Sản xuất nhiên liệu sạch

Câu 1: các phương pháp sản xuất xăng sạch • Giảm hàm lượng lưu huỳnh. Lưu huỳnh có trong xăng dưới dạng tự do , H2S hoặc meracptan có trong động cơ gây mài mòn động cơ. Khi cháy tạo ra Sox là nguyên nhân gây mưa axit độc hại cho con người và ô nhiễm môi trường. ta càn loại bỏ chúng bằng cách desunfua hóa Hàm lượng cho phép < 0,1% và càng về sau cỡ vài ppm. Tuy nhiên loại S bằng H2 nên làm no hóa HC nên làm giảm trị số octan trong xăng. Vì vậy chúng ta cần các phương pháp cải thiện chất lượng xăng. • Áp suất hơi bão hòa. Nếu P bão hòa thấp sẽ gây khó khởi động động cơ. P bão hòa cao làm cho xăng bay hơi cao. Vậy nên làm giảm lượng cũng như chất và là nguy cơ gây cháy nổ. ta cần tìm P bh cho phù hợp • Giảm hàm lượng CO trong khí thải CO ảnh hưởng tới khả năng hô hấp của con người. Nguyên nhân là do cháy không hoàn toàn, nhiên liệu có nhiều HC thơm và khi cháy thiếu O2. Vậy nên ta cầnchaats chứa oxy vào để nhiên liệu cháy sach. • Phụ gia không chì Chì có trị số octan cao tuy nhiên gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người . vậy nên giờ nghiêm cấm sử dụng chì và thay vào đó là etanol MTBE…. • Giảm hàm lượng benzene Benzen làm tăng trị số octan nhưng rất độc và là nguyên nhân gây ung thư. Hiện nay thì hàm lượng benzene chỉ CH3-CH2-OH Nhiệt độ 300 độ C p= 70-80 at chất xúc tác axit photphoric Hoặc dùng H2SO4, phản ứng chia làm giai đoạn CH2=CH2 + H2SO4 > CH3-CH2OSO3H Tiếp tục CH3-CH2OSO3H + H2O > CH3-CH2-OH + H2SO4 - Etanol công nghiệp khơng sử dụng làm đồ uống có chứa methanol detatonium độc hại • Phương pháp lên men Là chuyển hóa đường điều kiện thiếu oxy Phản ứng tổng quát C6H12O6 > 2CH3-CH2-OH + 2CO2 Để sản xuất etanol từ ngũ cốc tâ phải chuyển hóa ngũ cốc từ tinh bột thành đường trước từ lên men yếm khí Ta sản xuất etylen từ glucozo hay xenlulozo Xenlulozo phải thủy phân thành mantozo sau mantozo chuyển thành glucozo fructozo lên men rượu • Quy trình tổng hợp từ lên men ngũ cốc - Làm sạch: loại bỏ tạp chất - Ngâm: sử dụng thiết bị không gỉ mục đích táchd tinh bột từ ngũ cốc axit nhẹ vi khuẩn ngâm nước ấm thời gian 30-40h - Tách xyclon: Nghiền thô tách bã, bã sử dụng làm thức ăn cho gia súc - Lọc chất xơ lọc lần - Hydrocyclon: tách gluten khỏi tinh bột lực li tâm làm thức ăn cho gia súc Lúc tinh bột tinh khiết 99.5% sấy khơ đem bán tinh chế tiếp - Xử lý tinh bột thành xiro: sử dụng enzyme chuyển hóa tinh bột thành dentrozo, sau lọc ly tâm trao đổi ion thành xiro đặc - Lên men: tiến hành thiết bị phản ứng nối tiếp nhiều bậc thời gian 48h - Phân tách etanol Người ta dùng chưng cất để tách etanol khỏi sản phẩm khác Khí cacbonic thu hồi đem bán Dinh dưỡng nước làm thức ăn cho gia súc • Quy trình tổng hợp từ biomass - Tiền xử lý Xử dụng nồi công nghệ ép để tách xenlulozo hemixenlulozo, lignin - Thủy phân: thủy phân xenlulozo hemixenlulozo tạo thành glucozo xử dụng hóa chất, enzyme vi sinh vật - Lên men: tương tự glucozo mà tạo thêm sản phẩm nước - Chiết tách: chưng chân khơng chiết tách màng • Quy trình tổng hợp từ ligninxenlulozo - Tiền xử lý – thủy phân axit enzyme tạo glucozo – chưng – etnanol – xử lý xylozo ( bia) - chưng – etanol – xử lý lignin > Câu 3: Phương pháp làm khan etanol Lúc đầu etanol thường nồng độ 96%, để có etanol 99% ta phải làm khan • • Bằng sử dụng chất hút nước: clorua axiut khan bp hiệu Chưng cất phân đoạn: nghĩa cho thêm cấu tử vào để phá vỡ điểm sôi, cấu tử thường thêm benzene Tuy nhiên benzene có lẫn lượng nhỏ gây đọc hại nên bp đc sử dụng Sử dụng phụ gia: ngăn ngừa tách lớp nhiên nước ta với nhiệt độ nóng ẩm nên bp chưa ổn định Câu 4: Phương pháp tồn chứa, bảo quản phân phối xăng etanol Tồn chứa • Kiểm tra chất lượng xăng: 1,2 tháng lần xác định tính dẫn điện, thânhf phần nhiên liệu, H-C P bão hòa… • Làm bồn chứa: Trong trình bảo quản bụi bẩn nước ln tạo cặn - Làm quang sử dụng camrea dạng sợi dụng cụ điều khiển thiết bị tách - Bằng dung môi hóa học để tách lớp sau bơm chất lỏng bẩn - Làm khuấy lọc: lắp đặt thiết bị khuấy tuần hoàn Hệ thống lọc tách • Bể chứa đường ống - Bể chứa ngầm sử dụng lớp vỏ thép chất lượng cao, chống ăn mòn - Bể lộ thiên: nhỏ bể chứa ngầm làm thép ko gỉ Bảo quản Đường ống làm thép ko gỉ hợp kim, dùng bơm cánh quạt lưu ý tới chất liệu làm cánh Các loại găng đệm phải làm cao su chất lượng tốt chống trương nở trước đưa vào động phải có lưới gạt Các bồn chứa xăng etanol phải có thích cụ thể cho loại - Sau thời gian pha trộn nước etanol tính tan nước etanol hút ẩm Mà mơi trường nước ta ln có độ ẩm cao Vậy nên sau thời gian làm phân lớp xăng etanol với nước mà ta cần phụ gia chống tách lớp - Các phụ gia: enzyme làm nước nặng lắng xuống đáy Trên etanol xăng hòa tan với Trong q trình cháy nhiên liệu cháy tỏa nhiệt làm cho nước bay nên ko ảnh hưởng tới trình cháy - Bt tháng etanol đủ hút nước để phân tách pha Chương 7: Nhiên liệu sinh khối biomass Các loại sinh khối • Nhiên liệu sinh khối từ gỗ sản phẩm nông nghiệp Gỗ vỏ cây, mùn cưa… chiếm khoảng 65% lượng sinh khối phế phẩm nhà máy giấy, cac phế phẩm nông nghiệp bã mía, vỏ trấu rơm rạ… • Chất thải rắn: rác • Sinh khối sinh học Tổng hợp Bẳng pp nhiệt phân: pp phân hủy hóa học khơng có mặt oxi Có giai đoạn - Nhiệt phân sơ cấp: thành phần xenlulozo, hemixenlulozo, lignin ta tiến hành phản ứng deployme hóa , nhiệt độ 300 độ C để tạo nhiên liệu rắn hình thành than lỏng khí gồm CO, CO2 CH4 H2O - Nhiệt phân thứ cấp: xảy pha khí, hợp chất dễ bay phân hủy nhiệt khí tạo nhiều CO H2 Qt làm giảm sp lỏng Bằng pp lên men • Bản chất phân hủy hữu mơi trường thiếu khơng khí hầm ủ kiểu biogas Các chất đc vi khuẩn yếm khí phân hủy tạo sản phẩm khác Trong CH4 chiếm đa số Khí hóa sinh khối Các vật liệu chứa C rắn lỏng phản ứng với oxi, nước khơng khí Sản phẩm tính chất chúng Dầu sinh học bio-oil Là sản phẩm lỏng trình nhiệt phân nhiên liệu sinh khối Thành phần dầu phức tạp, nhiều thơm, nhiều sp chứa oxi… dầu có mùi khét màu nâu Do có hàm lượng oxi lớn nên q trình cháy triệt để khói thải Hàm lượng nước làm giảm nhiệt trị… chứa chất axit hưuc ứng dụng làm nhiên liệu cho phương tiện giao thơng, đốt lò… Ứng dụng nhiên liệu sinh khối • Làm chất đốt dân dụng bio-gas Sử dụng nhiều hộ gia đình vùng nông thôn làm nhiên liệu chạy thay điện quạt, đèn thắp, đun nấu…., thành phần chủ yếu metan nên nhiệt cháy cao • Làm nhiên liệu cho động Sử dụng biogas để chạy động máy điện, động đốt nhiên ta phải thay đổi công suất chúng nhiên liệu cần lọc H2S, CO2, • Sản xuất polymer Chuyển hóa đường fructozo thành HMF nguyên liệu cho polymer • Làm sản phẩm hóa học - Sản xuất H2: tách từ hỗn hợp khí trình xảy - Chuyển CH4 thành H2 - Sản xuất khí tổng hợp CO H2 từ sản xuất nhiều sản phẩm khác - Sản xuất methanol từ khí tổng hợp • Ứng dụng sản xuất bioethanol biobutanol: lên men xenlulozo Muốn sử dụng lĩnh vực cao làm nào? Do nguồn sản phẩm từ q trình tiến hành có nhiều tạp chất có lẫn khơng thể đem sản phẩm biooil để đem sử dụng Vậy nên muốn sử dụng chúng lĩnh vực cao ta phải đem làm • Làm CO2 - Ta sử dụng nước lạnh dưois P cao cách sục biooil qua khí hào tan nước - Hoặc sử dụng dung dịch kiềm để hấp thụ - Sử dụng sang phân tử hấp thụ CO2 mao quản • Làm H2S - Dùng Na2CO3 - Dùng Fe2O3 Chương 8: Nhiên liệu H2 • Tính chất Là ngun tố hóa học đơn giản KLPT Có giới hạn cháy cao 4-72, nhiệt trị cao 29 kcal/kg lớn nhiều so với h-c khác, có nhiệt độ tự bắt cháy khơng khí cao ~600 độ, tỷ trọng thấp 0.084… nhiệt trị cao chiều cao lửa cao nên nhiên liệu H2 phù hợp làm nhiên liệu vũ trụ • Nguồn nguyên lieu Được sản xuất từ nhiều nguồn ngun liệu khác Nguồn khí tự nhiên Than đasinh khối Nước mặt trời nguồn nguyên liệu vô tận Từ nhà máy chế biến dầu - Nêu phương pháp tồn chứa nhiên liệu hydro Phương pháp có triển vọng đưa vào thực tế Hiện nay, việc sử udnjg H2 giải pháp tốt cho xăng, khói thải khơng độc hại, tiết kiệm nhiên liệu,nguồi nhiên liệu dồi dào, … Tuy nhiên H2 dễ cháy nổ ta cần bảo quản tồn chưa chúng cách an toàn Mặc dù phân bố môi trường chúng phân tán bay nhanh xăng Sau số phương pháp tồn chưa Tồn chứa H2 dạng khí nén Nén p = 700 bar Do nén nên chúng bảo quản thiết bị chịu Pcao, làm thép không gỉ, dày, nặng Bồn chứa thường nằm ngang Có loại bình chứa Composit, Bình vi cầu thủy tinh Tồn chứa dạng hóa lỏng Hóa lỏng -253 độ Ta cần nhiều lượng để hóa lỏng cần bảo ôn giữ nhiệt Dưois dạng chất hấp phụ Ta sử dụng zeolite, hợp chất kim, hạt cầu thủy tinh Polymer có mao quản… tăng nhiệt độ H2 nhả hấp phụ Tuy nhiên ta phải hấp phụ H2 t thấp lúc cần lượng > tốn Tồn chứa hợp chất trung gian Thường sử dụng KL tạo hydrua, P tăng pư tạo hydrua, muốn tạo H2 tăng nhiệt hydrua kim loại Các kl TiFe, Mg2Ni ZnMn… Ưu: An tồn Khơng gây nguy hiểm Nhược: đắt chi phí chế tạo vật liệu Dưới dạng viên lượng Lưu trữ an toàn Dưới dạng viên chứa khí ammoniac chứa nước biển Khi cần khí ammoniac giải phóng qua lớp xúc tác thành H2 tự do, Khi viên trống rỗng người ta cần cho khí amoni vào đem sử dụng quay trở lại 6 Trong ống cacbon nano rỗng Nguyên tắc giống hydrua KL chế lưu trữ giải phóng H2 chui vào ống dựa P nhiệt độ Có thể thu lượng H2 lớn Bằng pp hóa học - Trong NH3 - Pư đề hydro hóa H-C - Pư Hóa học gián tiếp - Có khả áp dụng cao nguyên liệu sẵn có rẻ tiền Hiện chưa có giải pháp hữu hiệu thỏa mãn tiêu chí để sử dụng cho xe cộ có ưu nhược điểm riêng Tuy để nhận xét Biệm pháp có triển vọng vai trò q trình sinh khối? ... nguyên liệu cho polymer • Làm sản phẩm hóa học - Sản xuất H2: tách từ hỗn hợp khí q trình xảy - Chuyển CH4 thành H2 - Sản xuất khí tổng hợp CO H2 từ sản xuất nhiều sản phẩm khác - Sản xuất methanol... pháp để sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật Viết phản ứng so sánh chất lượng nhiên liệu thu từ phương pháp trao đổi este cracking hydrocracking Có tất phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesel... lửa cao nên nhiên liệu H2 phù hợp làm nhiên liệu vũ trụ • Nguồn nguyên lieu Được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác Nguồn khí tự nhiên Than đasinh khối Nước mặt trời nguồn nguyên liệu vô tận