Nhiên liệu sinh học: Nguồn năng lượng tương lai(tt)

Metanol (rượu metylic, cồn gỗ, cacbinon) Cũng như etanol, metanol được sử dụng làm nhiên liệu cho xe ô tô từ lâu, đặc biệt là ở Mỹ. Metanol có thể sản xuất từ khí tổng hợp - sảnphẩm khí hóa sinh khối và các nguồn khác đồng thời cũng có thể đi từ khí tự nhiên. Metanol được sản xuất từ nguồn nguyên liệu đi từ sinh vật đang được khuyến cáo phát triển sử dụng làm nguyên liệu tái tạo thay thế nhiên liệu dầu mỏ. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiên liệu sinh học: Nguồn năng lượng tương lai(tt) Nhiên liệu sinh học: Nguồn năng lượng tương lai(tt) IV. NHIÊN LIỆU SINH HỌC (BIOFUEL) - CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG 4. Sản xuất biofuel 4.2. Metanol (rượu metylic, cồn gỗ, cacbinon) Cũng như etanol, metanol được sử dụng làm nhiên liệu cho xe ô tô từ lâu, đặc biệt là ở Mỹ. Metanol có thể sản xuất từ khí tổng hợp - sản phẩm khí hóa sinh khối và các nguồn khác đồng thời cũng có thể đi từ khí tự nhiên. Metanol được sản xuất từ nguồn nguyên liệu đi từ sinh vật đang được khuyến cáo phát triển sử dụng làm nguyên liệu tái tạo thay thế nhiên liệu dầu mỏ. 4.2.1. Nguyên liệu sinh khối Metanol có thể được sản xuất từ sinh khối, thường là củi gỗ. Để sản xuất 1 tấn metanol cần gần 2 tấn gỗ khô, có nghĩa năng suất sẽ là 550 lít metanol/ 1 tấn gỗ. Năng suất metanol từ nguyên liệu thân thảo khô (cỏ khô) còn thấp hơn, đạt khoảng 450 l/tấn. 4.2.2. Công nghệ chuyển hóa sản xuất metanol Metanol thu được thông qua quá trình chuyển hóa khí tổng hợp. Để thu được khí tổng hợp từ nguyên liệu sinh khối, người ta tiến hành khí hóa sinh khối dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Khí tổng hợp sau khi khử bỏ tạp chất sẽ được đưa vào lò phản ứng có xúc tác để tạo thành metanol. Công nghệ trước đây sử dụng xúc tác kẽm cromat trong điều kiện áp suất cao (300 - 1000 atm) và nhiệt độ cao (khoảng 400oC), thực hiện trong pha khí. Công nghệ hiện nay chủ yếu tiến hành trong pha lỏng với xúc tác hợp lý hơn ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn nhưng cho hiệu quả cao hơn. Công nghệ chuyển hóa metanol hiện nay cho phép đạt được hiệu suất tới 95%. 4.2.3. Thực trạng công nghệ và tính kinh tế Công nghệ khí hóa sinh khối hiện chưa đạt mức phát triển rộng rãi. Vấn đề kỹ thuật lò khí hóa (nhiệt độ chưa khống chế được) và yêu cầu sản phẩm khí sạch hơn đang cần được nghiên cứu hơn nữa. Nói chung vấn đề nghiên cứu và phát triển đang tập trung vào việc tối ưu hóa xúc tác và áp suất, đồng thời giảm bớt tiêu thụ oxy nhằm mục đích tăng sản lượng và chất lượng khí thu được, tăng tối đa lượng cacbon chuyển hóa đồng thời giảm tối thiểu các tạp chất. Hiện tại, chi phí đầu tư ngắn hạn cho một cơ sở sản xuất metanol từ sinh khối, công suất 400 MW nhiệt, vào khoảng 700 euro/ kW nhiệt. Đầu tư lâu dài vào cơ sở lớn hơn chi phí giảm 25 - 30%. Hiệu suất ngắn hạn có thể đạt 50 - 55%. Đối với cơ sở sản xuất dài hạn lớn hơn (1000 MW nhiệt) con số này có thể còn 60 - 65% so với đầu tư nhỏ. Chi phí đầu tư cho công nghệ tổng hợp metanol trong pha lỏng thấp hơn công nghệ tổng hợp trong pha khí là 5 - 23%. Chi phí sản xuất metanol ngắn hạn hiện khoảng 0,14 - 0,20 euro/ lit (9 - 13 euro/ GJ). Trong tương lai, chi phí này có thể giảm xuống còn 0,1 euro/ lít (7 euro/ GJ). Cũng như etanol, metanol có nhiệt lượng thấp hơn xăng nên chi phí sử dụng cũng cao hơn xăng. 4.2.4. Sử dụng metanol Metanol có thể ứng dụng trong hầu hết loại xe cộ và có thể được sử dụng như là nhiên liệu riêng hoặc pha trộn với xăng. Metanol có chỉ số xetan thấp (5 so với 50 ở diezel dầu mỏ) nên tinh chất đánh lửa kém, rất khó thích hợp với động cơ diezel, tuy nhiên nhờ chỉ số octan cao nên sử dụng thay thế xăng ở động cơ xe ô tô lại cho kết quả tốt. Hầu như 1,2 tỉ galon metanol được sản xuất tại Mỹ hiện nay được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất MTBE (metylterbutyleter) một phụ gia xăng. Để làm nhiên liệu trực tiếp, metanol chỉ phù hợp cho một số loại xe có động cơ hoạt động với tỷ số nén cao. Metanol còn được sử dụng làm chất chống đông đường ống dẫn dầu, làm dung môi, làm nguyên liệu sản xuất các hóa chất và vật liệu khác (chất dẻo, gỗ dán, sơn, chất nổ, v.v…) Metanol có tính độc cao và dễ cháy, khi cháy không thành ngọn lửa nên cần hết sức cẩn thận khi tiếp xúc và sử dụng. Bảng 6 dưới đây đưa ra con số so sánh giữa metanol MTBE và xăng. Bảng 6. So sánh một số chỉ tiêu gữa metanol, xăng và MTBE Tính chất nhiên liệu MetanolMTBEXăng (Quy Công thức CH3OH C4H9- ước) hóa học 32 OCH3 C8H15 Trọng lượng 110 88 111 phân tử 92 116 97 (kg/kmol) 5 100 86 Chỉ số octan (RON) 31,7 - 8 Chỉ số octan 0,73 57 75 (MON) 19,8 0,74 0,75 Chỉ số xetan 15,6 35,2 41,3 Áp lực bay 26,0 31 hơi Reid 6,5 o (kPa) ở 15 C 65 - 14,7 Khối lượng riêng (kg/l) ở 53 30 - o 15 C 190 Giá trị calo thấp hơn (MJ/kg) ở 15oC Giá trị calo thấp hơn (MJ/l) ở 15oC Tỉ lệ không khí/ nhiên liệu (kg không khí/ kg nhiên liệu) Nhiệt độ sôi (oC) ...