Luận văn tốt nghiệp khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất than lên khả năng hấp thụ chọn lọc khí CO2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THAN LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHỌN LỌC KHÍ CO 2 Giảng viên hướng dẫn: LÊ VĂN NHIỀU Sinh viên thực hiện: NGÔ THỊ QUỲNH TRANG MSSV: 08263621 Lớp: ĐHVC4 Khoá: 2008 – 2012 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THAN LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHỌN LỌC KHÍ CO 2 Giảng viên hướng dẫn: LÊ VĂN NHIỀU Sinh viên thực hiện: NGÔ THỊ QUỲNH TRANG MSSV: 08263621 Lớp: ĐHVC4 Khoá: 2008 – 2012 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Ngô Thị Quỳnh Trang MSSV: 08263621 Lớp: ĐHVC4 Chuyên ngành: Công nghệ Hóa vô cơ Tên khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất than lên khả năng hấp phụ chọn lọc khí CO 2 Nhiệm vụ của khóa luận: 1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình than hóa lên khả năng hấp phụ của than Tre. 2. Khảo sát sự ảnh hưởng của phân khúc Tre lên quá trình hấp phụ của than. 3. Khảo sát ảnh hưởng của một số loài Tre lên khả năng hấp phụ của than Tre. Ngày giao khóa luận: 12/2011 Ngày hoàn thành khóa luận: 06/2012 Giảng viên hướng dẫn: Lê Văn Nhiều ii LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Văn Nhiều đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ Tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ Hóa đã truyền đạt cho tôi những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập ở trường. Tôi cũng xin cảm ơn đến Thầy và các bạn học viên – sinh viên làm việc tại phòng thí nghiệm năng lượng sinh học, Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để Tôi hoàn thành tốt đề tài này. Cảm ơn các bạn lớp ĐHVC4 đã cho tôi những lời khuyên, những lời động viên vô cùng quý báu. Cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình về vật chất cũng như động viên khích lệ tinh thần cho Tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 12 tháng 06 năm 2012 Giáo viên hướng dẫn iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2012 Giáo viên phản biện v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1. 1. Khí sinh học 3 1.1.1. Lịch sử phát triển khí sinh học 3 1.1.2. Quá trình hình thành khí sinh học 4 1.1.3. Tính chất của khí sinh học 6 1.1.4. Tình hình sản xuất và sử dụng khí sinh học ở Việt Nam 6 1.2. Lí thuyết các quá trình hấp phụ 7 1.2.1. Hấp phụ trên bề mặt chất rắn 7 1.2.2. Cân bằng hấp phụ và các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 9 1.2.3. Một số chất hấp phụ trong công nghiệp 12 1.3. Công nghệ nhiệt phân biomass 14 1.3.1. Khái niệm 14 1.3.2. Công nghệ nhiệt phân sinh khối 15 1.4. Tre và than Tre 24 1.4.1. Tổng quan về Tre 24 1.4.2. Than tre 32 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 2.1. Kế hoạch tiến hành thực nghiệm 37 2.1.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ 37 2.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của phân khúc Tre 37 2.1.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của loài 38 2.2. Nguyên vật liệu 38 2.3. Dụng cụ thí nghiệm 38 2.4. Trình tự thí nghiệm 40 2.4.1. Mô tả quy trình thí nghiệm 40 2.4.2. Đo độ hấp phụ CO 2 , CH 4 41 vi CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ 44 3.1.1. Kết quả quá trình than hóa Tre Gai 44 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hấp phụ CO 2 của than Tre Gai 45 3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hấp phụ CH 4 của than Tre Gai 47 3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hấp phụ chọn lọc của than Tre Gai 50 3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng ảnh của các phân khúc Tre Gai 53 3.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của loài 55 3.3.1. Tre Vàng Sọc (VS) 55 3.3.2. Tre Là Ngà (LN) 56 3.3.3. So sánh khả năng hấp phụ chọn lọc giữa các loài Tre 57 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 4.1. Kết luận 59 4.2. Kiến nghị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC vii DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 Bảng 1.1: Thành phần biogas tham khảo 5 Bảng 1.2: Tính chất hóa lí của khí sinh học 6 Bảng 1.3: So sánh hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học 9 Bảng 1.4: Một số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt thông dụng 12 Bảng 1.5: Các công nghệ nhiệt phân khác nhau 15 Bảng 1.6: Tỉ lệ sản phẩm nhiệt phân từ những nguyên liệu khác nhau ở 500 o C 18 Bảng 1.7: Tỉ lệ sản phẩm từ các phương pháp nhiệt phân khác nhau 19 Bảng 1.8: So sánh giữa than nhiệt phân chậm và nhiệt phân nhanh ở nhiệt độ 800 o C-1000 o C 19 Bảng 1.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên lượng sản phẩm trong quá trình nhiệt phân chất thải rắn đô thị 20 Bảng 1.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên thành phần hỗn hợp khí trong quá trình nhiệt phân chất thải rắn đô thị. 20 Bảng 1.11: Phân bố tre nứa theo các vùng địa lý 25 Bảng 1.12: Thành phần hóa học của Tre 27 Bảng 1.13 : Tỉ lệ sản phẩm thu được sau quá trình than hoá ở 500 o C 36 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 Bảng 3.1: Khối lượng của mẫu trước và sau khi than hóa 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 Hình 1.1: Các loại đường hấp phụ 10 Hình 1.2: Mô hình đơn giản hóa quá trình nhiệt phân 15 Hình 1.3: Nguyên lý của thiết bị phản ứng dòng liên tục 22 Hình 1.4: Nguyên lý của thiết bị phản ứng tầng sôi tuần hoàn 22 Hình 1.5: Nguyên lý của thiết bị phản ứng nung chân không 23 Hình 1.6: Nguyên lý của thiết bị phản ứng xoáy dòng. 23 Hình 1.7: Thành phần nguyên tố của Tre 27 Hình 1.8 : Tre gai 30 Hình 1.9 : Tre Gai Mỡ 30 Hình 1.10: Tre Là Ngà 30 Hình 1.11: Tre Vàng Sọc 30 Hình 1.12: Than Tre dạng nguyên liệu 32 Hình 1.13: Than Tre dạng bánh 32 Hình 1.14: Sản phẩm lỏng thu được từ quá trình nhiệt phân 36 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 Hình 2.1 : Thiết bị than hóa. 39 Hình 2.2: Tủ sấy. 39 Hình 2.3: Cân phân tích 4 số 39 Hình 2.4: Quy trình thực nghiệm 40 Hình 2.5: Mô hình thiết bị than hóa 41 Hình 2.6: Mô hình thiết bị đo độ hấp phụ của than 42 Hình 2.7: Thiết bị đo độ hấp phụ của than 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 Hình 3.1: Biến thiên lượng than của từng phân khúc Tre Gai theo nhiệt độ than hóa 44 Hình 3.2: Độ hấp phụ CO 2 ở 25 o C của than phần gốc Tre Gai 45 [...]... Chẳng hạn hấp phụ khí hydro lên thủy tinh, hấp phụ khí oxy lên bạc, hấp phụ khí hydro lên sắt là các quá trình thu nhiệt Quá trình hấp phụ thu nhiệt được giải thích là do sự tăng entropy do quá trình phân ly của các phân tử của chất bị hấp phụ hoặc do tăng entropy của chất hấp phụ Dựa vào lực liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, quá trình hấp phụ phân làm hai loại: hấp phụ vật lí và hấp phụ... này kèm theo sản phẩm là các khí CO, H2 1.3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân Quá trình nhiệt phân có thể phân chia thành 2 nhóm lớn: nhiệt độ thấp và nhiêt độ cao Sản phẩm của quá trình nhiệt phân khác nhau và có thể điều khiển bởi nhiệt độ và tốc độ cấp nhiệt cho vật liệu Ở nhiệt độ cao, phần lớn sản phẩm là khí, trong khi ở nhiệt độ thấp phần lớn sản phẩm là dầu nặng Tốc độ gia nhiệt... phút Thấp 600 Khí, dầu, than Nhiệt phân nhanh 0.5-5s Rất cao 650 Bio-oil Sản phẩm 1.3.2.2 Các phản ứng xảy ra trong quá trình nhiệt phân Các phản ứng xảy ra trong quá trình nhiệt phân bao gồm chuỗi các phản ứng của hai quá trình: nhiệt phân sơ cấp và nhiệt phân thứ cấp Các phản ứng xảy ra trong quá trình nhiệt phân sơ cấp:  Quá trình nhiệt phân sơ cấp là quá trình xảy ra trong pha rắn Đó lá quá 15 trình. .. chất hấp phụ, bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, và nhiệt hấp phụ Ví dụ quá trình hấp phụ oxy lên than hoạt tính là quá trình hấp phụ vật lí xảy ra ở một phạm vi rộng khi nhiệt hấp phụ là -100oC, và khi ở nhiệt độ phòng hoặc cao hơn thì nó là quá trình hấp phụ hóa học Bảng 1.3: So sánh hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học Thuộc tính Hấp phụ vật lí Hấp phụ hóa học Nhiệt hấp phụ Bằng hoặc thấp... Cân bằng hấp phụ và các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 1.2.2.1 Cân bằng hấp phụ Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch Các phân tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược lại pha mang càng lớn Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ... phần không có lợi cho quá trình cháy như CO2, H2S, N2…Do vậy, khí sinh học phải được xử lý trước khi đưa vào sử dụng Một trong những phương án được lựa chọn là sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ các thành phần khí không có lợi này trong hỗn hợp khí sinh học Luận án này tập trung nghiên cứu loại bỏ CO2 bằng cách sử dụng chất hấp phụ có tính chọn lọc Than Tre được lựa chọn là phương án khả thi, vì Tre là nguồn... của ngành nông nghiệp địa phương… Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình khoáng hóa các chất thải hữu cơ nhờ vi sinh vật ở điều kiện không có oxy Sản phẩm của quá trình này là hỗn hợp 4 của nhiều loại khí khác nhau bao gồm: CH4, CO2, H2S, NH3, H2, N2, hơi nước, mercaptan, siloxane và một lượng nhỏ các tạp khí khác Hàm lượng các thành phần của biogas phụ thuộc nhiều yếu tố như: quy trình công nghệ,... phân được sử dụng để sản xuất than Trước thế kỷ 18, gỗ và than được xem là cung cấp chất đốt cho lò nấu chảy kim loại trong công nghiệp luyện kim Vào những năm 1700, nhiệt phân than được thực hiện để sản xuất than cốc thay thế cho than trong công nghiệp luyện kim và để sản xuất khí dùng để thắp sáng Đầu những năm 1800, việc sản xuất nhiên liệu khí bởi quá trình nhiệt phân than được sử dụng cho việc thắp... c – ny – 2s) Quá trình phân hủy kỵ khí bao gồm một chuỗi các phản ứng trong đó các hợp chất hữu cơ sẽ được phân hủy thông qua con đường chuyển hóa của các vi sinh vật một cách tự nhiên trong điều kiện môi trường không có oxy Giai đoạn sản xuất biogas là khâu quan trọng nhất của quá trình phân hủy kỵ khí Trong hầu hết các quá trình chuyển hoá kỵ khí, CO2 và CH4 chiếm hơn 99% tổng lượng khí sinh ra trong... hấp phụ chọn lọc ở 25oC của than phần thân Tre Gai 51 Hình 3.10: Độ hấp phụ chọn lọc ở 25oC của than phần ngọn Tre Gai 52 Hình 3.11: Kết quả hấp phụ chọn lọc của than tương ứng với từng phân khúc Tre Gai ở 25oC 53 Hình 3.12: Kích thước của hai phân tử CH4 và CO2 54 Hình 3.13: Độ hấp phụ CO2, CH4 của than Tre Vàng Sọc ở 25oC 55 Hình 3.14: Độ hấp phụ CO2, CH4 của than Tre . khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất than lên khả năng hấp phụ chọn lọc khí CO 2 Nhiệm vụ của khóa luận: 1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình than. CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THAN LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHỌN LỌC KHÍ CO 2 Giảng viên hướng dẫn: LÊ VĂN NHIỀU Sinh viên. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THAN LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHỌN LỌC KHÍ CO 2 Giảng