Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí h2s trong biogas làm nhiên liệu sử dụng cho máy phát điện

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHƢƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XỬ LÝ KHÍ H2S TRONG BIOGAS ĐỂ LÀM NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP.HCM Chủ nhiệm nhiệm vụ: PGS.TS Nguyễn Quang Long Thành phố Hồ Chí Minh - 2017 Trang ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CHƢƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XỬ LÝ KHÍ H2S TRONG BIOGAS ĐỂ LÀM NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 14 tháng 12 năm 2017) Chủ nhiệm nhiệm vụ: Nguyễn Quang Long Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: (ký tên đóng dấu) Thành phố Hồ Chí Minh- 2017 Trang ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP.HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2017 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KH&CN I THÔNG TIN CHUNG Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí H2S biogas làm nhiên liệu sử dụng cho máy phát điện Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Vật liệu Chủ nhiệm nhiệm vụ: Họ tên: Nguyễn Quang Long Năm sinh: 1980 Học vị: Tiến Sỹ Giới tính: Nam Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Năm đạt học vị: 2009 Chức danh khoa học: Phó giáo sư Năm phong chức danh: 2016 Chức vụ: Phó Trưởng Khoa Tên quan cơng tác: Khoa Kỹ Thuật Hóa Học – ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM Địa quan: 268 Lý Thường Kiệt Q.10, TP.HCM Điện thoại quan: 08 38647256-5666 Fax: 8-38636984 Địa nhà riêng: 95/25 Lê Tấn Bê, P An Lạc, Bình Tân, TP.HCM Điện thoại nhà riêng: 01249-665-417 E-mail: nqlong@hcmut.edu.vn Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trường Đại học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP HCM Điện thoại: (84-8) 38.647.256 Fax: (84-8) 38.653.823 Trang E-mail: info@hcmut.edu.vn Website: ww.hcmut.edu.vn Địa chỉ: 268 Lý Thường Kiệt, Phường 14, Quận 10, TP HCM Họ tên thủ trưởng tổ chức: Vũ Đình Thành Số tài khoản: 3713.0.1056923.00000 Kho bạc: Nhà nước TP Hồ Chí Minh Tên quan chủ quản đề tài: Sở Khoa học Công nghệ TP Hồ Chí Minh II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực nhiệm vụ: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 08/ năm 2015 đến tháng 08/ năm 2017 - Thực tế thực hiện: từ tháng 08/năm 2015 đến tháng 12/năm 2017 - Được gia hạn (nếu có): - Lần từ tháng 07 năm 2017 đến tháng 12 năm 2017 Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 580 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ ngân sách khoa học : 580 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: ……………….tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn ngân sách khoa học: Theo kế hoạch Thực tế đạt Số TT Thời gian Kinh phí Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) (Tháng, năm) (Tr.đ) 07/2015 – 290 07/2015 Trang – 290 Ghi (Số đề nghị toán) 290 (Tr.đ) 07/2016 07/2016 – 290 07/2016 – 290 07/2017 07/2017 290 (Tr.đ) 07/2017 c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Thực tế đạt Theo kế hoạch Số Nội dung TT khoản chi Tổng NSKH Nguồn Tổng NSKH khác Trả công lao động 220 (khoa học, khác 220 220 220 255 255 255 12 12 12 12 93 93 93 93 phổ thông) Nguyên, vật liệu, 255 lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác Tổng cộng 580 580 - Lý thay đổi (nếu có): Trang Nguồn 580 580 Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì nhiệm vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) Số Số, thời gian ban hành văn Tên văn Ghi TT 115/TB-SKHCN ngày 30/06/2015 Thơng báo cấp kinh phí 512/QĐ-SKHCN ngày 20/7/2015 Quyết định phê duyệt đề tài 76/2915/HĐ- SKHCN ngày Hợp đồng khoa học công 04/08/2015 nghệ 222/TB-SKHCN ngày 12/09/2016 Thơng báo cấp kinh phí 1180/QĐ-SKHCN ngày 06/12/2017 Quyết định việc thành lập Hội đồng nghiệm thu đề tài Tổ chức phối hợp thực nhiệm vụ: Số TT Tên tổ chức Tên tổ chức Nội dung Sản phẩm đăng ký theo tham gia thực tham gia chủ chủ yếu đạt Thuyết minh yếu - Lý thay đổi (nếu có): Trang Ghi chú* Cá nhân tham gia thực nhiệm vụ: (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân Tên cá nhân đăng ký theo tham gia thực Thuyết minh TS Nguyễn TS Quang Long TS Viễn Lê gia Nguyễn Quang Long Nội dung tham Chủ nhiệm đề tài, chịu trách nhiệm nghiên cứu kết đề tài Tham gia vào thực nội dung 1,3,6,7,11, 12 Sản phẩm chủ yếu đạt Báo cáo phân tích Đào tạo Cơng bố khoa học Minh TS Lê Minh Tham gia vào Báo cáo phân thực Viễn tích nội dung 2, 4, 5,8 TS Ngô Thanh TS Ngô Thanh Tham gia vào Báo cáo phân thực An An tích nội dung 1, 6, 10 Hệ thống pilot PGS.TS Huỳnh PGS.TS Huỳnh Tham gia vào Báo cáo phân thực Kỳ Phương Hạ Kỳ Phương Hạ tích nội dung 1, 3, ThS Đặng Bảo ThS Đặng Bảo Tham gia vào Báo cáo phân thực Trung Trung tích nội dung Mẫu vật liệu Trang Ghi chú* ThS Trần Thị ThS Trần Thị Tham gia vào Báo cáo phân thực Thanh Thúy Thanh Thúy tích nội dung 3,4, 5,6,10,12 Mẫu vật liệu KS Võ Nguyễn Tham gia vào Báo cáo phân thực Lam Uyên tích nội dung 3,4, 5,6,10 Mẫu vật liệu TS KS Nguyễn Tham gia vào Báo cáo phân thực Tuấn Anh tích nội dung 1,3,6,7,10 Hệ thống pilot Phúc Duy Nguyễn Tham gia vào Báo cáo phân thực Thanh tích nội dung 3,4, 5,6,10 Mẫu vật liệu Nguyễn Tham gia vào Báo cáo phân thực Trương Xuân tích nội dung 7,9 Minh 10 ThS - Lý thay đổi ( có): Thành viên du học cơng tác khác giai đoạn thực nội dung giao Tình hình hợp tác quốc tế: Số Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi (Nội dung, thời gian, kinh phí, (Nội dung, thời gian, kinh phí, chú* Trang TT địa điểm, tên tổ chức hợp tác, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham số đoàn, số lượng người tham gia ) gia ) - Lý thay đổi (nếu có): Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, (Nội dung, thời gian, địa điểm ) Ghi chú* kinh phí, địa điểm ) - Lý thay đổi (nếu có): Tóm tắt nội dung, cơng việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngồi) Số Các nội dung, cơng việc Thời gian Người, TT chủ yếu (Bắt đầu, kết thúc quan Trang (Các mốc đánh giá chủ - tháng … năm) thực yếu) Theo kế Thực tế hoạch đạt Tổng hợp vật liệu 07/2015 – 07/2015 – Nguyễn Quang Long/ xử lý H2S 05/2016 05/2016 Huỳnh Kỳ Phương Hạ/ Nguyễn Tuấn Anh/ Nguyễn Phúc Thanh Duy – Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Phân tích cấu trúc 08/2015 – 08/2015 – Lê Minh Viễn – Đại hình thái vật liệu 06/2016 06/2016 phương pháp học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đại Đánh giá hấp phụ khí 07/2015 – 07/2015 – Nguyễn Quang Long/ H2S vật liệu 07/2016 dịng khí mơ 07/2016 hình Nguyễn Phúc Thanh Duy/ Võ Nguyễn Lam H2S/N2 Uyên/ Trần Thị Thanh Thuý – Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Nghiên cứu đánh giá khả 01/2016 – 01/2016 – Võ Nguyễn Lam Uyên/ xử lý H2S vật 07/2016 07/2016 Trần Thị Thanh Thuý – liệu thương mại có Đại học Bách Khoa – Việt Nam so sánh ĐHQG với vật liệu nghiên Trang 10 Mô tả quy trình hoạt động hệ thống: Biogas từ túi chứa biogas qua lọc thô để loại bỏ bụi, tạp chất rắn trước vào cột lọc C-1 (hoặc C-2) Sau cột lọc sơ (C-1) dòng khí tiếp vào cột lọc (C-2) Cột lọc C-1 chứa bọt sắt, cột lọc C-2 chứa viên hấp phụ H2S chứa hỗn hợp ZnCuMn Lưu lượng dịng khí theo dõi điều chỉnh lưu lượng kế F-1 Khí biogas sau lọc trữ túi khí trung gian T-2 nén vào bình chứa cao áp (V-1) thơng qua máy nén E-2 Biogas từ bình cao áp T-3 sử dụng chạy máy phát điện và/ sử dụng làm chất đốt tuỳ theo mục đích thiết bị sử dụng kết nối vào hệ thống Để tái sinh cột lọc (C-1 C-2) quạt thổi khơng khí E-1 sử dụng để cấp nóng tái sinh thông qua gia nhiệt E-3, kết hợp với điều chỉnh phù hợp van tương ứng Khí sau lọc sục qua bể chứa dung dịch NaOH để loại bỏ thành phần SO2 trước thải mơi trường Trong q trình tái sinh cột lọc cột lọc cịn lại hoạt động hệ thống hoạt động liên tục 3.9.2 Quy trình sử dụng hệ thống a Phạm vi áp dụng Quy trình sử dụng sau áp dụng cho hệ thống xử lý biogas dùng vật liệu lọc ZMC nghiên cứu Quy trình áp dụng cho hệ thống gồm phận thiết bị hình 95 b Các bƣớc tiến hành lọc biogas Bước 1: Chuẩn bị Bước chuẩn bị bao gồm cơng việc kiểm tra đóng/mở van hệ thống trước đưa dòng biogas từ túi chứa biogas trang trại vào hệ thống xử lý Kiểm tra đóng van by-pass, van nối với cột xử lý chưa sử dụng, van thuộc phân tái sinh, van nối với thiết bị sử dụng (nếu không dùng): V-2, V-4 V-8 (nếu dùng cột xử lý C-1), V-5 V-7 (nếu dùng cột xử lý C-2), V-6, V-10, V-13 đến V25 Trang 214 Kiểm tra mở van kết nối lọc cột xử lý sử dụng: V-3, V-5 V-7 (nếu dùng cột xử lý C-1), V-4 V-8 (nếu dùng cột xử lý C-2) , V-9, V-11, V12 Việc bật tắt van đơn giản hệ thống trang bị thêm điều khiển tự động điều khiển van khí nén Bước 2: Lọc biogas Mở van V-1 ghi vào sổ nhật ký thời gian lưu lượng lưu lượng kế FM-1 để làm sở tính tốn thời điểm tái sinh vật liệu lọc Theo dõi áp suất túi chứa khí T-2 Thường xuyên theo dõi xả nước lọc Bước 3: Trữ biogas Khi áp suất túi trung gian đạt từ atm bật máy nén khí E-2 để nạp biogas vào bình cao áp (T-3) Trong trình cần theo dõi liên tục công suất lọc biogas hệ thống (m3/h) nhỏ nhiều so với cơng suất máy nén khí Ngồi ra, để tránh xả khí dư từ bình cao áp qua van điều áp V-15 mơi trường cần có biện pháp tiêu thụ biogas bình cao áp sử dụng phát điện nhiên liệu Bước 4: Sử dụng Chạy máy phát điện biogas: Kết nối máy phát điện với tải hệ thống trữ điện (Acqui) Mở van V-16, V-17, V-19 V-21 bật công tắc khởi động máy phát điện Sau đó, lượng khí điều chỉnh phụ thuộc vào loại công suất máy phát điện Sử dụng làm chất đốt: Mở van V-16, V-17, V-19 V-20 đánh lửa để đốt, điều chỉnh lượng khí cần thiết tuỳ thuộc vào mục đích thiết bị đốt Bước 5: Kết thúc Tắt máy phát điện (hoặc thiết bị đốt) , đóng van tương ứng mở bước Tắt máy nén E-2 Trang 215 Đóng van theo trình tự sau: V-21/V-20, V-17, V-19, V-16, FM-1, V-11, V-12, V-3, V-1 c Tái sinh cột lọc Dựa theo tính tốn thời gian sử dụng, cột lọc C-1 C-2 tái sinh cách thổi khơng khí nóng nhiệt độ 200 oC vào cột Hai cột hệ thống thiết kế độc lập nên cột tái sinh cột cịn lại động Các bước tái sinh cột lọc sau: Trường hợp tái sinh cột C-1: Kiểm tra pH dung dịch kiềm bể T-4, đảm bảo pH >13 Kiểm tra đóng van V-5 V-7, mở van V-22 V-24 Bật gia nhiệt E-3 Bật quạt thổi E-1 tiến hành tái sinh Cần lưu ý thời gian tái sinh tính từ bắt đầu đạt nhiệt độ khơng khí 200 0C Trong tái sinh cần thường xuyên kiểm tra pH bể T-4 để bổ sung dung dịch NaOH cần thiết Đóng van V-22 V-24 để kết thúc trình tái sinh Trường hợp tái sinh cột C-2: Kiểm tra pH dung dịch kiềm bể T-4, đảm bảo pH >13 Kiểm tra đóng van V-4 V-8, mở van V-23 V-25 Bật gia nhiệt E-3 Bật quạt thổi E-1 tiến hành tái sinh Cần lưu ý thời gian tái sinh tính từ bắt đầu đạt nhiệt độ khơng khí 200 0C Trong tái sinh cần thường xuyên kiểm tra pH bể T-4 để bổ sung dung dịch NaOH cần thiết Đóng van V-23 V-25 để kết thúc trình tái sinh Trang 216 d Quy trình xử lý chất thải rắn sau sử dụng Chất hấp phụ sau sử dụng có chứa thành phần oxit kim loại ZnO, MnO, CuO hợp chất sunfua kim loại Đây chất thải rắn thuộc danh mục chất thải rắn nguy hại (MS: 020602) theo theo Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT Do vậy, chất thải rắn phải xử lý chất thải rắn nguy hại Để đơn giản cho người sử dụng, vật liệu hấp thụ sau sử dụng cần chuyển lại cho công ty sản xuất cung cấp vật liệu hấp thụ thay vật liệu Chất thải rắn sau tập hợp xử lý cơng ty mơi trường có chức xử lý chất thải rắn nguy hại Trong trường hợp này, đơn vị sử dụng cần có theo dõi báo cáo với quan chức theo yêu cầu nghị định số 155/2016/NĐ-CP quản lý chất thải rắn nguy hại Chi phí tính chi phí sản xuất vật liệu e Các lƣu ý sử dụng hệ thống Trong trình vận hành hệ thống cần lưu ý: - Tuân thủ thời gian tái sinh thay vật liệu dùng cột C-1 cột C-2 - Định kỳ lấy mẫu khí kiểm tra hàm lượng H2S van V-10 Việc kiểm tra tiến hành kit phân tích phù hợp - Thay lọc thô, đặt biệt lọc F-1, trường hợp lưu lượng khí giảm bất thường - Thường xuyên theo dõi áp suất túi chứa trung gian (T-2) áp suất bình chứa cao áp Khuyến cáo sử dụng vật liệu chống ăn mòn chế tạo bình chứa cao áp ví dụ inox 306 - Kiểm tra van an tồn bình chứa cao áp (V-15) theo định kỳ - Chỉ bật máy nén có khí túi chứa trung gian T-2 - Khi phát có khí biogas rị rỉ từ hệ thống - từ mùi H2S đặc trưng- cần đóng van V-1 V-2 hệ thống Sau liên hệ với đơn vị cung cấp hệ thống để khắc phục rò rỉ hệ thống Trang 217 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý khí H2S biogas làm nhiên liệu sử dụng cho máy phát điện” hoàn thành nội dung đăng ký thuyết minh, gồm:  Tổng hợp vật liệu: tổng hợp vật liệu hấp phụ sở ZnO (27 loại) Fe2O3 (14 loại), ngồi cịn tổng hợp thêm vật liệu mao quản zeolite X (7 loại) MCM-41(5 loại)  Phân tích cấu trúc hình thái vật liệu phương pháp đại: thực phân tích cấu trúc vật liệu phương pháp XRD, phân tích hình thái vật liệu phương pháp SEM, xác định diện tích bề mặt riêng phương pháp hấp phụ N2 nhiệt độ thấp (BET), ra, sử dụng thêm phương pháp phân tích khác TGA, FTIR, UV-VIS ICP  Đánh giá khả xử lý khí H2S vật liệu dịng khí mơ hình H2S/N2: thực đánh giá dung lượng hấp phụ H2S vật liệu khảo sát ảnh hưởng yếu tố gồm: thành phần nguyên liệu chính, chất xúc tiến, binder (chất kết dính), chất tạo độ xốp, điều kiện xử lý nhiệt, nồng độ H2S đầu vào, tốc độ thể tích (GHSV), tạp chất biogas, điều kiện tái sinh  Nghiên cứu đánh giá khả xử lý H2S vật liệu thương mại có Việt Nam so sánh với vật liệu nghiên cứu này: đánh giá khả xử lý H2S 03 vật liệu thương mại so sánh với vật liệu nghiên cứu Kết cho thấy vật liệu tổ hợp oxit ZnO-CuO-MnO, Fe2O3/bentonite cho kết xử lý tốt so với vật liệu thương mại thể thông qua dung lượng hấp phụ H2S vật liệu Tuy nhiên xét thêm yếu đồ bền học vật liệu Zn811-B20 (Tb10) vật liệu đạt tiêu chí theo yêu cần đề tài  Nghiên cứu thăm dò khả phục hồi tái sử dụng lại vật liệu: dựa khả tiến hành thực tế, nghiên cứu vấn đề tái sinh Trang 218 thực khác cho nhóm vật liệu, gồm : sử dụng dịng khơng khí nóng 200 oC vật liệu ZnO, Fe2O3 80 oC vật liệu mao quản Kết tốt thu nhóm vật liệu mao quản MCM-41 gắn nhóm chức NH2 Vật liệu có khả phục hồi hồn tồn sau lần tái sinh dịng khí N2 nhiệt độ 80oC Tuy vậy, dung lượng hấp phụ thấp (kém 10 lần so với vật liệu ZnO) trình tổng hợp tốn nên khơng khuyến khích áp dụng thực tiễn  Thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống pilot điều kiện thực: thực việc thử nghiệm hệ thống pilot suất m3/giờ (đktc) trang trại chăn nuôi Củ Chi Các kết thử nghiệm cho thấy hệ thống xử lý tốt H2S biogas ứng dụng chạy máy phát điện công suất nhỏ Các thông số động học để mô đường cong hấp phụ xác định từ kết thực nghiệm điều kiện thực Việc tính tốn cột lọc có kích thước khác thực dựa thơng số từ mơ hình để ứng dụng hệ thống có yêu cầu khác cho đạt hiệu chi phí tối ưu  Tính tốn kinh tế: thực việc tính tốn chi phí xử lý H2S điều kiện vận hành khác điều kiện hàm lượng H2S ban đầu khác Phương án dùng vật liệu ZCM phát triển nghiên cứu với hai lần tái sinh trình sử dụng đề xuất đơn giản vận hành, tinh gọn hệ thống chí phí xử lý chấp nhận Chi phí xử lý biogas thay đổi từ 1.161 VNĐ/ m3 đến 4.474 VNĐ/m3 phụ thuộc vào hàm lượng H2S dòng biogas ban đầu Phương pháp làm biogas vật liệu ZCM tạo nguồn nhiên liệu giá rẻ cho ứng dụng lò đốt, ưu việt hẳn nguồn nhiên liệu có  Về ứng dụng phát điện, trang trại thử nghiệm, điện từ biogas có chi phí sản xuất rẻ so với điện từ dầu diesel rẻ giá điện lưới vào cao điểm Việc sử dụng hệ thống xử lý biogas để tạo nguồn biogas Trang 219 sản xuất điện thay điện lưới vào cao điểm giúp trang trại chủ động nguồn lượng điện, loại bỏ khí độc hại tiết kiệm chi phí điện 4.2 Kiến nghị Từ kết nghiên cứu đề tài, để thực đưa nghiên cứu vào thực tiễn trang trại với quy mơ lớn, nhóm nghiên cứu chúng tơi có kiến nghị sau với sở khoa học cơng nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh:  Tiếp tục hỗ trợ kinh phí để nhóm nghiên cứu thực phát triển tiếp công nghệ làm giàu CH4 để tạo biomethane làm nhiên liệu thay CNG cho phương tiện giao thông dự án sản xuất thử nghiệm vật liệu rắn phát triển nghiên cứu nhằm làm chủ công nghệ lọc H2S biogas tạo nhiên liệu giảm thiểu chất ô nhiễm môi trường hướng đến phát triển bền vững ngành chăn nuôi thành phố  Hỗ trợ xây dựng hệ thống mẫu xử lý biogas sản xuất điện với khả cung cấp điện khoảng 10% cho trang trại chăn nuôi Gia Phát, Củ Chi – trang trại thuộc “Hợp tác xã chăn nuôi heo an toàn Tiên Phong” Đây trang trại điển hình ứng dụng tiêu chuẩn quản lý an toàn nhằm tạo sản phẩm đảm bảo an toàn sức khoẻ cho người dân thành phố Việc thí điểm thành cơng tạo mơ hình chăn ni khép kín, xử lý chất thải bảo, vệ mơi trường, tăng hiệu bền vững nguồn thực phẩm an toàn cho người dân Thành phố Ngoài ra, trình thực nghiệm thực địa tiến hành thời gian dài sáu tháng mơi trường có khí ăn mịn (H2S SO2) với nồng độ cao, nên hệ thống xử lý, sản phẩm từ đề tài, bị ăn mịn hầu hết, tồn phận kim loại hệ thống bị ăn mịn rĩ sét hồn tồn, khơng thể lưu giữ lâu Đồng thời với hệ thống vật liệu xử lý sử dụng toàn trình thử nghiệm thực địa Vì vậy, sau kết thúc đề tài, hai sản phẩm nghiên cứu, gồm hệ thống xử lý vật liệu xử lý, lưu giữ dạng đĩa CD để lưu trữ hình ảnh hệ Trang 220 thống vật liệu xử lý Các hình ảnh lưu giữ gồm chi tiết phận hệ thống, trình chế tạo lắp đặt hệ thống, trình đưa vật liệu vào hệ thống, hình ảnh hệ thống thực địa thực nghiệm hình ảnh vận hệ thống thực đia, hình ảnh chi tiết vật liệu xử lý Với thông tin lưu trữ việc phổ biến thơng tin sản phẩm nghiên cứu thuận lợi dễ dàng cần thiết Trang 221 BẢNG THỐNG KÊ SẢN PHẨM ĐỀ TÀI DANH MỤC SẢN PHẨM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DẠNG KẾT QUẢ I, II TT Tên sản Số Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật phẩm lƣợng Đăng ký Kết đạt đƣợc Hệ thống hoạt động liên tục, Hệ thống hoạt động liên tục, có hệ thống điều khiển có hệ thống điều khiển theo dõi lưu lượng, có khả theo dõi lưu lượng, có khả xử lý H2S biogas xử lý H2S biogas từ trang trại chăn nuôi để từ trang trại chăn nuôi để làm nhiên liệu chạy máy làm nhiên liệu chạy máy phát điện với hàm lượng H2S phát điện với hàm lượng H2S Hệ thống xử lý thấp 50 ppm nhiệt trị thấp 50 ppm nhiệt trị tối thiểu 20 MJ/m3 (đktc) tối thiểu 20 MJ/m (đktc) suất Hệ thống gồm 02 cột hấp thụ Hệ thống gồm 02 cột hấp thụ hóa học có đặc điểm: hóa học có đặc điểm: biogas 1m3/giờ (điều kiện tiêu chuẩn) 01 - Dạng tháp đệm; - Dạng tháp đệm; - Vật liệu: nhựa HDPE - Vật liệu: nhựa PVC; PVC; - Kích thước bản: Kích thước bản: Ø210mm x 1560 mm Ø100-300mm x 1500- - Hoạt động nhiệt độ 3000mm thường áp suất thường; - Hoạt động nhiệt độ - Tốc độ thể tích: GHSV thường áp suất thường; (F/V) thay đổi từ = 43 – 172 -1 - Tốc độ thể tích: GHSV= h Trang 222 F/V  100 h-1 (F: lưu lượng dịng khí, V: (F: lưu lượng dịng khí, V: thể tích lớp hấp thụ rắn) thể tích lớp hấp thụ rắn) - Hình dạng: hình trụ, - Hình dạng: hình trụ, - Đường kính: 2-15 mm - Đường kính: mm - Chiều cao: 5-30 mm - Chiều cao: 10-20 mm - Hàm lượng ZnO (hoặc - Hàm lượng ZnO (hoặc Vật liệu Fe2O3): 20 – 70% Fe2O3): 65% - Hàm lượng Al2O3: - Hàm lượng Al2O3: - 50%kl 3,4 %kl hấp thụ Sử - Hàm lượng bentonite/cao - dụng hệ 10 kg thống pilot (sản phẩm 1) Hàm lượng lanh: - 50%kl 20%kl - Hàm lượng SiO2: - Hàm lượng SiO2: – 50%kl 10%kl bentonite: - Hàm lượng oxit kim - Hàm lượng oxit kim loại khác (CuO, MnO2, NiO, loại khác: CuO: 7,1%kl., CoO, CaO, ): – 10%kl MnO: 7,9 %kl - Dung lượng hấp thụ H2S: - Dung lượng hấp thụ H2S: 20-80 mgS/g 42,6 mgS/g - Độ bền cơ: 30-100 N - Độ bền cơ: 32,5 N (0,26 MPa) Quy trình sử dụng hệ 01 Quy trình đầy đủ Quy trình đầy đủ bước sử dụng hệ thống xử lý bước sử dụng hệ thống xử lý Trang 223 để đảm bảo yêu cầu nồng độ để đảm bảo yêu cầu nồng độ H2S đầu biogas thấp H2S đầu biogas thấp 50 ppmv, gồm có: 50 ppmv, gồm có: thống - Quy trình sử dụng phần - Quy trình sử dụng phần xử lý sơ xử lý sơ - Quy trình sử dụng thiết bị - Quy trình sử dụng thiết bị chính - Quy trình tồn trữ sử - Quy trình tồn trữ sử dụng khí sản phẩm dụng khí sản phẩm - Quy trình xử lý vật liệu rắn - Quy trình xử lý vật liệu rắn sau sử dụng sau sử dụng DANH MỤC SẢN PHẨM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DẠNG KẾT QUẢ III, IV TT Tên tài liệu Số lƣợng Kết đạt đƣợc Đăng ký Sáng chế Giải pháp hữu 01 ích Đã hồn thành (đang đợi thủ tục từ quan chủ quản) Bài báo tạp chí quốc tế 01 Đã hồn thành Báo cáo phân tích 01 Đã hồn thành Đào tạo đại học 02 Đã hoàn thành Đào tạo sau đại học 01 Đã hoàn thành Trang 224 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cổng thông tin Bộ Công Thương: http://nlsh.khcn-moit.gov.vn truy xuất ngày 01/10/2014, “Hiệu lượng an tồn cho mơi trường từ sử dụng biogas” [2] Nguyễn Phước Dân, “Một số hoạt động nhóm Mơi Trường xã Thái Mỹ, Huyện Củ Chi”, Báo cáo “Hội thảo Nông dân” thuộc dự án “Kết hợp bền vững Nông nghiệp địa phương ngành Công nghiệp chế biến Biomass”, (2014) [3] http://www.baotayninh.vn/ , truy xuất ngày 01/06/2014 [4] Caye Drapcho , John Nghiem, Terry Walker, Biofuels Engineering Process Technology, McGraw-Hill Professional; (2008) [5] Bui Van Ga, T V Nam, T T Tung, and T L Tram 2009 Biogas-petroleum conversion kit for stationary engines.Engine and Alternative Fuels Conference, Ho Chi Minh City, Vietnam, December 22 [6] Yu, J., Chang, L., Li, F., & Xie, K A review on research and development of iron-based sorbents for removal of hydrogen sulfide from hot coal gases Frontiers of Chemical Engineering in China, 4(4), 529-535 (2010) [6] J Walsh, C Ross, M Smith, and S Harper, "Utilization of biogas," Biomass, vol 20, pp 277-290, 1989 [7] S E Hosseini and M A Wahid, "Biogas utilization: experimental investigation on biogas flameless combustion in lab-scale furnace," Energy Conversion and Management, vol 74, pp 426-432, 2013 [8] L B Allegue, J Hinge, and K Allé, "Biogas and bio-syngas upgrading," 2012 [9] A Bauen, G Berndes, M Junginger, M Londo, F Vuille, R Ball, T Bole, C Chudziak, A Faaij, and H Mozaffarian, "Bioenergy: a sustainable and reliable energy source A review of status and prospects," Bioenergy: a sustainable and reliable energy source A review of status and prospects, 2009 [10] S Delsinne, "Biogas Safety and Regulation," in Discussion document for the workshop organized on, 2010 [11] N Environnement, "Biogas composition," ed, 2009 [12] S Lampe, "Assessment of fuel gas cleanup systems for waste gas fueled power generation," EPRI, Palo Alto, CA, vol 1012763, 2006 [13] M El-Fadel, A N Findikakis, and J O Leckie, "Environmental impacts of solid waste landfilling," Journal of environmental management, vol 50, pp 1-25, 1997 [14] W Urban, K Girod, and H Lohmann, "Technologien und Kosten der Biogasaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz," Ergebnisse der Markterhebung, vol 2008, p 2008, 2007 [15] S Rasi, Biogas composition and upgrading to biomethane: University of Jyväskylä, 2009 Trang 225 [16] A Pertl, P Mostbauer, and G Obersteiner, "Climate balance of biogas upgrading systems," Waste management, vol 30, pp 92-99, 2010 [17] D Deublein and A Steinhauser, Biogas from waste and renewable resources: an introduction: John Wiley & Sons, 2011 [18] F S Manning and R E Thompson, Oilfield Processing of Petroleum: Natural gas: PennWell Books, 1991 [19] A L Kohl and R Nielsen, Gas purification: Gulf Professional Publishing, 1997 [20] C L Garcia and J A Lercher, "Adsorption of hydrogen sulfide on ZSM zeolites," The Journal of Physical Chemistry, vol 96, pp 2230-2235, 1992 [21] P Cosoli, M Ferrone, S Pricl, and M Fermeglia, "Hydrogen sulphide removal from biogas by zeolite adsorption: Part I GCMC molecular simulations," Chemical Engineering Journal, vol 145, pp 86-92, 2008 [22] Nguyen Quang Long Nguyen Thanh Minh, Ho Thi Vuong, Nguyen Phu Qui, Huynh Ky Phuong Ha, "Ion Exchanged Zeolite X for H2S Adsorption at Room Temperature," AUN/SEED-Net Regional Conference on Chemical Engineering 2014, Jogyakarta, Indonesia, 2014 [23] J Huertas, N Giraldo, and S Izquierdo, "Removal of H2S and CO2 from Biogas by Amine Absorption," ed: Part [24] K Scott, Handbook of industrial membranes: Elsevier, 1995 [25] S Basu, A L Khan, A Cano-Odena, C Liu, and I F Vankelecom, "Membrane-based technologies for biogas separations," Chemical Society Reviews, vol 39, pp 750-768, 2010 [26] P R Westmoreland and D P Harrison, "Evaluation of candidate solids for hightemperature desulfurization of low-Btu gases," Environmental science & technology, vol 10, pp 659-661, 1976 [27] M Yumura and E Furimsky, "Comparison of calcium oxide, zinc oxide, and iron (III) oxide hydrogen sulfide adsorbents at high temperatures," Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, vol 24, pp 1165-1168, 1985 [28] S Tamhankar, M Bagajewicz, G Gavalas, P Sharma, and M Flytzani-Stephanopoulos, "Mixed-oxide sorbents for high-temperature removal of hydrogen sulfide," Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, vol 25, pp 429-437, 1986 [29] Jianglong Yu, L.C., Fan Li, Kechang Xie, A review on research and development of ironbased sorbents for removal of hydrogen sulfide from hot coal gases Frontiers of Chemical Engineering in China, 2010 4(4): p 529-535 [30] Kobayashi, M., H Shirai, and M Nunokawa, High-Temperature Sulfidation Behavior of Reduced Zinc Ferrite in Simulated Coal Gas Revealed by in Situ X-ray Diffraction Analysis and Mössbauer Spectroscopy Energy & Fuels, 2002 16(3): p 601-607 [31] E Sasaoka, S Hirano, S Kasaoka, and Y Sakata, "Characterization of reaction between zinc oxide and hydrogen sulfide," Energy & Fuels, vol 8, pp 1100-1105, 1994 Trang 226 [32] I I Novochinskii, C Song, X Ma, X Liu, L Shore, J Lampert, and R J Farrauto, "Low-temperature H2S removal from steam-containing gas mixtures with ZnO for fuel cell application ZnO particles and extrudates," Energy & Fuels, vol 18, pp 576-583, 2004 [33] S Lew, A Sarofim, and M Flytzani-Stephanopoulos, "The reduction of zinc titanate and zinc oxide solids," Chemical engineering science, vol 47, pp 1421-1431, 1992 [34] S Lew, A F Sarofim, and M Flytzani-Stephanopoulos, "Sulfidation of zinc titanate and zinc oxide solids," Industrial & engineering chemistry research, vol 31, pp 1890-1899, 1992 [35] Vũ Thanh Quang, Ngô Văn Tuyến, Trịnh Giáng Hương, and Vương Hữu Anh "Chế tạo vật liệu hấp phụ H2S dạng viên đùn từ ZnO hoạt tính." Tạp chí Hóa Học 47, no (2009): 5-9 [36] Huỳnh Quyền, et.al, Hội thảo lần – dự án sinh khối JICA-JST Việt Nam, 2014 [37] Nguyen Quang Long, et al 2nd science and technology conference-2014 for Sustainable Development of Natural Resources, Energy and Environment (SDNEE-2), 2014 [38] Nguyen Quang Long, et al The 12th Vietnam – Japan International Joint Symposium 2014, 2014 [39] Wellinger A, Linberg A Biogas upgrading and utilization – IEA Bioenergy Task 24 Paris, France: International Energy Association (2000) [40] Kun – Lin John Lee, Srdjan Nesic "EIS investigation on the electrochemistry of CO2/H2S corrosion”, pp 04728 NACE International, Houston, Texas (2004) [41] TCVN 5689:2002 [42] Van Ga, B., Van Nam, T., Tung, T T H., Tien, L M., & Thach, L X Study of Performance of Biogas Spark Ignition Engine Converted from Diesel Engine In The International Conference on Green Technology and Sustainable Development Hochiminh City, Vietnam (2012) [43] Pipatmanomai, S., Kaewluan, S., & Vitidsant, T (2009) Economic assessment of biogasto-electricity generation system with H2S removal by activated carbon in small pig farm Applied Energy, 86(5), 669-674 [44] Chang, C W., Lee, T H., Lin, W T., & Chen, C H (2014) Electricity Generation Using Biogas from Swine Manure for Farm Power Requirement International Journal of Green Energy [45] Cormos, Calin-Cristian Techno-economic and Environmental Analysis of Hydrogen and Power Co-generation based on Co-gasification of Coal and Biomass/Solid Wastes with Carbon Capture Chemical Engineering, 2014, 37 [46] Cerf, M T., Ahlm, M., Pomykała, R., Proietti, s., Paolucci, l., & Date, s Report on technical assessment of the main gas engine technologies available (2013) [47] Trogisch, S., and W E Baaske "Biogas powered fuel cells Case studies for their implementation." ISBN 3.85487 (2004): 626 Trang 227 [48] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Tran Thanh Hai Tung, Le Minh Tien, Le Xuan Thach, “A study on the performamce of biogas spark ignition engines Converted from diesel engines” The 2012 International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD2012) 332 [49] Nguyễn Phú Quí, Nguyễn Quang Long, Huỳnh Kỳ Phương Hạ, Properties and H2S removal capacity of composite ZnO/Al2O3, Journal of Science and Technology, 52 (2B), 217223, 2014 [50] Nguyễn Quang Long, Trần Xuân Lộc, Experimental and modeling study on roomtemperature removal of hydrogen sulfide using a low-cost extruded Fe2O3-based adsorbent., Adsorption, Volume 22, Issue 3, 397-408, 2016 [51] Nguyen Quang Long, Ho Thi Vuong, Huynh Ky Phuong Ha, W Kuniawan, H Hinode, T Baba, Preparation, Characterization of Ion-Exchanged Zeolite X, ASEAN Engineering Journal - Part B, Vol.5 - No -, 4-14, 2015 [52] Thai Nhi Hiep, Lam Hoa Hung, Nguyen Quang Long, Modified MCM-41 For RoomTemperature H2S Adsorption With Excellent Regenerability, Journal of Catalysis and Adsorption, Vol.4 (No 3), 55-59, 2015 [53] M Xue, R Chitrakar, K Sakane, and K Ooi, "Screening of adsorbents for removal of H2S at room temperature," Green chemistry, vol 5, pp 529-534, 2003 [54] Wang, Lawrence K., Yung-Tse Hung, and Nazih K Shammas, eds Physicochemical treatment processes Vol Humana Press, 2005 Trang 228