Tài liệu Sản xuất bio oil từ nhiệt phân biomass

Sản Xuất Bio Oil Từ Nhiệt Phân Biomass GVHD : TS. Nguyễn Hữu Lương HVTH : Bùi Thanh Hải LOGO Nội dung 1 Dầu nhiệt phân (Bio Oil) 2 Phương pháp nhiệt phân 3 Công nghệ nhiệt phân 4 www.themegallery.com Ứng dụng – Hướng tương lai Company Logo Dầu Nhiệt Phân (Bio Oil) Khái niệm : là sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân hay quá trình hóa lỏng nhiên liệu sinh khối www.themegallery.com Company Logo Tính chất của Bio-Oil Bio-oil là một chất lỏng điển hình, thường có màu đen. Khối lượng riêng của dầu này khá lớn (1,2kg/lit) Năng lượng thấp, chỉ từ 16 - 19 MJ/kg, so với 42 - 44 MJ/kg đối với sản phẩm nguồn gốc dầu mỏ. Bio-oil không trộn lẫn hoàn toàn với HC nhưng lại tan trong nước, không giống dầu có nguồn gốc dầu mỏ. Bio-oil chứa ít nitơ hơn sản phẩm dầu mỏ, hầu như không có kim loại nặng và lưu huỳnh trong thành phần. www.themegallery.com Company Logo Tính chất của Bio-Oil Nước : Bio-oil có hàm lượng nước cao, khoảng 15-35 % khối lượng, bắt nguồn từ hơi ẩm trong nhập liệu và được sinh ra của sự hydrat hóa trong suốt phản ứng nhiệt phân và dự trữ. Oxy : Hàm lượng oxygen của các bio-oil thường trong khoảng 35-40% khối lượng, được đóng góp từ hơn 300 hợp chất. Độ nhớt : thay đổi trong khoảng rộng tùy vào nguyên liệu và quá trình nhiệt phân. Thay đổi theo thời gian tồn trữ. www.themegallery.com Company Logo www.themegallery.com Company Logo Tính chất của Bio-Oil Tính acid : Các bio-oil gồm có các axit carboxylic, như axit acetic và axit formic, dẫn đến giá trị pH thấp 2-4. Bio-oil của gỗ thông có pH = 2,6, trong khi của gỗ cứng là 2,8 Nhiệt trị : thấp, bio-oil của các cây dầu có nhiệt trị cao hơn so với rơm rạ, gỗ hoặc chất thải nông nghiệp. Tro : có thể gây ra sự ăn mòn trong các động cơ và các van, thậm chí làm hư hỏng khi hàm lượng tro cao hơn 0,1 % khối lượng.Natri, kali và vanadi gây ra vấn đề ăn mòn ở nhiệt độ cao, trong khi calci gây ra các lắng tụ cứng www.themegallery.com Company Logo www.themegallery.com Company Logo Bio-Oil vs Fuel  Ưu điểm của Bio-Oil dùng làm nhiên liệu : o Không phát thải SOx. o CO2 phát thải không đáng kể, thấp hơn 7%. o Giảm 50% phát thải NOx. o Giảm 75% khí nhà kính. => Nhược điểm : không ổn định, có pH thấp nên dễ gây ăn mòn trong quá trình tồn trữ vận chuyển... Nhiệt phân Biomass thu Bio-Oil Biomass :là tập hợp của các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật (rễ, thân, lá) và động vật (chất thải động vật, vi sinh vật) mà chúng có thể được sử dụng làm nhiên liệu hay đưa vào sản xuất công nghiệp. Biomass hiện tại là nguồn tài nguyên rất lớn nhưng chưa được khai thác và sử dụng triệt để. Hằng năm cả thế giới sản xuất ra khoảng 2 tỉ tấn cây lương thực. Đi đôi với sản lượng đó hàng năm là lượng chất thải tương đương 3 tỉ tấn/năm www.themegallery.com Company Logo www.themegallery.com Company Logo Nhiệt phân Biomass thu Bio Oil Nhiệt phân là phương pháp phân hủy hóa học vật liệu hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Đây là phương pháp chính để thu được nhiên liệu lỏng trực tiếp từ sinh khối(biomass). Nguyên liệu : • Chất thải nông nghiệp: rơm, trấu, bã mía, lá mía, phân gia súc, gia cầm. • Vật liệu từ gỗ: gỗ thải trong xây dựng, mùn cưa, dăm bào… • Các nguồn chất thải công nghiệp: công nghiệp giấy, công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm. • Nguồn tinh bột từ cây trồng: lúa, bắp, khoai mì… www.themegallery.com Company Logo Thành phần biomass Thành phần biomass www.themegallery.com Company Logo Sản phẩm của quá trình nhiệt phân bao gồm: khí (gas) bao gồm methane, hydrogen, CO và CO2; lỏng (dầu nhiệt phân); và rắn (than charcoal) Có thể chia nhiệt phân thành hai quá trình: Nhiệt phân sơ cấp Nhiệt phân thứ cấp. www.themegallery.com Company Logo Nhiệt phân sơ cấp Quá trình nhiệt phân sơ cấp là quá trình xảy ra trong pha rắn, bản chất là phản ứng depolymer hóa. Cơ chế của quá trình này là cơ chế gốc tự do. Ở nhiệt độ lớn hơn 300oC, một số chất chứa các liên kết carboxyl yếu bị phân hủy (gọi là phản ứng decarboxyl hóa): RCOOH → RH + CO2 www.themegallery.com Company Logo Sự hình thành các gốc tự do như sau:  RH R H   Ar  H  Ar  H  1 R1  R2  R  R   2 Ar  R  Ar  R    R  OH  R  OH www.themegallery.com  Company Logo Và sau đó có thể:   R R RR  Nước được sinh ra do phản ứng: H   OH   H 2O  Bằng cách như thế, hydrocarbon sinh ra sẽ có số carbon khác nhau, nằm trong khoảng các nhiên liệu lỏng và khí. www.themegallery.com Company Logo