7. TRÌNH TỰ LUẬN ÁN
2.5.2. Nhiệt phân cĩ xúc tác
Tiến hành quá trình nhiệt phân hai hợp chất mơ hình là furfural và guaiacol trên xúc tác HZSM-5, Zn/HZSM-5 và Fe/HZSM-5 nhằm đánh giá các điều kiện tối ưu
(nhiệt độ, tốc độ nạp liệu, hàm lượng oxide kim loại trên HZSM-5). Từđĩ lựa chọn
điều kiện phản ứng phù hợp cho quá trình nhiệt phân xúc tác trong pha hơi (ex situ)
với sinh khối bã mía. Quá trình được tiến hành trên hệ thiết bị như Hình 2.2, tương
tựnhư quá trình nhiệt phân khơng xúc tác. Chất xúc tác được đặt giữa lớp đệm bằng bơng thủy tinh (8) ở cuối ống phản ứng. Quá trình nạp liệu được thay thế bằng bộ
phận (5(2)) khi nhiệt phân xúc tác furfural và guaiacol.
Điều kiện tiến hành phản ứng:
- Tốc độ nạp liệu (WHSV): 5 h-1 (10g nguyên liệu/2g xúc tác/h); - Nồng độ nguyên liệu: 99% khối lượng;
- Tốc độ dịng khí mang N2: 50 mL/phút; - Tốc độ gia nhiệt: 20 - 25 oC/phút.
Tính tốn các thơng số quá trình nhiệt phân xúc tác:
Độ chuyển hĩa (wt%) = (1 - Khối lượng chất sau phản ứng, g
Khối lượng nguyên liệu, g )×100 (2.50) Độ chuyển hĩa thành hydrocarbon thơm (wt%)
= Khối lượng hydrocarbon thơm, g
Khối lượng nguyên liệu, g ×100
Độ chọn lọc hydrocarbon thơm (%)
= Số mole C trong mỗihydrocarbon thơm
Tổng sốmole C trong tất cả hydrocarbon thơm×100
(2.52)
Hàm lượng cốc (Hc, wt%) = Khối lượng cốc, g
Khối lượng nguyên liệu, g×100 (2.53)
HK (wt%) = 100 – HR– HL– HC (2.54)
Trong đĩ, các hydrocarbon thơm bao gồm benzene, toluene, xylene và naphthalene (BTXN). Khối lượng các hydrocarbon thơm trong sản phẩm nhiệt phân được xác định từ kết quả định lượng bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ GC-MS. Khối lượng cốc được xác định từ kết quảso sánh độ giảm khối lượng của mẫu xúc tác sau phản
ứng so với mẫu xúc tác trước phản ứng bằng phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) với tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút trong mơi trường khơng khí [148]. Dựa vào kết quả TGA của các mẫu xúc tác, giai đoạn thốt ẩm và bay hơi một số các hợp chất hữu cơ nhẹ hấp phụ trên xúc tác sẽđược loại bỏ. Hàm lượng cốc được tính bao gồm các hợp chất hữu cơ nặng (khĩ bay hơi) hấp phụ trên xúc tác, cặn carbon và các hợp chất polymer hình thành trên bề mặt xúc tác trong quá trình phản ứng. Mặt khác,
trong trường hợp nhiệt phân bã mía cĩ xúc tác, hiệu suất sản phẩm khí được tính theo cơng thức (2.54).
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN