CÔNG TY TNHH TM-SX-DV TÍN THỊNH
Địa chỉ: 102H Nguyễn Xuân Khoát - P. Tân Thành - Q. Tân Phú - TP. Hồ Chí Minh
ĐT: 028 62678195 - Fax: 028 62679843
Website: tinthinh.vn Email: nhuaduong@tinthinh.vn
Tài Liệu
Sản xuất, tồn chứa và sử dụng nhựa đường
Ngày đăng: 04/09/2013 22:46
Quy trình sản xuất - Cách tồn chựa nhựa đường và cách sử dụng nhựa đường an toàn
1. Sản xuất nhựa đường
Dầu thô là một phức hợp của các hydrocacbon khác nhau về trọng lượng phân tử và do vậy khác nhau về nhiệt độ sôi. Trước khi có thể sử dụng được, dầu thô phải được tách ra, làm sạch và chưng cất, đôi khi thay đổi cả lý hóa tính.
2. Chưng cất phân đoạn dầu thô
Bước đầu tiên trong các công đoạn lọc dầu là chưng cất phân đoạn. Quá trình này được thực hiện trong các tháp cao bằng thép, gọi là các tháp chưng cất hay tháp phân đoạn. Bên trong các tháp được chia ra thành nhiều tầng, mỗi tầng lắp các khay thép có lỗ để hơi có thể bay lên, qua các lỗ có các ngăn nhỏ gọi là mũ che làm chệch hướng hơi đi xuống sục qua chất lỏng được ngưng tụ trên các khay kim loại. Điều này làm tăng hiệu suất của việc chưng cất và làm giảm chiều cao của tháp chưng cất.
Ở công đoạn đầu của nhà máy lọc dầu, dầu thô được gia nhiệt tới nhiệt độ 300-350oC trong một lò có nhiệt độ cao trước khi dẫn qua phần dưới của tháp chưng cất hoạt động ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển một chút. Nguyên liệu được dẫn vào tháp chưng cất là một hỗn hợp của chất lỏng và hơi. Chất lỏng là chất có điểm sôi cao trong dầu thô, phần hơi là những chất có điểm sôi thấp hơn. Hơi bay lên phía trên tháp chưng cất qua lỗ trên các khay kim loại và bị mất nhiệt trong quá trình bay lên cao, Khi chất bay hơi đến các nơi có nhiệt độ thấp hơn điểm sôi của nó thì nó sẽ ngưng tụ lại và trở lại trạng thái lỏng. Các chất ngưng tụ trên khay liên tục được lấy ra qua các đường ống.
Những phần nhẹ nhất của dầu thô vẫn giữ nguyên ở trạng thái hơi và được lấy ra từ đỉnh tháp chưng cất. Những phần nặng hơn được lấy ra khỏi tháp từ bên dưới sườn tháp và những phần nặng nhất là chất lỏng vẫn còn đọng lại ở phần đáy tháp. Những chất nhẹ nhất được tạo ra trong quá trình chưng cất dầu thô gồm có propan và butan, trong điều kiện khí quyển bình thường chúng là những chất khí. Dịch xuống phía dưới tháp chưng cất một chút là những sản phẩm nặng hơn, naphta – đây là nguyên liệu để sản xuất xăng và hóa chất. Tiếp đến là kerosen là chất được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu hàng không và một phần nhỏ dùng để sản xuất nhiên liệu gia dụng. Nặng hơn nữa là dầu được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diezen và đốt lò sưởi. Phần nặng nhất lấy từ quá trình chưng cất dầu thô là những cặn bao gồm một phức hợp các hydrocacbon có trọng lượng phân tử cao. Cặn nặng phải được xử lý tiếp trước khi có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhựa đường.
Phần cặn nặng tiếp tục được chưng cất ở áp suất thấp trong tháp chân không. Quá trình này được thực hiện trong điều kiện áp suất 10-100 mm Hg ở nhiệt độ 350-400oC để sản xuất dầu hỏa, một số chất khác và cặn nhẹ. Nếu lần chưng cất thứ hai này được thực hiện bằng việc gia tăng nhiệt độ của quá trình chưng cất thì sẽ xảy ra sự phá vỡ hay nhiệt phân cặn nặng.
Cặn nhẹ là nguyên liệu để sản xuất hơn 20 loại nhựa đường khác nhau. Độ nhớt của cặn nhẹ là một hàm của các yếu tố như nguồn gốc dầu thô, nhiệt độ và áp suất trong tháp chân không duy trì trong suốt quá trình chế biến. Phụ thuộc vào xuất xứ của dầu thô, người ta điều chỉnh các điều kiện trong tháp chưng cất để sản xuất cặn nhẹ với độ kim lún trong khoảng 100 – 300 dmm.
Hình 2.1 thể hiện sơ đồ của quá trình chưng cất và quan hệ của nó với các quá trình chế biến căn bản khác như refoming và cracking để sản xuất xăng động cơ, dầu nhớt và các sản phẩm lọc dầu khác.
Nhựa đường 60/70 Công ty Tín Thịnh nhập khẩu từ Tập đoàn Shell Singapore
2.1 Quá trình sục khí cặn nhẹ
Đặc tính lý học của cặn nhẹ có thể bị biến đổi bằng quá trình “sục khí”. Đây là một quá trình oxy hóa trong đó không khí được thổi qua cặn nhẹ, có thể thổi liên tục hay từng đợt, ở nhiệt độ khoảng 240oC đến 320oC.
2.1.1 Mô tả quá trình sục khí liên tục
Sau khi được gia nhiệt, cặn nhẹ được đưa vào tháp sục khí ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển một chút. Không khí được thổi qua nhựa đường bằng một máy thổi khí đặt ở đáy tháp. Không khí không chỉ là chất phản ứng mà còn đóng vai trò chất kích thích và trộn nhựa đường, do đó tăng diện tích bề mặt nhựa đường trong phản ứng và tăng tốc độ phản ứng. Oxy được hấp thụ khi không khí bay lên đi qua nhựa đường. Hơi nước và nước được phun vào khoảng trống chứa hơi phía trên lớp nhựa đường để ngăn hiện tượng sủi bọt và giãn nở của oxy chứa trong khí thải, còn nước để làm lạnh phần khí trong tháp, tránh cho sản phẩm nhựa đường không phải chịu nhiệt độ cao trong thời gian dài qua mức cần thiết, điều đó có thể làm cho nhựa đường bị lão hóa. Sản phẩm “đã sục khí” được dẫn ra khỏi tháp qua các ống ở đáy tháp chảy vào thùng chứa tạm thời. Phương pháp này khống chế được lượng sản phẩm trong tháp luôn ở mức tối thiểu.
Từ thùng chứa tạm, sản phẩm sục khí được cho đi qua thiết bị trao đổi nhiệt nhằm làm giảm nhiệt độ sản phẩm và tận dụng nhiệt này làm nóng cặn nhẹ để tiết kiệm chi phí sản xuất, trước khi được bơm vào thùng chứa bảo quản. Độ kim lún và điểm hóa mềm của nhựa đường sục khí phụ thuộc vào :
Độ nhớt của nhiên liệu
Nhiệt độ trong tháp sục khí
Thời gian được giữ ở trong tháp sục khí
Nguồn gốc dầu thô được sử dụng để làm nhiên liệu
Tỷ lệ không khí – nguyên liệu.
Hình 2.2 cho thấy các “đường cong” biểu diễn quá trình chưng cất và sục khí đối với nguyên liệu lấy từ dầu thô Trung Đông. Trong cả hai quá trình sục khí và chưng cất cho thấy điểm hóa mềm tăng lên còn độ kim lún thì hạ xuống. Tuy nhiên, trong quá trình chưng cất tính mẫn cảm với nhiệt độ (hay chỉ số kim lún PI) của vật liệu là không đổi. Như vậy đường chưng cất trên đồ thị gần như là một đường thẳng, trong khi đó, đường cong của nhựa đường sục khí thực tế là không đáng kể khi điểm hóa mềm của nhựa đường tăng lên, chứng tỏ rằng tính mẫn cảm với nhiệt độ của vật liệu giảm một cách rõ rệt, có nghĩa là chỉ số kim lún PI tăng lên.
Sự gián đoạn của các đường cong ở nhiệt độ 80oC là do thực tế điểm hóa mềm của nhựa đường phải được xác định trong nước đối với loại nhựa đường có điểm hóa mềm dưới 80oC, còn với các loại nhựa đường có điểm hóa mềm cao hơn 80oC thì phải tiến hành thí nghiệm trong môi trường glyxerin, do glyxerin có nhiệt dung riêng thấp hơn nước, nó đo được điểm hóa mềm cao hơn. Trong quá trình sục khí, hydro của cặn nhẹ tác dụng với oxy đưa đến hiện tượng đa ngưng tụ và làm tăng kích thước toàn bộ phân tử asphalten có ở trong nguyên liệu đồng thời tạo ra thêm một số asphalten xuất hiện từ pha malten (xem chương 6, phần 6.4). Phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt. Do đó nhiệt độ của quá trình này phải được kiểm soát một cách chặt chẽ, điều đó có thể đạt được bằng cách điều chỉnh tỷ lệ không khí đối với cặn nhẹ trong tháp thổi khí.
2.1.2 Nhựa đường bán thổi khí
Nhằm tạo ra những loại nhựa đường thường để làm đường, nhựa đường được sản xuất từ một số loại dầu thô cần trải qua một quá trình thổi khí hạn chế. Qua trình này được gọi bằng một số thuật ngữ như bán thổi khí hoặc tinh chế bằng không khí. Sử dụng luồn khí thổi vào được điều chỉnh có thể làm giảm tính mẫn cảm với nhiệt độ của nhựa đường, có nghĩa là tăng chỉ số kim lún của nó.
2.1.3 Nhựa đường thổi khí hoàn toàn
Nhựa đường thổi khí hoàn toàn hay nhựa đường oxy hóa được sản xuất bằng cách thổi khí mạnh vào cặn nhẹ hay hỗn hợp cặn nhẹ với phần phân đoạn nặng. Vị trí của đường cong biểu diển quá trình này trên hình 2.2 chủ yếu phụ thuộc vào độ nhớt của nguyên liệu, nghĩa là nguyên liệu mềm hơn thì đường cong cao hơn. Cường độ của dòng khí thổi vào phụ thuộc vào nhiệt độ trong tháp và thời gian lưu lại trong tháp của vật liệu. Như vậy bằng việc kiểm soát độ nhớt của nguyên liệu và các điều kiện trong tháp chúng ta có thể sản xuất tất cả phẩm cấp nhựa đường oxy hóa.
2.1.4 Bản chất hoá học của quá trình thổi khí
Mục đích của quá trình thổi khí là tạo ra các esphalten. Có 3 hiện tượng có thể xác định được:
· Các phản ứng trong đó kích thước của các phân tử tăng lên, sự tạo ra các este là đặc biệt quan trọng, chúng không những chiếm tới 60% oxy trong bitum thổi khí mà còn nối các phân tử khác nhau lại, như vậy góp phần tạo ra vật liệu có trọng lượng phân tử cao hơn, cơ chế này dẫn đến việc tăng hàm lượng asphalten và thay đổi cơ cấu hóa keo và lưu biến của bitum.
· Các phản ứng trong đó hàm lượng của phân tử không đổi tạo ra các hydrocacbon vòng bằng phản ứng dehydro hóa kết hợp với nước như là một sản phẩm phụ.
· Các phản ứng trong đó hàm lượng của phân tử giảm đi, sự tách các nhánh phụ từ các phân tử kết hợp với các chất chưng cất tạo thành một sản phẩm phụ.
2.2 Nhiệt độ bảo quản và xử lý nhựa đường bitum
Khi xử lý đúng quy cách, bitum có thể được gia nhiệt lại hoặc được duy trì ở một nhiệt độ thích hợp trong một thời gian nhất định mà không gây tác động xấu đến kỹ thuật của chúng. Tuy nhiên nếu không xử lý đúng quy cách, như do gia nhiệt quá nhanh, quá cao hay tạo ra các điều kiện thúc đẩy quá trình oxy hóa mạnh thì sẽ gây ra các tác động xấu đến đặc tính kỹ thuật của bitum hoặc khả năng làm việc của hỗn hợp asphalten.
Độ hóa cứng (hoặc trong những điều kiện nhất định là độ hóa mềm) được tạo ra do xử lý bitum sai quy cách là hàm số của một số thông số như nhiệt độ , tỷ lệ không khí trong bitum, tỷ lệ giữa tiết diện đứng của bồn và thể tích bồn chứa bitum trong phương tiện bồn chứa.
2.3 Bồn chứa bitum
Tất cả các loại nhựa đường bitum phải được bảo quản trong các bồn chứa được thiết kế chuyên dụng. Nhằm giảm thiểu khả năng bitum có thể bị cứng hóa trong quá trình bảo quản, phải xem xét đến các yếu tố nhất định khi thiết kế các bồn chuyên dụng này.
· Nhằm giảm thiểu khả năng bitum bị gia nhiệt quá cao, bồn chứa bitum sẽ được gắn các cảm ứng nhiệt độ chính xác có các mặt số biểu thị nhiệt độ rõ ràng. Các nhiệt kế nên gắn ở các vị trí gần thiết bị gia nhiệt, nên lắp loại dễ dàng tháo lắp để tiện cho việc bảo dưỡng định kỳ.
· Sự oxy hóa và tổn thất thành phần dầu do bay hơi liên quan đến tỷ lệ giữa diện tích bề mặt khối bitum chứa trong bồn (tiết diện đứng của bồn) và thể tích của bồn chứa. Đối với bồn chứa hình trụ, tỷ lệ chiều cao chứa hang thực tế của bồn và thể tích của phần bồn chứa bitum là:
= 
= 
Trong đó: h = chiều cao của khối bitum trong bồn
r = bán kính của bồn.
Kích thước của bồn chứa nhựa đường được thiết kế sao cho tỷ lệ giữa diện tích (tiết diện khối nhựa đường trong bồn) và thể tích bồn là nhỏ nhất. Vì thế bồn chứa hình trụ đứng với một tỷ lệ chiều cao là h đối với bán kính là r thường được lựa chọn nhiều hơn bồn chứa nằm ngang.
· Một điều phổ biến đối với các bồn chứa bitum thể tích lớn tại các trạm trộn asphalt là quy trình quay vòng khép kín chủ yếu nhằm tận dụng tối ưu nguồn nhiệt của bitum cho dây chuyền trộn asphalt. Nhựa đường thừa từ dây chuyền trộn asphalt sẽ được dẫn trở lại bồn chứa qua ống có miệng xả được bố trí ở đáy bồn chứa để giảm khả năng nhựa đường bị lão hóa do tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao. Trong thực tế, người ta thường bơm nhựa đường nóng vào bồn chứa qua các ống xả bố trí trên nóc bồn, điều này dẫn đến việc nhựa đường dễ bị lão hóa do:
- Nhựa đường tiếp xúc nhiều với oxy trong không khí;
- Nhiệt độ nhựa đường rất cao;
- Tỷ lệ giữa tiết diện và thể tích bồn cao.
Rất may là thời gian tồn chứa nhựa đường tại các trạm trộn thường rất ngắn, do đó quá trình oxy hóa diễn ra không đáng kể. Tuy nhiên, nếu phải lưu giữ nhựa đường tại trạm trộn trong một thời gian dài, chỉ bơm trộn nhựa đường trong bồn khi thật cần thiết, khi sử dụng phải thử lại để bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu.
Đối với bồn chứa nhựa đường có thước đo mức nhựa đường thủ công, phải bố trí các thiết bị tự động báo mức nhựa đường tối đa và tối thiểu, trước hết để loại trừ khả năng mức nhựa đường xuống thấp hơn giàn gia nhiệt gây ra cháy nổ. Chỉ tiến hành đo mức nhựa đường trong bồn bằng phương pháp thủ công khi cần kiểm tra độ chính xác của các thiết bị đo tự động. Kể cả khi bồn chứa có gắn thiết bị tự động báo mức nhựa đường tối thiểu và tối đa, người ta vẫn phải xác định trước mức chứa an toàn của bồn, có tính đến mức độ giãn nở của nước có lẫn trong nhựa đường.
Trước khi bơm thêm nhựa đường vào bồn chứa cần kiểm tra khoảng không của bồn để đảm bảo không bơm vượt mức chứa an toàn của bồn.
Mỗi bồn chứa cần được dán nhãn rõ ràng về phẩm cấp nhựa đường chứa bên trong. Khi phải bơm một loại nhựa đường mới vào bồn, phải đảm bảo là đã bơm hết sản phẩm cũ ra khỏi bồn và phải dán nhãn mới cho bồn cho phù hợp với sản phẩm mới.
2.4 Nhiệt độ bơm và tồn chứa nhựa đường
Nên tồn chứa và xử lý nhựa đường ở nhiệt độ thấp cho phép, đúng với hiệu quả sử dụng. Theo hướng dẫn, nhiệt độ tồn chứa và xử lý cho các loại nhựa đường được trình bày ở bảng 2.1. Nhiệt độ này đã được tính toán dựa trên cơ sở các chỉ số đo độ nhớt của các loại nhựa đường khác nhau và đã được kiểm chứng qua thực tế. Đối với các hoạt động thông thường như trộn và vận chuyển nhựa đường đặc nóng, nên duy trì nhựa đường ở nhiệt độ cao hơn từ 10-150C so với nhiệt độ bơm tối thiểu, nhưng để ngăn ngừa hỏa hoạn, tuyệt đối không gia nhiệt nhựa đường đến quá 2300C.
Bảng 2.1 – Nhiệt độ xử lý nhựa đường được khuyến cáo.
|
Phẩm cấp |
(a) Nhiệt độ bơm tối thiểu (oC) |
Nhiệt độ sử dụng thông thường |
Nhiệt độ an toàn tối đa (oC) |
|
|
(b) Trộn/phủ (oC) |
(c) Phun (oC) |
|||
|
Nhựa đường thường 450 300 200 100 70 50 40HD 35 25 15 |
90 95 100 105 110 115 120 125 125 135 |
130 135 140 155 160 165 175 175 185 190 |
160 165 175 190 - - - - - - |
190 190 190 200 200 200 200 220 220 220 |
|
Nhựa đường oxy thổi khí 75/30 85/25 85/40 95/25 105/35 115/15
|
150 165 165 175 195 205 |
195 210 210 220 220 230 |
- - - - - - |
230 230 230 230 230 230 |
|
Nhựa đường cứng H80/90 H110/120 |
160 190 |
200 230 |
- - |
230 230 |
|
Nhựa đường lỏng cutback 50 giây 100 giây 200 giây |
65 70 80 |
105 110 120 |
150 160 170 |
160 170 180 |
|
(a) Độ nhớt bơm tối đa (b) Độ nhớt trôn/phủ (c) Độ nhớt phun - Nhựa đường thường với phẩm cẩp khác nhau - Nhựa đường lỏng cutback với phẩm cẩp khác nhau |
- 2 Pa.s - 0,2 Pa.s
- 0,06 Pa.s - 0,03 Pa.s
|
|||
|
Ghi chú: nên bảo quản nhựa đường ở nhiệt độ thấp nhất có thể để phù hợp với hiệu quả sư dụng của nó. |
||||
Nên giảm thiểu tình trạng tồn chứa nhựa đường trong bồn ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài và bơm tuần hoàn nhựa đường trong bồn, vì điều đó có thể đưa đến việc nhựa đường bị lão hóa. Nếu buộc phải tồn chứa nhựa đường trong một thời gian dài, ví dụ trên một tuần, mà không bơm bổ sung nhựa đường vào bồn, phải hạ nhiệt độ của nhựa đường trong bồn xuống thấp, khoảng từ 20 đến 250C cao hơn so với điểm hóa của loại nhựa đường đó, và nếu có thể thì ngừng hẳn việc bơm tuần hoàn sản phẩm trong bồn.
Khi gia nhiệt lại khối nhựa đường trong bồn, phải đặt biệt thận trọng, nâng nhiệt độ lên từ từ để tránh tình trạng khối nhựa đường quanh ống gia nhiệt bị nung nóng quá mức. Điều này đặt biệt quan trọng khi sử dụng hệ thống gia nhiệt bằng cơ chế đốt nóng trực tiếp vì nhiệt độ của bề mặt ống gia nhiệt có thể đạt đến trên 300oC. Ban đầu chỉ sử dụng nhiệt lượng vừa phải để nâng nhiệt độ của nhựa đường trong bồn vượt qua nhiệt độ hóa mềm của sản phẩm một chút. Sau khi nhựa đường đã mềm ra, tiếp tục gia nhiệt để đạt được nhiệt độ yêu cầu. Phương pháp này rất hữu ích bởi khi nhựa đường là dịch lỏng, mặc dù là dịch lỏng nhớt, dòng đối lưu sẽ làm tản nhiệt ra toàn bộ téc và do đó việc qua nhiệt cục bộ sẽ ít xảy ra. Nên bơm tuần hoàn lượng nhựa đường chứa trong bồn ngay khi nhựa đường trong bồn đủ lỏng, như vậy làm giảm khả năng quá nhiệt cục bộ. Nếu sử dụng nguồn nhiệt đốt trực tiếp kéo dài có thể dẫn đến phá vỡ cấu trúc của nhựa đường. Với thiết bị gia nhiệt dùng dầu tải nhiệt, hơi nước nóng hay nguồn đốt bằng điện được thiết kế phù hợp, qua trình gia nhiệt nhựa đường sẽ không gây ra tình trạng quá nhiệt cục bộ.
Bảng 2.2 – Sự phát thải benzo(a)pyren từ các nguồn khác nhau
|
Nguồn |
Hàm lượng benzo(a)pyren µg/1000 m3 không khí |
|
Trạm trộn asphalt Trạm điện sử dụng khí gas Trạm điện sử dụng than đá Động cơ diezel Đốt rác, phế liệu Bay hơi từ là luyện than cốc Thiết bị đun nước sôi trong nhà sử dụng than đá |
13 100 300 5.000 11.000 35.000 100.000 |
2.5 Các khía cạnh về môi trường và an toàn nhựa đường
Trong những năm gần đây người ta đã ý thức được sự cần thiết phải hoàn thiện hơn nữa các quy phạm về vệ sinh và an toàn công nghiệp. Điều này cũng đúng với ngành công nghiệp xây dựng nơi phần lớn nhựa đường được sử dụng.
Dựa trên kinh nghiệm thực tiễn qua một số năm và từ các công trình nghiên cứu tại hiện trường, không có dấu hiệu nào cho thấy nhựa đường có thể gây ra bệnh nghề nghiệp đối với các công nhân thường xử lý nhựa đường hay gây ra những vấn đề về sức khỏe đối với những người có liên quan đến nhựa đường trong quá trình sản xuất và sử dụng. Như vậy, nhựa đường là sản phẩm nguy cơ gây hại không đáng kể với điều kiện thực hiện tốt các quy phạm về an toàn, sức khỏe và môi trường.
Các quy phạm này được nêu rất chi tiết trong cuốn Quy phạm mẫu về công tác an toàn về nhựa đường của Viện Dầu khí – phần 11 (Institute of Petroleum Model Code of Safe Practice), Quy tắc an toàn nhựa đường và trong tài liệu An toàn sản phẩm, Shell Bitumen Vương quốc Anh.
Những phần tiếp sau đây sẽ nêu bật một số nguy cơ liên quan đến nhựa đường. Tuy vậy, những nội dung này được biên soạn không nhằm thay thế cho các thông tin về an toàn và y tế do các nhà cung ứng nhựa đường khác phát hành, cũng như tài liệu Quy phạm mẫu về công tác an toàn về nhựa đường của Viện Dầu khí.
2.5.1 Những nguy cơ trong quá trình sử dụng nhựa đường
Vì nhựa đường thường được xử lý ở nhiệt độ trên 1000C, nên nguy cơ chủ yếu là gây bỏng do nhiệt khi tiếp xúc với cơ thể con người. Tuy nhiên, có một số loại nhựa đường nếu người sử dụng hít phải khí sản phẩm hoặc để sản phẩm tiếp xúc với da ngay ở nhiệt độ thấp cũng có thể gây nguy hại tới sức khỏe. Đặc biệt là một số độc tố có trong một vài loại vật liệu liên quan tới nhựa đường như hydrosunfide hoặc một số phụ da thêm vào nhựa đường như các loại dung môi pha chế nhựa đường lỏng cutback, các chất tạo nhũ tương, các sản phẩm hắc ín than đá…
2.5.2 Độc tính của nhựa đường
Nhựa đường là một phức hợp các chất hydrocacbon chứa các thành phần của nhiều dạng chất, phần lớn là các chất cao phân tử kể các hydrocacbon thơm đa vòng (PCAs). Độc tính của các thành phần này cần phải được xem xét kể cả việc nghiên cứu khả năng gây ung thư. Trong các nghiên cứu thí nghiệm trên động vật, các chất thơm đa vòng với 3-7 (thường là 4-6) vòng hợp lại, với trọng lượng phân tử trong phạm vi từ 200 đến 450, đã biểu hiện là chất có hoạt tính gây ung thư. Đặc biệt là benzo(a)pyren và benzo(a)anthracen được xem là chất gây ung thư mạnh. Tuy nhiên, nồng độ những chất gây ung thư này trong nhựa đường là cực kỳ thấp như đã liệt kê trong bảng 2.2.
Nhựa đường và hắc ín than đá dễ bị nhầm với nhau do đặc điểm bên ngoài giống nhau và công dụng giống nhau. Do đó có thể có sự nhầm lẫn về độc tính của hai loại sản phẩm này. Nhiều công trình nghiên cứu trên động vật đã được thực hiện về tác động gây ung thư do tiếp xúc lâu dài với hai loại sản phẩm này cho thấy việc tiếp xúc trực tiếp với hắc ín than đá gây ung thư và ung bướu trên da của chuột cao hơn 90%, trong khi tiếp xúc với nhựa đường chỉ gây cho chuột bị ung thư nhỏ hơn 0,5% và 2% bướu lành tính. Kết quả này phản ánh mức độ chất gây ung thu trong hai loại vật liệu nồng độ benzo(a)pyren của hắc ín than là từ 8.400ppm đến 12.500ppm trong khi đó ở nhựa đường chỉ là 0,1-27ppm (xem bảng 2.3). Nồng độ các chất gây ung thư trong nhựa đường không thể tạo nên nguy cơ về sức khỏe trong thực tiễn, nhưng các thông tin về nó là tối cần thiết để có các biện pháp phòng ngừa phù hợp đối với người thường xuyên phải sử dụng, tiếp xúc với sản phẩm này.
2.5.3 Khả năng gây hại khi tiếp xúc qua da
Ngoài nguy cơ gây bỏng do nhiệt, tác hại do tiếp xúc qua da với nhựa đường là không đáng kể. Các nghiên cứu do cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC), một cơ quan chuyên môn của Tổ chức Y tế thế giới, đã kết luận rằng nhựa đường đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm, nhưng không có bằng chứng trực tiếp nào nói lên sự liên quan giữa chúng với sự rối loạn về da ở người.Tuy nhiên, chúng chứa các hợp chất đa vòng, mà một số trong đó đã được chứng minh là có tính chất gây ung thư qua các nghiên cứu trên động vật. Do đó, cần thận trọng tránh để da tiếp xúc, đặc biệt là tiếp xúc lâu dài với nhựa đường.
Nhựa đường lỏng và nhựa đường nhũ tương được xử lý ở nhiệt độ thấp, không gây bỏng do đó những người sử dụng ít quan tâm đến việc chúng dễ tiếp xúc trực tiếp với da của họ. Nếu điều kiện an toàn lao động kém, người lao động để chúng tiếp xúc với da thường xuyên, kéo dài trong nhiều năm sẽ có thể tạo ra nguy cơ, tuy là nguy cơ thấp, về ung thư da. Tuy vậy, điều kiện an toàn lao động tốt có thể loại bỏ hoàn toàn nguy cơ này. Một số loại nhựa đường nhũ tương gây ra nhũng kích thích đối với da và mắt, gây dị ứng ở một số người.
Các phụ gia đôi khi được cho thêm vào nhựa đường để làm giảm độ nhớt của nó và do đó làm tăng thêm khả năng tiếp xúc sinh học đối với sử dụng sản phẩm. Một số chất phụ gia độc hơn nhựa đường do đó phải thực hiện thêm các biện pháp phòng ngừa phù hợp.
Bảng 2.3 - Các chất thơm đa vòng (PCAs) trong các loại nhựa đường và nhựa hắc ín than đá khác nhau
|
PCAs, ppm |
Công thức |
Bitum từ các nguồn khác nhau |
Hai ví dụ về hắc ín than đá |
||||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
A |
B |
||
|
Anthracene Phenanthrene Pyrene Fluoranthene Benzofluorene Benz(a)anthracene Triphenylene Chrysene Benzo(a)pyrene Benzo(e)pyrene Benzo(k)fluoranthene Perylene Anthanthrene Benzo(ghi)perylene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Picene Coronene |
C14H10 C14H10 C16H10 C16H10 C17H12 C18H12 C18H12 C18H12 C20H12 C20H12 C20H12 C20H12 - C22H12 C22H12 C22H14 C24H12 |
- 2,3 0,6 + + 0,15 0,25 0,2 0,5 3,8 + - - 2,1 Tr + 1,9 |
- 0,4 1,8 + + 2,1 6,1 8,9 1,7 13 - 39 Tr 4,6 - + 0,8 |
- 3,5 4,0 2,0 + 1,1 3,1 2,3 1,3 2,9 + 2,2 Tr 1,0 Tr + 0,5 |
- 1,3 8,3 + + 0,7 3,4 3,9 2,5 3,2 + 6,1 Tr 1,7 Tr + 0,2 |
- 0,6 0,9 + + 0,9 3,8 3,2 1,6 6,5 + 2,9 + 2,7 Tr + 0,9 |
- 35 38 5 + 35 7,6 34 27 52 - 3,0 1,8 15 1,0 1,0 2,8 |
- 1,1 0,3 - + 0,2 1,0 0,7 0,1 1,6 - 0,1 - 0,6 - + 0,9 |
- 2,3 0,08 - - - 0,3 0,04 - 0,03 - - - Tr - - - |
8600 31000 20000 40000 7300 8900 1500 7400 8400 5400 7100 2000 1300 3200 7300 NE 700 |
10000 29000 29000 43000 5100 12500 1100 10000 12500 7000 9000 3300 2100 3300 9300 2000 700
|
PCA là tương ứng với PNA
Tr: dạng vết
NE: chưa tính nhưng hiện diện với một lượng đáng kể
+: chưa tính nhưng có mặt với một số lượng nhỏ
-: chưa phát hiện được
2.5.4 Sơ cứu khi bị bỏng
Khi bị bỏng khi tiếp xúc với nhựa đường nóng, ngay lập tức phải nhúng vết thương vào nước lạnh, để cho nước lạnh chảy qua vết thương ít nhất là 10 phút hoặc cho đến khi vết thương trở lại nhiệt độ bình thường. Tuyệt đối không bóc lớp nhựa đường dính trên da nạn nhân. Một khi nhựa đường đã nguội đi, nó sẽ không gây tổn hại gì cho nạn nhân và trong thực tế lại tạo ra một lớp phủ sát trùng bao phủ lên vùng bị tổn thương do bỏng. Ít ngày sau khi vết thương đã lành, lớp nhựa đường sẽ tự tách ra khỏi vết thương. Khi thực sự cần phải loại bỏ lớp nhựa đường dính ra khỏi da, do vị trí và kích thước chổ tiếp xúc với da hay do bản chất độc hại của loại nhựa đường đó, ví dụ nhựa đường lỏng, có thể sử dụng dung môi xử lý, sau đó cần phải rửa bằng xà phòng và nước, bôi kem làm sạch da hoặc các loại thuốc mỡ phù hợp.
2.5.5 Nguy cơ gây hại qua đường hô hấp
Thông thường, khi nhựa đường được gia nhiệt trong các phương tiện tồn chứa hoặc trộn với cốt liệu nóng, các loại khí sẽ bị bay lên. Các loại khí đó chứa các chất đặc biệt, hơi hydrocacbon và một số lượng rất nhỏ sunfua hydro. Viện Nghiên cứu asphalt đã xác định lượng hơi phát thải từ asphalt nóng ngay sau khi xuất ra khỏi dây truyền trộn, nồng độ hơi nhựa đường từ 0,2 đến 5,4mg/m3, trung bình 1,6mg/m3. Trong mọi trường hợp, mức độ gây ung thư của các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng là rất thấp. Một nghiên cứu tương tự về hơi phát thải trong quá trình thi công đường cho thấy đối với quy trình đầm nén mặt đường mới thi công, mức độ phát thải bụi lá từ 0,15 đến 5,6mg/m3 và đối với các quy trình khác là từ 0,25 đến 3,5mg/m3 với mức độ trung bình là 0,9mg/m3.
Nồng độ giới hạn nghề nghiệp cho phép khi tiếp xúc với hơi nhựa đường trong không khí ở nơi làm việc ở Vương quốc Anh là:
Giới hạn tiếp xúc thời gian dài đến 8 giờ, với nồng độ khí thải trung bình là 5mg/m3
Giới hạn tiếp xúc thời gian ngắn đến 10 phút, với nồng độ khí thải trung bình là 10mg/m3
Như vậy, nồng độ của tổng số các hạt chỉ đôi khi đạt tới mức giới hạn tiếp xúc thời gian dài của Vương quốc Anh và không bao giờ vượt qua giới hạn tiếp xúc cho phép trong thời gian ngắn.
Khi làm việc với nhựa đường trong điều kiện ngoài trời, sunfua hydro không gây độc vì nồng độ quá thấp để có thể trở nên nguy hiểm đối với sức khỏe con người. Tuy nhiên, sunfua hydro có thể tích lũy tới nồng độ gây tử vong cho người ở trong các bồn chưa nhựa đường nóng.
Không thể dựa vào mùi "trứng ung" quen thuộc của sunfua hydro để cảnh báo về sự hiện diện cùa nó, bởi vì chất khí chết người này chỉ có mùi khi đạt đến nồng độ cao hơn 200ppm.
Quy định về giới hạn nghề nghiệp của Anh đối với sunfua hydro trong không khí ở nơi làm việc là:
Giới hạn tiếp xúc thời gian đến 8 giờ, với nồng độ khí thải bình quân là 10ppm (14mg/m3)
Giới hạn tiếp xúc thời gian ngắn đến 10 phút, với nồng độ khí thải bình quân là 15ppm (21mg/m3)
Trong mọi trường hợp không cần thiết, tránh tiếp xúc với hơi nhựa đường, khi có bất kì một nghi ngờ nào cần tiến hành kiểm tra để xác định nồng độ sunfua hydro trong hơi nhựa đường ở nơi làm việc.
2.5.6 Sơ cứu đối với trường hợp hít phải hơi nhựa đường
Những người hít phải hơi nhựa đường cần được đưa ngay đến nơi có không khí trong lành. Nếu triệu chứng nặng hay kéo dài phải chuyển nạn nhân đến ngay cơ sở y tế gần nhất để điều trị.
2.5.7 Các biện pháp phòng ngừa tai nạn cho cá nhân
2.5.7.1 Dụng cụ bảo hộ lao động cá nhân
Khi tiếp xúc với nhựa đường nóng nguy cơ lớn nhất là bỏng do nhiệt độ cao của nhựa đường. Vì vậy, người lao động phải sử dụng các trang bị bảo hộ lao động thích hợp như:
Găng tay chống nhiệt có măng sắt cài khít cổ tay;
Mạng bảo vệ mắt và mặt.
Quần áo bảo hộ lao động có măng sắt đầy đủ dài trùm qua cổ găng tay, ống quần dài đủ trùm qua cổ giầy bảo hộ lao động;
Giầy bảo hộ lao động đế mềm, cách nhiệt, mũi cứng;
Mũ cứng, có dải che gáy.
Quần áo bẩn do dính nhựa đường cần được loại bỏ hay giặt khô để tránh việc nhựa đường thấm vào quần áo bên trong.
Dụng cụ hay giẻ bẩn không được để vào trong túi quần áo bảo hộ vì nó sẽ làm bẩn lớp vải lót của túi quần áo.
2.5.7.2 Vệ sinh cá nhân
Những người phải xử lý nhựa đường hay vật liệu nhựa đường cần được cấp và sử dụng kem để bảo vệ phần da lộ ra, đặc biệt là bàn tay và ngón tay. Da phải được rửa sạch sẽ sau khi có bất kì sự dính bẩn nhựa đường nào và luôn phải rửa sạch trước khi ăn uống hay vào nhà vệ sinh.
Dùng kem bảo vệ trước khi xử lý nhựa đường, sẽ giúp rửa sạch khi dính nhựa đường. Tuy nhiên, kem bảo vệ không thay thế được cho găng tay hay quần áo bảo hộ chống thấm khác, do đó không thể sử dụng nó như một dạng bảo vệ duy nhất.
Không nên sử dụng các dung môi như xăng, dầu diezel hay cồn trắng...để tẩy nhựa đường khỏi da vì những chất này sẽ làm lan rộng vùng nhiễm bẩn. Sử dụng chất làm sạch không ăn mòn da và nước ấm để tẩy các vết nhựa đường dính trên da.
2.6 Phòng cháy chữa cháy
Việc áp dụng nghiêm túc các quy trình vận hành an toàn sẽ giảm một cách đáng kể nguy cơ hỏa hoạn. Tuy vậy, điều quan trọng là người lao động phải được huấn luyện và trang bị tốt để nếu xảy ra cháy họ có thể dập được lửa, đảm bảo an toàn cho người và phương tiện.Quy định về an toàn với sản phẩm nhựa đường của Viện Dầu khí và nhựa đường đã nêu rất chi tiết những yêu cầu về công tác phòng cháy chữa cháy.
Các đám cháy nhựa đường nhỏ có thể dập tắt được bằng các thiết bị dập lửa bằng khí trơ hay chất lỏng hóa hơi, bình lọt, bình chửa cháy dùng hóa chất khô, các vòi phun tia sương hay hơi nước. Không dùng vòi nước áp lực để chữa cháy nhựa đường vì nhựa đường nổi trên nước làm đám cháy lan rộng.
Khi cháy xảy ra trong bồn chứa nhựa đường, nếu phần nắp thùng còn gần như nguyên vẹn, có thể dập tắt lửa bằng cách phun tia hơi hay nước ở dạng "sương" vào trong phần lưu không của bồn. Tuy nhiên, chỉ những người được huấn luyện thành thục mới nên áp dụng phương pháp này bởi vì nước sẽ bay hơi ngay khi tiếp xúc với nhựa đường nóng. Hiện tượng này sẽ tạo ra bọt khí trong nhựa đường, có thể làm trào nhựa đường ra khỏi bồn chứa và làm cho đám cháy nguy hiểm hơn. Trong trường hợp này có thể sử dụng thiết bị chữa cháy bằng bọt để thay thế. Bọt có thể đảm bảo là nước được phân tán tốt, do đó giảm nguy cơ trào bọt ra ngoài. Điều bất lợi của loại bình chữa cháy tạo bọt là khi tiếp xúc với nhựa đường nóng, các bọt hóa chất sẽ bị vỡ ra nhanh chống, mất tác dụng cách ly ngọn lửa với oxy trong không khí.
Loại bình chữa cháy dùng hóa chất khô hoặc bình tạo bọt cơ động rất có hiệu quả đối với các đám cháy quy mô nhỏ. Do đó nên bố trí loại bình chữa cháy này quanh các khu vực có nhựa đường nóng. Chủng loại và vị trí đặt thiết bị cứu hỏa công suất lớn cần phải được thảo luận với độ cứu hỏa địa phương trước khi tiến hành lắp đặt.
2.7 Lấy mẫu nhựa đường
Việc lấy mẫu nhựa đường đặt biệt nguy hiểm vì nguy cơ bị bỏng nhiệt khi nhựa đường bị đổ hay bị tung tóe ra khỏi dụng cụ đựng mẫu. Do đó những người lấy mẫu phải luôn luôn sử dụng các trang bị bảo hộ lao động thích hợp.
2.7.1 Lấy mẫu trực tiếp qua miệng bồn
Có thể lấy mẫu nhựa đường bằng cách nhúng một can nặng cột ở đầu sợi dây hay cây gậy nhúng vào nhựa đường bảo quản trong bồn qua miệng trên nóc bồn. Sau đó mẫu được chuyển sang một dụng cụ chứa đựng chắc chắn. Phương pháp này đơn giản nhưng chỉ phù hợp đối với các mẫu nhỏ. Không nên áp dụng phương pháp lấy mẫu trực tiếp đối với các bồn nhựa đường lỏng (cutback bitumen) vì trong khoản không trong bồn có các chất khí dễ cháy. Phải bố trí lối lên bồn thật an toàn. Khi cần lấy mẫu trực tiếp từ bồn xe tải nên sử dụng cầu thang tại các cầu cân để lên xe.
2.7.2 Lấy mẫu qua van
Thiết kế van lấy mẫu phù hợp là rất hữu ích cho việc lấy mẫu từ đường ống hay từ bồn chứa. Việc thiết kế van phải đảm bảo để sản phẩm vẫn nóng như trong đường ống hay bồn chứa để tránh tình trạng nhựa đường đông đặc khi đóng van. Van lấy mẫu nên thiết kế dạng pít tông và xoáy. Khi đóng, pít tông của van sẽ bị ngập sâu vào khối sản phẩm mới phía trong bồn. Khi van được mở ra, mẫu thu được là mẫu đại diện chứ không phải là mẫu nằm trong thân van từ trước. Với van dạng cầu và dạng phít, phần mẫu nằm sẵn trong thân van được loại trừ, sau đó người ta thực hiện việc lấy mẫu đại diện.
Theo "Tài liệu kỹ thuật nhựa đường"
- Ảnh hưởng Styrene-Butadiene-Styrene đến các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đường 60/70 (16/10/2015)
- Sách (07/09/2015)
- Các dạng hỗn hợp vật liệu nhựa đường và ứng dụng của chúng (13/12/2013)
- Các loại nhựa đường cải tiến (09/12/2013)
- Độ bám dính cốt liệu của nhựa đường (11/11/2013)
- Độ bền của nhựa đường (30/10/2013)
.jpg)
