CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát quá trình nhiệt phân hạt cao su không xúc tác trong thiết bị
3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng tốc độ sục khí N2
Nhƣ đã trình bày cách tiến hành thí nghiệm trong phần thực nghiệm, để khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ sục khí N2 thực hiện thí nghiệm ở điều kiện nhiệt độ 400oC, tốc độ gia nhiệt 5oC/phút. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
Bảng 3.2. Kết quả thu đƣợc ở các tốc độ sục khí Tốc độ sục khí N2 (ml/phút) 200 300 400 500 Tốc độ sục khí N2 (ml/phút) 200 300 400 500 Sản phẩm lỏng (g) 60.19 60.85 61.13 58.95 Sản phẩm rắn (g) 14.99 14.85 14.84 14.13 Sản phẩm khí (g) 24.82 24.3 24.03 26.92 Độ nhớt (cSt) 90.00 77.25 58.00 60.25 Điểm chớp cháy (o C) 77.00 77.00 76.00 77.50
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tốc độ sục khí N2 đến quá trình nhiệt phân
Từ đồ thị, ta thấy khi thực hiện sục khí trong toàn bộ quá trình nhiệt phân thì hiệu suất các sản phẩm có sự thay đổi không lớn ở các tốc độ sục khí khác nhau. Nhƣ vậy việc sục khí N2 để đuổi hết khí O2 ra khỏi tháp phản ứng để ngăn chặn phản ứng cháy của nguyên liệu đồng thời tăng khả năng truyên nhiệt cho nguyên liệu.
Sản phẩm rắn, cụ thể là than nằm cố định ở tầng dƣới của thiết bị nhiệt phân nên tốc độ sục khí N2 ít ảnh hƣởng đến hiệu suất rắn. Hiệu suất rắn ở tốc độ
60.19 60.85 61.13 58.95 24.82 24.3 24.03 26.92 0 10 20 30 40 50 60 70 200 300 400 500 Hiệu suẩt lỏng (%) Hiệu suẩt rắn (%) Hiệu suẩt khí (%)
200 ml/phút là 14.99%, đến tốc độ 500 ml/phút là 14.13%, không ảnh hƣởng nhiều đến hiệu suất.
Hiệu suất khí ở tốc độ 200 ml/phút là 24.82% sau đó giảm đến hiệu suất 24.03% tại tốc độ sục khí 400 ml/phút. Tiếp tục tăng tốc độ sục khí thì hiệu suất sản phẩm khí lại tăng lên đến 26.92% tại 500 ml/phút. Ban đầu khi tốc độ sục khí chƣa lớn lắm, thời gian lƣu của sản phẩm hơi lớn, từ đây tạo điều kiện cho quá trình nhiệt phân thứ cấp xảy ra, các phản ứng phân cắt xảy ra tiếp trong pha khí tạo ra các cấu tử nhỏ hơn nữa, nên khi qua thiết bị ngƣng tụ sẽ không bị hóa lỏng, vì thế khí thu đƣợc hiệu suất tƣơng đối cao. Nhƣng khi tăng tốc độ sục khí thì thời gian lƣu giảm, do đó quá trình nhiệt phân thứ cấp giảm lại, lƣợng khí thu đƣợc ít hơn, cho đến tốc độ 400 ml/phút thu đƣợc hiệu suất nhỏ nhất. Tăng tốc độ sục khí nữa thì thời gian lƣu của hơi nhiệt phân quá nhỏ, do đó không kịp ngƣng tụ mà bị đẩy ra ngoài, nên tốc độ 500 ml/phút hiệu suất khí lại tăng.
Hiệu suất sản phẩm lỏng có quy luất biến đổi ngƣợc lại với hiệu suất sản phẩm khí. Hiệu suất sản phẩm lỏng ở tốc độ 200 ml/phút là 60.19%, sau đó tăng lên 61.13% ở tốc độ 400 ml/phút, sau đó tiếp tục tăng tốc độ sục khí thì hiệu suất lỏng giảm đi, tốc độ 500 ml/phút còn 58.95%. Ban đầu tốc độ sục khí còn nhỏ, thời gian lƣu của hơi nhiệt phân lớn, tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt phân thứ cấp trong pha khí, tạo ra nhiều cấu tử nhẹ, không ngƣng tụ đƣợc thành lỏng, do vậy hiệu suất thu lỏng còn thấp. Tiếp tục tăng tốc độ sục khí thì thời gian lƣu hơi trong thiết bị giảm xuống, do đó giảm phản ứng thứ cấp, hiệu suất lỏng tăng lên đến tốc độ tối ƣu là 400 ml/phút thì có hiệu suất lỏng cao nhất là 61.13%. Tiếp tục tăng tốc độ sục khí thì hơi nhiệt phân không kịp ngƣng tụ, do đó hiệu suất lỏng bị mất mát một phần, hiệu suất lỏng giảm còn 58.95% ở tốc độ sục khí 500 ml/phút.
Tiến hành sục khí N2 trong suốt quá trình nhiệt phân, đuổi hết các loại khí nhƣ O2 ra ngoài, ngăn chặn phản ứng oxi hóa xảy ra đã làm tăng hiệu suất lỏng rõ rệt so với kết quả các thí nghiệm trƣớc khi chỉ thực hiện sục khí N2 5 phút đầu khi nhiệt phân. Tốc độ sục khí cũng có ảnh hƣởng tới quá trình nhiệt phân, tuy nhiên hiệu suất các pha không có sự thay đổi quá lớn, hiệu suất lỏng dao động từ 58.95 – 61.13%. Tốc độ sục khí thu đƣợc hiệu suất lỏng cao nhất là 400 ml/phút.
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tốc độ sục khí N2 đến hiệu suất và các tính chất sản phẩm lỏng
Từ đồ thị, ta thấy hiệu suất lỏng không thay đổi lớn nhƣng ở tốc độ sục khí 400 ml/phút lại đem lại tính chất của dầu tốt nhất so với các tốc độ sục khí khác (độ nhớt 58 cSt, điểm chớp cháy 76 oC). Ở các tốc độ sục khí 200ml/phút và 300 ml/phút, lƣợng O2 vẫn có thời gian thực hiện phản ứng cháy trƣớc khi bị thổi ra ngoài làm độ nhớt sản phẩm lỏng cao hơn do có các thành phần nặng. Còn ở 500 ml/phút do tốc độ sục mạnh, thời gian lƣu ngắn, sản phẩm nhẹ không kịp ngƣng tụ, bị thổi ra ngoài. Vậy có thể chọn tốc độ sục khí N2 thích hợp cho quá trình nhiệt phân là 400 ml/phút.