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

Dimetylete Dimetylete (DME) hiện đang được sử dụng chủ yếu làm tác nhân khí phun trong các hộp phun. Nghiên cứu sử dụng DME làm nhiên liệu cho xe cộ mới chỉ được bắt đầu gần đây. Lý do khiến người ta quan tâm tới điều này là vào những năm 1990, có một nhóm các nhà nghiên cứu trong khi tìm phương pháp sản xuất xăng tổng hợp đi từ syngas, thì họ đã ngẫu nhiên phát hiện ra một phương pháp sản xuất DME từ khí này. ...
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 VÀỨNG DỤNG4. Sản xuất biofuel4.7. DimetyleteDimetylete (DME) hiện đang đượcsử dụng chủ yếu làm tác nhân khíphun trong các hộp phun. Nghiêncứu sử dụng DME làm nhiên liệucho xe cộ mới chỉ được bắt đầu gầnđây. Lý do khiến người ta quan tâmtới điều này là vào những năm1990, có một nhóm các nhà nghiêncứu trong khi tìm phương pháp sảnxuất xăng tổng hợp đi từ syngas, thìhọ đã ngẫu nhiên phát hiện ra mộtphương pháp sản xuất DME từ khínày. Trước đó DME mới chỉ đượcsử dụng trong công nghiệp mỹphẩm và chưa ai thành công trongviệc thử dùng nó làm nhiên liệu chođộng cơ diezel. Điều nổi trội củaDME để nó có thể trở thành nhiênliệu hấp dẫn thay thế diezel là khảnăng chất này giảm phát thảiNOx khi sử dụng làm nhiên liệu.Hơn nữa, chất này có thể được sảnxuất từ các nguồn nguyên liệu đadạng, như sinh khối và khí tựnhiên.Cũng như metanol, bio-DME đượcsản xuất thông qua con đường khíhóa sinh khối thu syngas làmnguyên liệu.4.7.1. Nguyên liệu sinh khốiCứ 3 tấn gỗ hoặc chất liệu cónguồn gốc từ gỗ sẽ sản xuất được 1tấn DME. Điều này có nghĩa lànăng suất chuyển hóa đạt 500 lítDME/ 1 tấn gỗ.4.7.2. Công nghệ chuyển hóa bio-DMEDME là ete đơn giản nhất có thểsản xuất trực tiếp từ nguồn syngaschứa CO và H2. Các phương phápmới được nghiên cứu trong vònghơn chục năm trở lại đây đã chophép điều chế DME trực tiếp từ COvà H2 trên những xúc tác đặc biệt.Hiện có 2 hãng của châu Âu là AirProduct và Topsoe Haldor và mộthãng của Nhật Bản là JFE sở hữuhai bí quyết công nghệ đang đi đầutrong phương pháp tổng hợp này:CO + H2 ® CH3 - O - CH3 + H2O(Topsoe Haldor)CO + H2 ® CH3 - O - CH3 +CO2 (JFE)Giai đoạn đầu tiên nghiên cứu vềchất xúc tác cho phản ứng tổng hợpDME trực tiếp được tiến hành trongkhoảng thời gian từ 1989 - 1995.Việc nghiên cứu và sản xuất thửnghiệm ở quy mô phòng thí nghiệmkhoảng 5 tấn/ ngày được thực hiệntừ những năm 1995 - 2001. Nhữngcơ sở đầu tiên trên thế giới sản xuấtthử DME ở quy mô công nghiệpmới chỉ được thực hiện từ năm2002 với công suất 100 tấn/ ngày.Dự kiến trong vài ba năm tới,người ta sẽ hoàn thiện công nghệvà đưa vào sản xuất đại trà DMEtrên quy mô công nghiệp.So với các loại xăng truyền thốngthì nhiên liệu mới DME có nhiềuưu việt như giảm thiểu được lượngCO2 và NOx phát thải, không sinhra SO2… Song điều quan trọng làđầu vào để sản xuất DME là CO vàH2 tương đối dễ kiếm, có thể đi từnhiều nguồn nguyên liệu khác nhaunhư khí tự nhiên, than đá, dầu nặngphế thải, khí metan tận thu từ cácquá trình xử lý chất thải…thôngqua quá trình khí hóa. Hạn chế củadạng nhiên liệu này là việc sử dụngchúng khá phức tạp.Công nghệ sản xuất DME giốngvới công nghệ sản xuất metanol nóitrên.DME cũng có thể sản xuất từnguồn metanol tinh khiết. Việc sảnxuất này được thực hiện nhờ quátrình khử nước nhờ xúc tác:2CH3OH ® CH3 - O - CH3 + H2OTrước tiên, metanol được gia nhiệt olên tới nhiệt độ 250 C bằng hệthống trao đổi nhiệt rồi mới đưavào lò phản ứng. Phản ứng phátnhiệt xảy ra trong lò và DME hìnhthành. Các sản phẩm phản ứng có onhiệt độ 365 C trước khi rời khỏilò. Sau khi làm nguội, DME đượctách khỏi nước, metanol và cácthành phần khác. Sản phẩm cuốiđược tinh chế. Người ta thường kếthợp sản xuất metanol và DMEtrong cùng một quá trình.Như trên đã nói, trước khi đượcdùng làm nhiên liệu, DME chủ yếuđược sử dụng làm vật liệu khí phunthay thế CFCstrong hộp phun. HiệnDME vẫn giữ vai trò chủ yếu trongứng dụng này, chiếm tới 90%lượng DME sản xuất toàn cầu.DME cũng được sử dụng làm chấtcải thiện khả năng đánh lửa ở độngcơ chạy bằng metanol. Ngoài raDME còn được sử dụng làm nhiênliệu cho nhà máy phát điện và phụcvụ các nhu cầu dân dụng (nấu ăn vàsưởi ấm), tuy nhiên thị trường nàyhiện chưa phát triển. Hiệp hội DMEquốc tế (IDA) cho biết có triểnvọng cung cấp lượng lớn DME giárẻ (có nguồn gốc khí tự nhiên) chonhà máy phát điện, nhiên liệu xe cộvà phục vụ gia đình từ năm 2005này trở đi.4.7.3. Thực trạng công nghệ và tínhkinh tếTrên toàn cầu hiện mới có một sốnhà máy quy mô nhỏ sản xuấtDME từ metanol. Công nghệ tổnghợp DME trực tiếp từ syngas hiệnvẫn đang tiếp tục nghiên cứu. Mộtsố nhà máy pilot đang được xâydựng để thực hiện điều này. Côngnghệ sản xuất DME từ nguyên liệusinh khối cũng mới trong giai đoạnphát triển. Về nguyên tắc, côngnghệ tổng hợp và xử lý các sảnphẩm khí hóa từ sinh khối để sảnxuất DME cũng giống như côngnghệ đi từ khí tự nhiên.Giá thành sản xuất DME từ sinhkhối chủ yếu được xác định thôngqua chi phí nguyên liệu và đầu tư.Theo dự án Bio-DME của Bộ Nănglượng Thụy Điển (2002), chi phíđầu tư cho một nhà máy quy môthương mại với công suất 200.000tấn DME / năm dự tính cần 390triệu euro hoặc tỷ suất đầu tưkhoảng 2.000 euro/ tấn.Hiệp hội DME quốc tế cho rằngDME đi từ khí ...