cho 100.000 dặm sẽ cũng yêu cầu những công thức chất xúc tác mới mà không bị nhiễm độc bởi kẽm, phốt pho, và sunfua lưu huỳnh như là những trình bày rõ ràng hiện tại. Những phần tử này có mặt ở kẽm dithiophosphate, một hỗn hợp thêm vào dầu bôi trơn giảm ma sát động cơ. Cuối cùng, nghiên cứu tích cực trên sự phát triển của những chất xúc tác tốt hơn giảm khí NOx. Điều này làm cho khả năng chạy động cơ ô tô tại tỷ lệ không khí/ nhiên liệu bằng 18-21 thay vì điều kiện stoichiometric được dùng hiện thời (Hình 6-13). Kết quả tỷ lệ không khí/ nhiên liệu bằng 18-21 dẫn đến sự đốt cháy hoàn toàn của xăng dầu tới khí CO2 và tiết kiệm nhiên liệu tốt. III. Ô NHIỄM DẦU III.1. Rò rỉ tự nhiên Dầu thấm một cách tự nhiên dẫn đến việc phát hiện ra nhiều mỏ dầu lớn trên thế giới. Giếng dầu đầu tiên ở Mỹ được khoan ở Titusville, Pennsylvania bởi vì dầu được quan sát thấy thấm ở sông Oil ngay tại điểm thấm. Những chỗ thấm dầu này có thể liên quan đến vấn đề môi trường ở một địa phương nhưng thường thì lượng rỉ ra có tỷ lệ thấp hơn lượng có thật phân tán bởi môi trường cưỡng bức. Chỗ thấm dầu lớn 3600 gal/ ngày tại Coal Oil Point gần Santa Barbara trên bãi biển của phía nam California. Chỗ thấm này tạo thành vệt dầu rộng trên đại dương và thường dẫn đến hậu quả là tích luỹ hắc ín trên bờ biển. Dầu cũng khuyến khích những cộng đồng vi sinh vật biển, loài trao đổi những hydrocarbon. Hầu hết những chỗ thấm dầu tạo ra ít nhất 40 gal/ngày và ảnh hưởng môi trường xuất hiện hoàn toàn được giới hạn. Sự đóng góp của nguồn dầu tự nhiên trên môi trường biển là 9% so với tất cả các nguồn. Năm 2000, hình ảnh vệ tinh và rađa của trái đất đã khám phá ra lượng gỉ tự nhiên lớn của dầu ở Gulf, Mexico. Ước tình khối lượng hằng năm dầu lấy ra ngoài gấp hai lần đám cháy Exxon Valdez ( 2x11 triệu gallon: phần VI.1 ). Đây là hình thức lấy dầu dần dần mà thế giới hoang dã đã từng trải qua và nó hình thành những vệt dầu trên mặt nước dày 0.01 mm. Nó ít nguy hiểm cho đời sống hoang dã và tạo điều kiện cho sự trao đổi chất bằng vi khuẩn. Một vài lỗ thấm dầu này đã tồn tại hàng ngàn năm và nó đã nằm trong chuỗi thức ăn. Sinh vật được nuôi dưỡng bằng dầu thoát ra từ các chỗ thấm dầu. Sự rò rỉ từ những giếng dầu bờ biển chỉ liên quan đến 2% dầu ở biển. Vì vậy, đừng ngạc nhiên vì có một sự đối kháng lớn của cộng đồng địa phương khi đề xuất khoan dầu dọc theo bờ Đông và Tây của nước Mỹ. Dầu này được đưa lên áp xuất cao bằng khí methane trong mặt đất và áp suất đẩy dầu ra ngoài khi giếng dầu đã được khoan. Áp suất cao đẩy dầu ở đáy biển ra các vùng lân cận của giếng và vì thế, dòng chảy không thể dừng lại bằng cách bịt kín giếng dầu. Thật cần thiết phải khoan thêm những giếng dầu để xua đi áp xuất khí để dòng chảy dầu có thể điều khiển được. Ví dụ khác như biến cố lớn ở biển phía bắc năm 1977 và giếng dầu Ixtoc 1 đã tiếp tục chảy gần 1 năm ( từ tháng 6/1979 đến mùa xuân năm 1980) ở Gulf, Mexico, của Campeche đến gần Yucatan Peninsula. Sau này, giếng đã lấy ra 140 triệu gallon dầu thô (hình 6-3). Hình 6-3 Tuy nhiên, nếu bây giờ dầu không được tăng áp suất, Thế năng đẩy dầu ra ngoài tại đó có thể được nhận ra bằng địa chất. Vì thế những nguy hiểm của những lổ rò rỉ lớn ở những giếng dầu ngoài bờ biển xuất hiện là rất nhỏ. Có 6000 giếng dầu ngoài bờ biển của Texas và Loisiana với những đám cháy lớn không có tiếng nổ. III.2. Hoạt động của con người III.2.1. Do vận chuyển dầu, rò rỉ từ các dàn khoan dầu trên biển, nhà máy lọc dầu, chế biến ven biển Nguồn dầu chính trong môi trường vùng biển là kết quả của những đám cháy từ việc vận chuyển dầu thô. Có khoảng 6000 tàu chở dầu trên khắp thế giới vận chuyển dầu thô và những thùng chứa này được thiết kế để lênh đênh trên nước khí nó mang đầy hàng. Sau khi dỡ hàng, họ phải lấy nuớc biển vào như là vật lặng để giữ tàu thăng bằng trong chuyến đi trở lại mỏ dầu. Những “ballast” (vật giữ cho tàu thăng bằng khi không có hàng) được bơm vào để giữ những chổ chứa nơi mà dầu được lấy lại. Tuy nhiên, những cặn dầu trong tàu chở dầu được bơm vào đại dương trước khi đợt dầu tiếp theo được chất lên. Ước tính 0,4% sức chứa của tàu chở dầu sau khi dầu thô được lấy ra. Nếu tàu lấy ballast tương ứng với 1/3 tổng sức chứa thì khoảng 1,6 x 104 gal dầu thô sẽ được bơm ra với ballast của tàu có tải trọng là 12 x 106 gal. Ước tính mỗi năm có 137 triệu gallon dầu được dẫn vào biển từ “routine maintenance”: sự thoát ra của ballast tàu và nhiều đám cháy nhỏ là kết quả từ việc vận chuyển dầu (hình 6-2). Đường bờ biển bao quanh lục địa châu Phi và bán đảo Ấn Độ là mỏ dầu lớn nhất của thế giới. Vì thế, kết quả là những đám cháy từ tàu chở dầu dày đặc rời Persian Gulf (hình 6-4). Hình 6-4 III.2.2. Chất thải Công nghiệp và đô thị Ước tính khoảng 51% dầu ở môi trường vùng biển là kết quả của chất thải công nghiệp và đô thị (hình 6-2). Khoảng 1400 triệu gallon dầu từng sử dụng bị thải ra mỗi năm ở Mỹ. Hầu hết những dầu này đã từng sử dụng như là dầu nhờn cho động cơ xe (crankcase oil) hoặc là dầu nhờn công nghiệp. Phần lớn dầu từng sử dụng này được thu gom lại bởi người buôn bán phế liệu để trực tiếp sử dụng như là nhiên liệu hoặc tinh chế lại thành dầu mới. Ước tímh khoảng 363 triệu gallon dầu từng sử dụng này kết thúc ở môi trường (hình 6-2). Dầu nhờn xe ôtô được thay đổi bởi chính chủ phương tiện là những nguồn dầu chính bị vất bỏ hoặc tập trung lại thành đóng ở những bãi chôn lấp. Khoảng 50% của 190 triệu gallon được thay đổi bởi chính người đó rồi được mua lại và tập trung vào một nơi như trạm xăng. 95% triệu gallon khác thì được gởi tới bãi chôn lấp, ném xuống đất hoặc là xả thẳng xuống cống mưa. Dầu này di chuyển theo đất và cuối cùng kết thúc ở dưới đất, sông, hồ và đại dương. Cho đến thời gian gần đây, dầu qua sử dụng đã được phun sương trên những con đường đất để kiểm soát bụi nhưng hành động này đã bị cấm vào năm 1992 bởi vì dầu chứa nhiều kim loại và hydrocacbon độc đã nhanh chóng đi vào nguồn cung cấp nước. California đã phản đối chương trình thu gom và tái chế dầu. Khoảng 137 triệu gallon dầu qua sử dụng đã thải ra ở lãnh thổ này mỗi năm, hơn một nửa (83 triệu gallon) được thu gom lại. Chương trình này đưa đến kết quả hiển nhiên là làm giảm mức độ dầu hiện tại trong mẫu đất và nước. Đã có những xí nghiệp lớn thu gom đang liên tưởng tới việc dùng 800 triệu gallon dầu qua sử dụng mỗi năm cho việc sưởi ấm ở trường học, bệnh viện, nhà ở và nhà máy ở Mỹ. Sự cháy của dầu này không liên tục và nó không được xếp hạn vì nguy hiểm. Nó không được dán nhãn vì nguy hiểm và nổi rõ những tính chất xấu , làm cho người ta ít hài lòng khi tái chế nó. Nó chứa than chì, Chromium, Cadmium và những thành phần độc khác. Nhiều chất được phát thải ra không khí trong suốt quá trình cháy. Ví dụ như năm 1992, ước tính khoảng 600 000 pound hợp chất chì được giải phóng ra trong suốt quá trình cháy. Một tỉ lệ phát thải lớn hơn bất kỳ quá trình công nghiệp nào khác. Dầu không thể là chất đốt hợp pháp nếu nó chứa hơn 100 ppm chì. Nhưng tiêu chuẩn này đã cao hơn 10 lần so với giới hạn của những nguyên liệu khác đã ban hành bởi u.s Environmental Protection Agency (EPA). Dầu qua sử dụng trước hết phải được kiểm tra để đảm bảo mức độ chì, chromium, cadmium, benzene và những thành phần khác không vượt qua tiêu chuẩn EPA về những chất này. Nếu không, dầu qua sử dụng được trộn lẫn với dầu khác để hỗn hợp đủ tiêu chuẩn EPA. III.3. Số phận dầu tràn Sự phân tán của một sự tràn dầu được minh hoạ trong hình 6-7. Khi dầu bị tràn ra, những phần nhỏ sôi thấp hơn làm bay hơi bà hoà tan một cách nhanh chóng, với kết quả là 25-50% một lượng dầu thô tràn ra mất ngay từ bề mặt biển. Mức độ để những quá trình này xãy ra được xác định bởi nhiệt độ của nước và cường độ của gió và hoạt động của sóng. Còn lại là những phân tử có trọng lượng cao hơn hydrocarbon thì thoái hoá chậm bởi những vi sinh vật. Quá trình

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docPetroleum & Hydrocarbon.doc
Tài liệu liên quan