Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ của thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da thành sản phẩm dạng nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐINH QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN NHIỆT ĐỘ THẤP TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIÀY DA THÀNH SẢN PHẨM DẠNG NHIÊN LIỆU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐINH QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN NHIỆT ĐỘ THẤP TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIÀY DA THÀNH SẢN PHẨM DẠNG NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG VĂN LONG Hà Nội – Năm 2014 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẾ THẢI RẮN DA GIẦY VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT PHÂN XỨ LÝ PHẾ THẢI RẮN 11 1.1 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1.5.6 1.5.7 1.5.8 1.5.9 1.6 1.6.1 1.6.2 1.7 1.8 1.9 Đặc điểm chung phế thải rắn từ trình gia công sản xuất giầy da Việt Nam 12 Ảnh hƣởng phế thải giầy da đến ngƣời môi trƣờng 14 Lịch sử hình thành công nghệ nhiệt phân chất thải rắn hữu 16 Cơ sở lý thuyết công nghệ nhiệt phân 17 Sự hình thành sản phẩm nhiệt phân dạng lỏng 19 Sự hình thành sản phẩm nhiệt phân dạng rắn- than nhiệt phân 19 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình nhiệt phân chất thải rắn hữu 19 Nhiệt độ nhiệt phân 19 Tốc độ nâng nhiệt 22 Cấu trúc, thành phần hóa học kích thƣớc nguyên liệu nhiệt phân 23 Thời gian nhiệt phân 23 Dạng lò phản ứng hệ thống thiết bị 24 Sự tồn oxy lò phản ứng 24 Trạng thái lỏng nguyên liệu trình nhiệt phân 24 Chất xúc tác 25 Áp suất 25 Phân loại công nghệ thiết bị nhiệt phân 26 Phân loại công nghệ nhiệt phân 26 Phân loại hệ thống thiết bị nhiệt phân 27 Kinh nghiệm nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết bị nhiệt phân xử lý chất thải rắn nguồn gốc hữu giới 30 Kinh nghiệm nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết bị nhiệt phân xử lý chất thải rắn nguồn gốc hữu nƣớc 35 Kết luận chƣơng 36 CHƢƠNG 2: 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.7 2.8 THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 38 Đối tƣợng nghiên cứu 38 Mẫu thí nghiệm nhiệt phân 40 Phƣơng pháp nghiên cứu 41 Mục tiêu thí nghiệm 41 Yêu cầu thiết bị thí nghiệm 41 Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 42 Sơ đồ công nghệ hệ thống thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 42 Mô tả chi tiết hệ thống thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 43 Tính toán số thông số thiết bị hệ thống thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 44 Thiết kế hệ thống thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 48 Sản phẩm chế tạo thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 51 Quy trình thí nghiệm 52 Kết thí nghiệm 54 Kết thí nghiệm xác định nhiệt độ nhiệt phân phế thải da thuộc 55 Kết thí nghiệm xác định tốc độ nâng nhiệt thích hợp nhiệt phân phế thải da thuộc 62 Đánh giá sản phẩm nhiệt phân dạng nhiên liệu 66 Kết luận chƣơng 69 CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIẦY DA CÔNG SUẤT 50 KG/MẺ 70 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Đề xuất sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da 70 Mô tả hoạt động tổ hợp thiết bị nhiệt phân 72 Sản phẩm chế tạo 76 Quy định an toàn vận hành hệ thống thiết bị nhiệt phân 77 Kết luận chƣơng 78 KẾT LUẬN CHUNG 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 LỜI CAM ĐOAN Tôi Đinh Quốc Cƣờng, học viên cao học lớp Kỹ thuật Môi trƣờng khóa 2012-2014, mã số học viên CB120425, thực đề tài “Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da thành sản phẩm dạng nhiên liệu’’ dƣới hƣớng dẫn TS Dƣơng Văn Long Giám đốc Trung tâm Công nghệ Thiết bị Môi trƣờng - Viện Nghiên cứu Cơ khí Bộ Công Thƣơng Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu thảo luận luận văn thật không chép tài liệu khác Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2014 Học viên Đinh Quốc Cƣờng LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS Dƣơng Văn Long – Giám đốc TT Công nghệ Thiết bị Môi trƣờng – Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thƣơng tận tình hƣớng dẫn, bảo tạo điều kiện để thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho đƣợc học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc, cán công nhân viên Công ty CP Xây dựng Giầy da Hồng Việt - huyện Xuân Trƣờng - tỉnh Nam Định hợp tác tốt giúp hoàn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thƣơng (NARIME) bên cạnh ủng hộ, giúp đỡ động viên suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2014 Học viên Đinh Quốc Cƣờng DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BAT Công nghệ có tốt nhất” (Best Available Technology - BAT) BVMT Bảo vệ môi trƣờng CAI-ASIA Tổ chức sáng kiến không khí thành phố châu Á CDM Cơ chế phát triển CTR Chất thải rắn CTRHC Chất thải rắn nguồn gốc hữu CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt LSHS Low Sulphur Heavy Stock (Dầu nặng có hàm lƣợng S thấp) NGOs Các tổ chức phi phủ PAHs Hợp chất đa vòng PCB Polychlorinated Biphenyls (Chất hữa khó phân hủy) PTDR Plasma Thermal Destruction Recovery (Nhiệt phân plasma) QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UNEP United Nations Environment Programme (Chƣơng trình Môi trƣờng Liên Hợp Quốc) VOCs Volatile organic compounds (Chất hữu dễ bay hơi) VSV Vi sinh vật WB Ngân hàng Thế giới WHO World Health Organization (Tổ chức y tế giới) DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Chất thải rắn trình sản xuất giầy dép da 13 Bảng 1.2: Nhiệt độ nhiệt phân số nghiên cứu nhiệt phân phế thải da thuộc công bố giới 21 Bảng 1.3: Các chất xúc tác zeolite thông dụng cho nhiệt phân 25 Bảng 1.4: Bảng so sánh dạng công nghệ nhiệt phân 26 Bảng 2.1: Bảng tổng hợp thí nghiệm giai đoạn xác định nhiệt độ nhiệt phân phế thải da thuộc 56 Bảng 2.2: Bảng tổng hợp kết thí nghiệm giai đoạn xác định tốc độ nâng nhiệt phù hợp 63 Bảng 2.3: Kết phân tích dầu nhiệt phân da thuộc 66 Bảng 2.4: Kết phân tích than nhiệt phân phế thải da thuộc 66 Bảng 2.5: Kết phân tích sản phẩm cháy khí nhiệt phân 67 Bảng 2.6: Kết quan trắc khí thải tổ hợp thiết bị nhiệt phân phế thải da thuộc 67 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quá trình gia công sản xuất giầy da công nghệ ép-dán 13 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý trình nhiệt phân 17 Hình 1.3: Hình ảnh qua kính hiển vi điện tử SEM cấu trúc phế thải da thuộc 22 Hình 1.4 Hệ thống thiết bị nhiệt phân dạng lò đứng cố định công suất 50 tấn/ngày Advanced Biorefinery 28 Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống thiết bị nhiệt phân dạng lò quay 29 Hình 1.6: Lò phản ứng nhiệt phân dạng quay Trung Quốc chế tạo 29 Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống lò phản ứng nhiệt phân dạng trục vít hệ thống lò phản ứng nhiệt phân dạng trục vít Northern Poultry Cluster Ltd 30 Hình 1.8: Hệ thống nhiệt phân lốp xe phế thải cố định ROI-Mỹ 31 Hình 1.9: Nhà máy nhiệt phân lốp phế thải WasteGen (Anh) Technip (Đức) 32 Hình 1.10: Hệ thống nhiệt phân nhựa phế thải KIER (Hàn Quốc) 33 Hình 1.11: Sơ đồ nhiệt phân nhựa phế thải Nanofuel Engineering, Đức 33 Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống thiết bị nhiệt phân biomass hãng Mitsui (Nhật Bản) 34 Hình 2.1 : Hiện trạng sản xuất Công ty Cổ phần Xây dựng Giầy da Hồng Việt - huyện Xuân Trƣờng - tỉnh Nam Định 38 Hình 2.2 : Hiện trạng chất thải rắn Công ty Cổ phần Xây dựng Giầy da Hồng Việt - huyện Xuân Trƣờng - tỉnh Nam Định 39 Hình 2.3: Bãi đổ hở phế thải sản xuất công ty CP Xây dựng Giầy da Hồng Việt 39 Hình 2.4: Mẫu thí nghiệm nhiệt phân phế thải da giầy 41 Hình 2.5: Sơ đồ công nghệ hệ thống thiết bị thí nghiệm nhiệt phân phế thải da thuộc42 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 46 Hình 2.7: Thiết kế thiết bị thí nghiệm nhiệt phân phế thải da thuộc 48 Hình 2.8: Thiết kế lò thí nghiệm nhiệt phân 49 Hình 2.9: Sơ đồ bố trí điện trở cấp nhiệt lò thí nghiệm nhiệt phân 50 Hình 2.10: Thiết kế phận ngƣng tụ gián tiếp thiết bị thí nghiệm nhiệt phân 50 Hình 2.11: Sản phẩm chế tạo thiết bị thí nghiệm nhiệt phân phế thải da thuộc 51 Hình 2.12: Sản phẩm dầu nhiệt phân phế thải da thuộc 54 Hình 2.13: Sản phẩm dầu than nhiệt phân phế thải da thuộc 55 Hình 2.14: Biểu đồ thể tỷ lệ sản phẩm nhiệt phân phế thải da thuộc nhiệt độ khác 57 Hình 2.15: Biểu đồ thể thay đổi tỷ lệ sản phẩm than nhiệt phân phế thải da thuộc nhiệt độ khác 59 Hình 2.16: Biểu đồ thể thay đổi tỷ lệ sản phẩm dầu nhiệt phân phế thải da thuộc nhiệt độ khác 60 Hình 2.17: Biểu đồ thể thay đổi tỷ lệ sản phẩm khí nhiệt phân phế thải da thuộc nhiệt độ khác 61 Hình 2.18: Biểu đồ thể tỷ lệ sản phẩm nhiệt phân phế thải da thuộc tốc độ nâng nhiệt khác 64 Hình 2.19: Biểu đồ thể tỷ lệ sản phẩm nhiệt phân phế thải da thuộc tốc độ nâng nhiệt độ C/phút, 10 độ C/phút, 15 độ C/phút 65 Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý chất thải rắn nguồn gốc hữu công suất 50kg 71 Hình 3.2: Thiết kế chung hệ thống thiết bị nhiệt phân (phần 1) 74 Hình 3.3: Thiết kế chung hệ thống thiết bị nhiệt phân (phần 2) 75 Hình 3.4: Sản phẩm chế tạo: Hệ thống thiết bị nhiệt phân công suất 50 kg/mẻ 76 So với dầu FO, độ ăn mòn thiết bị sản phẩm cháy FO cao dầu nhiệt phân hàm lƣợng lƣu huỳnh FO (2.0 3.5% khối lƣợng) cao so với dầu nhiệt phân (chỉ 0.41% khối lƣợng) Có thể sử dụng dầu nhiệt phân để làm nhiên liệu đốt cho lĩnh vực nhƣ lò hơi, sản xuất kính, đốt rác thải, asphalt, nung gốm sứ, nấu nhôm đồng Việc sử dụng không cần phải thay đổi thiết bị, cần cân chỉnh lại số thông số đầu đốt Dầu FO dầu nhiệt phân trộn chung mà không gây ảnh hƣởng thay đổi cấu trúc hóa học Dầu nhiệt phân hoàn toàn làm nhiêt liệu đốt thay đƣợc cho DO FO, không cần phải đầu tƣ để thay đổi đầu đốt mà đạt đƣợc hiệu nhƣ DO FO tiếp kiệm đƣợc chi phí sản xuất 68 2.8 Kết luận chƣơng  Căn vào kết khảo sát nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo 01 thí nghiệm nhiệt phân với công suất kg/mẻ, với tốc độ cấp nhiệt điều khiển tự động từ độ C/phút đến 15 độ C/phút;  Đã tiến hành 24 thí nghiệm nhiệt phân mẫu phế thải da thuộc;  Thí nghiệm đƣợc thực theo giai đoạn: Giai đoạn 1: Tốc độ nâng nhiệt 10 độ C/phút khoảng nhiệt độ nghiên cứu lý thuyết để xác định chế độ nhiệt độ nhiệt phân phù hợp; Giai đoạn 2: Chế độ nhiệt độ nhiệt phân cố định, với tốc độ nâng nhiệt khác độ C/phút, 10 độ C/phút, 15 độ C/phút để xác định tốc độ nâng nhiệt phù hợp  Kết thí nghiệm nhiệt phân nhƣ sau: - Nhiệt phân đến nhiệt độ thích hợp có kết tạo thành loại sản phẩm dạng nhiên liệu gồm dạng rắn (than nhiệt phân), dạng lỏng (dầu nhiệt phân), dạng khí (khí nhiệt phân); - Chế độ nhiệt độ nhiệt phân cao, tỷ lệ sản phẩm dạng rắn giảm - Dải nhiệt độ nhiệt phân: 160-300 độ C; - Tỷ lệ sản phẩm dầu khoảng 30-40%; sản phẩm rắn 33-36%; sản phẩm khí 27-34%; - Nhiệt độ nhiệt phân bắt đầu xuất sản phẩm dạng khí: 120 độ C - Nhiệt độ nhiệt phân bắt đầu xuất sản phẩm dạng lỏng: 140 độ C - Chế độ nhiệt độ nhiệt phân thu đƣợc dầu nhiều nhất: 180 độ C - Chế độ nâng nhiệt áp suất lò phản ứng phù hợp với mục tiêu thu sản phẩm dầu sản phẩm 10 độ C/phút, áp suất 0,5-1,5atm - Đánh giá sản phẩm dầu, khí, than nhiệt phân có giá trị lƣợng Dầu nhiệt phân có nhiệt trị gần dầu DO, FO Than nhiệt phân có nhiệt trị tƣơng đƣơng than cám Sản phẩm cháy sản phẩm dầu, khí, than nhiệt phân đáp ứng tiêu môi trƣờng 69 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIẦY DA CÔNG SUẤT 50 KG/MẺ 3.1 Đề xuất sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da Trên sở kết nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu công nghệ nghiên cứu thực nghiệm, tổ hợp thiết bị nhiệt phân công suất 50 kg/mẻ cần đáp ứng tiêu chí sau: - Nhiệt phân phế thải da thuộc thu 03 loại sản phẩm dạng nhiên liệu gồm dạng rắn (than nhiệt phân), dạng lỏng (dầu nhiệt phân), dạng khí (khí nhiệt phân); - Nhiệt độ nhiệt phân: 160-300 độ C; - Nhiệt độ nhiệt phân bắt đầu xuất sản phẩm dạng khí: 120 độ C - Nhiệt độ nhiệt phân bắt đầu xuất sản phẩm dạng lỏng: 140 độ C - Chế độ nhiệt độ nhiệt phân thu đƣợc dầu nhiều nhất: 180 độ C - Chế độ nâng nhiệt áp suất lò phản ứng phù hợp với mục tiêu thu sản phẩm dầu sản phẩm 10 độ C/phút, áp suất 0,5-1,5atm Sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị pilot nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý phế thải đƣợc xây dựng gồm thiết bị chính: Buồng cấp nhiệt; Lò phản ứng nhiệt phân; Thiết bị phân ly I; Thiết bị ngƣng tụ dạng gián tiếp; Thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu trực tiếp; Bình chứa dầu; Thiết bị phân ly III; Hệ thống tái sử dụng khí nhiệt phân làm nhiên liệu cho tổ hợp 70 Trên hình 3.1 thể sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý phế thải da thuộc công suất 50kg Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý chất thải rắn nguồn gốc hữu công suất 50kg 71 Trong đó: Ký hiệu Mô tả Khói từ buồng cấp nhiệt Chất thải hữu vào lò phản ứng nhiệt phân Hơi nhiệt phân qua hệ thống thiết bị Than nhiệt phân từ lò phản ứng nhiệt phân thiết bị phân ly I đƣợc thu hồi Dầu nhiệt phân thu từ thiết bị ngƣng tụ dạng gián tiếp thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu Dầu nhiệt phân chƣa phân ly bình chứa đƣợc phun tuần hoàn thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu Khí nhiệt phân đƣợc tách từ thiết bị phân ly III chuyển đến buồng cấp nhiệt làm nhiên liệu qua hệ thống tái sử dụng khí nhiệt phân; Cặn dầu tách từ thiết bị phân ly II chuyển đến lò phản ứng nhiệt phân Nƣớc ngƣng tụ tách từ thiết bị phân ly III 3.2 Mô tả hoạt động tổ hợp thiết bị nhiệt phân Phế thải da thuộc đƣợc đƣa vào lò phản ứng nhiệt phân với khối lƣợng 30- 50kg/mẻ Sau nhận đủ khối lƣợng chất thải rắn cần xử lý, nắp lò phản ứng nhiệt phân đƣợc đóng kín, khởi động phận cấp nhiệt Nhiệt độ lò phản ứng đƣợc cài đặt theo giá trị định trƣớc tủ điều khiển phù hợp với loại nguyên liệu cần xử lý Nhiên liệu đƣợc sử dụng cho đầu đốt cấp nhiệt dầu DO khí nhiệt phân không hóa lỏng đƣợc lại trình hoạt động hệ thống thiết bị Khí thải (sản phẩm cháy) từ buồng cấp nhiệt theo hệ thống đƣờng ống qua phận xử lý khí thải dùng than hoạt tính đƣợc thải môi trƣờng qua ống khói Phản ứng nhiệt phân xảy chế độ nhiệt độ nhiệt phân định trƣớc đƣợc cài đặt tủ điều khiển phù hợp với loại nguyên liệu đƣa vào xử lý Các chất thải hƣuc bị nhiệt phân thành hỗn hợp khí - nhiệt phân khỏi lò phản ứng 72 sang hệ thống thiết bị phân ly, ngƣng tụ hóa lỏng, phần lại than nhiệt phân lại lò phản ứng đƣợc lấy giai đoạn kết thúc mẻ nhiệt phân phận tháo tro đáy lò chuyển vào thùng chứa Hỗn hợp khí - nhiệt phân sau khỏi lò phản ứng qua cửa khí đỉnh lò qua thiết bị phân ly I – cyclone đơn – tách phần tro than bị theo trình chuyển động dòng khí-hơi Phần tro than đƣợc tách thiết bị phân ly I (nếu có) chuyển đến thùng chứa Hỗn hợp khí-hơi nhiệt phân đƣợc tách tro than qua cửa đỉnh thiết bị phân ly I chuyển sang thiết bị ngƣng tụ dạng gián tiếp, thiết bị hấp thụ - ngƣng dầu dạng trực tiếp để thu dầu nhiệt phân Thiết bị ngƣng tụ dạng gián tiếp gồm ống trao đổi nhiệt, nhiệt phân bên ống trao đổi nhiệt theo chiều từ xuống làm nguội gián tiếp qua thành ống Một phần nhiệt phân ngƣng tụ chảy xuống phần bể chứa thiết bị Ở đây, lƣợng dầu ngƣng tụ đwọc thu hồi theo định kỳ Phần hỗn hợp khí-hơi lại tiếp tục sang thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu dạng trực hƣớng từ dƣới lên Hệ thống bơm dầu tuần hoàn cấp dầu với nhiệm vụ làm mát hóa lỏng nhiệt phân, rửa khí cho thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu dạng trực tiếp Dầu nhiệt phân đƣợc thu cửa dầu đáy thiết bị chuyển đến bình chứa dầu Phần khí nhiệt phân không hóa lỏng đƣợc lại di chuyển sang thiết bị phân ly III Thiết bị phân ly III dạng cyclone làm nhiệm vụ tách pha lỏng pha khí, pha chảy theo đƣờng ống ngoài, khí nhiệt phân đƣợc tiếp đến buồng cấp nhiệt làm nhiên liệu cho trình cháy cấp nhiệt cho trình nhiệt phân Một phần dầu nhiệt phân thu gom bình chứa dầu đƣợc cung cấp tuần hoàn cho thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu, lƣợng dầu lại đƣợc đƣa vào thiết bị phân ly dầu dạng ly tâm II để tách tro muội than cần thiết Sản phẩm dầu nhiệt phân đƣợc đƣa vào bình chứa sản phẩm cung cấp cho buồng cấp nhiệt làm nhiên liệu Cặn dầu đƣợc thu gom riêng chuyển vào lò phản ứng để nhiệt phân mẻ Trên sở quy trình công nghệ hệ thống thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp công suất 30-50 kg/mẻ xây dựng đƣợc, đề tài chuyển sang nghiên cứu thiết kế hệ thống thiết bị pilot 73 Hình 3.2: Thiết kế chung hệ thống thiết bị nhiệt phân (phần 1) 74 Hình 3.3: Thiết kế chung hệ thống thiết bị nhiệt phân (phần 2) 75 3.3 Sản phẩm chế tạo Trên hình 4.5 số hình ảnh sản phẩm đƣợc chế tạo Kích thƣớc bao hệ thống: Chiều dài:3,6m; Chiều rộng: 1,65m; Chiều cao: 3m Hình 3.4: Sản phẩm chế tạo: Hệ thống thiết bị nhiệt phân công suất 50 kg/mẻ 76 3.4 Quy định an toàn vận hành hệ thống thiết bị nhiệt phân Để an toàn cho ngƣời thiết bị vận hành thiết bị nhiệt phân cần nghiêm chỉnh chấp hành qui định an toàn sau: - Hệ thống thiết bị nhiệt phân phải đƣợc lắp đặt nơi thoáng đãng, không đƣợc gần chỗ chứa chất rễ gây cháy nổ Nguồn điện cấp cần ổn định, đảm bảo an toàn điện - Nhiên liệu dùng cho hệ thống thiết bị nhiệt phân sản phẩm có tính dễ cháy công tác lƣu trữ phải bảo đảm an toàn phòng chống cháy nổ - Công nhân vận hành phải đƣợc đào tạo an toàn lao động an toàn phòng chống cháy nổ nhƣ phải có kiến thức định công nghệ nhiệt phân - Công nhân vận hành phải đƣợc trang bị đầy đủ bảo hộ lao động phƣơng tiện phòng chống cháy nổ cần thiết 77 3.5 Kết luận chƣơng Trên sở kết nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu công nghệ kết thí nghiệm, xây dựng đƣợc sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị pilot nhiệt phân nhiệt độ thấp xử lý phế thải da thuộc công suất 50 kg/mẻ Qua sơ đồ công nghệ này, thiết kế chế tạo tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp ứng dụng xử lý phế thải cho Công ty CP Xây dựng Giầy da Hồng Việt, tỉnh Nam Định Các thiết bị tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp gồm: Buồng cấp nhiệt; Lò phản ứng nhiệt phân; Thiết bị phân ly I; Thiết bị ngƣng tụ dạng gián tiếp; Thiết bị hấp thụ-ngƣng dầu trực tiếp; Bình chứa dầu; Thiết bị phân ly III; Hệ thống tái sử dụng khí nhiệt phân làm nhiên liệu cho tổ hợp 78 KẾT LUẬN CHUNG Đề tài hoàn thành nội dung nghiên cứu theo đề cƣơng đăng ký Từ kết nghiên cứu lý thuyết thí nghiệm phế thải da thuộc, đề tài thu đƣợc kết nhƣ sau:  Nhiệt phân phế thải da thuộc chế độ công nghệ thích hợp thu đƣợc 03 loại sản phẩm dạng nhiên liệu gồm dạng rắn (than nhiệt phân), dạng lỏng (dầu nhiệt phân), dạng khí (khí nhiệt phân);  Đề tài chế tạo đƣợc thiết bị thí nghiệm nhiệt phân phế thải da thuộc Trên sở thí nghiệm, xác định đƣợc chế độ công nghệ nhiệt phân:  Dải nhiệt độ nhiệt phân: 160-300 độ C;  Chế độ nâng nhiệt áp suất lò phản ứng phù hợp với mục tiêu thu sản phẩm dƣới dạng nhiên liệu 10 độ C/phút, áp suất 0,51,5atm;  Tỷ lệ sản phẩm thu đƣợc: sản phẩm dạng lỏng (dầu nhiệt phân) khoảng 30-40%; sản phẩm dạng rắn (than nhiệt phân) 33-36%; sản phẩm dạng khí (khí nhiệt phân) 27-34%;  Phân tích đánh giá sản phẩm dầu, than, khí nhiệt phân có giá trị lƣợng Dầu nhiệt phân có nhiệt trị gần dầu DO, FO Than nhiệt phân có nhiệt trị tƣơng đƣơng than cám Sản phẩm cháy sản phẩm dầu, khí, than nhiệt phân đáp ứng tiêu môi trƣờng  Trên sở kết nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu công nghệ nghiên cứu thí nghiệm, xây dựng đƣợc công nghệ thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp phục vụ công tác xử lý phế thải da thuộc công suất 50 kg/mẻ Đề tài hoàn thành mục tiêu xác định thông số công nghệ phục vụ công tác thiết kế, chế tạo sản phẩm thiết bị nhiệt phân đủ điều kiện ứng dụng vào thực tế, bƣớc đầu hình thành hƣớng giải pháp tích cực cho việc xử lý phế thải da giầy, góp phần vào phát triển ngành công nghiệp môi trƣờng nƣớc 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa (2006), Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất (1,2), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Công ty Cổ phần Xây dựng Giầy da Hồng Việt (2012), Báo cáo giám sát môi trường định kỳ (1,2) Công ty Cổ phần Xây dựng Giầy da Hồng Việt (2013), Báo cáo giám sát môi trường định kỳ (1,2) Nguyễn Hữu Đình, Đỗ Đình Rãng (2003), Hóa học hữu (1,2,3), Nhà xuất Giáo dục Hiệp hội Da-Giầy Việt Nam (2010), Hiện trạng phát triển ngành Da Giầy Việt Nam vấn đề phát sinh, Báo cáo Hội thảo Ứng dụng Sản xuất ngành Da Giầy Việt Nam, Hiệp hội Da-Giầy Việt Nam Hiệp hội Da-Giầy Việt Nam (2013), Báo cáo thống kê kim ngạch XNK ngành da, giày, túi xách Việt Nam năm 2013 Hợp phần sản xuất công nghiệp - Chƣơng trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch môi trƣờng (2010), Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành Thuộc da, Chƣơng trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch môi trƣờng Nguyễn Mạnh Khôi (2008), Sổ tay hướng dẫn Bảo vệ môi trường cho doanh nghiệp ngành da giầy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Mạnh Khôi (2012), “Điều tra đánh giá trạng môi trƣờng ngành da giầy, xây dựng sổ tay hƣớng dẫn bảo vệ môi trƣờng cho doanh nghiệp ngành da giầy”, Tạp chí Khoa học Công nghệ 50 (6) 10 Viện Nghiên cứu Cơ khí (2013), Báo cáo tổng hợp nhiệm vụ KH&CN cấp Nhà nước mã số 01/HĐ-ĐT.01.11/CNMT “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo tổ hợp thiết bị tái chế chất thải nguồn gốc hữu thành nhiên liệu” thuộc “Chương trình nghiên cứu khoa học, ứng dụng chuyển giao công nghệ phát triển ngành công nghiệp môi trường” thực “Đề án Phát triển ngành công nghiệp môi trường đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” Tài liệu nước 11 Aguado Olazar, Gaisan Prieto (2003) “Kinetics of pyrolysis in a bed reactor”, Chemical Engineering Journal 12 Balboa Pacific Corporation (2010) History of pyrolysis 80 13 Bockhorn H.A (1999) Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 14 Frak Kreith (2004) Handbook of Solid Waste Management, McGraw Hill, USA 15 Global Alliance for Incinerator Alternatives (2010), Gasification, Pyrolysis & Plasma Incineration, GAIA 16 Hermann K.C, Schwager F.J, Whiting K.J (2010) Pyrolysis & Gasification of Waste: A Worldwide Technology & Business Review, Juniper Consultancy Services LTD., Uley, Gloucestershire, England 17 Jinghua Wang , Hongyou Cui , Shuqin Wei , Shuping Zhuo , Lihong Wang , Zhihe Li , Weiming Yi (2012) Separation of Biomass Pyrolysis Oil by Extraction Supercritical CO2 Smart Grid and Renewable Energy 18 Johns Cheirs, Walter Kaminsky (2006) Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics: Converting Waste Plastics in to Diesel and Other Fuels John Wiley & Sons,Inc., Hoboken, NewJersey 19 Kaminsky J.E, Schlesselmann B.A, Simon J.B (1996) “Thermal degradation of mixed plastic waste to aromatics and gas”, Polymer Degradation and Stability 20 Karaduman Simsek, Cicek Bilgesu (2002) “Thermal degradation of polystyrene wastes in various solvents”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 21 Madorsky S.L (1964), Thermal Degradation of Organic polymers , Interscience, N.Y 22 Moriya Enomoto (1999) Characteristics of thermal cracking, Polymer Degradation and Stability 23 Murata Hirano, Samy Sakata (2012) “Basic study on a continuous reactor for thermal degradation”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 24 Onur Yılmaz, Cem Kantarli (2007) “Department of Leather Engineering” Conservation and Recycling, Turkey Resources 25 Pinto F.C.P (1999) Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 26 Rofiqul Islam, Parveen Haniu, Islam Sarke, (2010) “Innovation in Pyrolysis Technology for Management of SW: a Solution of Energy and Environment” International Journal of Environmental Science and Development 27 Samy Sadaka (2009) Pyrolysis Associate Scientist, Center for Sustainable Environmental Technologies, Iowa State University, Nevada, USA 28 Sethuraman Srinivas, Sekaran (2012) Conversion of Hazardous Leather Solid Waste into Fuels and Products, CSIR Madras Complex, India 29 Sethuraman Srinivas; Sekaran (2013) “Double Pyrolysis of Chrome Tanned Leather Solid Waste for Safe Disposal and Products” Recovery International Journal of Scientific & Engineering Research 81 30 Thomas P.W (2007) Applied Pyrolysis Handbook CRC Press Taylor & Francis Group 31 University of California Riverside (2009) Technology Evaluation and Economic Analysis of Waste Tire Pyrolysis, Gasification, and Liquefaction 32 Wytze Meindersma (2010), Separation of chemicals from pyrolysis oil, Eindhoven University of Technology 33 Young G.C (2010) Municipal solid waste to energy conversion processes John Wiley & Sons,Inc., Hoboken, NewJersey 82 ... đề tài Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da thành sản phẩm dạng nhiên liệu ’ đƣợc đề xuất với mục tiêu xác định thông số công nghệ phục... - ĐINH QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN NHIỆT ĐỘ THẤP TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIÀY DA THÀNH SẢN PHẨM DẠNG NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG... ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ NHIỆT PHÂN TÁI CHẾ PHẾ THẢI GIẦY DA CÔNG SUẤT 50 KG/MẺ 70 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Đề xuất sơ đồ công nghệ tổ hợp thiết bị nhiệt phân nhiệt độ thấp tái chế phế thải giày da