báo cáo NCKH nhóm Hải doc

Kính chào tất cả các thầy cô
giáo và các bạn đến với buổi
NCKH sinh viên
1
ĐỀ TÀI:
Tìm hiểu các phương pháp nâng cấp sản phẩm nhiệt phân biomass
thành nhiên liệu (xăng sinh học, diesel sinh học )
Nhóm nghiên cứu:
1) Nguyễn Hồng Hải
2) Bùi Thị Vinh
3) Lương Kim Dung
4) Lương Văn Năng
5) Trần Văn Hùng
Lọc hóa dầu Ak55
2
I) Đặt vấn đề:
Nhiên liệu hóa thạch
ngày càng cạn kiệt, vì
vậy chúng cần phải
sử dụng thật hợp lí
việc sử dụng nhiên
liệu hóa thạch đã thải
ra một lượng lớn CO2,
NOx, SOx gây hiệu
ứng nhà kính
Cần phải tìm
năng lượng
mới thay thế,
đáp ứng
được 2 yêu
cầu trên

3
Nhiên liệu sinh
học hứa hẹn
để thay nhiên
liệu hóa thạch
trên
TH1: từ tinh bột lên
men thành etanol.
Gây mất an ninh
lương thực
TH2: từ phụ phẩm
nông-lâm nghiệp.
Hướng đi có triển
vọng.
TH3: từ các loại cây
có tính dầu
4
2) Nội dung nghiên cứu của đề tài:
•
Tìm hiểu quá trình chuyển biomass
•
Tìm hiểu các phương pháp nâng cấp sản
phẩm nhiêt phân biomass thành nhiên liệu.
•
Đánh giá một số khó khăn và thuận lợi đối với
sản xuất nhiên liệu sinh học từ những nguồn
nguyên liệu trên.
5
Sản
phẩm

Phương
pháp
Nguyên
liệu
biomass
Nhiệt phân
Bio-char
Bio-oil
Khí hóa Khí
3) Đánh giá và thảo luận
•
Các phương pháp chuyển hóa biomass thành
nhiên liệu
6
•
So sánh phương pháp khí hóa và nhiệt phân:
Khí hóa Nhiệt phân
Sản
phẩm khí
Gồm các khí CO, H2
,CO2,H2O có thể có
hydrocacbon C1-C4 (chiếm
phần ít). Thuận lợi cho quá
trình tổng hơp sau, tổng hợp
HCHC và nhiên liệu
Gồm các khí CO, H2, CO2, H2O,
hydrocacbon C1-C4
(chiếm 10-20%)
Sản
phẩm

lỏng
Gồm axit, xeton, ancol, các
hợp chất vòng thơm
(Chiếm 60-70%). Có ứng dụng
trong sản xuất nhiên liệu
Sản
phẩm rắn
Không có giá trị (thải ra) (10-20%). Dùng để khí hóa
hoăc làm than hoạt tính
7
Nhiệt phân
a) Xúc tác:
)
Nguyên tắc chọn xúc tác:
Phải có tính axit để có tâm Bronsted bẽ gãy mạch cacbon
)
Chất xúc tác đang được sử dụng nhiều hiện nay (zeolite)
Hình 1: Mô hình hoạt động của xúc tác
8
Nhiệt phân
Hình 2: Thành phần của bio-oil đối với các loại zeolite khác nhau
(số liệu trích từ bài báo của trung tâm công nghệ môi trường lowa state
university 401 Marston Hall Ames)[3]
9
Một số xúc tác khác
Ngoài zeolite, người ta còn sử dụng một số xúc tác khác như
MCM41, CaO với các kết quả sau:
10
Hình 3: kết quả của sử dụng xúc tác MCM41, CaO và không sử
dụng xúc tác

11
Ví dụ về nhiệt phân rơm rạ
1: bình ni tơ
2: cột rây phân tử
3: lò phản ứng
4: ống phản ứng
5: can nhiệt
6: thiết bị điều chỉnh nhiệt độ
7: bình hứng sản phẩm
8: thiết bị làm lạnh
Hình 4: mô tả thiết bị
(Trích nguồn nhiệt phân rơm rạ- Đặng Tuyết Phương)[1]
12
Ví dụ về nhiệt phân rơm rạ
•
Kết quả
Tốc độ gia Nhiệt 5o/phút
13
Ví dụ về nhiệt phân rơm rạ
Tốc độ gia nhiệt 10o /phút
14
•
Tốc độ gia nhiệt 15o/phút
•
Hình 5: kết quả của nhiệt phân với tốc độ gia nhiệt khác nhau
(Trích nguồn nhiệt phân rơm rạ- Đặng Tuyết Phương)[1]
Ví dụ về nhiệt phân rơm rạ
15
Ví dụ về nhiệt phân rơm rạ
Từ phân tích trên, ta dự đoán tốc độ gia nhiệt tối ưu là

200C/phút, sản phẩm thu được như sau:
Sản
phẩm
Rắn Lỏng khí
Pha hữu
cơ
Pha nước
Hiệu suất 29,74 48,35 21,91
23,52 24,83
(Trích nguồn nhiệt phân rơm rạ- Đặng Tuyết Phương)
[1]
16
Khí
hydrocacbon
CH4
CH3OH
andehyt
Nâng cấp sản phẩm nhiệt phân
•
Sản phẩm khí:
H2
CO
Điện, khí
đốt
17
Nâng cấp sản phẩm lỏng
-yêu cầu nâng cấp bio-oil:
+loại bỏ Oxi trong dầu
+nâng cao mật độ năng lượng
+giảm độ nhớt


Có 2 phương pháp phổ biên: HDO và DCO
•
Các phản ứng xảy ra trong quá trình HDO:
RCOOH + H2 => RCHO + H2O
R-CH=CH-R’ + H2 => R-CH2–CH2-R’
RCHO + 2H2 => R-CH3 + H2O
ROH + H2 => RH + H2O
Bẽ gãy mạch dài thành mạch ngắn
Quá trình HDO sử dụng ở áp suất cao
18
Nâng cấp sản phẩm lỏng
•
Ví dụ:
(Trích “IMAF Group 184 Marlborough avenue ottawa, ont canada kiw OG4”)[5]
19

Xúc tác sử dụng trong quá trình HDO
NiMo/Al2O3 , CoMo/Al2O3 ngoài ra một số kim loại quý
cũng có thể dùng làm xúc tác như Pt, Ru, Pd, Rh, Ni.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình HDO:
(trích: Automotive fuels from biomass via gasification, Fuel Processing
Technology)
+ tỉ lệ Ni/Mo
Nâng cấp sản phẩm lỏng
20
Nâng cấp sản phẩm lỏng
+chất mang
+áp suất riêng phần của nước:

+thời gian:
21
Nâng cấp sản phẩm rắn
Bio-char
Khí hóa
Than hoạt tính
22
Tổng kết
Phương pháp khả quan để sản xuất nhiên liệu mới từ biomass
đó là nhiệt phân, quá trình đó mô tả như sau:
biomass
Nhiêt
phân
Bio-gas
Bio-oil
Bio-char
Nâng
cấp
Nâng
cấp
Khí
hóa
Các Sản phẩm
hữu cơ
Nhiên liệu
23