Nghiên cứu quá trình nhiệt phân bã mía thành nhiên liệu lỏng sử dụng chất xúc tác trên cơ sở HZSM 5 TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HUỲNH VĂN NAM Nghiên cứu trình nhiệt phân bã mía thành nhiên liệu lỏng sử dụng chất xúc tác sở HZSM-5 Ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HĨA HỌC Hà Nội – 2021 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Văn Đình Sơn Thọ TS Trương Thanh Tâm Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiết đề tài Nhu cầu lượng vấn đề cấp thiết, đặt lên hàng đầu quốc gia Hiện giới nói chung Việt Nam nói riêng, nguồn lượng khai thác chủ yếu từ nguyên liệu hóa thạch Tuy nhiên, than đá, khí tự nhiên dầu mỏ dần bị cạn kiệt, trình chuyển hóa nguồn ngun liệu thành lượng ln thải mơi trường nhiều khí thải gây nhiễm CO2, SO2, NOx, gây nên hiệu ứng nhà kính phi tự nhiên, biến đổi khí hậu, thay đổi chu trình carbon tự nhiên,… Vì vậy, vấn đề cần đặt tìm nguồn lượng mới, có khả tái tạo, thân thiện với môi trường để thay nguồn lượng đáp ứng yêu cầu phải kể đến lượng sinh học tạo từ sinh khối Dầu sinh học sản xuất từ trình nhiệt phân sinh khối coi thay tiềm nhiên liệu hóa thạch truyền thống Tuy nhiên, trình nhiệt phân sinh khối xảy hàng loạt phản ứng nên thành phần sản phẩm tạo thành phức tạp, đặc biệt sản phẩm lỏng (dầu nhiệt phân) Có đến hàng trăm loại hợp chất khác dầu nhiệt phân, chủ yếu hợp chất chứa oxygen trình phân hủy thành phần hóa học có sinh khối Vì thế, dầu nhiệt phân thơ tồn nhược điểm hàm lượng oxygen cao nên nhiệt trị thấp; độ acid cao gây ăn mịn q trình bảo quản, vận chuyển sử dụng; độ nhớt hàm lượng nước cao ảnh hưởng đến trình phun nhiên liệu bắt cháy; khả bay thấp cháy khơng hồn tồn,… Do đó, việc tìm phương pháp để nâng cấp dầu nhiệt phân cần thiết Dầu nhiệt phân chuyển hóa thành hydrocarbon thơm cách cracking xúc tác xúc tác zeolite Một zeolite nghiên cứu rộng rãi cho trình nhiệt phân sinh khối ZSM-5 biến tính Các biến tính xúc tác ZSM-5 nghiên cứu trình nhiệt phân sinh khối chủ yếu tăng tính acid (HZSM-5) đưa thêm nguyên tố kim loại (Mg, Ca, Sn, Zn, Ni, Fe, Ga,…) nhằm tăng cường khả vận chuyển hydrogen cho phản ứng chuyển hóa dầu sinh học thành hydrocarbon thơm Mặc dù chế trình nhiệt phân sinh khối xúc tác chưa chứng minh cách rõ ràng qua trình nghiên cứu, nhà khoa học khả chuyển hóa hợp chất chứa oxygen có dầu nhiệt phân thành hydrocarbon đặc biệt hydrocarbon thơm Xuất phát từ sở khoa học thực tiễn nêu trên, hướng nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu q trình nhiệt phân bã mía thành nhiên liệu lỏng sử dụng chất xúc tác sở HZSM-5” lựa chọn để nghiên cứu đánh giá thành phần hóa học, đặc trưng hóa lý, thơng số q trình cháy dầu nhiệt phân Và từ đó, thực q trình nhiệt phân sinh khối có mặt xúc tác để nâng cấp chất lượng dầu theo hướng ứng dụng làm nhiên liệu Mục tiêu Nghiên cứu q trình nhiệt phân bã mía sử dụng chất xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5, Fe/HZSM-5 với mục tiêu cải thiện số đặc trưng hóa lý nâng cao khả cháy dầu nhiệt phân để sử dụng làm nhiên liệu đốt ngoài, thay dầu nhiên liệu FO Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trình nhiệt phân từ nguồn sinh khối phụ phẩm nơng lâm nghiệp, cụ thể bã mía thải từ nhà máy Đường khu vực miền Trung Tây Nguyên Việt Nam Đánh giá kết nghiên cứu phạm vi phịng thí nghiệm khả ứng dụng sản phẩm vào thực tiễn Các đóng góp luận án - Nghiên cứu xác định mơ hình động học khả phá vỡ liên kết hóa học thành phần có bã mía, từ dự đốn thành phần hóa học sản phẩm lỏng tiến hành nhiệt phân nhiệt độ khác - Dựa vào động học trình cháy xác định giai đoạn cháy đồng thể cháy dị thể dầu nhiệt phân từ bã mía - Nâng cao khả cháy giảm hàm lượng cặn dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5 Fe/HZSM-5 cho q trình nhiệt phân bã mía Cấu trúc luận án Luận án gồm 138 trang, gồm Mở đầu: trang; Chương 1: Tổng quan: 32 trang; Chương 2: Thực nghiệm: 22 trang; Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận: 60 trang; Kết luận đề xuất: trang; Cơng trình cơng bố liên quan đến đề tài: trang; Tài liệu tham khảo: 16 trang NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Quá trình cháy dầu nhiệt phân 1.2 Q trình nhiệt phân khơng xúc tác 1.3 Nguyên liệu sinh khối 1.4 Tổng quan xúc tác zeolite ZSM-5 1.5 Quá trình nhiệt phân xúc tác ZSM-5 Me/ZSM-5 1.6 Tình hình nghiên cứu trình nhiệt phân Việt Nam giới CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu, hóa chất 2.2 Các phương pháp phân tích Các phương pháp phân tích: TAPPI, TCVN, ASTM, TGA, FTIR, GC, GC-MS; Các phương pháp đặc trưng cấu trúc vật liệu: XRD, BET, TPD-NH3, SEM, EDX, XPS 2.3 Phương pháp tính tốn động học đặc trưng cháy 2.4 Phương pháp tổng hợp vật liệu xúc tác - Tổng hợp xúc tác ZSM-5 - Tổng hợp xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5, Fe/HZSM-5 2.5 Quá trình nhiệt phân - Q trình nhiệt phân bã mía khơng xúc tác - Quá trình nhiệt phân xúc tác furfural, guaiacol bã mía Hình 2.2 Hệ thống nhiệt phân xúc tác sử dụng khí mang nitrogen CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trưng nguyên liệu bã mía 3.1.1 Đặc trưng kỹ thuật, thành phần hóa học bã mía Thành phần hóa học bã mía bao gồm 43,63% cellulose; 18,12% hemicellulose; 23,19% lignin 5,62% hợp chất trích ly (hợp chất dễ bay hơi) Đặc trưng kỹ thuật bao gồm 5,36% hàm lượng ẩm; 80,92% chất bốc; 9,64% carbon cố định 4,08% tro hợp chất khác Thành phần nguyên tố gồm 48,52% O; 43,79% C; 5,62% H; 0,58% N 0,63% S Tổng nhiệt trị bã mía 17,48 MJ/Kg 3.1.2 Đặc trưng liên kết hóa học bã mía Kết từ phổ FT-IR cho thấy, đặc trưng liên kết hóa học bã mía bao gồm: nhóm -OH nước hấp phụ thành phần liên kết phân tử hemicellulose, cellulose, lignin hợp chất trích ly dễ bay hơi; nhóm -CH2, -CH3, liên kết C=O aldehyde, C=C vòng thơm cầu nối C-O-C vòng cạnh cạnh phân tử hemicellulose, cellulose, lignin 3.1.3 Đặc trưng q trình phân hủy nhiệt bã mía Q trình nhiệt phân bã mía xảy bốn giai đoạn khối lượng Giai đoạn thứ từ 25 - 170 oC khoảng 6,5% giai đoạn thoát ẩm; Giai đoạn thứ hai từ 170 - 318 oC với độ giảm khối lượng khoảng 36,26%; Giai đoạn thứ ba từ 318 - 400 oC khoảng 37% giai đoạn thứ tư từ 400 - 800 oC với độ giảm khối lượng khoảng 16% Phần rắn lại sau nhiệt phân 800 oC 15,16% 3.2 Động học q trình phân hủy nhiệt bã mía 3.2.1 Động học giai đoạn khả bẻ gãy liên kết hóa học q trình phân hủy nhiệt bã mía Hình 3.4a cho thấy, ba giai đoạn đầu có q trình giảm khối lượng xảy phạm vi hẹp theo nhiệt độ, tương ứng với tốc độ giảm khối lượng cực đại mốc nhiệt độ 70; 303 341 oC Giai đoạn cuối có q trình giảm khối lượng xảy chậm độ chuyển hóa gần tuyến tính với nhiệt độ Giá trị bậc phản ứng (n), hệ số trước hàm mũ (A) lượng hoạt hóa chọn với hệ số tương quan cao cho tuyến tính hóa, kết thể Hình 3.4b Bảng 3.3 Năng lượng hoạt hóa giai đoạn cho thấy phù hợp với trình ẩm hợp chất trích ly khhi nhiệt độ 170 oC; phân hủy hemicellulose 170 - 318 oC; cellulose 318 - 400 oC nhiệt độ lớn 400 oC chủ yếu phân hủy lignin 1,0 0,03 (b) (a) 0,6 Vuøng Vuøng 0,4 Vùng Vùng 0,01 Ln(d/dT)-n.ln((−)mo) 0,02 d/dT (oC-1) Độ chuyển hóa () 0,8 -2 Vùng Vùng Vùng Vuøng 4.1 Vuøng 4.2 -4 -6 -8 -10 0,2 -12 0,0 100 200 300 400 500 600 0,00 700 -14 0,001 o Nhiệt độ, T ( C) 0,002 1/T (K-1) 0,003 Z() Hình 3.4 Độ chuyển hóa (α) biến thiên độ chuyển hóa theo nhiệt độ (dα/dT) giai đoạn phân hủy (a); Các kết tuyến tính phương trình (2.28) cho nhiệt phân bã mía bốn giai đoạn (b) Bảng 3.1 Các thông số động học nhiệt phân bã mía cho giai đoạn Vùng Ea (kJ/mol) A n R2 Khoảng nhiệt độ (oC) 25 - 170 79,9 3,106.1010 0,981 170 - 318 103,1 1,646.109 0,5 0,997 318 - 400 242,8 2,270.1019 0,959 400 - 600 4.1 54,5 74,13 0,961 20 600 - 700 4.2 375,0 3,744.10 0,828 3.2.2 Mơ hình động học chung q trình nhiệt phân bã mía 1,6 Kết tính tốn 1,4 phương pháp Criado (Hình 3.5) 1,2 khẳng định rằng, giai đoạn 1,0 phân hủy nhiệt bã mía 0,8 (giai đoạn 3) xảy theo 0,6 chế khuếch tán theo hai, ba 0,4 bốn chiều Q trình phân hủy 0,2 khơng ảnh hưởng 0,0 khuếch tán nhiệt từ nguồn nhiệt 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0  mà ảnh hưởng khuếch Hình 3.5 Đường cong tán khí nóng hình thành đường cong liệu thực nghiệm thu trình phân hủy mẫu phương pháp Criado Z(A2) Z(A3) Z(A4) Z(R1) Z(R2) Z(R3) Z(D1) Z(D2) Z(D3) Z(D4) Z(F1) Z(F2) Z(F3) Z(Exp) Do đó, để tăng hiệu suất trình nhiệt phân, đặc biệt hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng, cần giảm kích thước hạt nguyên liệu, giảm thời gian tiếp xúc nguyên liệu với nguồn nhiệt, đồng thời đưa nhanh hỗn hợp sản phẩm khỏi vùng phản ứng để giảm nồng độ chất môi trường phản ứng tránh phản ứng thứ cấp chuyển hóa sản phẩm lỏng thành sản phẩm khí Để thỏa mãn điều kiện thiết bị phản ứng loại ống, đặt thẳng đứng dòng liên tục lựa chọn tối ưu cho trình nhiệt phân sinh khối Và từ kết này, hệ thống nhiệt phân liên tục (xem Hình 2.2) xây dựng với điều kiện nhiệt phân lựa chọn phù hợp, thuận lợi cho trình thu hồi sản phẩm lỏng đạt hiệu suất cao bao gồm: ống phản ứng có đường kính 20 mm, chiều dài vùng phản ứng 400 mm; tốc độ dịng khí mang nitrogen 50 mL/phút gia nhiệt sơ trước đưa vào ống phản ứng; kích thước hạt sinh khối nhỏ mm, tốc độ nạp liệu 10 g/giờ; ống phản ứng gia nhiệt đạt đến nhiệt độ phản ứng trước nạp liệu, tốc độ gia nhiệt trì khoảng 20 - 25 oC/phút Kết tính tốn cho thấy, thời gian cần thiết để trình truyền nhiệt khuếch tán vật chất khỏi hạt sinh khối khoảng 0,02 giây, thời gian lưu hạt sinh khối vùng phản ứng khoảng 0,28 giây, thời gian đủ để q trình chuyển hóa hạt sinh khối xảy hồn tồn 3.3 Q trình nhiệt phân bã mía khơng xúc tác 3.3.1 Hiệu suất sản phẩm q trình nhiệt phân theo nhiệt độ Rắn Lỏng Khí 30 Hiệu suất lỏng (%) Hiệu suất (%) 80 60 40 20 Hiệu suất lỏng Hiệu suất lỏng tích lũy 32,51 29,79 100 80 23,08 60 20 12,20 40 10 2,42 Hiệu suất lỏng tích lũy (%) 40 100 20 0 100 200 300 400 500 Nhiệt độ (T,oC) 600 700 Hình 3.6 Hiệu suất sản phẩm nhiệt phân theo nhiệt độ 170 318 400 T (oC) 500 600 Hình 3.7 Hàm lượng sản phẩm lỏng theo phân đoạn nhiệt độ hàm lượng tích lũy sản phẩm lỏng đến 600 oC Hình 3.6 Hình 3.7 cho thấy, hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng nhiệt độ 170 oC chiếm 23,08%; từ 170 - 318 oC 318 - 400 oC có hiệu suất sản phẩm lỏng thu cao nhất, chiếm 32,51% 29,79% tổng lượng sản phẩm lỏng Từ 400 - 500 oC 500 - 600 oC có hiệu suất lỏng thu thấp, 12,2% 2,42% Giá trị nhiệt độ để thu sản phẩm lỏng với hiệu suất cao chọn 600 oC 3.3.2 Đặc trưng sản phẩm rắn nhiệt phân Phổ FT-IR sản phẩm rắn trình nhiệt phân thu nhiệt độ khác chứng tỏ khả phá vỡ liên kết hóa học thành phần bã mía theo nhiệt độ kết phù hợp với kết phân tích nhiệt theo mơ hình động học nhiều giai đoạn 3.3.3 Đặc trưng sản phẩm khí nhiệt phân Thành phần khí (% thể tích) bao gồm CO2 chiếm nhiều đến 49,2%; CO chiếm 31,89%; 8,25% H2; 7,46% CH4 số hydrocarbon nhẹ C2+ (C2H4, C2H6, C3H6, C3H8) chiếm 3,2% Với có mặt H2, CH4 số hydrocarbon nhẹ thúc đẩy hình thành hydrocarbon thơm trình nhiệt phân xúc tác 3.3.4 Đặc trưng sản phẩm lỏng nhiệt phân 3.3.4.1 Một số đặc trưng hóa lý thành phần nguyên tố Các kết phân tích cho thấy, hàm lượng nước dầu nhiệt phân cao, chiếm đến 21,4% khối lượng Thành phần pha sản phẩm lỏng chủ yếu hợp chất phân cực (WP) chiếm 78,06% khối lượng nguyên nhân làm cho dầu nhiệt phân có tính acid cao (trị số pH thấp, khoảng 2,25) Ngược lại, hàm lượng chất không phân cực (OP) thấp, chiếm 21,94% khối lượng Khối lượng riêng 20 oC dầu nhiệt phân 1215 kg/m3, nặng nhiều so với dầu FO; độ nhớt 50 oC thấp (15,34 cSt), gần 1/12 lần so với dầu FO Mặt khác, dầu nhiệt phân chứa hàm lượng nước pha phân cực cao nên làm cho nhiệt trị giảm đáng kể (24,22 MJ/Kg) thấp so với dầu FO (41 MJ/Kg) Về thành phần nguyên tố, dầu nhiệt phân từ bã mía chứa 58,31% C; 34,58% O; 5,83% H; 0,8% N; 0,48% S 0,16% nguyên tố không xác định, thường kim loại kiềm, kiềm thổ kim loại nặng thành tro dầu 3.3.4.2 Đặc trưng liên kết hóa học Kết phân tích thành phần liên kết hóa học theo phương pháp phổ FT-IR mẫu sản phẩm lỏng giai đoạn nhiệt phân theo nhiệt khác (Hình 3.10) lần chứng minh khả bẻ gãy liên kết hóa học sinh khối theo nhiệt độ nghiên cứu phần động học giai đoạn trình nhiệt phân Phenols,Guaiacols Furans -CH2, -CH3 L600 C=C C=O C-O-C -OH Độ truyền qua, T (%) C=C C-H L500 Phenols,Guaiacols L400 -OH L318 L170 Acids Acids 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Soá sóng (cm-1) Diện tích pic (%) Hình 3.10 Phổ FT-IR sản phẩm lỏng thu sau giai đoạn nhiệt phân 3.3.4.3 Đặc trưng thành phần hóa học Thành phần hóa học dầu nhiệt phân thành 100 nhóm chính, bao gồm: 80 hợp chất acid/ester, hợp chất alcohol, hợp chất 60 aldehyde/ketone, hợp chất furan (furans), hợp chất 40 phenol (phenols) hợp chất vịng thơm chứa nhóm 20 methoxy (guaiacols, phân mảnh lignin chứa L170 L318 L400 L500 L600 LT nhóm methoxy Guaiacols Phenols Furans guaiacol, syringol) (Hình Aldehyde/Ketone Alcohol Acid/Ester 3.11) Sản phẩm lỏng Hình 3.11 Hàm lượng nhóm hợp q trình nhiệt phân sinh chất sản phẩm lỏng khối bã mía 600 oC có diện tích pic hợp chất vòng cạnh phenol guaiacol chiếm chủ yếu, 47,59% 26,24%, hợp chất vòng cạnh furan chiếm 9,02%; acid/ester chiếm 6,87%; lại hợp chất ketone/aldehyde alcohol chiếm 4,91% 5,37% 11 hóa học hình thành cặn trình đốt cháy, dầu nhiệt phân đốt cháy tạo hàm lượng cặn cao dầu nhiên liệu Bảng 3.7 Tổng trị số đặc tính cháy dầu nhiệt phân so với xăng, dầu diesel, dầu động dầu nhiên liệu FO Trị số đặc tính cháy Mẫu dầu Di×10-4 Db×10-6 S×10-6 (wt%.phút-1.oC-2) (wt%.phút-1.oC-3) (wt%.phút-1.oC-3) Dầu nhiệt phân 0,21 0,21 5,10 Dầu động 2,88 5,38 9,56 Xăng 61,9 73,1 1820 Diesel 5,68 4,98 51,30 FO 1,09 0,28 3,11 Cặn dầu nhiệt phân sau trình bay đốt cháy nhiệt độ khoảng 450 oC qua số đặc trưng (TGA, FT-IR, SEM - Hình 3.18 Hình 3.19) dự đốn kết q trình tích tụ số hợp chất có khối lượng phân tử lớn khơng bay q trình polymerhóa hợp chất furanic, phenolic có dầu nhiệt phân 100 0,0 TG-O2 TG (%) -0,5 60 -1,0 40 DTG (%/phuùt) TG-N2 DTG-O2 80 -1,5 20 -2,0 400 500 600 T (oC) 700 800 Hình 3.18 Đường cong TG DTG cặn dầu Hình 3.19 Phổ FT-IR (a) ảnh SEM (b) o nhiệt phân 10 C/phút cặn dầu nhiệt phân 3.4 Q trình nhiệt phân bã mía có xúc tác 3.4.1 Kết tổng hợp đặc trưng cấu trúc vật liệu xúc tác Các mẫu xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ lựa chọn làm đại diện để đặc trưng cấu trúc vật liệu xúc tác, bao gồm phương pháp phân tích hóa lý đại XRD, SEM, EDX, BET, XPS TPDNH3 Các kết đặc trưng cấu trúc vật liệu xúc tác nhận nhằm mục đích chứng minh cho việc điều chế thành công hệ xúc tác sở HZSM-5 Từ giản đồ XRD Hình 3.20 cho thấy, vị trí góc nhiễu xạ 2θ 8,14; 9,02; 23,28; 24,1 24,58o tương ứng với mặt tinh thể (101); (200); (332); (303) (133) Các pic nhiễu xạ 12 sắc nét, độ rộng pic hẹp rằng, vật liệu xúc tác tổng hợp có độ tinh thể cao kết hoàn toàn phù hợp với pic nhiễu xạ điển hình HZSM-5 Bên cạnh đó, giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu xúc tác 3ZnHZ 2FeHZ tương tự mẫu xúc tác HZ Điều cho thấy việc bổ sung kẽm oxide sắt oxide phương pháp tẩm ướt (trao đổi ion) không làm thay đổi cấu trúc HZSM-5 Mặt khác, hàm lượng kẽm oxide sắt oxide đưa lên bề mặt HZSM-5 bé (từ 1% đến 5% khối lượng Zn Fe) nên giản đồ nhiễu xạ tia X không xuất pic đặc trưng cho tinh thể oxide kim loại Tuy nhiên, kết phổ EDX hình 3.21 cho thấy xúc tác HZSM-5 có tỷ lệ Si/Al khoảng 23; 2,83% khối lượng Zn 1,94% khối lượng Fe HZSM-5 6400 Si 2FeHZ 4800 O 3200 Fe Al Cường độ (cps) 1600 7600 Fe 6,0 6,5 7,0 2FeHZ Si 3ZnHZ 5700 O 3800 Zn Al 1900 Zn 8,0 200000 HZ 150000 8,5 9,0 3ZnHZ Si O 100000 50000 Al 10 20 30 40 50 60 70 80 2 (độ) HZ 10 keV 12 14 16 18 20 Hình 3.20 Giản đồ nhiễu xạ tia X Hình 3.21 Phổ EDX xúc xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ Kết phổ XPS Hình 3.22 cho thấy kẽm tồn trạng thái ZnO (Zn 2p3/2) ZnOH+ (Zn 2p1/2) tương ứng với pic 1022,4 1045,5 eV; pic 710,6; 718,7 724 eV thể lượng liên kết Fe 2p3/2 Fe 2p1/2, pic đặc trưng Fe(III) Fe2O3 80000 Zn/3ZnHZ 1022,4 28500 (a) Fe/2FeHZ 710,6 60000 Số lượng (s-1) Số lượng (s-1) 70000 1045,5 50000 40000 (b) 724 27000 718,7 25500 24000 1050 1040 1030 1020 Năng lượng liên kết (E, eV) 1010 740 730 720 710 Năng lượng liên kết (E, eV) Hình 3.22 Phổ XPS xúc tác 3ZnHZ (a) và 2FeHZ (b) 700 13 Hình 3.23 Ảnh SEM xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ Kết từ ảnh SEM (Hình 3.23) cho thấy, tinh thể có hình lục giác, cấu trúc tinh thể điển hình MFI Đồng thời, thấy q trình đưa kẽm oxide sắt oxide lên bề mặt khơng làm thay đổi cấu trúc hình dạng bề mặt xúc tác 120 (b) 110 Thể tích mao quản (cm3/g) Lượng hấp phụ (cm3/g STP) (a) HZ 100 2FeHZ 90 3ZnHZ 2FeHZ 3ZnHZ 80 HZ 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Áp suất p/po 10 20 30 40 50 60 Đường kính mao quản (nm) 70 80 Nhiệt độ (oC) Nồng độ TCD (a.u) Hình 3.24 Đường đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2 (a) đường phân bố kích thước mao quản xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ (b) Các đường đẳng nhiệt hấp 11,15 700 phụ - giải hấp phụ nitrogen 11,10 600 77K mẫu xúc tác (Hình 11,05 HZ 500 3.24) có dạng đường đẳng nhiệt 3ZnHZ 11,00 2FeHZ 400 loại I theo phân loại 10,95 300 IUPAC, với vòng trễ hấp 10,90 phụ giải hấp phụ ba mẫu 200 10,85 xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ 10,80 100 10 20 30 40 50 60 70 nằm khoảng P/Po từ Thời gian (phút) 0,4 đến 0,99 đặc trưng cho vật Hình 3.25 Đường TPD-NH3 liệu vi mao quản Xúc tác HZ, xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ 3ZnHZ 2FeHZ có diện tích bề mặt riêng 343 m2/g; 302 m2/g 313 m2/g Khi đưa oxide Zn oxide Fe lên bề mặt xúc tác HZSM-5 làm giảm đáng kể số lượng tâm acid (Hình 3.25) Tuy nhiên, xúc tác chứa oxide Zn oxide Fe xuất khoảng giải hấp nhiệt độ 14 cao Mặt khác, xúc tác Fe/HZSM-5 có số lượng tâm acid cường độ acid thấp so với xúc tác Zn/HZSM-5 3.4.1 Nhiệt phân xúc tác furfural guaiacol 3.4.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng kim loại HZSM-5 Kết thực nghiệm chứng minh hoạt tính xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5 Fe/HZSM-5 cho phản ứng thơm hóa q trình nhiệt phân furfural guaiacol Xúc tác HZSM-5 chứa kẽm oxide phù hợp cho q trình thơm hóa furfural, xúc tác HZSM-5 chứa sắt oxide phù hợp cho q trình thơm hóa guaiacol Hàm lượng oxide kim loại phù hợp chọn để đưa lên bề mặt xúc tác HZSM-5 kẽm oxide 3% sắt oxide 2% (tính theo thành phần khối lượng ngun tố Zn Fe) 90 Độ chuyển hóa furfural Độ chuyển hóa furfural thành BTXN 80 Độ chuyển hóa guaiacol thành BTXN 40 60 Độ chuyển hóa (%) Độ chuyển hóa (%) 70 50 40 30 20 30 20 10 10 NC HZ 1ZnHZ 3ZnHZ 5ZnHZ NC HZ 1FeHZ 2FeHZ 3FeHZ Hình 3.26 Độ chuyển hóa q trình nhiệt phân furfural xúc tác có hàm lượng oxide kim loại khác NC 80 80 Độ chọn lọc (%) 100 Độ chọn lọc (%) 100 60 40 20 HZ 1ZnHZ 3ZnHZ 5ZnHZ NC HZ 1FeHZ 2FeHZ 3FeHZ Hình 3.27 Độ chuyển hóa q trình nhiệt phân guaiacol xúc tác có hàm lượng oxide kim loại khác 60 40 20 0 HZ 1ZnHZ Benzene 3ZnHZ 5ZnHZ Toluene 1FeHZ Xylene 2FeHZ 3FeHZ Naphthalene Hình 3.28 Độ chọn lọc BTXN q trình nhiệt phân furfural xúc tác có hàm lượng oxide kim loại khác NC HZ Benzene 1ZnHZ 3ZnHZ 5ZnHZ 1FeHZ 2FeHZ 3FeHZ Toluene Xylene Naphthalene Hình 3.29 Độ chọn lọc BTXN trình nhiệt phân guaiacol xúc tác có hàm lượng oxide kim loại khác 15 3.4.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 70 100 Độ chuyển hóa furfural Độ chuyển hóa furfural thành BTXN 60 Độ chọn lọc (%) Độ chuyển hóa (%) 80 50 40 30 20 10 Benzene Toluene Xylene Naphthalene 60 40 20 400 500 600 700 400 T (oC) 500 T (oC) 600 700 Hình 3.30 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình nhiệt phân furfural xúc tác 3ZnHZ 30 100 100 20 60 15 40 10 20 Độ chuyển hóa guaiacol Độ chuyển hóa guaiacol thành BTXN 500 600 Benzene Toluene Xylene Naphthalene 80 Độ chọn lọc (%) Độ chuyển hóa (%) Độ chuyển hóa (%) 25 80 60 40 20 0 700 500 600 T (oC) T (oC) 700 Hình 3.31 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình nhiệt phân guaiacol xúc tác 3ZnHZ Khi tăng nhiệt độ nhiệt phân lên 600 oC độ chọn lọc hydrocarbon tăng đồng thời làm cho hiệu suất thu sản phẩm lỏng giảm, đặc biệt với trình chuyển hóa furfural Vì vậy, kết hợp với điều kiện tiến hành nhiệt phân sinh khối, chúng tơi lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho q trình nhiệt phân xúc tác sinh khối 600 oC 3.4.2.3 Đánh giá hàm lượng cốc tạo xúc tác Việc đưa thêm kẽm oxide sắt oxide lên bề mặt xúc tác HZSM-5 làm giảm trình tạo cốc trình nhiệt phân furfural guaiacol Xúc tác HZSM-5 với 3% khối lượng Zn xúc tác HZSM-5 với 2% khối lượng Hình 3.32 Hàm lượng cốc Fe lựa chọn phù hợp cho trình tạo trình nhiệt nhiệt phân furfural guaiacol phân furfural guaiacol Nhiệt phân furfural Nhiệt phân guaiacol Hàm lượng cốc (%) HZ 1ZnHZ 3ZnHZ 5ZnHZ HZ 1FeHZ 2FeHZ 3FeHZ 16 3.4.3 Nhiệt phân xúc tác sinh khối bã mía 3.4.3.1 Hiệu suất sản phẩm trình nhiệt phân xúc tác bã mía 100 Hàm lượng (%) 80 60 40 20 HZ Rắn 3ZnHZ 2FeHZ NC Cốc Khí Lỏng Hình 3.33 Hàm lượng sản phẩm trình nhiệt phân bã mía xúc tác Hình 3.33 cho thấy hiệu suất sản phẩm trình nhiệt phân bã mía có xúc tác Hiệu suất sản phẩm lỏng thu với nhiệt phân có xúc tác HZ, 3ZnHZ, 2FeHZ 43,17%; 41,62% 30,16% Đồng thời với việc giảm hiệu suất sản phẩm lỏng hiệu suất khí tăng 3.4.3.2 Đặc trưng dầu nhiệt phân xúc tác bã mía 100 100 80 Độ chọn lọc (%) Diện tích pic (%) 80 Benzene Toluene Xylene Naphthalene 60 40 60 40 20 20 NC Guaiacols Alcohol HZ Phenols Acid/ester 3ZnHZ Furans Aromatic 2FeHZ Aldehyde/ketone HZ 3ZnHZ 2FeHZ NC Hình 3.35 Độ chọn lọc BTXN Hình 3.34 Thành phần hóa học sản phẩm lỏng q trình q trình nhiệt phân bã mía xúc tác nhiệt phân bã mía xúc tác Hình 3.34 cho thấy thành phần dầu nhiệt phân xúc tác thay đổi rõ rệt so với dầu nhiệt phân không xúc tác Hàm lượng hydrocarbon thơm tăng lên chiếm chủ yếu thành phần sản phẩm lỏng Độ chọn lọc benzene, toluene, xylene naphthalene 17 C2+ (% V) 2,8 (a) 2,1 1,4 CH4 (% V) 0,7 0,0 4,4 3,3 2,2 H2 (% V) Phenol (g/L) Guaiacol (g/L) (Hình 3.35) 43,93%; 35,72%; 20,21% 0,14% Với xúc tác 3ZnHZ, độ chọn lọc hydrocarbon thơm 41,60% xylene; 32,71% toluene; 25,49% benzene 0,2% naphthalene Còn với xúc tác 2FeHZ độ chọn lọc hydrocarbon thơm chiếm 37,86% xylene; 35,03% benzene; 26,36% toluene 0,75% naphthalene 7,6 5,7 CO2 (% V) Furfural (g/L) 1,1 3,8 125 100 CO (% V) Acetic acid (g/L) 1,9 75 50 NC HZ 3ZnHZ 2FeHZ (b) 9 60 40 20 45 30 15 NC HZ 3ZnHZ 2FeHZ Hình 3.36 Nồng độ chất đặc trưng (a) thành phần khí nhiệt phân xúc tác (b) Hình 3.36a thể nồng độ chất đặc trưng cho nhóm hợp chất dầu nhiệt phân xác định phương pháp GC-MS Nồng độ acetic acid, furfural, phenol guaiacol xác định mẫu dầu nhiệt phân xúc tác giảm rõ rệt so với dầu nhiệt phân không xúc tác Trên biểu đồ Hình 3.36b thể thành phần khí trình nhiệt phân xúc tác khác Hàm lượng khí CO, CO2 khí nhiệt phân xúc tác tăng so với nhiệt phân không xúc tác minh chứng cho hoạt tính xúc tác phản ứng đề carbonyl đề carboxyl Kết phân tích cho thấy vai trị thúc đẩy phản ứng chuyển hóa hợp chất chứa oxygen thành hydrocarbon thơm H2 CH4 trình nhiệt phân xúc tác nên làm cho hàm lượng khí H2 CH4 giảm Khí H2 tham gia vào phản ứng hydro đề oxi hóa (HDO) hợp chất chứa oxygen để hình thành hydrocarbon Trong đó, khí CH4 tham gia vào q trình chuyển hóa hợp chất furan 18 theo chế Diels-Alder tham gia vào phản ứng alkyl hóa tâm acid xúc tác để hình thành dẫn suất benzene Như vậy, với việc sử dụng xúc tác cho trình nhiệt phân sinh khối, nhằm mục đích nâng cao hàm lượng hydrocarbon, giảm hàm lượng hợp chất chứa oxygen chất xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5 Fe/HZSM-5 đạt mục tiêu đề Bên cạnh đó, xúc tác Fe/HZSM-5 có hoạt tính tạo hydrocarbon thơm cao so với xúc tác Zn/HZSM-5 Tuy nhiên, hiệu suất thu sản phẩm lỏng xúc tác Fe/HZSM-5 lại thấp khả tạo cốc cao so với xúc tác Zn/HZSM-5 Do vậy, lựa chọn xúc tác Zn/HZSM-5 (3% khối lượng Zn HZSM-5, có tỷ lệ Si/Al = 25) làm xúc tác cho q trình nhiệt phân sinh khối bã mía để thu sản phẩm lỏng với mục đích sử dụng làm nhiên liệu Bảng 3.11 Đặc trưng hóa lý thành phần nguyên tố dầu nhiệt phân xúc tác Thực nghiệm Tính chất BHZ B3ZnHZ B2FeHZ Hàm lượng pha nước (WP, wt%) 72,17 60,78 61,36 Hàm lượng pha hữu (OP, wt%) 27,83 39,22 38,64 Hàm lượng nước (wt%) 22,06 6,23 4,17 pH 3,57 4,61 4,73 Khối lượng riêng 936 917 924 (20 °C, kg/m3) Nhiệt trị (MJ/Kg) 30,48 34,57 33,48 Độ nhớt 6,25 5,45 5,89 (50 °C, cSt) Thành phần nguyên tố (wt%) C 67,65 72,14 73,47 H 8,01 9,13 8,96 O 24,02 18,62 17,49 N 0,24 0,11 0,08 S 0,08 0 C/O 2,82 3,87 4,20 Kết số đặc trưng hóa lý thành phần nguyên tố dầu nhiệt phân xúc tác HZ, 3ZnHZ, 2FeHZ trình bày Bảng 3.11 Khi sử dụng xúc tác hàm lượng nguyên tố carbon, hydrogen tăng lên đáng kể so với dầu nhiệt phân không xúc tác 19 Đồng thời, hàm lượng O dầu nhiệt phân giảm đáng kể Ngoài ra, số đặc trưng khác dầu nhiệt phân cải thiện đáng kể Kết khẳng định hoạt tính xúc tác q trình nhiệt phân bã mía, tạo dầu nhiệt phân có chất lượng tốt so với dầu nhiệt phân không xúc tác Đồng thời, khắc phục số nhược điểm dầu nhiệt phân không xúc tác, cụ thể yếu tố ảnh hưởng đến khả đốt cháy sử dụng dầu nhiệt phân gồm: hàm lượng nước cao, tính acid cao, độ nhớt cao, khối lượng riêng lớn, hàm lượng oxygen cao, hàm lượng carbon hydrogen thấp,… 3.4.3.2 Đặc trưng trình cháy dầu nhiệt phân xúc tác 60 B2FeHZ 40 20 B3ZnHZ 100 40 20 60 BHZ 40 20 60 BNC 40 Hàm lượng bay tích lũy(%) Hàm lượng (%) 60 80 BNC BHZ B3ZnHZ B2FeHZ 60 40 20 20 400 o T ( C) Caën 100 200 300 400 500 600 700 800 T (oC) Hình 3.37 Hàm lượng hóa Hình 3.38 Hàm lượng hóa hơi theo khoảng nhiệt độ tích lũy mẫu dầu nhiệt mẫu dầu nhiệt phân phân Hình 3.37 3.38 kết phân tích hàm lượng hóa mẫu dầu nhiệt phân cho thấy, khả bay tạo cặn dầu nhiệt phân sau nâng cấp trình nhiệt phân có mặt xúc tác cải thiện rõ rệt Dầu nhiệt phân bay hoàn toàn tạo cặn thấp Khả bay dầu nhiệt phân xúc tác từ 80% đến 90% khối lượng nhiệt độ 200 oC đến 300 oC so với 40% đến 65% khối lượng dầu nhiệt phân không xúc tác 20 140 TG (%) 100 80 60 -10 -20 -30 Vùng cháy dị thể DTG (%/phút) TG-BHZ TG-B3ZnHZ TG-B2FeHZ TG-BNC DTG-BHZ DTG-B3ZnHZ DTG-B2FeHZ DTG-BNC 120 40 -40 20 100 200 300 400 500 600 700 -50 800 T (oC) Hình 3.39 Đường cong TG, DTG mẫu dầu nhiệt phân môi trường oxygen Kết phân tích nhiệt khối lượng mẫu dầu nhiệt phân mơi trường oxygen (Hình 3.39) cho thấy, trình bay cháy dầu nhiệt phân sau nâng cấp tốt nhiều so với dầu nhiệt phân khơng xúc tác Q trình bay cháy mẫu dầu nhiệt phân xúc tác nhiệt độ 450 oC đạt 90 wt% So với giai đoạn cháy cặn (cháy dị thể) dầu nhiệt phân chưa nâng cấp nhiệt độ 450 - 650 oC (chiếm 17,5 wt%) giai đoạn giảm xuống wt% với dầu nhiệt phân xúc tác Fe/HZSM-5; 5,4 wt% với dầu nhiệt phân xúc tác HZSM-5 3,4 wt% với dầu nhiệt phân xúc tác Zn/HZSM-5 Như vậy, kết phân tích nhiệt chứng minh khả bay cháy tốt dầu nhiệt phân sau nâng cấp, khắc phục nhược điểm lớn dầu nhiệt phân sinh khối Từ kết Bảng 3.12 cho thấy thông số cháy dầu nhiệt phân xúc tác tăng đáng kể so với với dầu nhiệt phân không xúc tác Kết khẳng định vai trò xúc tác việc cải thiện khả cháy dầu nhiệt phân bã mía Với dầu nhiệt phân sau nâng cấp trình nhiệt phân xúc tác pha (ex situ) ứng dụng để thay hiệu dầu nhiên liệu (FO) cho trình đốt ngồi Hoặc tương lai xa tiếp tục nghiên cứu để pha trộn thay nhiên liệu cho động đốt 21 Bảng 3.12 Trị số đặc tính cháy dầu nhiệt phân xúc tác khác Trị số đặc tính cháy Mẫu dầu Di×10-4 Db×10-6 S×10-6 -1 o -2 -1 o -3 (wt%.phút C ) (wt%.phút C ) (wt%.phút-1.oC-3) BNC 0,21 0,21 5,10 BHZ 1,28 2,46 29,68 B3ZnHZ 1,89 4,10 54,92 B2FeHZ 1,89 4,06 46,35 3.4.2.4 Đặc trưng xúc tác sau trình nhiệt phân 100 (a) 90 1,0 200 0,6 0,47 0,4 0,2 600 500 400 300 0,95 0,8 85 100 1,12 (b) Hàm lượng cốc (wt%) 95 TG (%) 1,2 HZ HZ-R 3ZnHZ-R 2FeHZ-R HZ T (oC) 3ZnHZ 2FeHZ Hình 3.40 Đường cong TG HZ, HZ-R, 3ZnHZ-R, 2FeHZ-R mơi trường khơng khí (a) hàm lượng cốc q trình nhiệt phân bã mía xúc tác HZ, 3ZnHZ, 2FeHZ (b) Hàm lượng cốc xúc tác Zn/HZSM-5 thấp nhất, khoảng 0,47% khối lượng so với lượng sinh khối nhiệt phân Trong xúc tác HSZM-5 Fe/HZSM-5 tạo lượng cốc 0,95% 1,12% khối lượng so với lượng sinh khối nhiệt phân Si Fe O Al C Fe 6,0 6,5 7,0 Cường độ (a.u) 2FeHZ-R 2FeHZ-R Si 3ZnHZ-R C Zn O Al Zn 8,0 8,5 9,0 3ZnHZ-R Si O HZ-R C Al HZ-R 10 20 30 40 50 60 70 2 (độ) Hình 3.41 Phổ XRD mẫu xúc tác sau phản ứng 80 10 keV 12 14 16 18 Hình 3.43 Phổ EDX mẫu xúc tác sau phản ứng 20 22 Hình 3.42 Ảnh SEM mẫu xúc tác sau phản ứng Kết từ giản đồ XRD (Hình 3.41) cho thấy, xúc tác giữ cấu trúc tinh thể ZSM-5 trước thực phản ứng Do đó, cốc hình thành xúc tác không làm thay đổi cấu trúc tinh thể xúc tác Các tinh thể xúc qua ảnh SEM (Hình 3.42) tác sau phản ứng không thay đổi so với xúc tác trước phản ứng Thành phần hóa học mẫu xúc tác sau phản ứng từ kết EDX (Hình 3.43) cho thấy xuất thêm thành phần nguyên tố carbon với hàm lượng cao Mặt khác, hàm lượng nguyên tố oxygen xúc tác sau phản ứng tăng so với xúc tác trước phản ứng Do đó, hàm lượng nguyên tố khác (Si, Al, Zn, Fe) mẫu xúc tác sau phản ứng giảm so với xúc tác trước phản ứng Ngoài ra, kết phổ EDX mẫu xúc tác sau phản ứng không xuất nguyên tố kim loại có thành phần sinh khối như: Na, K, Mg, Cu,… nên chứng tỏ ưu điểm trình nhiệt phân xúc tác pha (ex situ) (a) (b) 90 HZ-R 80 2FeHZ-R Thể tích mao quản (cm3/g) Lượng hấp phụ (cm3/g STP) 100 3ZnHZ-R 70 2FeHZ-R 3ZnHZ-R HZ-R 60 0,0 0,2 0,4 0,6 Áp suất (p/po) 0,8 1,0 10 20 30 40 50 60 70 Đường kính mao quản (nm) Hình 3.44 Đường đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2 (a) đường phân bố kích thước mao quản xúc tác sau phản ứng (b) Kết từ Hình 3.44 cho thấy, đường hấp phụ - giải hấp phụ nitrogen 77K mẫu xúc tác sau phản ứng tương tự mẫu xúc tác trước phản ứng (xem Hình 3.24) Các đường có dạng đường đẳng nhiệt loại I theo phân loại IUPAC, với 23 vòng trễ hấp phụ giải hấp phụ nằm khoảng P/Po từ 0,4 đến 0,99 đặc trưng cho vật liệu vi mao quản (microporeous) Kết lần chứng tỏ cấu trúc vật liệu xúc tác bảo toàn sau phản ứng Tuy nhiên, diện tích bề mặt riêng kích thước lỗ xốp mẫu xúc tác giảm so với trước phản ứng Như vậy, thay đổi xúc tác sau phản ứng chủ yếu cốc sinh bám bề mặt xúc tác, làm giảm diện tích bề mặt riêng thể tích mao quản xúc tác Nhược điểm khắc phục cách loại bỏ cốc bề mặt xúc tác phương pháp đốt cốc Tuy nhiên, cần phải có nghiên cứu sâu để đánh giá cách đầy đủ khả tái sinh tái sử dụng xúc tác Trong giới hạn luận án này, đánh giá cách sơ đặc trưng xúc tác sau phản ứng dự đốn xúc tác có khả tái sinh, kết cơng bố đầy đủ cơng trình nghiên cứu tương lai KẾT LUẬN Quá trình phân hủy nhiệt bã mía gồm giai đoạn Giai đoạn từ 25 - 170 oC chủ yếu q trình ẩm hợp chất trích ly với 6,5% khối lượng; giai đoạn xảy trình phân hủy hemicellulose cellulose từ 170 - 318 oC 318 - 400 oC với 73,26% khối lượng; giai đoạn chủ yếu phân hủy lignin từ 400 - 700 oC với 15,51% khối lượng Từ dự đốn thành phần hóa học sản phẩm lỏng tiến hành nhiệt phân bã mía nhiệt độ khác Động học q trình nhiệt phân bã mía xảy theo chế khuếch tán D2, D3 D4 khoảng độ chuyển hóa từ 15 đến 75% Vì vậy, hệ thống nhiệt phân thiết kế theo mơ hình nhiệt phân liên tục phù hợp với mục đích thu dầu nhiệt phân đạt hiệu suất cao Quá trình nhiệt phân liên tục bã mía khơng có xúc tác 600 oC đạt hiệu suất sản phẩm lỏng 45,97%; 23,39% sản phẩm khí 21,64% sản phẩm rắn Dầu nhiệt phân bã mía khơng xúc tác có tính axit cao (pH = 2,25) nhiệt trị thấp (24,22 MJ/Kg) Khối lượng riêng dầu 20 oC 1215 Kg/m3, độ nhớt 50 oC 15,34 cSt Thành phần nguyên tố dầu nhiệt phân bao gồm 58,31% C; 5,38% H; 34,58% O; 0,8% N 0,48% S Thành phần hóa học dầu nhiệt phân khơng xúc tác gồm nhóm hợp chất: acid/ester, alcohol, 24 aldehyde/ketone, furans, phenols guaiacols Quá trình bay cháy dầu nhiệt phân không xúc tác trải qua ba giai đoạn, bao gồm: giai đoạn bay nước hợp chất nhẹ nhiệt độ 310 oC với 67% khối lượng; giai đoạn bay hợp chất có khối lượng phân tử lớn, đồng thời xảy q trình oxi hóa ngưng tụ tạo cặn nhiệt độ từ 310 đến 450 oC với 13,5% khối lượng; giai đoạn cháy cặn nhiệt độ từ 450 đến 650 oC với 17,5% khối lượng Thành phần hóa học cặn dầu nhiệt phân bao gồm hợp chất furanic, phenolic, hợp chất chứa nhóm methoxy có khối lượng phân tử lớn khơng bay hợp chất polymer hình thành trình trùng hợp trùng ngưng hợp chất có dầu nhiệt phân Đã tổng hợp đặc trưng vật liệu xúc HZSM-5, Zn/HZSM-5, Fe/HZSM-5; đánh giá hoạt tính xúc tác q trình nhiệt phân furfural guaiacol Kết quả, xúc tác 3ZnHZ 2FeHZ lựa chọn phù hợp cho trình chuyển hóa furfural guaiacol nhiệt độ phản ứng 600 oC Độ chuyển hóa thành hydrocarbon thơm xúc tác 3ZnHZ 21,18% với furfural 13,8% với guaiacol; xúc tác 2FeHZ 16,47% với furfural 39,18% với guaiacol Nhiệt phân xúc tác bã mía tiếp xúc pha (ex situ) xúc tác HZ, 3ZnHZ 2FeHZ 600 oC Kết tính chất hóa lý, khả bay cháy của dầu nhiệt phân xúc tác cải thiện rõ rệt Khả bay 90% khối lượng nhiệt độ 450 oC; hàm lượng cặn sau trình bay dầu nhiệt phân giảm - 5%; giai đoạn cháy cặn (cháy dị thể) nhiệt độ 450 - 650 oC giảm xuống 7% với dầu nhiệt phân xúc tác 2FeHZ 3,5% với dầu nhiệt phân xúc tác 3ZnHZ Các trị số đặc tính cháy dầu nhiệt phân xúc tác tăng, dầu nhiệt phân xúc tác dễ bắt cháy hơn, trị số cháy tổng đạt giá trị cao Do đó, dầu nhiệt phân sau nâng cấp ứng dụng để thay hiệu dầu nhiên liệu (FO) cho trình đốt ngồi DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Huynh Van Nam, Dinh Quoc Viet, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2019) Kinetic analysis and chemical bond breakage of bagasse pyrolysis process, Vietnam Journal of Chemistry, 57(1), 99-105 Huynh Van Nam, Nguyen Thi Thu, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2019) Research the evaporation and residue formation of pyrolysis oil, Vietnam Journal of Chemistry, 57(2e1,2), 293-300 Huynh Van Nam, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2019) Kinetic modeling of thermal decomposition of sugarcane bagasse in the inert gas environment, Vietnam Journal of Chemistry, 57(5), 574-580 Huynh Van Nam, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2020) Study on furfural conversion into aromatics over Zn/HZSM-5 and Fe/HZSM-5 catalysts, Vietnam Journal of Chemistry, 58(5), 602-609 Huynh Van Nam, Dinh Quoc Viet, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2020) Chemical composition of pyrolysis oil through thermal decomposition of sugarcane biomass, Vietnam Journal of Chemistry, 58(6), 770-778 Huynh Van Nam, Dang Nguyen Thoai, Truong Thanh Tam, Van Dinh Son Tho (2021) Catalytic upgrading and enhancing the combustion characteristic of pyrolysis oil, International Journal of Green Energy, Latest Articles, Published online 27-3-2021 ... Zn /HZSM- 5, Fe /HZSM- 5 2 .5 Quá trình nhiệt phân - Q trình nhiệt phân bã mía khơng xúc tác - Quá trình nhiệt phân xúc tác furfural, guaiacol bã mía Hình 2.2 Hệ thống nhiệt phân xúc tác sử dụng khí mang... từ sở khoa học thực tiễn nêu trên, hướng nghiên cứu với đề tài ? ?Nghiên cứu q trình nhiệt phân bã mía thành nhiên liệu lỏng sử dụng chất xúc tác sở HZSM- 5? ?? lựa chọn để nghiên cứu đánh giá thành. .. dầu nhiệt phân 1.2 Q trình nhiệt phân khơng xúc tác 1.3 Nguyên liệu sinh khối 1.4 Tổng quan xúc tác zeolite ZSM -5 1 .5 Quá trình nhiệt phân xúc tác ZSM -5 Me/ZSM -5 1.6 Tình hình nghiên cứu trình nhiệt