27- Nghiền 28 Tách vỏ
2.2. Tiến hành nhiệt phân
134- Quá trình nhiệt phân khảo sát các yếu tố tốc độ gia nhiệt, tốc độ sục khí Nitrogen, kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng với nguồn nguyên liệu hạt cao su. Thực hiện khảo sát khả năng cải thiện chất lượng sản phẩm lỏng bằng các xúc tác khác nhau.
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt
135- Tốc độ gia nhiệt được điều chỉnh bằng timer gắn trong hộp điều khiển bằng cách điều chỉnh chế độ ngắt mở. Tiến hành thí nghiệm ở các điều kiện nhiệt độ tối ưu 400oC, cố định độ ẩm nguyên liệu 15%, khối lượng nguyên liệu 100g, sục khí nitogen 5 phút đầu. Cân hai hộp nhựa dùng để chứa sản phẩm lỏng. Ghi nhận hiệu suất thu được sản phẩm lỏng.
C/ phút, 7 C/ phút, 9 C/ phút với các thông số điều kiện như trên. Tiến hành nhiệt phân đến khi không còn sản phẩm lỏng xuất hiện trong 30 phút.
137- Sau đó làm các bước tương tự như khi khảo sát nhiệt độ.
138- Ghi nhận tốc độ gia nhiệt cho hiệu suất sản phẩm lỏng cao nhất, ghi lại kết quả pha rắn và pha khí đối với mỗi thí nghiệm.
139- Hiệu suất được tính như sau:
140- H% = ( m2 – m1 )/M
141- Với: M: khối lượng nhập liệu
142- m1: khối lượng hộp nhựa ban đầu
143- m2: khối lượng hộp nhựa cùng với sản phẩm lỏng.
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ sục khí N2
144- Ở điều kiện nhiệt độ 400oC và tốc độ gia nhiệt tối ưu, độ ẩm nguyên liệu 10%, khối lượng nguyên liệu 100g, tiến hành 4 mẫu thí nghiệm ở các tốc độ dòng khí N2 khác nhau: 200 ml/phút, 300 ml/phút, 400ml/phút, 500ml/phút. Tiến hành nhiệt phân đến khi không còn giọt chất lỏng nào xuất hiện trong khoảng 30 phút.
145- Sau đó làm lại các bước tương tự như khi khảo sát tốc độ gia nhiệt.
146- Ghi nhận giá trị tốc độ dòng khí N2 cho hiệu suất sản phẩm lỏng cao nhất.
2.2.3. Khảo sát kích thước hạt cao su
147- Nguyên liệu hạt cao su sau khi được tách vỏ, nghiền được chia thành các nhóm kích thước hạt sau đây: < 1 mm, 1 mm, 2 2.3 mm, > 2.3 mm.2 Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm với các kích thước hạt này trong điều kiện giá trị nhiệt độ, tốc độ gia nhiệt, tốc độ sục khí N2 cho hiệu suất sản phẩm lỏng cao nhất. Tiến hành nhiệt phân đến khi không còn giọt lỏng nào xuất hiện trong
2.2.4. Quá trình nhiệt phân có sử dụng xúc tác khảo sát khả năng cải thiện dầu nhiệt phân trên các xúc tác khác nhau.
148- Trong quá trình nhiệt phân không sử dụng xúc tác, tiến trình đã khảo sát tìm các chế độ tối ưu cho quá trình nhiệt phân, bao gồm: ảnh hưởng của nhiệt độ, ảnh hưởng của tốc độ sục khí N2, ảnh hưởng của kích thước hạt cao su, ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt đến hiệu suất các sản phẩm của quá trình nhiệt phân. Quá trình nhiệt phân có sử dụng xúc tác sẽ được thực hiện ở các điều kiện tìm được này.
149- Trong quá trình nhiệt phân có sử dụng xúc tác, lớp xúc tác được đặt ngay gần sát bề mặt nguyên liệu trong thiết bị nhiệt phân. Hơi nhiệt phân được hình thành sẽ đi qua ngay lớp xúc tác bên trên, hơi nhiệt phân sẽ được xúc tác cải thiện ngay và được dẫn ra ngoài trong cùng hệ thống.
150- Tiến hành nhập liệu 100g hạt cao su nghiền có kích thước tìm được trong giai đoạn nhiệt phân không sử dụng xúc tác.Điều kiện cải thiện được tiến hành tại điều kiện có hiệu suất lỏng lớn nhất khi thực hiện nhiệt phân không có xúc tác. Tiến hành khảo sát lần lượt 3 xúc tác cho quá trình cải thiện là KOH/γ-Al2O3, Zeolit 3A, Bentonit/H+, Thực hiện các tỉ lệ khối lượng xúc tác : nguyên liệu = 1 : 3 = 1: 4 = 1 : 6. Sau khi nhập liệu nguyên liệu hạt cao su nghiền và ống nhiệt phân, ống xúc tác đước đặt phía trên, sát với bề mặt của nguyên liệu. Thực hiện quá trình nhiệt phân đến khi không có giọt chất lỏng nào xuất hiện thu sản phẩm lỏng đem cân.
151- Tắt hệ thống điện, sục khí nitơ và làm lạnh. Khi tháp nhiệt phân đã nguội, tháo liệu lấy sản phẩm rắn và xúc tác rồi đem cân lấy kết quả sản phẩm rắn.
2.2.5. Đo nhiệt trị
152- Giá trị nhiệt trị của vật chất là lượng nhiệt tỏa ra trong suốt quá trình cháy một lượng vật chất đó. Giá trị nhiệt trị là một tính chất cho mỗi vật chất, thứ nguyên là đơn vị năng lượng/đơn vị khối lượng như là kcal/kg hoặc
Calorimeter. Nhiệt trị thường được biểu thị bằng HHV và LHV.
153- Giá trị HHV được đưa vào tính toán ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong việc đốt cháy các sản phẩm.
154- HHV = 354,2*CF+170,8*V
155- Trong đó CF là hàm lượng cacbon cố định, còn V là hàm lượng cacbon không cố định.
156- Các tính toán LHV cho rằng hàm lượng nước của quá trình cháy là ở cuối quá trình cháy, ngược lại với HHV, theo HHV là tất cả hàm lưượng nước trong quá trình cháy là ở trạng thái lỏng sau một quá trình cháy.
157- LHV = HHV -25*[9*(H-O/8)+W] (kJ/kg)
158- Trong đó H là hàm lượng hydro, O là hàm lượng oxy, W là hàm lượng nước.
159- Mẫu được đo tại trung tâm nghiên cứu lọc hóa dầutrường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
2.2.6. Đo độ nhớt
160- Xác định độ nhớt động học theo tiêu chuẩn ASTM D445. Thí nghiệm này sử dụng nhớt kế chảy xuôi có hằng số nhớt kế C = 25 – 100 cSt tiến hành tại phòng thí nghiệm Hóa Dầu trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu. Xác định độ nhớt động học bằng cách đo thời gian để một thể tích chất lỏng chảy qua cộtmao quản thủy tinh dưới tác dụng của trọng lực.
161- Độ nhớt động học là kết quả tính được từ thời gian chảy và hằng số tương ứng của nhớt kế. 162- 163- 164- 165- 166- 167- 168- 169- 170-
172-
173- Giữ nhiệt độ trong bể điều nhiệt độ ổn định ở 40oC.
174- Dùng pipet hút 7 ml dầu bio-oil cho vào nhớt kế. Nhớt kế đã được nạp mẫu giữ trong bể điều nhiệt khoảng 30 phút để đảm bảo đạt đến nhiệt độ cần xác định độ nhớt. Chỉnh lại lượng chất lỏng trong nhớt kế nếu cần thiết.
175- Dùng bóp cao su để đẩy cho mực chất lỏng trong mao quản lên cao hơn mực đánh dấu thứ nhất khoảng 5mm. Để chất lỏng chảy tự do và dùng đồng hồ bấm giây xác định thời gian chất lỏng chảy từ mực đánh dấu thứ nhất đến mực đánh dấu thứ hai. Rửa sạch nhớt kế bằng xăng và tráng lại bằng acetone. Sau đó sấy khô các nhớt kế này.
2.2.7. Sắc kí khí – khối phổ (GC – MS)
176- Những đại lượng đặc trưng cho quá trình sắc ký khí là thời gian lưu giữ, hệ số phân bố, hệ số chứa, hệ số chọn lọc, độ phân giải, chiều cao đĩa lý thuyết. Mẫu khảo sát dạng lỏng hay khí được bơm vào bộ nạp mẫu, sau đó được khí mang (thường là N2) dẫn vào hệ thống cột tách trong buồng điều nhiệt. Sau khi tách, các cấu tử đi vào đầu dò, chuyển thành tín hiệu rồi được ghi lại, sau đó in kết quả được sắc ký đồ. Từ sắc ký đồ ta thu được các tín hiệu ứng với các cấu tử gọi là peak với thời gian lưu giữ tR của peak là đại lượng dùng để định tính, còn diện tích của peak dùng để định lượng.
177- Sau khi đi qua cột sắc kí khí, các cấu từ tiếp tục đi vào máy khối phổ. Trong máy khối phổ, ta phá hủy phân tử thành các ion rồi đi tới bộ phân tích của khối phổ kế, từ đó thu nhận tín hiệu và biểu diễn thành khối phổ.
178- Mẫu bio-oil được phân tích GC-MS tại trung tâm công nghệ lọc hoá dầu trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.
2.2.8. Điểm chớp cháy cốc hở
179- Phương pháp này dựa trên tiêu chuẩn ASTM D92 nhằm xác định điểm chớp cháy và bốc cháy của sản phẩm dầu nhiệt phân. Tiến hành đo các mẫu tại phòng thí nghiệm Hóa Dầu trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu.
180-
1
3 4 5
181- Hình 2.9. Bộ thiết bị xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở
182- 1. Que thử; 2. Cần cố định nhiệt kế thủy ngân đo nhiệt độ; 3. Cốc thử mẫu;
183- 4. Bộ phận gia nhiệt; 5. Núm điều chỉnh nhiệt độ thiết bị gia nhiệt.
184- Đổ mẫu vào cốc thử đến vạch chuẩn.Gắn nhiệt kế ở vị trí thẳng đứng sao cho đáy của bầu thủy ngân cách đáy cốc 6,4mm.
185- Châm ngọn lửa và điều chỉnh nó có đường kính 4,2 ÷ 4,8 mm.
186- Tốc độ gia nhiệt cho cốc thử được điều chỉnh bằng núm điều chỉnh nhiệt độ trên thiết bị. Tốc độ đốt nóng mẫu ban đầu là 14 ÷ 17oC / phút. Khi nhiệt độ xấp điểm chớp cháy dự đoán, giảm tốc độ đốt nóng xuống 5 ÷ 6oC / phút.Bắt đầu thử bằng cách cho ngọn lửa di chuyển nhanh qua tâm cốc thử (khoảng 1 giây).Lặp lại việc thử nghiệm này sau mỗi 2oC cho đến khi sự bắt lửa duy trì ít nhất 5 giây.Ghi nhận nhiệt độ này – điểm bắt cháy.
187- Ngưng thí nghiệm.Tắt nguồn nhiệt .Đổ mẫu, lau sạch cốc bằng dung môi thích hợp để bất cứ vết dầu hay cặn nào còn bám lại.
2.2.9. Chưng cất ASTM
bay, kerosen, dầu DO…ngoại trừ khí hóa lỏng và bitum.Sử dụng hệ thống chưng cất ASTM để chưng cất dầu nhiệt phân thu các phân đoạn dầu nhiên liệu đem xác định, phân tích các tính chất, thành phần mong muốn.
189- Nguyên tắc của phương pháp là chưng cất 100ml sản phẩm trong điều kiện qui định, quan sát và ghi nhận các giá trị nhiệt độ với các thể tích ngưng tụ thu được.
190- 1 1 2 3 4 5 6 7
191- Hình 2.10. Thiết bị chưng cất ASTM
192- 1-Bể làm lành; 2- Ống hứng sản phẩm; 3- Bệ đỡ ống đong hứng sản phẩm;
193- 4- Vị trí đặt bình cầu; 5- Núm điều chỉnh vị trí cao thấp của bình cầu;
194- 6- Công tắt; 7- Núm điều chỉnh nhiệt độ; 8- Bình cầu tiêu chuẩn. Dầu nhiệt phân đem chưng cất bằng hệ thống chưng cất ASTM D86 tại phòng thí nghiệm Hóa Dầu trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, thu phân đoạn karosen 180 – 250oC để xác định thành phần tính chất của dầu, so sánh với dầu nhiên liệu.
196- 197- 198- 199- 200- 201- 202- 203- 204-