Hình 1.11: Sơ đồ công nghệ quá trình nhiệt phân Biomass
Biomass sau khi đưa qua bộ phận phay cắt nhỏ được đưa vào bình phản ứng cấp nhiệt bằng khí lò đốt (một phần tận dụng từ khí thu được sau phản ứng). Sản phẩm thu được gồm khí, gas, than đi qua Cyclone để tách than và phần khí đưa tiếp qua thiết bị làm lạnh để làm lạnh thu hồi bio – oil. Khí dư được thu hồi sủ dụng cho quá trình đốt của bình phản ứng chính.
2.1. Nhiệt phân chậm
Nhiệt phân chậm là quá trình nhiệt phân trong thời gian khá dài. Cụ thể:
thời gian khoảng 5 -30 phút, nhiệt độ khoảng 450 – 600.
Hình 1.12: Sơ đồ và thành phần sản phẩm của quá trình nhiệt phân chậm
2.2. Nhiệt phân nhanh
Nhiệt phân nhanh là quá trình xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt hơn so với nhiệt phân chậm và thời gian phản ứng nhanh hơn để thu nhiều sản phẩm lỏng. Trong thời gian 1- 5s, nhiệt độ khoảng 500 – 650oC.
Cơ chế sản phẩm của quá trình nhiệt phân: Kỹ thuật
nhiệt phân
Tốc độ gia nhiệt Thời gian lưu Nhiệt độ, oC Sản phẩm chính
Carbonation Rất chậm Vài ngày 400 Than
Slow pyrolyssis Chậm 5 – 30 phút 600 Dầu nhiệt phân , khí, than Fast pyrolysis
Rất nhanh 1 – 5 giây 650 Dầu nhiệt
phân
3,Các yếu tố ảnh hưởng quá trình nhiệt phân 3.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ tác động đáng kể đến thành phần sản phẩm nhiệt phân. Ở nhiệt độ cao, xu hướng tạo ra các sản phẩm khí nhiều hơn; có thể cho rằng tại nhiệt độ đó, xảy ra quá trình cracking mạnh hơn tạo sản phẩm có phân tử lượng nhỏ. Ngược lại, ở nhiệt độ thấp tạo thành sản phẩm lỏng và than nhiều hơn.
3.2. Nguyên liệu
Khi nguyên liệu đầu vào của quá trình nhiệt phân thay đổi thì cơ cấu phần trăm của các loại sản phẩm sẽ thay đổi
TT Nguyên liệu Sản phẩm, % Khí Lỏng Than 1 2 3 4 Vỏ bào Giấy Chất thải rắn đô thị Phân 33 25 28 32 30 56 17 29 37 19 55 39
3.3. Kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng tới hiệu suất thu sản phẩm của quá trình
3.4 Tốc độ gia nhiệt
Khi gia nhiệt nhanh sẽ thu được thành phần khí nhiều hơn so với gia nhiệt chậm. Có thể giải thích rằng, khi gia nhiệt chậm, sự di chuyển của các hợp chất dễ bay hơi từ các lớp hoặc các phần của biomass chậm, điều này làm cho phản ứng thứ cấp xảy ra yếu, dẫn đến sản phẩm khí ít tạo thành. Ngược lại, khi gia nhiệt nhanh, sự di chuyển này sẽ nhanh hơn, xúc tiến cho phản ứng thứ cấp, tức cracking xảy ra nhiều hơn, lượng khí tạo ra sẽ nhiều hơn.
3.5. Tốc độ sục khí Nitơ
Mục đích của khí mang N2 là đuổi hết khí O2 ra khỏi bình phản ứng và mang khí sinh ra do nhiệt phân biomass không O2 lên thiết bị ngưng tụ.
Tốc độ sục khí Nitơ quá nhanh hay quá chậm đều làm giảm hiệu suất thu sản phẩm lỏng.
PHẦN III : QUÁ TRÌNH THỰC NGHIÊM TRÊN CÁC MẪU NGUYÊNLIỆU SINH KHỐI LIỆU SINH KHỐI
Thí nghiệm nhiệt phân bã mía được tiến hành tại phòng thí nghiệm trọng
điểm Công Nghệ Lọc Hóa Dầu Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam.
1. Nguyên liệu
- Tiến hành thí nghiệm nhiệt phân Biomas với nguồn sinh khối sử dụng là bã mía, rơm, mùn gỗ.
Bã mía, rơm, mùn gỗ được sử dụng đã được làm khô tới lượng ẩm nhất định. Bã mía, rơm, mùn gỗ không cần nghiền chỉ cần cắt nhỏ đẻ giảm trở lực cho dòng khí nitơ.
- Khí N2.