Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu quá trình sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn bằng phương pháp nhiệt phân có xúc tác

• Tác giả: Nguyễn Quốc Hải
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyền
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn bằng phương pháp nhiệt phân có xúc tác
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. HƯỚNG I: MỞ ĐẦU
• 1.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.2. MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
• 2. HƯỚNG II: TỔNG QUAN
• 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.2. QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN
• 2.2.1. Cơ chế nhiệt phân
• 2.2.2. Cơ chế nhiệt phân xúc tác
• 2.2.3. Cơ chế của quá trình tách cellulose
• 2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân
• 2.2.5. Ứng dụng sản phẩm
• 3. HƯỚNG III: PHƯƠNG PHÁP, THIẾT BỊ, VẬT LIỆU TRONG NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Thiết bị sử dụng
• 3.3. Hệ thống thiết bị
• 3.4. Phương pháp thực hiện
• 3.5. Phương pháp tiền xử lý than bùn
• 3.6. Phương pháp phân tích thành phần than bùn
• 3.7. Phương pháp chuẩn bị xúc tác
• 3.8. Phương pháp thực hiện thí nghiệm
• 3.9. Phương pháp phân tích
• 4. HƯỚNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Kết quả phân tích thành phần than bùn
• 4.2. Kết quả phân tích tính chất xúc tác
• 4.3. Kết quả nghiên cứu quá trình nhiệt phân than bùn
• 4.4. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng
• 4.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp sử dụng xúc tác
• 4.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các loại xúc tác khác nhau
• 4.7. Kết quả phân tích tính chất sản phẩm sau nhiệt phân
• 5. HƯỚNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn bằng phương pháp nhiệt phân có xúc tác là một lĩnh vực quan trọng trong việc phát triển nguồn năng lượng tái tạo. Nhiên liệu khí từ than bùn không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp nguồn năng lượng bền vững. Luận văn này tập trung vào việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân và hiệu suất thu hồi sản phẩm. Các yếu tố như nhiệt độ, tốc độ gia nhiệt và tỷ lệ xúc tác được nghiên cứu kỹ lưỡng để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng xúc tác có thể cải thiện đáng kể hiệu suất thu hồi sản phẩm khí, đặc biệt là khí sinh học.

1.1. Tầm quan trọng của nhiên liệu khí

Nhu cầu về nhiên liệu khí ngày càng tăng do sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch. Nhiên liệu khí từ than bùn được xem là một giải pháp khả thi cho vấn đề này. Việc sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Theo nghiên cứu, nhiên liệu tái tạo từ than bùn có thể thay thế một phần đáng kể cho nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm thiểu lượng khí thải CO2 ra môi trường.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nhiệt phân được áp dụng trong nghiên cứu này nhằm chuyển hóa than bùn thành nhiên liệu khí. Quá trình nhiệt phân diễn ra trong điều kiện không có oxy, giúp tối ưu hóa việc thu hồi sản phẩm. Các loại xúc tác như bentonite thô, bentonite hoạt hóa, zeolite A và H-ZSM-5 được sử dụng để khảo sát ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi sản phẩm. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng xúc tác có thể làm tăng hiệu suất thu hồi khí sinh học và cải thiện chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cũng so sánh hai phương pháp sử dụng xúc tác: trộn lẫn và tách rời, từ đó đưa ra những khuyến nghị cho quy trình sản xuất.

2.1. Quy trình nhiệt phân

Quá trình nhiệt phân được thực hiện ở nhiệt độ 450°C với tốc độ gia nhiệt 15°C/phút. Tỷ lệ xúc tác so với than bùn là 30%. Dưới các điều kiện này, hiệu suất chuyển hóa đạt 97.45%, hiệu suất thu hồi sản phẩm khí đạt 27.26% và hàm lượng hydro trong sản phẩm khí đạt 39.27%. Kết quả cho thấy rằng xúc tác H-ZSM-5 mang lại hiệu suất cao nhất so với các loại xúc tác khác, điều này chứng tỏ vai trò quan trọng của xúc tác trong quá trình nhiệt phân.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng xúc tác có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quá trình nhiệt phân. Các loại xúc tác khác nhau có tác động khác nhau đến hiệu suất chuyển hóa và chất lượng sản phẩm. Xúc tác H-ZSM-5 cho thấy hiệu suất chuyển hóa cao nhất, trong khi bentonite hoạt hóa chỉ tăng hiệu suất chuyển hóa một chút nhưng lại làm giảm hàm lượng hydro trong sản phẩm khí. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn xúc tác phù hợp là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn.

3.1. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Việc sản xuất nhiên liệu khí từ than bùn có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cung cấp nguồn năng lượng bền vững cho tương lai. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các nhà máy sản xuất nhiên liệu tái tạo, góp phần vào việc phát triển công nghệ xanh và bảo vệ môi trường. Hơn nữa, việc khai thác than bùn một cách hợp lý sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế của nguồn tài nguyên này.