8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-kha-nang-san-xuat-dau-nhien-lieu-tu-bao-bi-phe 1/81 T r ư ờn g Đ H B à R ị a V ũ n g T à u TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀUKHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨMNGUYỄN VĂN THẮNGNGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHI ÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCNgành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC Người hướng dẫn ThS. NGUYỄN QUỐC HẢIBÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
81
Embed
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Chuyên ngành: Hóa d ầu Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
MỞ ĐẦU
Các sản phẩm bao ni lông ngày càng chiếm lĩnh thị trường và tỏ ra là thứ không thể
thiếu trong đời sống hằng ngày. Do đặc tính nhẹ, bền, rẻ và tiện dụng nên bao giờcũng được lựa chọ làm túi đựng hơn các loại túi khác như túi giấy, túi vải,…
Đặc biệt hiện nay ở nhiều quốc gia tr ên thế giới, loại túi ni lông mỏng, dễ hư hỏng
thường bị phát tán khắp nơi và gây nên nạn ‘ô nhiễm trắng’. Ví dụ; số luợng túi ni
lông sử dụng hàng năm trên đầu người ở Ai-len ước tính là 328 túi/người/năm, ở
Ôxtrâylia là 250 túi/người/năm, ở Scốt-len là 153 túi/người/năm. Mỗi năm có 500 tỷ
túi ni lông được tiêu thụ tr ên toàn cầu, để sản xuất ra lượng túi ni lông này, ước tính
phải tiêu tốn tới 12 triệu thùng dầu thô, tương đương để sản xuất ra 240 triệu ga-lông
xăng. Bởi sản phẩm bao ni lông thích hợp để chứa đựng tất cả các loại thực phẩm ướt
cũng như khô. Cùng với sự phát triển của các mặt hàng có nguồn gốc chất dẻo, nhựa
phế thải, bao ni lông ngày càng chiếm một tỷ trọng đáng kể trong thành phần của chất
thải rắn sinh hoạt. Ngoài ra, với tốc độ phát triển nhanh của các ngành công nghiệp,
nhất là công nghiệp hóa chất, việc sử dụng các bao bì, thùng chứa bằng nhựa ngày
càng được ưa chuộng bởi tính chất an toàn, tránh các phản ứng hóa chất, ăn mòn và
nhiễm bẩn xảy ra. Vấn đề đối với rác thải ni lông là chúng không phân huỷ thành các
chất vô hại, phân huỷ rất chậm trong môi trường tự nhiên và là chất thải tồn tại lâu dài.
Vì vậy, nếu toàn bộ bao ni lông phế thải sinh ra được thu hồi sẽ giúp giảm đáng kể thể
tích chất thải cần xử lý, góp phần bảo vệ môi trường chúng ta xanh sạch và đẹp hơn.
Hiện nay, ở Việt Nam ta, các công tr ình nghiên cứu về xử lý rác thải có nguồn gốc
chất dẻo và đặc biệt là bao ni lông để sản xuất nhiên liệu góp phần xử lý môi trường
hầu như chưa được quan tâm và phát triển đúng mức về lĩnh vực này, khiến cho rác
thải có nguồn gốc chất dẻo ngày càng nhiều, gây ô nhiễm một cách trầm trọng.
Chính vì vậy, trong phạm vi đề tài này em sẽ thực hiện việc nghiên cứu quá tr ình xử
lý bao ni lông phế thải bằng phương pháp nhiệt phân dùng các loại xúc tác góp phần
giải quyết vấn đề về năng lượng và bảo vệ môi trường.
Trong khi thực hiện đề tài, em đã r ất cố gắng tổng hợp kiến thức đã học và tham
khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, do một số khó
khăn khách quan về kỹ thuật, tài chính và thời gian nên không khảo sát được nhiều
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Chuyên ngành: Hóa d ầu Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hóa học và
công nghệ thực phẩm trường đại học Bà R ịa – Vũng Tàu và quý anh chị thuộc trungtâm công nghệ lọc hoá dầu trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận
tình giúp đỡ tôi. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quốc Hải đã không
tiếc thời gian và công sức tận tình hướng dẫn, thảo luận và dẫn dắt tôi hoàn thành luận
văn này. Chính những chỉ dẫn quý báu của thầy Hải và các thầy cô trong khoa đã giúp
tôi từng bước giải quyết các vấn đề trong quá trình thực hiện đề tài, giúp tôi có thể kết
quả như hôm nay.
Do kiến thức và kinh nghiệm có hạn đồng thời thời gian thực hiện còn hạn chế, nên
đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, tôi r ất mong nhận được sự
đóng góp ý kiến của quý thầy cô để luận văn này được hoàn chỉnh hơn.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn luôn ở
bên và động viên tinh thần cho tôi, tiếp thêm cho tôi động lực để tôi vượt qua những
khó khăn trong học tập và trong cuộc sống.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Tp. Vũng tàu, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Thắng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Chuyên ngành: Hóa d ầu Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
II.2.1.2 Thiết bị gia nhiệt............................................................................26
II.2.1.3 Hệ thống ngưng tụ .........................................................................27
II.2.1.4 Hệ thống xử lý khí .........................................................................27
II.2.1.5 Hệ thống điều khiển.......................................................................27 III.2.2 Nguyên liệu và hóa chất sử dụng.........................................................27
III.2.3 Thiết bị sử dụng ..................................................................................29
III.2.3.1Thiết bị chứa, đựng .......................................................................29
III.2.3.2 Máy sắc ký khối phổ (GC-MS).....................................................29
III.2.3.3 Hệ thống chưng cất ASTM ...........................................................30
III.2.3.4 Hệ thống thiết bị đo độ nhớt .........................................................33
III.2.3.5 Hệ thống đo nhiệt độ chớp cháy ...................................................33
III.2.4 Cách tiến hành thí nghiệm ...................................................................34
Chương IV. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................36
IV.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá tr ình nhiệt phân xúc tác ........36
IV.1.1 Tiến hành thí nghiệm ..........................................................................36
IV.1.2 K ết quả và bàn luận.............................................................................36
IV.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ zeolite 3A đến quá tr ình nhiệt phân..............39
IV.2.1 Tiến hành thí nghiệm ..........................................................................39
IV.2.2 K ết quả và bàn luận.............................................................................39
IV.3 Khảo sát sự ảnh hưởng xúc tác bentonite đến quá trình nhiệt phân.............42
IV.3.1 Tiến hành thí nghiệm ..........................................................................42
IV.3.2 K ết quả và bàn luận.............................................................................42
IV.4 Tổng kết kết quả thí nghiệm.......................................................................46
Chương V. KÊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................49
V.1 K ết luận chung ............................................................................................49
PHỤ LUC 2...........................................................................................................58 1. K ết quả đo nhiệt trị dầu nhiêt phân ( có danh sách kèm theo).........................58
2. K ết quả phân tích sắc ký khí khối phổ ( có danh sách k èm theo)....................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................59
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 1 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN
I.1 Tổng quan về túi ni lông phế thải
I.1.1 Định nghĩa và lịch sử
Túi ni lông là một loại bao bì dẻo dùng để chứa đựng và vận chuyển thức ăn, hóa
chất, nước…Sau khi sử dụng thì thành rác thải. Trong bài báo cáo này túi ni lông đề
cập đến là những túi ni lông mua sắm hàng hóa với thành phần chính là nhựa
polyethylen.
Túi polyetylen (PE) hay còn gọi là túi ni lông được sử dụng lần đầu tiên vào nhữngnăm 50 của Thế kỷ trước. Năm 1958, bắt đầu cạnh tranh với các loại túi giấy trong các
hiệu giặt khô.
Trong vòng 1 thập kỷ, gần 1/3 lượng túi ni lông được sử dụng để gói bánh mì. Vào
giữa những năm 70, nhiều tiểu thương Hoa Kỳ đã chuyển sang sử dụng túi ni lông làm
túi đựng hàng hóa thay thế cho túi giấy. Từ khi xuất hiện trong các siêu thị ở Hoa Kỳ
vào cuối thập niên 1970, túi ni lông đã có mặt khắp mọi nơi, là vật không thể thiếu của
người mua hàng trên thế giới. Nó nhẹ, chắc và rẻ hơn so với túi giấy.
Polyethylen (PE) là một chất dẻo thông dụng trong cuộc sống hàng ngày cũng như
trong công nghiệp hóa chất và sản xuất các sản phẩm tiêu dùng. Polyethylen là một
loại polymer có cấu trúc là một mạch carbon dài.
Công thức cấu tạo:
Hay:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 4 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Tính chịu
nhiệt
Duy trì tính dẻo trong phạm vi nhiệt
rộng nhưng tỷ trọng giảm đột ngột ở
nhiệt độ phòng
Dùng được trên 1000C
Tính
trong suốt
Trong suốt do nó vô định hình hơn
HDPE Đục hơn do có độ kết tinh cao
Tỷ trọng 0,91 - 0,94 g/cm3 0,95 – 0,97 g/cm
3
Tính chất
hóa học
Trơ về phương diện hóa học, chịu tốt với
các acid và alkalis, khi tiếp xúc với ánh
sáng và oxy sẽ mất đi tính bền
Trơ về phương diện hóa học
Hình
dạng
mạch
polymer
Ký hiệu
tái chế
I.2 Tác hại và hiện trạng của bao ni lông phế thải trên thế giới và ở Việt Nam
I.2.1 Tác hại của bao ni lông [2]
Túi ni lông được sản xuất từ nhựa polyethylene có nguồn gốc từ dầu mỏ và quá
trình tự phân hủy của nó diễn ra rất chậm. Thực tế, dưới tác động của ánh sáng, túi xốp
vỡ ra thành nhiều phân tử nhựa nhỏ hơn, độc hại hơn và cuối cùng gây ô nhiễm cho
đất và nguồn nước. Chúng có thể len lỏi vào thức ăn của động vật và con người. Khi
không được vứt ra bãi rác hoặc đốt bỏ, túi ni lông thường được nước đưa ra biển thông
qua đường cống thải, sông rạch. Theo Cơ quan Khảo sát Nam cực của Vương quốc
Anh, túi ni lông được thấy trôi nổi ở vùng biển phía Bắc Bắc cực trong khi Trung tâm
bảo tồn môi trường biển của Hoa Kỳ gần đây cho biết túi ni lông chiếm hơn 10% số
rác thải dạt vào bờ biển nước này. Túi ni lông có thể là thảm họa cho đời sống củanhiều sinh vật. Theo Quỹ Bảo tồn động vật hoang dã thế giới, nhiều cá thể thuộc
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 9 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Ở nước ta, hiện nay các hoạt động thu gom, tái chế nhựa và ni lông phế thải hoàn
toàn do tư nhân tiến hành một cách tự phát, chưa có sự trợ giúp tích cực của Nhà nước.
Tuy toàn bộ khâu thu gom, vận chuyển và chôn lấp hoặc xử lý do các Công ty Môi
trường Đô thị thuộc chính quyền địa phương đảm nhận, nhưng công việc tái chế phế
thải hiện đang còn bỏ ngỏ. Các hoạt động thu gom, mua bán các thành phẩm có thể tái
chế, được những người nhặt rác và thu gom phế liệu tư nhân tiến hành.Việc thu gom
phế liệu nhựa và ni lông, hầu hết diễn ra theo hình thức thủ công với các phương tiện
và công cụ lao động thô sơ, không có những phương tiện đảm bảo vệ sinh an t oàn lao
động. Lực lượng thu gom nhựa phế thải chủ yếu là nữ và trẻ em từ các vùng nông
thôn.
Nhìn chung các công nghệ tái chế ni lông và nhựa phế thải ở Việt Nam còn ở trìnhđộ thấp, mang tính thủ công, tự phát thiếu sự đầu tư và quản lý của Nhà nước. Về quy
mô chủ yếu là sản xuất nhỏ của tư nhân với trình độ kỹ thuật thấp, đầu tư chưa nhiều
cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Về phương pháp chủ yếu là tái chế cơ học ở trình độ
thấp chưa có tái chế hóa học. Về mặt thu gom chưa được đầu tư đúng mức, chủ yếu là
lao động thủ công, năng suất và hiệu quả thấp.
Chính vì vậy, trong đề tài luận văn này, em chọn nguyên liệu là bao ni lông phế thải
để tiến hành nghiên cứu và xử lý.
I.3 Một số hƣớng xử lý bao ni lông phế thải
I.3.1 Tái chế túi ni lông [2]
Phần lớn người ta chỉ tiến hành thu gom các loại phế liệu có giá trị kinh tế cao,
khối lượng lớn, còn các loại túi màng, bao bì chỉ được thu mua ngay tại các cơ sở
sản xuất thương nghiệp, dịch vụ, còn khi đã thải ra bãi rác, chúng chỉ được thugom rất ít do bị nhiễm bẩn các loại rác thải khác.
Quy trình tái chế chất thải ni lông tại các làng nghề thường theo các bước sau:
+ Phân loại : các loại nhựa được thu gom từ các nơi, tập trung về các cơ sở tái
chế tách, phân loại theo các mục đích sử dụng và xử lý. Việc tách, phân loại
thường bằng phương pháp thủ công và dựa vào kinh nghiệm. Phân loại thường
theo các phương pháp sau:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 12 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Ƣu và nhƣợc điểm:
Ư u điểm:
- Khả năng tiêu hủy tốt
- Thể tích chất thải giảm từ 75% - 96%
- Hạn chế tối đa khả năng ôi nhiễm do nước thải và vấn đề độc hại do nhiễm bẩn.
Đồng thời tận dùng được nguồn năng lượng từ quá trình đốt.
Nhược điểm:
- Khí thải từ lò đốt có khả năng gây ôi nhiễm môi trường, đặc biệt là chất dioxin
có trong khí thải
- Vận hành phức tạp và đòi hỏi đội ngủ kỹ thuật có tay nghề cao
-
Giá thành đầu tư lớn và chi phí nhiên liệu và xử lý cao
I.3.3 Phƣơng pháp khí hóa:
Định nghĩa: Là quá trình đốt không hoàn toàn chất thải rắn có nguồn gốc chất dẻo
(như bao ni lông) dưới điều kiện thiếu không khí. Đây là kỹ thuật đốt có hiệu quả về
mặt năng lượng với mục đích giảm thể tích chất thải và thu hồi năng lượng.
Sản phẩm: Quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu thu được sản phẩm cháy giàu
CO2, H2 và một số hydrocarbon mà chủ yếu là CH4. Sản phẩm này được dùng làm khí
nhiên liệu cho động cơ đốt trong và nồi hơi. Khí hóa ở áp suất khí quyển sử dụng
không khí làm tác nhân oxy hóa thu được sản phẩm có năng lượng thấp chứa CO2,
CO, H2, CH4, và hắc ín chứa carbon, chất trơ và phần lỏng như dầu nhiệt phân.
Khi hệ thống được vận hành ở áp suất khí quyển với không khí được dùng làm chất
oxy hoá, thì sản phẩm cuối cùng của hệ thống khí hoá là hỗn hợp khí cháy có nhiệt trị
thấp, trong đó: 10% CO2, 20% CO, 15% H2, 2% CH4 theo thể tích, còn lại là khí N2.Carbon cố định và tro có trong chất thải rắn có nguồn gốc chất dẻo. Khí nhiên liệu sinh
ra có nhiệt trị thấp (khoảng 5.600 kJ/m3) do ảnh hưởng nitơ có trong không khí đi vào.
Hệ thống khí hoá dùng khí làm tác nhân oxy hoá vận hành đơn giản, lượng khí sinh ra
ổn định. Khi oxy nguyên chất được dùng làm chất oxy hoá thay cho không khí thì khí
sinh ra có nhiệt trị cao hơn (khoảng 11.200 kJ/m3).
Ƣu, nhƣợc điểm:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 14 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Ƣu, nhƣợc điểm:
Ƣu điểm
Ngoài những ưu điểm tương tự như quá trình đốt, quá trình nhiệt phân còn là một
quá trình kín, ít tạo khí thải ô nhiễm đặc biệt là khí dioxin. Sản phẩm sau nhiệt phâncòn có thể thu hồi và sử dụng với giá trị kinh tế cao. Điều kiện tiến hành nhiệt phân
cũng tương đối dễ thực hiện, có thể đưa ra thành qui mô xử lý công nghiệp.
Nhƣợc điểm
Vốn đầu tư cao hơn so với các phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây
dựng lò.
Vì vậy phương pháp nhiệt phân bao ni lông phế thải nói riêng và nhựa phế thải nóichung đang thu hút được nhiều sự quan tâm.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 15 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
CHƢƠNG II
PHƢƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN BAO NI LÔNG PHẾ THẢI
II.1 Lý thuyết về bản chất quá trình nhiệt phân
Bản chất quá trình nhiệt phân là bao gồm các phản ứng bẻ gãy mạch hay còn gọi là
phản ứng cracking các hydrocarbon thành những sản phẩm nhẹ hơn, có thể thành các
oligomer hay monomer, dưới tác dụng của nhiệt độ hay xúc tác. Dưới tác dụng của
nhiệt gọi là nhiệt phân nhiệt và dưới tác dụng của xúc tác goi là nhiệt phân xúc tác.
Hoặc dựa vào nguyên liệu ta có thể chia quá trình nhiệt phân chậm, nhanh và rất nhanh
theo nhiệt độ, thời gian lưu và tốc độ gia nhiệt. Và cũng có thể dựa vào áp suất để phân
biệt quá trình nhiệt phân áp suất cao hay thấp.
II.1.2 Nhiệt phân nhiệt polyethylen (PE)
Quá trình nhiệt phân nhiệt là quá trình bẻ gãy mạch hydrocarbon dưới tác dụng của
nhiệt độ, thường là nhiệt độ cao, đối với polyethylen thường từ 4300C – 700
0C [5,3].
Polyethylen chỉ có liên kết C-C và C-H , năng lượng liên kết trung bình của một C-C
khoảng 83 kcal/mol và một liên kết C-H khoảng 94 kcal/mol. Nên ở nhiệt độ thấp thì
liên kết C-C bị bẽ gãy và nhiệt độ cao thì liên kết C -H mới bị gãy. Do vậy cần mộtnăng lượng lớn để bẻ gãy mạch chính, và thường xảy ra ở đầu và cuối mạch, cho đến
khi hình thành gốc tự do ổn định. Phản ứng xảy ra theo các cơ chế gốc tự do như sau:
- Cracking bẻ gãy liên kết ở đầu, cuối mạch và ngắt mạch quá trình này xảy ra
liên tiếp và sản phẩm là monomer.
- Cracking bẻ gãy mạch ngẩu nhiên của các polymer mạch dài và kết quả hình
thành những monomer và oligomer.
- Cracking bẻ gãy các nhánh phụ trên chuỗi polymer dài.
- Các mạch nhánh trên chuỗi polymer bị bẻ gãy hoặc các mạch ngắn liên kết với
nhau theo thứ tự ưu tiên về mặt năng lượng là đầu và cuối của một cặp giống
nhau hay khác nhau tạo thành monomer mới.
Quá trình nhiệt phân PE luôn ưu tiên tạo thành những phân tử có 6, 10, 14 nguyên
tử carbon là những olefin [3]. Và nó cũng thường xảy ra theo cơ chế cracking ngẫu
nhiên tạo những oligomer và monomer thể hiện như hình 2.1 cracking nhiệt
polyethylen thu được 1-hexene và propen :
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 17 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Các yếu tố chính ảnh hƣởng đến quá trình nhiệt phân nhiệt:
- Nhiệt độ và thời gian lưu ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân và chất lượng
sản phẩm thông qua sự ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phản ứng bẻ gãy
mạch hydrocarbon (PE). Ở nhiệt độ cao quá trình nhiệt phân thu được sản
phẩm khí không ngưng hiệu suất lớn và giảm hiệu suất sản phẩm dầu lỏng.
Cho nên đối với polyethylene sẽ có khoảng tối ưu để thu được dầu có hiệu
suất lỏng cao nhất. Với thời gian lưu ngắn và nhiệt độ cao thì thu được hiệu
suất olefin nhẹ cao. Khi tăng nhiệt độ sẽ tăng hiệu suất sản phẩm lên. Nhưng
hiệu suất và chất lượng của phân đoạn dầu cao nhất ở nhiệt độ thấp, ở nhiệt
độ cao và thời gian lưu lớn thì dễ hình thành các aromatic.
-
Yếu tố nguyên liệu: Với nguyên liệu là bao ni lông thì độ tạp chất trong baoni lông ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân,
và một số phản ứng phụ có thể xảy ra trong quá trình. Độ nguyên chất của
polyethylen sẽ quyết định khoảng nhiệt độ nhiệt phân tối ưu thường là 4200C
đến 5000C để thu được dầu có mạch hydrocarbon thẳng [5,56].
- Yếu tố tốc độ gia nhiệt: Khi tốc độ gia nhiệt tăng thì quá trình cracking ưu
tiên bẻ gãy mạch một cách ngẫu nhiên nên sản phẩm tạo thành sẽ có hiệu
suất lỏng tăng lên. Ngược lại với tốc độ gia nhiệt chậm thì sẽ ưu tiên
cracking bẻ gãy mạch đầu, cuối của chuỗi polymer nên hiệu suất khí sẽ tăng
lên.
- Yếu tố áp suất: Yếu tố áp suất ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng và hướng phản
ứng. Khi tăng áp suất thì nhiệt độ sôi của sản phẩm thu được của quá trình
cũng tăng lên. Vì vậy áp suất càng tăng thì thể tích pha lỏng càng lớn. Sự
thay đổi áp suất có ảnh hưởng đến trạng thái pha trong vùng phản ứng. Quá
trình cracking nhiệt có thể thực hiện ở pha hơi, pha lỏng và cả hỗn hợp pha.
Khi cracking nhiệt ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ cao thì vị trí đứt mạch
cacbon (C-C) càng nghiêng về phía cuối mạch, điều đó dẫn đến hiệu suất sản
phẩm khí càng tăng và hiệu suất sản phẩm lỏng thì giảm. Và ngược lại khi
cracking ở điều kiện áp suất cao thì vị trí đứt mạch cacbon (C-C) xảy ra ở
giữa mạch
- C – C – C – C – C – C – C – C – C – C –
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 25 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
- Hydrocracking: Tạo ra các mạch ngắn hơn và có xu hướng tăng sản phẩm khí.
- dealkyl hóa vòng thơm:
Hình 2.7 Sơ đồ quá trình nhiệt phân xúc tác với xúc tác phân bố bên trên nguyên liệu
[9,311]
Trong quá trình áp dụng cho công nghiệp ta có thể kết hợp sử dụng nhiều kiểu phân bố xúc tác khác nhau hay nhiều loại xúc tác khác nhau để đạt được chất lượng cũng
như hiệu suất mong muốn.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 26 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
CHƢƠNG III
ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾN HÀNH
III.1 Định hƣớng nghiên cứu
Dựa vào các tài liệu đã tìm hiểu, nhận thấy còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình nhiệt phân, đặc biệt là quá trình nhiệt phân xúc tác. Do điều kiện thí nghiệm còn
nhiều hạn chế nên quá trình nhiệt phân chưa được triệt để và ổn định, do đó chỉ tiến
hành nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình nhiệt phân xúc tác bao ni
lông phế thải. Ngoài ra còn khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm. Đồng thời cũng tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của
các loại xúc tác đến quá trình nhiệt phân bao ni lông phế thải. Trong quá trình nhiệt phân, xúc tác được phối trộn trực tiếp vào nguyên liệu bao ni lông phế thải.
III.2 Dụng cụ, thiết bị và nguyên liệu
III.2.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm nhiệt phân xúc tác
III.2.1.1 Thiết bị phản ứng
Là một ống thép không gỉ có chiều dài 50mm, đường kính 90mm, dày 2mm.
III.2.1.2 Thiết bị gia nhiệt
Được bọc bên ngoài ống phản ứng, sử dụng điện trở để đốt nóng và cung cấp nhiệt
cho phản ứng nhiệt phân bên trong ống phản ứng, sử dụng điện xoay chiều 220 V.
Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm của quá trình nhiệt phân xúc tác
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 29 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
III.2.3 Thiết bị sử dụng
III.2.3.1 Thiết bị chứa, đựng
Cốc chứa loại lớn, bình chiết, pipet, cân phân tích chính xác đến 10 -5g, bình cầu 2
cổ, ống sinh hàn, bếp đun, ống sừng bò, tủ sấy…
III.2.3.2 Máy sắc ký khối phổ (GC-MS)
Máy phân tích được sử dụng để xác định thành phần các chất có trong mẫu dầu
nhiệt phân. Phương pháp Sắc ký khí – khối phổ (GC –MS) là phương pháp kết hợp
giữa sắc ký khí/lỏng và phương pháp phổ khối lượng để định tính và ít nhiều định
lượng cấu tử có trong mẫu thử.
Mẫu thí nghiệm sẽ được đưa qua thiết bị sắc ký khí để phân tách các “cấu tử”. Cáccấu tử phân tách sau đó được tiến hành ion hoá, phân tách và được đầu dò khối phổ
ghi nhận. Các kết quả được ghi nhận, so sánh với dữ liệu hiện có trong thư viện và kết
luận.
Hình 3.5 Sơ đồ máy sắc ký khí – khối phổ(GC -MS)
- Sắc ký khí (GC):
Đây là giai đoạn phân tách các cấu tử thông qua cột sắc ký.
Mẫu khảo sát là mẫu khí hay mẫu lỏng (mẫu lỏng sẽ được gia nhiệt và chuyển sang
dạng khí) được bơm vào bộ phận nạp mẫu.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 30 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Mẫu khí qua cột sắc ký được tách thành các cấu tử và qua đầu dò chuyển thành các
tín hiệu điện. Các tín hiệu được khuếch đại và chuyển sang bộ ghi.
Thông thường dòng khí mang sẽ là khí trơ với mẫu và thường là N2 hay H2.
Yếu tố quan trọng nhất trong phương pháp GC là khả năng chịu đựng của cột sắc kýđối với mẫu. Bên cạnh các tiêu chuẩn cơ bản như tính thấm, tải trọng, … thì các cột
sắc ký còn bị giới hạn bởi nhiệt độ và độ nhớt. Do đó với các mẫu dầu phân tích sẽ là
một hạn chế với những thành phần dầu nặng có nhiệt độ sôi cao.
- Phƣơng pháp khối phổ ( MS):
Mẫu ra từ GC sẽ được đưa qua bộ ion hoá (bằng điện hoặc điện tử), cấu tử sẽ bị bắn
phá thành các ion và tiến vào bộ phân tách ion. Tại đây các tiểu phân có khối lượng
khác nhau dưới ảnh hưởng của từ trường H sẽ tạo ra những bán kính tròn r khác nhau.
Thông qua V (hiệu điện thế hai bản gia tốc trong buồng ion hoá) và z điện tích ion
khối lượng được xác định qua công thức:
m/z = (H2r
2)/2V
Các tín hiệu sẽ được ghi nhận, khuếch đại và đưa vào bộ ghi. Sau đó từ phổ khối
lượng sẽ tiến hành so sánh với mẫu chuẩn có trong thư viện phổ để kết luận mức độ
tương thích và kinh nghiệm của nhà khoa học sử dụng thiết bị để kết luận cấu tử.
Đây là phương pháp hữu hiệu nhất hiện nay để xác định thành phần mẫu dầu.
Tuy nhiên vẫn mắc phải các khuyết điểm:
Giới hạn trong yêu cầu cho thiết bị: nhiệt độ (thường < 320oC), độ nhớt, …
Giới hạn trong thư viện phổ nên ít nhiều có các cấu tử không thể định danh.
Đối với các mẫu có thành phần phức tạp như dầu mức độ chính xác bị giảmxuống do mỗi cấu tử đi ra có thể là hỗn hợp nhiều đồng phân cùng tính chất
phân tách. Do đó còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của kỹ thuật viên và
các kiến thức đối với mẫu thử.
III.2.3.3 Hệ thống chƣng cất ASTM
Đường chưng cất ASTM xác định phạm vi thành phần phân đoạn trong sản phẩm
dầu mỏ. Qua đường cong chưng cất này sẽ đánh giá được tính bốc hơi của sản phẩm.Phương pháp đo này dựa theo tiêu chuẩn ASTM D86, được áp dụng cho hầu hết các
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 33 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
III.2.3.4 Hệ thống thiết bị đo độ nhớt
Hệ thống gồm nhớt kế mao quản thủy S50 F199 phù hợp với độ nhớt của mẫu xác
định, bể điều nhiệt, nhiệt kế chính xác, đồng hồ bấm giây.
Xác định độ nhớt động học theo tiêu chuẩn ASTM D445. Tiêu chuẩn này giúp xác định độ nhớt động học của sản phẩm dầu mỏ trong cũng như đục, bằng cách đo thời
gian để một thể tích chất lỏng xác định chảy qua một mao quản thủy tinh dưới tác
dụng của trọng lực.
Độ nhớt động học là kết quả tính được từ thời gian chảy và hằng số tương ứng của
nhớt kế.
Trong đó: c là hằng số phụ thuộc vào thiết bị đo
t là thời gian chảy của dầu trong thiết bị đo
là độ nhớt
Hình 3.8 Thiết bị đo độ nhớt của hãng Koehler
III.2.3.5 Hệ thống đo nhiệt độ chớp cháy
Thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D93. Phương pháp này được sử
dụng cho chất lỏng có điểm chớp cháy < 93 oC. phương pháp này đo nhiệt độ chớp
cháy cốc kín.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 38 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Giải thích hiện tƣợng
Điều đó có nghĩa là khi nhiệt phân dưới 4500C thì ở nhiệt độ này sự đứt mạch
polymer còn thấp, nhiệt độ này vẫn chưa thể bẻ gãy nhiều liên kết giữa các nguyên tử.
Mạch bị đứt chủ yếu là các nguyên tử ở đầu và cuối mạch, và vai trò của xúc tác chưa
cao. Khi tăng nhiệt độ đồng nghĩa với quá trình đứt mạch diễn ra mãnh liệt hơn , không
chỉ cắt mạch ở đầu và cuối còn có sự cắt mạch ngẫu nhiên, cắt mạch tại vị trí , quá
trình đồng phân hóa, chuyển vị hydro, ankyl hóa cũng tăng dần lên nên hiệu suất lỏng
cũng tăng lên theo nhiệt độ, song khi lên nhiệt độ cao do ảnh hưởng của xúc tác,các
phản ứng cracking diễn ra mạnh liệt hơn nên các mạch hydrocacbon olefin và
hydrocarbon thơm mạch ngắn xuất hiện nhiều hơn, đồng thời quá trình nhiệt phân thứ
cấp cũng diễn ra mạnh mẽ hơn làm cho các mạch hydrocacbon này trở nên ngắn hơnnữa, do đó hiệu suất lỏng giảm xuống đồng nghĩa với hiệu suất khí tăng cao và ở nhiệt
độ càng cao thì quá trình nhiệt phân càng triệt để nên lượng cặn cũng ít dần đi.
Như vậy vai trò chọn lọc của xúc tác 3A có cửa sổ mao quản nhỏ nên hydrocarbon
sau khi qua xúc tác đã có mạch ngắn nhưng lại bị quá trình nhiệt phân thứ cấp phân
hủy nên hiệu suất lỏng giảm mạnh khi ở nhiệt độ cao 6000C. Cho nên với sản phẩm
lỏng thu được sẽ có nhiều các hydrocarbon mạch ngắn nên độ nhớt của dầu tương đối
thấp. Ở nhiệt độ cao độ nhớt lại tăng lên chứng tỏ lúc này phản ứng tạo thành nhiều
các parafin mạch nhánh và các aromat do các phản ứng đồng phân hóa và đóng vòng
olefin tăng lên. Song các parafin, cycloparafin, naphten, olefin và aromat có mạch
chính và mạch nhánh rất ngắn nên độ nhớt tăng không nhiều cho nên nhiệt độ chớp
cháy cũng khá thấp. Do đó ảnh hưởng của xúc tác cũng yếu dần khi ở nhiệt độ tăng
cao cũng là yếu tố làm cho độ nhớt thấp.
Kết luận
Quá trình nhiệt phân xúc tác ở các nhiệt độ khác nhau thì khả năng cracking và xảy
ra các phản ứng khác cũng khác nhau. Đồng thời sản phẩm thu được ở các khoảng
nhiệt độ này cũng khác nhau. Trong quá trình nhiệt phân khi tăng hiệu suất lỏng thì
hiệu suất khí lại giảm và ngược lại. Và quá trình nhiệt phân càng triệt để nếu nhiệt độ
của quá trình càng cao lượng cốc thu được càng ít. Ảnh hưởng của xúc tác lên hiệu
suất và cấu trúc sản phẩm sẽ giảm nếu nhiệt độ tăng cao. Do đó cần có nhiều nghiêncứu để chọn ra nhiệt độ tối ưu đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm thu được. Ta
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 41 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
bẻ mạch và tính chọn lọc của xúc tác cũng tăng lên. Điều này sẽ nâng cao chất lượng
dầu nhiêu liệu song cũng làm cho hiệu suất lỏng giảm đi.
Thời gian phản ứng phụ thuộc vào tốc độ bẻ gãy mạch hydrocacbon trong quá trình
nhiệt phân, với lượng xúc tác lớn thì bề mặt phản ứng cũng tăng lên, nhờ v ào các tâm
axit của xúc tác zeolite 3A thì tốc độ này được tăng cao và các ion cacboni C+ cũng
hình thành nhiều hơn. Và với đường kính cửa sổ mao quản 3A0 [4,92] thì khả năng
chọn lọc tốt các hydrocacbon có phân tử lượng thấp, cấu trúc mạch không phức tạp
nhiều vòng và mạch nhánh dài sẽ làm chất lượng sản phẩm lỏng sẽ được nâng cao.
Dầu lỏng sẽ chứa nhiều olefin và aromat hơn.
Chính những điều này cũng giải thích cho độ nhớt giảm vì chứa nhiều hơn các
olefin và hydrocarbon nhẹ, ít vòng và nhánh. Và điều này đã góp phần giảm nhiệt độ
chớp cháy của sản phẩm lỏng, đây là điều không mong muốn khi tồn trữ nhiên liệu,
song nó không phải vấn đề lớn lắm.
Khi tăng lượng xúc tác lên quá cao như trong nghiên cứu này tỷ lệ là 1:3 thì với
lượng xúc tác lớn như vậy sẽ đóng vai trò như một quá trình nhiệt phân thứ cấp bẻ gãy
các mạch hydrocacbon này thành những mạch nhỏ hơn và khi đó khí thoát ra sẽ là
những hydrocacbon như C3, C4, C5 và các hydrocarbon nhẹ khác, điều này sẽ làm giảmmạnh hiệu suất lỏng thu được. đồng thời các phản ứng đóng vòng olefin cũng tăng lên
cao tạo ra nhiều aromat:
Độ nhớt và nhiệt độ chớp cháy giảm hơn so với thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
nhiệt độ vì khi dùng xúc tác zeolite 3A đã giảm lượng sản phẩm có khả năng ảnh
hưởng tới độ tăng của các thông số trên. Vậy có nghĩa là zeolite 3A là xúc tác có
khuynh hướng tạo thành sản phẩm hydrocarbon thơm ít vòng, khoảng 1,2 cho đến 3
vòng và nếu có nhánh thì chúng rất ngắn đa số sẽ là metyl, ethyl. Và hàm lượng các
parafin không nhiều hoặc không còn nhưng các olefin mạch ngắn,ít nhánh sẽ được tạo
thành. Nên độ nhớt sẽ tương đối đồng đều.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 46 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
hóa hơn nữa các tâm phản ứng và đưa chúng với mật độ dày hơn và sự phân bố rộng
hơn trên chất mang bentonite. Điều này sẽ cải thiện khả năng xúc tác của bentonite.
Kết luận
Quá trình nhiệt phân với xúc tác bentonite thì sẽ thu được hiệu suất lỏng lớn và chấtlượng sản phẩm sẽ có nhiều olefin, naphten, parafin và một ít aromat hoặc dạng trung
gian của naphten và aromat. Nhưng hàm lượng hydrocarbon thơm, olefin thì sử dụng
zeolite 3A sẽ thu được cao hơn.
Nghiên cứu này sử dụng xúc tác trộn trực tiếp vào nguyên liệu nên sẽ đánh giá khả
năng xúc tác nhờ vào các tâm hoạt tính trên xúc tác. Còn về khả năng chọn lọc dựa vào
cấu trúc mao quản sẽ có sự ảnh hưởng kém hơn. Và về điểm này thì xúc tác zeolite 3A
tỏ ra vượt trội hơn so với bentonite.
Với hàm lượng các parafin và naphten có thể được tạo ra nhiều hơn thì dầu thu
được khi dùng xúc tác bentonite có khuynh hướng phát triển theo hướng nhiên liệu
diesel.
IV.4 Tổng kết kết quả phân tích thành phn sản phẩm
Sản phẩm dầu thu được của tất cả thí nghiệm đem đi chưng cất theo phương pháp
ASTM ta thu được các sản phẩm ở các phân đoạn từ trái sang phải: 1000C – 210
0C,
2100C – 300
0C, 300
0C – 380
0C, và phân đoạn trên 3800C.
Hình 4.4 Sản phẩm dầu thu được sau khi chưng cất theo phương pháp ASTM
Sau khi đem sản phẩm đi phân tích sắc ký khí – khối phổ (GC-MS) thì kết quả thu
được rất hợp lý, trong dầu thu được chiếm phần lớn là các aromat một vòng như,
benzen, toluen, xylen có nhánh ngắn và hai vòng như naphten, cùng các đồng đẳng của
nó. Trong dầu thu được còn chứa một lượng rất lớn các olefin và đồng đẳng của nó và
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 50 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
- Hiệu suất lỏng thu được chưa cao và chưa đánh giá được lượng cặn cũng như
lượng khí của quá trình nhiệt phân. Điều này là do điều kiện thí nghiệm còn quá
nhiều khó khăn và trong quá trình nhiệt phân bị mất mát một lượng khá lớn,
cùng với hệ thống ngưng tụ không hiệu quả gây thất thoát lớn.
V.2 Kiến nghị
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên chưa
thể khảo sát hết và đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình và chất lượng
sản phẩm. Do vậy nếu đề tài này được tiếp tục nghiên cứu thì nên quan tâm đến các
yếu tố sau:
- Thiết kế lại hệ thống nhiệt phân cỡ nhỏ để nghiên cứu tốt và nhanh hơn, đồng
thời phải loại hết lượng oxy trong quá trình nhiệt phân.
- Lắp đặt thêm hệ thống bơm tuần hoàn và thiết bị ngưng tụ để có thể ngưng tụ
hoàn toàn các khí có khả năng ngưng tụ, làm tăng hiệu suất lỏng.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất đến quá trình nhiệt phân.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại khí mang. Nhằm loại hết oxy trong quá
trình nhiệt phân.
-
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự khuấy trộn và các loại xúc tác khác nhau đến quátrình nhiệt phân. Và khảo sát thêm tốc độ gia nhiệt ảnh hưởng đến quá trình
nhiệt phân.
- Khảo sát thêm các phương pháp hoá lý và hoá học nhằm cải thiện chất lượng
dầu sau nhiệt phân.
- Thiết kế hệ thống có thể kết hợp sự dụng các loại xúc tác khác nhau ở mỗi giai
đoạn khác nhau nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.
Hy vọng rằng các vấn đề này sẽ được quan tâm nghiên cứu trong những lần thực
hiện tiếp theo.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 52 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Độ nhớt của nhiên liệu diezen rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến khả năng bơm và
phun nhiên liệu vào buồng đốt. Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng lớn đến kích
thước và hình dạng của kim phun. Nhiên liệu có độ nhớt quá cao rất khó nguyên tử
hoá, các tia nhiên liệu khó phân tán đều trong buồng đốt. Kết quả làm giảm hiệu suất
và công suất động cơ. Đối với các động cơ nhỏ, các tia nhiên liệu có thể chạm vào
thành xi lanh, cuốn đi lớp dầu bôi trơn và làm tăng độ lẫn nhiên liệu trong dầu nhờn.
Đây là nguyên nhân gây ăn mòn nhanh.
Nhiên liệu có độ nhớt quá thấp khi được phun vào xi lanh sẽ tạo thành các hạt quá
mịn, không thể tới được các vùng xa kim phun và do hỗn hợp (NL + KK) tạo thành
trong xi lanh không đồng nhất, nhiên liệu cháy không đều, công suất giảm. Nhiên liệu
có độ nhớt quá thấp có thể gây ra hiện tượng rò rỉ tại bơm, làm sai lệch kết quả đongđếm dẫn đến thay đổi tỉ lệ pha trộn không khí/ nhiên liệu. Mức độ mài mòn của các chi
tiết trong hệ thống cung cấp nhiên liệu tăng khi độ nhớt của nhiên liệu giảm.
4. Cặn cacbon
Là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân nhiên liệu. Cặn cacbon gây
nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa những điểm có cặn và những điểm không có cặn làm
tăng ứng suất nội của vật liệu làm buồng đốt, dẫn tới biến dạng và có khi phá hủy buồng đốt. Nếu các mẫu cặn cacbon bám trên thành buồng đốt bong ra và theo hỗn
hợp khí đi tới buồng giản nở thì chúng có thể va đập vào cánh tuabin gây ăn mòn cánh
tuabin. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng khí xả có màu đen và làm
giảm hệ số toả nhiệt.
5. Nhiệt trị
- Nhiệt cháy là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy một lượng (thể tích hoặc trọnglượng) nhiên liệu với điều kiện là nhiệt độ của nhiên liệu trước khi đốt và sản phẩm
cháy là 20oC. Nhiệt cháy là một trong những đặc tính chủ yếu của nhiên liệu.
- Nhiệt cháy cao được xác định bằng phưong pháp đồ thị.
- Nhiệt cháy thấp khi tính phải trừ đi lượng nhiệt do hơi nước ngưng tụ.
6. Nƣớc và tạp chất cơ học
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC
Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT
Công nghệ k ỹ thuật hóa học 53 Khoa hóa học và công nghệ thực ph m
Hàm lượng nước và cặn là một trong những chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu.
Nhiên liệu có hàm lượng nước và cặn cao ảnh hưởng đến chất lượng tồn chứa và sử
dụng.
Nước rất dễ lẫn vào nhiên liệu (ngưng tụ, bơm chuyển, …) khi áp suất khí quyển
giảm đột ngột, hơi nước trong không khí trên bề mặt dầu sẽ ngưng tụ lại. Ngoài ra,
nước cũng có thể lẫn vào nhiên liệu do mưa, ngập, bể chứa không kín,…
Cặn thường bao gồm cặn cacbon, kim loại và các tạp chất vô cơ khác. Cặn được tạo
thành do một số nguyên nhân sau:
- Chất bẩn có trong bể và đường ống.
- Các chất bẩn lẫn trong nhiên liệu do sơ suất trong quá trình bảo quản, tồn chứa và
bơm chuyển.
- Bụi bẩn trong không khí.
7. Tỉ trọng
Là đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ, đặc chắc của nhiên liệu.
So với chỉ tiêu khác thì tỉ trọng không phải là yếu tố quan trọng để đánh giá chất
lượng của nhiên liệu, tuy nhiên nó cũng có ý nghĩa nhất định. Nếu hai nhiên liệu cócùng giới hạn nhiệt độ sôi thì nhiên liệu nào có tỉ trọng cao hơn thường có hàm lượng
các hydrocacbon thơm và naphthenic cao hơn. Các nhiên liệu có tỉ trọng thấp thường
có nhiều parafin. Nhiệt trị (trên một đơn vị khối lượng) của nhiên liệu cũng có xu
hướng giảm khi tỉ trọng tăng.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/9/2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC