Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành d o

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oo oo TRẦN NGỌC BÍCH NÂNG CẤP DẦU NHIỆT PHÂN CAO SU THÀNH D.O Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu Mã số học viên: 09400135 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  CƠNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Phó Giáo Sư, Tiến sĩ: Nguyễn Vĩnh Khanh Cán chấm nhận xét 1: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày … tháng … năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1……………………………………………………………………………… 2……………………………………………………………………………… 3……………………………………………………………………………… 4……………………………………………………………………………… 5……………………………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Bộ mơn quản lý chun ngành Trang i Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC -o0o - - TP HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Ngọc Bích Giới tính : Nam 5/ Nữ Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh : Quảng Ngãi 02/10/1985 Chun ngành: Kỹ thuật Hóa dầu Khố (Năm trúng tuyển): 2009 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Xây dựng hệ thống thiết bị qui trình nhiệt phân cao su phế thải - Khảo sát điều kiện phản ứng cracking nhiệt - Khảo sát điều kiện phản ứng nhiệt phân với xúc tác CaCO3, xúc tác thải phân xưởng RFCC nhà máy lộc dầu Dung Quất (spent-RFCC) - Nâng cấp tiêu hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân - Khảo sát tính chất sản phẩm lỏng - Khảo sát tính chất sản phẩm pha trộn dầu nhiệt phân với diesel 0.05%S nhiên liệu 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị): Phó Giáo Sư, Tiến sĩ Nguyễn Vĩnh Khanh Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang ii Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh tận tình hướng dẫn cung cấp trang thiết bị cần thiết giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo mơn Kỹ thuật Hóa dầu tồn thể thầy cô giáo trường Đại Học Bách Khoa TP HCM tận tình dạy bảo tơi suốt thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình người bạn ln giúp đỡ tơi suốt q trình học tập trường thời gian thực luận văn Trong thời gian hồn thành luận tơi cố gắng chắn không tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận góp ý thầy hướng dẫn thầy cô giáo hội đồng Trần Ngọc Bích CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang iii Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  ABSTRACT Almost waste tyres in Vietnam are burned and land-filled causing the polluted environment Therefore, pyrolysising waste tyres for liquid fuel is very important and meaningful Conducting waste tyres pyrolysis reaction between 300oC and 600oC, the highest liquid product is reached 41.7% at 430oC The obtained liquid increases significantly to 45.5% when using 2.0% spent-RFCC as the catalyst at 400oC Biside the quantity increase, the quality of liquid product also gets better when pyrolysising with catalyst However, there are some parameters such as sulfur content, flash point, cetane index, etc which still not meet the TCVN specification for commercial diesel The waste tyre pyrolysis oil containing 1.00%S has been used as material to remove sulfur compounds by being absorbed on activated carbon at room temperature in 60 minutes with ratio activated carbon/ oil from 0.5 to 2.5% wt/vol and by using hidro peroxide (H2O2) as an oxidant in the oxidative desulfurization reaction (ODS) at the ratio of H2O2 / oil from 30 to 70% at 60oC in 60 minutes As the result, the sulfur content is still remain unchanged-1.00%S Pyrolysis oil can be blended with diesel 0.05%S up to 20% to be used as diesel 0.25%S CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang iv Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  TÓM TẮT Hiện Vệt Nam, vỏ lốp xe cao su phế thải chủ yếu xử lý cách đốt chôn lấp gây ô nhiểm mơi trường Vì vậy, nhiệt phân cao su phế thải để thu nhiên liệu lỏng vấn đề quan trọng có ý nghĩa Khi tiến hành nhiệt phân vỏ lốp xe cao su phế thải khoảng nhiệt độ từ 300oC đến 600oC, 430oC hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng cực đại – 41.7% Khi sử dụng xúc tác spent-RFCC trình nhiệt phân, hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng tăng lên đáng kể đạt 45.5% sử dụng 2.0% nhiệt độ 400oC Bên cạnh hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng tăng cao, chất lượng dầu nhiệt phân củng cải thiện đáng kể sử dụng xúc tác Tuy nhiên, số tiêu như: hàm lượng lưu huỳnh, nhiệt độ chớp cháy, số cetan, chưa đạt tiêu chuẩn TCVN dành cho dầu diesel nhiên liệu Dầu nhiệt phân cao su chứa 1.00%S sử dụng làm nguyên liệu cho trình hấp phụ than hoạt tính nhiệt độ phịng 60 phút với tỷ lệ than hoạt tính/ dầu từ 0.5 đến 22.5% kl/tt cho phản ứng oxi hóa loại hợp chất lưu huỳnh sử dụng H2O2 60oC vòng 60 phút với tỉ lệ H2O2/ dầu nhiệt phân từ 30% đến 70% Tuy nhiên, phương pháp không hiệu với dầu nhiệt phân cao su sản phẩm sau nâng cấp chứa 1.00%S Dầu nhiệt phân sử dụng để pha trộn đến 20.0% với D.O 0.05%S để tạo thành sản phẩm diesel đạt tiêu chuẩn D.O 0.25%S hành CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang v Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1 TỔNG QUAN VỀ CAO SU PHẾ THẢI 1.1 Các loại cao su sử dụng công nghiệp vỏ xe 1.2 Các loại phụ gia sử dụng công nghiệp vỏ xe 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ, TÁI CHẾ, TÁI SỬ DỤNG CAO SU PHẾ THẢI 2.1 Phương pháp xử lý 2.2 Phương pháp tái chế 2.3 Tái sử dụng NHIỆT PHÂN 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nhiệt phân 3.2 Cơ chế phản ứng 10 3.3 Xúc tác sử dụng cho trình nhiệt phân 12 3.4 Các cơng trình nghiên cứu liên quan 20 NÂNG CẤP DẦU NHIỆT PHÂN 22 4.1 Các phương pháp nâng cấp hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân 23 4.2 Các cơng trình nghiên cứu liên quan 24 PHA TRỘN DẦU NHIỆT PHÂN 25 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN 26 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 28 NGUYÊN LIỆU, XÚC TÁC, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 28 1.1 Nguyên liệu 28 1.2 Xúc tác 28 1.3 Hóa chất 28 1.4 Dụng cụ thí nghiệm 28 1.5 Thiết bị thí nghiệm 29 QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM 30 CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang vi Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  2.1 Nhiệt phân không xúc tác 30 2.2 Nhiệt phân xúc tác 31 2.3 Nâng cấp hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân 32 2.4 Pha trộn dầu nhiệt phân 33 PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT XÚC TÁC VÀ SẢN PHẨM 33 3.1 Xúc tác 33 3.2 Sản phẩm dầu nhiệt phân 33 3.3 Sản phẩm dầu nhiệt phân sau nâng cấp 35 3.4 Sản phẩm dầu sau pha trộn dầu nhiệt phân với diesel thương mại 35 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37 Q TRÌNH NHIỆT PHÂN KHƠNG SỬ DỤNG XÚC TÁC 37 QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN SỬ DỤNG XÚC TÁC 39 2.1 Sử dụng xúc tác CaCO3 39 2.2 Sử dụng xúc tác spent-RFCC 42 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM DẦU NHIỆT PHÂN 45 3.1 Ngoại quan 45 3.2 Tỷ trọng 45 3.3 Độ nhớt động học 40oC 46 3.4 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín 46 3.5 Hàm lượng cacbon 47 3.6 Hàm lượng lưu huỳnh (*) 47 3.7 Đường chưng cất ASTM 48 3.8 Chỉ số Cetan (Cetane Index-CI) 49 3.9 Ăn mòn miếng đồng 50 3.10 Nhiệt trị 50 3.11 Thành phần 51 4.NÂNG CẤP DẦU NHIỆT PHÂN 58 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT SẢN PHẨM KHI PHA TRỘN DẦU NHIỆT PHÂN CAO SU VỚI DIESEL THƯƠNG MẠI 59 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang vii Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành D.O  KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 66 Phụ lục 1: Các phương pháp kiểm tra sản phẩm 66 Phụ lục 2: Các kết phân tích 73 CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang viii Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các loại phụ gia sử dụng vỏ xe Bảng 1.2: Cơ cấu sản phẩm nhiệt phân Bảng 1.3: Các điều kiện phản ứng thành phần sản phẩm nhiệt phân Bảng 3.1: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo nhiệt độ (1) Bảng 3.2: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo nhiệt độ (2) Bảng 3.3: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo tỷ lệ xúc tác CaCO3 (1) Bảng 3.4: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo tỷ lệ xúc tác CaCO3 (2) Bảng 3.5: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo nhiệt độ với 2.5% CaCO3 (3) Bảng 3.6: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo tỷ lệ xác tác spent-RFCC (1) Bảng 3.7: Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo tỷ lệ xác tác spent-RFCC (2) Bảng 3.8:Hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng theo nhiệt độ với 2.0% spent-RFCC Bảng 3.9: Tỷ trọng dầu nhiệt phân Bảng 3.10: Độ nhớt động học dầu nhiệt phân Bảng 3.11: Nhiệt độ chớp cháy cốc kín dầu nhiệt Bảng 3.12: Hàm lượng cặn cacbon dầu nhiệt phân Bảng 3.13: Hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân Bảng 3.14: Số liệu đường cong chưng cất ASTM dầu nhiệt phân Bảng 3.15: Chỉ số Cetane dầu nhiệt phân Bảng 3.16: Kết ăn mòn miếng đồng Bảng 3.17: Nhiệt trị dầu nhiệt phân Bảng 3.18: Kết phân tích thành phần dầu nhiệt phân cao su không sử dụng xúc tác 430oC Bảng 3.19: Kết phân tích thành phần dầu nhiệt phân phần dầu nhiệt phân cao su sử dụng xúc tác CaCO3, 430oC Bảng 3.20: Kết phân tích thành phần dầu nhiệt phân cao su sử dụng xúc tác spent-RFCC, 400oC Bảng 3.21: Sự phân bố phân đoạn Bảng 3.22: Kết phân tích tính chất dầu nhiệt phân Bảng 3.23: Kết hàm lượng lưu huỳnh sau nâng cấp, sử dụng than hoạt CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang ix Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình thực luận văn, chúng tơi hồn thành nội dung nghiên cứu sau đây: • Xây dựng hệ thống thiết bị qui trình nhiệt phân cao su phế thải • Khảo sát điều kiện trình nhiệt phân khơng xúc tác • Khảo sát điều kiện q trình nhiệt phân xúc tác CaCO3 • Khảo sát điều kiện q trình nhiệt phân xúc tác spent-RFCC • Xây dựng qui trình nâng cấp sản phẩm lỏng sử dụng than hoạt tính để hấp phụ hợp chất chứa lưu huỳnh • Xây dựng qui trình nâng cấp sản phẩm lỏng sử dụng H2O2 phản ứng oxi hóa loại hợp chất chứa lưu huỳnh • Khảo sát tính chất sản phẩm lỏng • Khảo sát tính chất sản phẩm pha trộn dầu nhiệt phân với diesel thương mại Với kết sau: • Nhiệt độ thích hợp cho q trình nhiệt phân cao su phế thải 430oC, hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng 41.7 % • Nhiệt độ thích hợp cho trình nhiệt phân cao su phế thải sử dụng 2.5% xúc tác CaCO3 430oC, hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng 42.9% • Nhiệt độ thích hợp cho trình nhiệt phân cao su phế thải sử dụng 2.0% xúc tác spent-RFCC 400oC, hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng 45.5% • Ở điều kiện trình bày luận văn, phương pháp làm giảm hàm lượng lưu huỳnh than hoạt tính H2O2 không thu kết khả quan mong muốn • Sản phẩm dầu q trình nhiệt phân sử dụng xúc tác spent-RFCC 2.0% 400oC pha đến 20% với D.O 0.05%S đế sử dụng cho động diesel Phương án pha trộn dầu nhiệt phân cao su với diesel thương mại giải pháp cần xem xét ưu điểm như: thiết bị vận CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 61 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO hành đơn giản, chi phí đầu tư thiết bị thấp KIẾN NGHỊ • Tiếp tục nghiên cứu trình nhiệt phân cao su phế thải với hệ xúc tác khác nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm lỏng • Tiếp tục nghiên cứu giảm hàm lượng lưu huỳnh sản phẩm lỏng phương pháp khác như: sử dụng enzyme, chất lỏng ion • Khảo sát chi tiết độ bền oxi hóa dầu nhiệt phân CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 62 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Yi Fang, Maosheng Zhan, Ying Wang, the status of recycling of waste rubber, Materials & Design, Volume 22, Issue 2, April 2001, Pages 123-128 [2] Isabel de Marco Rodriguez, M.F Laresgoiti, M.A.Cabrero, A.Torres, M.J.Chomons and B Caballero, pyrolysic of scrap tyres, Alsevier applied Science,2004 [3] Nguyễn Hữu Trí, Tập sách Khoa Học Kỹ Thuật Công Nghệ Cao Su Thiên Nhiên, NXB Trẻ,2004 [4] M Rofiqul Islam, H Haniu, and M Rofiqul Alam Beg, liquid fuels and chemicals from pyrolysis of motorcycle tire waste: product yields, compositions and related, Elsevier Applied Catalyst, 2007 [5] M Rofiqul Islam, M Parveen, H Haniu, Innovation in pyrolysis technology for management of scrap tire: a solution of energy and environment, International Journal of environmental Science and development, Vol (2010) [6] M N Islam, M F R Khan, Production and characterization of scrap tyre pyrolysis oil and its blend, Proceedings of the international conference on mechanical engineering, Dhaka, Bangladesh (2003) [7] Dishun Zhao, Yanan Wang and Erhong Duan, Oxidative Desulfurization of Fuel Oil by Pyridinium-Based, Molecules 2009, 14, 4351-4357 Ionic Liquids, Molecules 2009, 14, 4351-4357 [8] S Murugan, M.C Ramaswamy, G Nagarajan, The use of tyre pyrolysis oil in diesel engines, Waste Management 28 (2008) 2743–27 [9] Dusadee Bunthid, Pattarapan Prasassarakich, Napida Hinchiranan, Oxidative desulfurization of tire pyrolysis naphtha in formic acid/H2O2/pyrolysis char system, Fuel 89 (2010) 2617–2622 [10] Jasmin Shah,M Rasul Jan; Fazal Mabood, Catalytic Pyrolysis of Waste Tyre Rubber into Hydrocarbons Via Base Catalysts, Institute of Chemical Sciences, University of Peshwar, N.W.F.P., Pakistan (2008) [11] Mai Ngọc Tâm, Nghiên cứu tái chế cao su thành dầu đốt công nghiệp, Viện VLXD (2009) CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 63 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO [12] PGS.TS Đinh Thị Ngọ; TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Nhiên liệu xanh q trình xử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2008 [13] C.L Li, O Novaro, E Muñoz, J.L Boldúa, X Bokhimi, J.A Wang, T López, R Gómez (1999), Coke deactivation of Pd/H-mordenite catalysts used for C5/C6 hydroisomerization, Applied Catalysis A: General,(199), pp 211-220 [14] P.W Breck , Zeolíte Molecular Seive Advan Chem ser ,101,american, chemistry Society ,Washington D,C ,P11 (1974) [15] C Naccache , Ecole catalyse VietNam 1996 [16] Nguyễn Hữu Phú, Hấp phụ xúc tác bề mặt vô mao quản, nhà xuất KHKT Hà Nội 1998 [17] Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ,Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1999 [18] Trần Mai Phương, Nghiên cứu tổng hợp ZSM-5, Tp hồ Chí Minh, 2005 [19] Dr Michael Stockenhuber, Nano – structures: preparation, characterization and performance of iron ZSM-5 nano catalysts, Nottingham Trent University, 2004 [20] Nor aishah saidina amin & Asmadi ali, Characterization of modified HZSM5 with gallium and its reactivitiy in direct conversion of Methane to liquid hydrocarbons [21] Kiều Đình Kiểm, Các sản phẩm dầu mỏ hoá dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2000 [22] Fazal mabood, Mohammad rasul jan, Jasmin shah, Farah jabeen Zahid hussain, Catalytic Pyrolysis of Waste Inner Rubber Tube into Fuel Oil Using Alumina and Calcium Carbonate Base Catalysts, J.Chem.Soc.Pak., Vol 33, No.1, 2011 [23] Carla F.S Rombaldo, Antonio C L Lisbôa, Manoel O.A Méndez, Aparecido Reis Coutinho, Effect of Operating Conditions on Scrap Tire Pyrolysis,Materials Research, Vol 11, No 3, 359-363, 2008 [24] C Roy, A Chaala and H Darmstadt, The Vacuum Pyrolysis of Used Tires, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 51 (1999) 201-221 CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 64 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO [25] J Shah, M.R Jan, F Mabood, Recovery of value-added products from the catalytic pyrolysis of waste tyre, Energy Conversion and Management 50 (2009) 991–994 [26] Martin Bajus, Natália Olahová, Thermal conversion of scrap tyres, Petroleum & Coal 53 (2) 98-105, 2011 [27] Guoxian Yu, Shanxiang Lu, Hui Chen, Zhongnan Zhu, Diesel fuel desulfurization with hydrogen peroxide promotedby formic acid and catalyzed by activated carbon, Journal of Catalysis 242, 299–308, 2006 [28] Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, MengWei Wan, The study of ultrasound-assisted oxidative desulfurization process applied to the utilization of pyrolysis oil from waste tires, Journal of Cleaner Production 18, 1850-1858, 2010 [29] S Murugan, M.C Ramaswamy G Nagarajan, A comparative study on the performance, emission and combustion studies of a DI diesel engine using distilled tyre pyrolysis oil–diesel blends, Fuel, Volume 87, Issues 10-11, 21112121, 08-2008 [30] Z R Kennedy, D Rathinaraj, Exhaust Emissions and Performance of Diesel Engine Fuelled with Tyre Based Oil Blends, IE(I) Journal-MC, Vol 88, 04-2007 CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 65 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các phương pháp kiểm tra sản phẩm 1/ Đường chưng cất ASTM (ASTM D 86) • Thiết bị - dụng cụ Hình PL.1: Sơ đồ qui trình Thiết bị chưng cất ASTM 1-Bình chưng cất 2-Nhiệt kế 3-Đèn đốt/ thiết bị gia nhiệt 4-Bình ngưng tụ 5-Ống đong • Cách tiến hành – Đong 100ml mẫu cho vào bình chưng cất – Đậy miệng bình bàng nút lie có cắm nhiệt kế , cho mép bầu thủy ngân ngang với mép ống nhánh – Lắp dụng cụ hình vẽ Dưới đáy bình chưng lót miếng đệm sứ Chú ý làm kín khe hở nút Lấy bơng gịn đậy miệng ống để tránh sản phẩm bốc hao hụt – Điều chỉnh tốc độ đun cho từ lúc bắt đầu chưng hứng giọt ÷ 10 phút Ghi nhiệt độ giọt lỏng xuất Đây điểm sơi đầu tđ – Tiếp tục cất, quan sát ghi nhiệt độ tương ứng với thể tích ngưng tụ 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 ml Chú ý điều chỉnh tốc độ đun nóng thích hợp để đat tốc độ cất ÷ ml/phút (khoảng giây/giọt) – Tiếp tục đun, nhiệt độ tăng giảm bình chưng CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 66 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO cịn sản phẩm Ghi nhận nhiệt độ cao suốt trình chưng cất Đây nhiệt độ cuối Tc Ghi nhận tổng thể tích cất Vng – Chưng cất xong, tắt phận đun nóng, để nguội, tháo dụng cụ đổ phần cặn cịn lại bình vào ống đong ml Ghi nhận thể tích phần cặn Vc 2/ Điểm chớp cháy cốc kín (ASTM D56) • Thiết bị-dụng cụ Hình PL.2: Thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc kín Cách tiến hành – Đong 50 ml mẫu cho vào cốc – Gắn nắp nhiệt kế vào vị trí – Thắp lửa thử điều chỉnh kích thước lửa kích thước hạt gắn nắp (Flame size bead) – Điều chỉnh nhiệt độ cung cấp để đạt tốc độ 3oC/phút Khi nhiệt độ mẫu cốc thử thấp 6oC so với nhiệt độ chớp cháy dự đốn bật lửa thử lặp lại việc thử sau lần mẫu tăng nhiệt độ lên 1oC – Quan sát việc cung cấp lửa thử gây bắt lửa rõ ràng không gian bên cốc Nhiệt độ quan sát ghi nhận mẫu lúc nhiệt độ chớp cháy CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 67 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO 3/ Độ nhớt động học (ASTM D 445) • Thiết bị - dụng cụ Hình PL.3: Thiết bị xác định độ nhớt động học – Nhớt kế mao quản thủy phù hợp với độ nhớt mẫu xác định – Bể điều nhiệt – Nhiệt kế xác – Đồng hồ bấm giây • Cách tiến hành – Lựa chọn nhớt kế thích hợp: Nhớt kế sử dụng thích hợp phải có thời gian chảy lớn 200 giây Dùng bảng tra để xác định độ nhớt dự kiến để chọn nhớt kế thích hợp Kết chọn nhớt kế 100, kí hiệu S100 – F648, Có số tương ứng là: C= 0.0147 (mm2/s2) 40oC – Dùng pipet hút ml mẫu dầu cho vào nhớt kế đặt nhớt kế bể điều nhiệt khoảng 30 phút để ổ định nhiệt độ – Dùng dụng cụ tạo lực hút để đẩy cho mực chất lỏng mao quản lên cao mực đánh dấu thứ khoảng 5mm Để chất lỏng chảy tự dung đồng hồ bấm giây xác định thời gian chất lỏng chảy từ mực đánh dấu thứ đến mực đánh dấu thứ hai – Lặp lại trình lần Kết ghi nhận sai số hai CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 68 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO lần đo nhỏ hay 0.2% 4/ Tỉ trọng (ASTM D4052) • Thiết bị - dụng cụ Hình PL.4: Thiết bị xác định tỷ trọng • Cách tiến hành – Cài đặt phương pháp xác định tỷ trọng 15oC – Bơm mẫu vào ống chử U, chờ kết ổn định, ghi nhận kết đo Mẫu dầu nhiệt phân xác định tỷ trọng phịng thí nghiệm Cơng ty Dầu Nhớt & Hóa Chất Việt Nam (Vilube) 5/ Hàm lượng cặn cacbon (ASTM D 189) • Thiết bị - dụng cụ Hình PL.5: Thiết bị xác định hàm lượng cặn cacbon • Cách tiến hành – Nung chén sứ (chén sứ trắng ra), sau cho vào thùng hút ẩm nguội, cân chén sứ, trừ bì, sau cân xác 5g mẫu với độ xác mg Đặt chén mẫu vào chén sắt (chén CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 69 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO Skidmore) San cát chén sắt đặt chén Skidmore vào chén sắt ngồi Đậy nắp hai chén Skidmore chén sắt Nắp chén sắt đặt đậy hờ phép tạo thành tự ngồi – Đặt tam giác mạ Ni-Cr lên kiềng vịng đỡ thích hợp Đặt bao cách nhiệt lên Đặt cách nhiệt lên Đặt cụm chén mẫu vào ổ bao cách nhiệt cho đáy chén dựa vào tam giác mạ, đậy nắp chụp lên toàn để phân bố nhiệt suốt q trình thí nghiệm – Dùng đèn cấp khí với lửa cao mạnh cho thời kỳ bắt cháy 10-15 phút Khi khói xuất phía ống khói, nhanh chóng di chuyển nghiêng đèn cho lửa đèn khí ở thành chén để đốt cháy Sau tạm thời bỏ nguồn nhiệt trước đặt trở lại, điều chỉnh cách vặn van ống dẫn khí đốt cho bắt cháy cách đặn với lửa ống khói khơng vượt qua cầu bắc ngang sợi dây làm mức Có thể tăng nhiệt, cần, khơng thấy lửa cháy ống khói Thời gian đốt cháy 12-14 phút – Khi mà ngừng cháy quan sát thấy lửa điều chỉnh lại đèn đốt giữ nhiệt để phần đáy chén sắt ngồi có màu đỏ tím Giữ vịng phút Tổng thời gian nung nóng 30+2 phút, kéo dài thêm giai đoạn trước lúc đốt cháy thời gian đốt cháy – Lấy đèn đốt thiết bị nguội khơng cịn khói, sau mở nắp chén Skidmore Dùng kẹp dã hơ nóng lấy chén sứ đặt vào bình hút ẩm, để nguội cân Tính phần trăm khối lượng cặn cacbon theo lượng mẫu ban đầu 6/ Chỉ số Cetan Tính bắt cháy nhiên liệu động diesel thể qua trị số cetan số diesel Chỉ số Cetan (CI – Cetane Index) cho biết hàm lượng % Cetane (n– hexadecane) hỗn hợp với α – metylnaphtalin, mà khả tự bắt cháy CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 70 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO động chuẩn tương đương với khả tự bắt cháy nhiên liệu điều kiện CH3 CH3 CH3 n – hexadecane α – methylnaphtaline Chỉ số Cetan Cetan coi 100, α – metylnaphtalin Parafin mạch thẳng có trị sốcetan cao nhất, sau đến iso – paraffin, naphten cuối hydrocacbon thơm Chỉ số cetan tính tốn dựa tỉ trọng nhiệt độ chưng cất 50% thể tích đường cong chưng cất ASTM D86 Chỉ số cetan tính dựa phương trình : CI = 454.74 -1641.416.D + 774.74.D2 - 0,554.B + 97.803.(logB)2 Trong đó: D tỉ trọng 15oC, tính theo g/ml B nhiệt độ cất 50%, tính theo oC 7/ Ăn mịn miếng đồng (ASTM D 130) • Thiết bị - dụng cụ – Miếng đồng – Bể ổn định nhiệt độ Hình PL.6: Màu chuẩn xác định độ ăn mịn miếng đồng CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 71 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO • Cách tiến hành Nhúng miếng đồng vào ống nghiệm chứa mẫu có nắp đậy Đặt ống nghiệm vào bể ổn định nhiệt độ 50oC vòng giờ, sau lấy miếng đồng so sánh với thang màu chuẩn Mẫu dầu nhiệt phân xác định độ ăn mịn miếng đồng phịng thí nghiệm Cơng ty Dầu Nhớt & Hóa Chất Việt Nam (Vilube) 8/ Nhiệt trị Quá trình cháy sản phẩm dầu mỏ diễn nhanh toả nhiều nhiệt Nhiệt trị nhiệt lượng toả đốt cháy 1kg sản phẩm Nhiệt trị phụ thuộc vào tỉ lệ C, H S Các mẫu dầu gửi đo nhiệt trị Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM 9/ Phân tích thành phần GC/MS Thiết bị GC/MS cấu tạo gồm hai phần: Phần sắc ký khí (GC) dùng để phân tích hổn hợp chất, phần khối phổ (MS) mô tả hợp phần riêng lẻ cách mơ tả số khối Phần sắc ký khí bao gồm cột có kích cỡ (chiều dài, đường kính, bề dày) phụ thuộc vào tính chất pha Sự khác tính chất hóa học phân tử khác hổn hợp sẻ tách phân tử khỏi cột (thời gian lưu) khác Khối phổ sẻ phá vỡ mổi phân tử thành mảnh ion Hình PL.7: Sơ đồ sắc ký khí ghép khối phổ Mẫu dầu nhiệt phân gửi đo GC/MS Viện khoa học vật liệu ứng dụng tai Tp.HCM CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 72 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO Phụ lục 2: Các kết phân tích 1/ Kết đo B.E.T xúc tác spent-RFCC CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 73 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO 2/ Kết đo hàm lượng lưu huỳnh • Kết hàm lượng lưu huỳnh dầu diesel 0.05%S • Kết hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân không sử dụng xúc tác • Kết hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác CaCO3 • Kết hàm lượng lưu huỳnh dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác spent- RFCC • Kết hàm lượng lưu huỳnh pha 10.0% dầu nhiệt phân với diesel • Kết hàm lượng lưu huỳnh pha 20.0% dầu nhiệt phân với diesel • Kết hàm lượng lưu huỳnh pha 25.0% dầu nhiệt phân với diesel CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 74 Nâng cấp dầu nhiệt phân cao su thành DO 3/ Kết đo GC/MS • Kết GC/MS mẫu dầu nhiệt phân khơng sử dụng xúc tác • Kết GC/MS mẫu dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác CaCO3 • Kết GC/MS mẫu dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác spent-RFCC CBHD: PGS.TS Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH: Trần Ngọc Bích Trang 75 ... 16 Nâng cấp d? ??u nhiệt phân cao su thành DO 3+ L a (H O 2+ O) x (a ) L a (O H ) O - Al O O O Al O O O O - Si O O - Al Si Al = O Si O O O O O H /A l O Si O O O H 1/ H (b ) L a+ (O H )2 O O - ƒ O. .. phân huỷ nhiệt phân ly phân tử H 2O trường tĩnh điện cation trao đổi đa hoá trị [ 16 ] + O R NH H O O O - Al Al O O O O Si O O Si O O O R -N H + n+ n M (H O )m O O Al O O - Si O M (H O ) m O O... xiv Nâng cấp d? ??u nhiệt phân cao su thành DO CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TỔNG QUAN VỀ CAO SU PHẾ THẢI Các loại cao su thường sử d? ??ng ngành công nghiệp vỏ xe cao su thiên nhiên (poly isoprene) loại cao su