- Nguyờn tắc của phương phỏp
3.3.6. Kết quả đỏnh giỏ hoạt tớnh xỳc tỏc của vật liệu “Nano-Meso ZSM-5” trong phản ứng cracking dầu thực vật thải và so sỏnh với phản ứng cracking nhiệt.
phản ứng cracking dầu thực vật thải và so sỏnh với phản ứng cracking nhiệt.
Để đỏnh giỏ hoạt tớnh xỳc tỏc của vật liệu „Nano-Meso ZSM-5‟ tổng hợp đƣợc, chỳng tụi đó thực hiện phản ứng cracking xỳc tỏc với nguyờn liệu là dầu thực vật trờn hệ phản ứng MAT 5000.
Hoạt tớnh xỳc tỏc đƣợc đỏnh giỏ thụng qua hiệu suất sản phẩm và độ chuyển hoỏ của dầu thực vật thải sau quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc và cracking nhiệt.
Sản phẩm chớnh của quỏ trỡnh cracking dầu thực vật thải là.
- Khớ khụ (Dry Gasses): chứa chủ yếu cỏc khớ H2, CO, CO2, CH4, C2H6, C2H4. - Khớ hoỏ lỏng (LPG): chứa cỏc khớ từ C3 ữ C4
- Phõn đoạn xăng (Gasoline): cú nhiệt độ sụi thấp hơn 221 oC và bao gồm cả cỏc khớ C5+ trong sản phẩm khớ.
- Phõn đoạn LCO (Light Cycle Oil): cú khoảng nhiệt độ sụi từ 221 † 343 o
C - Phõn đoạn HCO (Heavy Cycle Oil): cú khoảng nhiệt độ sụi lớn hơn 343 o
C và cả cỏc thành phần khụng bị cracking.
Hiệu suất cỏc sản phẩm thu đƣợc của phản ứng cracking xỳc tỏc và cracking nhiệt đƣợc cho ở bảng 3.1 và đƣợc trỡnh bày nhƣ trờn biểu đồ hỡnh 3.7.
Bảng 3.1: Thành phần sản phẩm cỏc phõn đoạn.
Tỉ lệ cỏc phõn đoạn (%) Nano-Meso ZSM-5 Nhiệt phõn
Cốc 4.29 2.14 Khớ khụ + Khớ hoỏ lỏng (LPG) 42.73 4.18 Phõn đoạn xăng 37.88 23.79 Phõn đoạn LCO 8.11 50.66 Phõn đoạn HCO 6.99 19.20 Độ chuyển hoỏ 84.89 30.11
Hỡnh 3.7. Cỏc sản phẩm và độ chuyển húa dầu thực vật thải trong phản ứng cacking xỳc tỏc và nhiệt phõn.
Hỡnh 3.7 biểu thị cỏc sản phẩm thu đƣợc của phản ứng cracking xỳc tỏc và nhiệt phõn dƣới dạng biểu đồ cột. Ta cú thể thấy rất rừ khi thực hiện phản ứng cracking với chất xỳc tỏc nano-meso ZSM-5 (NM-ZSM-5) độ chuyển húa cao hơn so với quỏ trỡnh nhiệt phõn. Độ chuyển húa khi sử dụng xỳc tỏc NM-ZSM-5 đạt tới 84,89% chứng tỏ khả năng xỳc tỏc của vật liệu này cho phản ứng cracking dầu thực vật thải là rất lớn, phõn đoạn sản phẩm cú giỏ trị kinh tế cao nhƣ LPG và phõn đoạn tạo xăng (Gasoil) cao hơn nhiều so với khi nhiệt phõn. Trong khi đú lƣợng LCO, HCO, những sản phẩm khụng mong muốn thỡ ngƣợc lại, nhỏ hơn rất nhiều so với quỏ trỡnh nhiệt phõn. Kết quả này đó chứng tỏ ƣu thế trong phản ứng cracking dầu thực vật thải trờn xỳc tỏc nano-meso ZSM-5 so với phản ứng nhiệt phõn.
So với tổng lƣợng LCO, HCO và cốc khụng mong muốn, tổng lƣợng LPG và xăng mong muốn tạo ra cao gấp hơn 4 lần. Điều này cho thấy xỳc tỏc Nano Meso ZSM-5 co độ chọn lọc rất cao đối với cỏc sản phẩm LPG và xăng mong muốn, là một xỳc tỏc rất hiệu quả cho phản ứng cracking dầu thực vật tạo nhiờn liệu sinh học.
Sản phẩm của quỏ trỡnh cracking thu đƣợc dƣới 3 dạng, dạng khớ, dạng lỏng và dạng rắn (cốc). Sản phẩm khớ đƣợc phõn tớch thành phần trờn hệ sắc ký khớ (Refinery gas analyzer – Trace GC – ThermoElectro). Kết quả phõn tớch thành phần sản phẩm khớ của phản ứng craking thể hiện ở bảng 3.2 Bảng 3.2: Bảng kết quả phõn tớch thành phần sản phẩm khớ Chất Nano-Meso ZSM-5 Nhiệt phõn(482) CO2 2.36 1.86 CO 4.27 1.1 H2 0.25 0.01 CH4 1.43 0.09 C2H4 2.27 0.22 C2H6 2.08 0.17 C3H8 17.09 0.16 C3H6 2.39 0.22 i-C4H10 5.67 0 n-C4H10 3.24 0.19 1-C4H8 0.43 0.18 i-C4H8 0.15 0 t-2-C4H8 0.21 0 c-2-C4H8 0.15 0 1,3-C4H6 0.7 0 C5t 0.04 0.09
Qua biểu đồ cú thể thấy đƣợc phản ứng cracking dầu thực vật thải trờn xỳc tỏc NM ZSM-5 diễn ra sõu hơn so với cracking nhiệt.
Thành phần phõn đoạn lỏng đƣợc xỏc định bằng phƣơng phỏp sắc ký khối phổ trờn mỏy (HP-Hewlet packavd). Kết quả phõn tớch sản phẩm lỏng của quỏ trỡnh nhiệt phõn và cracking trờn xỳc tỏc NM-ZSM-5 dầu thực vật thải đƣợc đƣa ra trờn bảng 4 và bảng 5. Từ kết quả phõn tớch cho thấy sản phẩm lỏng của quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc chứa nhiều cấu tử vũng thơm hơn so với sản phẩm lỏng của quỏ trỡnh cracking nhiệt (quỏ trỡnh này chủ yếu là cỏc hydrocacbon mạch thẳng). Đú là cỏc cấu tử quý cho xăng vỡ cho trị số octan cao đồng thời cũng là nguyờn liệu quý cho ngành cụng nghiệp húa dầu.
Bảng 3.3. Thành phần sản phẩm lỏng của quỏ trỡnh nhiệt phõn dầu thực vật thải.
Stt Chất cụng thức húa học %
1 Cyclobutene, 2-propenylidene- 2.38
2 Cyclopentene,1-hexyl- 2.08
3 1-Octanol, 2-butyl-
1-Oct anol, 2-but yl- (CA S) 2-B ut yl-1-oct anol HO 2.86 4 9-Octadecyne 9-Octadecyne 2.24 5 2-Hexyldecanoic acid 2-Hexyldecanoic acid Decanoic acid, 2-hexyl-
OHO O 20.41 6 OCTADEC-9-ENOIC ACID OCTADEC-9-ENOIC ACID ELAIDINSAEURE OH O 18.51 Cyclobut ene, 2-propenylidene-
(3E)-3-(2-Propenylidene)-1-cyclobut ene #
Hexane, 3 -met hyl-4 -met hylene- 2 -Et hyl-3 -met hyl-1-p ent ene