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

Dầu sinh học Bio-crude HTU - diezel chiết suất tương ứng Từ những năm 1980, cơ sở nghiên cứu của Công ty Shell ở Hà Lan đã thực hiện nghiên cứu công nghệ nâng cao hiệu quả nhiệt hydro (Hydro Thermal Upgrading HTU). Với công nghệ này, sinh khối sẽ được phân hủy trong nước để thu chất lỏng giống như dầu thô, được gọi là bio-crude - dầu thô sinh học.
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 biofuel4.5. Dầu sinh học Bio-crude HTU- diezel chiết suất tương ứngTừ những năm 1980, cơ sở nghiêncứu của Công ty Shell ở Hà Lan đãthực hiện nghiên cứu công nghệnâng cao hiệu quả nhiệt hydro(Hydro Thermal Upgrading -HTU). Với công nghệ này, sinhkhối sẽ được phân hủy trong nướcđể thu chất lỏng giống như dầu thô,được gọi là bio-crude - dầu thô sinhhọc. Mục tiêu của công nghệ này làthu năng lượng từ sinh khối, biếnnó thành nhiên liệu (chạy xe cộ) cónhiệt lượng cao hơn. Tuy nhiên, vìđiều kiện kinh tế không đáp ứngđược nên thực nghiệm phải bỏ dở.Vì nhiên liệu sinh học được quantâm trở lại vào những năm 1990,nên công nghệ nói trên đã đượcCông ty Dutch Biofuel sau này docác cựu nhân viên Shell thành lậptiếp tục nghiên cứu phát triển.4.5.1. Nguyên liệu sinh khốiCông nghệ HTU có thể được sửdụng để chuyển hóa hàng loạtnguyên liệu sinh khối khác nhau.Các nguyên liệu thích hợp, khả thicó thể là cả rác thải rắn đô thị vàchất thải nông nghiệp. Thiết bịcông nghệ này được thiết kế đặcbiệt dành cho các sinh khối ướt nhưbã củ cải, bùn nhớt, quặng dầu,hoặc rác thải hữu cơ. Sinh khốikhông cần phải sấy khô, hỗn hợpnước chứa 10 - 30% chất liệu hữucơ được coi là thích hợp.4.5.2. Công nghệ chuyển hóa bio-crudeTrong công nghệ HTU, sinh khốikhô (hoặc ướt) tham gia phản ứngtrong môi trường lỏng là nước ở ápsuất cao và nhiệt độ khá thấp. Sảnphẩm chính của công nghệ chuyểnhóa HTU là bio-crude giống nhưdầu thô nguồn gốc dầu mỏ. Quátrình chuyển hóa được mô tả tronghình 7 trang sau.Bước đầu tiên trong quá trìnhchuyển hóa là tiền xử lý nguyênliệu sinh khối. Vì thiết bị của côngnghệ HTU được thiết kế đặc biệtcho nguyên liệu ướt, nên sinh khốikhô trước tiên phải được ngâmtrong môi trường nước. Quá trìnhnày được thực hiện ở nhiệt độ 200 -250oC và áp suất 30 bar (30,4 atm).Sự có mặt của nước ảnh hưởng rấtlớn tới tính chất của nguyên liệusinh khối và sản phẩm cuối cùngthu được.Khi sinh khối ướt được chuyển liêntục vào vùng phản ứng nóng, quátrình chuyển hóa xảy ra ở áp suất120 - 180 bar ( 121,6-182,4 atm) vànhiệt độ 300 - 350oC. Trong mộtthử nghiệm pilot tại Hà Lan, thờigian để phản ứng chuyển hóa HTUthử nghiệm xảy ra hoàn toàn chỉ từ5 đến 10 phút. Tuy nhiên nănglượng tiêu thụ trong quá trình nàyrất cao.Ngoài sản phẩm chính là bio-crude(50%), công nghệ HTU còn tạo rakhí (30%); trong đó 70 - 90%lượng khí là CO2 và 20 - 30% làH2. Ngoài ra còn có metan và CO.Sản phẩm phụ thu được là dungdịch nước, chứa 5% hợp chất hữucơ. Nước thải có thể sử dụng làmmôi trường lên men kỵ khí tạo rabiogas. Cả biogas lẫn gas thu đượctừ quá trình HTU có thể dùng làmnhiên liệu đốt lò.Bio-crude là chất lỏng hữu cơ nhớt,màu đen, là hỗn hợp của nhiều loạihydrocacbon. Nó không trộn lẫnvới nước và vì có hàm lượng oxythấp (10 - 15% oxy liên kết) nênchúng bền hơn so với bio-oil phânhủy nhiệt. Bio-crude có hàm lượngnitơ và lưu huỳnh rất thấp và giá trịnhiệt năng thấp (30 - 36 MJ/kg).Bio-crude có thể tách thành 2 thểnặng và nhẹ, đều có thể là nguyên -nhiên liệu phục vụ nhiều mục đíchkhác nhau. Phần nặng hơn chứa tấtcả chất thành phần của bio -crudevà khoáng, có thể sử dụng làm chấttrợ cháy trong nhà máy điện chạythan. Chúng cũng có thể được sửdụng làm xăng dung môi (nafta) đểsản xuất các hóa chất. Phần nhẹ vàtinh khiết hơn có thể sử dụng để tạothành phần nhiên liệu diezel. Đểchuyển hóa bio-crude thành nhiênliệu diezel đủ chất lượng cho xevận tải truyền thống, thì cần nângcao chất lượng của phân đoạn nàynhờ kỹ thuật hydro hóa xúc tác.Trong quá trình này, oxy bị khửnhờ bổ sung hydro. Vì phải bổ sungmột lượng lớn hydro nên về mặtkinh tế vấn đề này không hấp dẫn.4.5.3. Tình trạng công nghệ và tínhkinh tếCông nghệ HTU mới chỉ được thựchiện ở quy mô pilot (nhà máy sảnxuất thử được xây dựng ởApeldoorn Hà Lan từ năm 1999).Công nghệ chuyển hóa chưa tiếnhành được với tất cả mọi nguồnsinh khối. Sau khi đóng cửa 2 năm,hoạt động của nhà máy này gần đâyđược phục hồi và hiện đang tiếp tụcvận hành. Một nhà máy (công suất3.000 tấn/ năm) lớn hơn sẽ hoànthiện vào năm 2006. Vấn đề sảnxuất quy mô thương mại sẽ chưathể thực hiện trước năm 2008-2009.Các nghiên cứu về công nghệchuyển hóa HTU đang tập trungvào xác định các tính chất hóa họccủa sản phẩm phức tạp thu được,đồng thời thử nghiệm với cácnguồn sinh khối khác nhau. Cácvấn đề kỹ thuật như tinh chế sảnphẩm, xử lý nguyên liệu, các điềukiện phản ứng, xử lý nước thải,công nghệ hyđro hóa, v.v… cầnphải được nghiên cứu tiếp tục.Chính công nghệ lọc dầu là côngnghệ đã biết nhưng khi áp dụngtrong điều kiện công nghệ HTUvẫn là chủ đề cần nghiên cứu.Hiệu suất nhiệt trong công nghệHTU chuyển hóa sinh khối thànhbio-crude đã đạt mức dự tính 80%.Hiệu quả nâng cấp chất lượng bio-crude nhờ kỹ thuậ ...