3. Yêu cầu
2.2. Quy trình xử lý hơi butylaxetat
Kết quả nghiên cứu trong giai ựoạn thực nghiệm lần 1 chỉ rõ hiệu quả xử lý hơi butylaxetat của mẫu xúc tác bentonit-4%CuO dạng bột. Với khối lượng xúc tác Bent 4%-CuO là 0,5030g dạng bột mịn, tốc ựộ dòng 0,6 l/phút (0,2 l/phút không khắ có chứa benzen + 0,4 l/phút không khắ sạch) thì ở 3000C sau 30 phút hiệu quả xử lý ựạt tới 64,70%. Hiệu quả xử lý duy trì và ựạt 58,25% sau 120 phút làm việc của xúc tác. Việc gia tăng nhiệt ựộ lên trên 3000C và kéo dài thời gian phản ứng ở vùng nhiệt ựộ cao này không làm tăng ựáng kể hiệu quả xử lý của mẫu xúc tác.
Tập trung nghiên cứu xử lý hơi Butylaxetat trên mẫu xúc tác Bent-4% CuO ở các nhiệt ựộ khác nhaụ Các thông số thực nghiệm ựược chọn ựể nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý hơi butylaxetat nhiễm trong không khắ của Bent-4%CuO dạng hạt như sau:
+ Khối lượng xúc tác Bent 4%-CuO: 1,05 g.
+ Tốc ựộ dòng: 1,2l/phút (bao gồm 0,6l/phút không khắ có chứa butylaxetat + 0,6l/phút không khắ sạch), thay ựổi nhiệt ựộ phản ứng. Kết quả khảo sát ựược dẫn ra trên bảng Khi thay ựổi nhiệt ựộ phản ứng, kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt ựộ tới hiệu quả xử lý hơi butylaxetat của mẫu xúc tác Bent- 4% CuO ựược dẫn tại bảng 3.9.
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt ựộ tới hiệu suất xử lý không khắ nhiễm hơi butylaxetat của xúc tác Bent-4%CuO dạng hạt
Hiệu quả xử lý hơi butylaxetat (%) tại thời ựiểm khác nhau toC 0 15 30 60 90 120 150 180 250oC 82,36 82,12 82,00 80,23 79,80 76,41 67,1 300oC 88,98 88,57 88,15 88,11 87,43 84,31 79,91 350oC 91,07 89,54 87,91 87,82 76,15 70,82 69,25 400oC 92,68 90,15 87,54 84,91 73,17 70,18 59,36 450oC 95,12 94,17 82,17 80,34 71,97 61,46 50,17
Trên cơ sở ựó, tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của tốc ựộ dòng hơi butylaxetat tới hiệu suất xử lý bằng cách thay ựổi tốc ựộ dòng ở ựiều kiện 300oC; 1,05 g xúc tác Bent - 4% CuO dạng hạt tròn. Kết quả nghiên cứu ựược dẫn ra trong bảng 3.10.
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tốc ựộ dòng tới hiệu suất xử lý không khắ nhiễm hơi butylaxetat bằng xúc tác Bent- 4%CuO dạng hạt
Thời gian phản ứng (phút) Tốc ựộ dòng (l/phút) 15 30 60 90 120 150 180 0,5 94,75 95,87 95,71 95,27 94,28 92,09 90,24 0,6 92,45 92,41 91,88 91,02 91,09 88,31 85,12 0,9 90,85 90,71 90,53 90,27 90,08 86,26 83,06 1,2 88,98 88,57 88,15 88,11 87,43 84,31 79,91 1,8 70,29 65,89 63,80 54,42 42,48 - -
Kết quả cho thấy lưu lượng dòng khắ mang hơi butyaxetat ựi qua có ảnh hưởng rất lớn ựến hiệu quả xử lý của xúc tác. Tốc ựộ dòng 0,5l/phút cho hiệu quả xử lý cao nhất.
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của khối lượng xúc tác Bent- 4%CuO dạng hạt tớihiệu quả xử lý (%) không khắ nhiễm hơi butylaxetat
Thời gian phản ứng (phút) Khối lượng xúc tác (g) 15 30 60 90 120 150 180 0,5 48,69 44,00 41,84 35,90 26,47 - - 0,7 87,95 85,88 84,28 82,17 80,78 79,09 - 1,05 88,98 88,57 88,15 88,11 87,43 84,31 79,91 2,0 92,55 91,88 91,38 90,47 89,89 89,33 84,58 Kết quả cho thấy khối lượng xúc tác có ảnh hưởng rất lớn ựến hiệu quả xử lý của xúc tác.
Sắc ựồ của các mẫu khắ chứa hơi butylaxetat trước và sau xử lý tại một số nhiệt ựộ khác nhau ựược thể hiện trong hình 3.12 sau:
Hình 3.12: Sắc ựồ của không khắ nhiễm hơi butylaxetat trước và sau xử lý 60 phút bởi bent-4%CuO dạng hạt ở các nhiệt ựộ khác nhaụ
Nhiệt ựộ (0C)
Trước xử lý Sau 60 phút xử lý
Nhiệt ựộ (0C) Trước xử lý Sau 60 phút xử lý 300 350 400
Từ những phân tắch trên và kết hợp với việc nghiên cứu hoạt tắnh của CuO và ựộ bền cấu trúc Bentonit, ta thấy rằng ựiều kiện ựể xúc tác hoạt ựộng hiệu quả nhất là tại nhiệt ựộ trong vùng từ 3000C- 3500C. Tại vùng nhiệt ựộ này giữ ựược hoạt tắnh oxi hóa của CuO ở mức cao vừa ựảm bảo ựộ bền của bentonit.
Việc nghiên cứu ựánh giá hoạt tắnh xúc tác Bentonit-2% CuO cũng ựược chúng tôi tiến hành với ựiều kiện như trên song hiệu quả thu ựược không caọ Chỉ sau 90 phút phản ứng thì hiệu quả xúc tác ựã giảm mạnh từ trên 70% ban ựầu
m 3 3 2 2 1 1 5 0 - 0 2 m m 1 1 1 1 7 5 2 0 0 2 m m 1 1 1 1 7 5 2 0 0 2 m
xuống còn 30%. Bên cạnh ựó cũng ựã tìm ra ựiều kiện thực nghiệm cho phép rút ngắn thời gian hoạt hóạ
Trước ựây, sau mỗi lần làm thắ nghiệm 120- 180 phút cúng ta phải tiến hành hoạt hóa lại xúc tác ở nhiệt ựộ 400oC trong thời gian 3 giờ liên tục. Kết quả thực nghiệm cho thấy chỉ cần hoạt hóa 1,5 - 2,0 giờ ở nhiệt ựộ 400oC là chúng ta hoàn toàn có thể hoạt hóa lại hoạt tắnh của xúc tác.
IIỊ Xây dựng mô hình quy trình công nghệ xử lý hơi khắ thải chứa butylaxetat, etylaxetat bằng xúc tác biến tắnh quy mô pilot
Trong lần thực nghiệm ựầu tiên, tôi ựã nghiên cứu và thực hiện ựược các nội dung sau:
- đã tắnh toán, thiết kế và chế tạo ựược buồng xúc tác và hệ thống gia nhiệt, kiểm soát nhiệt ựộ;
- đã tắnh toán, thiết kế và chế tạo ựược hệ thống hấp thụ khắ bằng dung dịch;
- đã tắnh toán, thiết kế hệ thống chụp hút, quạt hút.
- Hệ thống ựược thử nghiệm ựáp ứng ựược yêu cầu xử lý khắ thải chứa dung môi hữu cơ, có nồng ựộ cực ựại, với công suất 10 m3/h).
Những vấn ựề chưa ựược ựề cập và cần hoàn thiện ở lần thực nghiệm này ựó là:
- Chưa ựề cập ựến việc tận dụng nhiệt của luồng hơi thoát ra từ buồng xúc tác ựể sấy khắ trước khi ựưa vào buồng xúc tác, do ựó tốn nhiều năng lượng xử lý. để khắc phục, lần thực nghiệm này tiến hành tắnh toán bổ sung buồng trao ựổi nhiệt ựể tận thu nhiệt và giảm ựiện năng tiêu thụ của hệ thống thiết bị, làm cơ sở ựể thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị xử lý có công suất lớn;
- Khi có buồng trao ựổi nhiệt, nhiệt ựộ ựầu vào của buồng xúc tác sẽ cao hơn ựáng kể so với nhiệt ựộ không khắ, do ựó kắch thước của buồng xúc tác sẽ gọn nhẹ hơn và cần phải tắnh toán lại cho phù hợp.