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

Dầu nhiệt phân bio-oil (pyrolysis oil) - dầu diezel chiết xuất Loại dầu này được sản xuất thông qua quá trình nhiệt phân nhanh. Khi bị phân hủy nhiệt, sinh khối được chuyển hóa vắng mặt oxy. Với quá trình này, sản phẩm lỏng được tạo ra dưới dạng sản phẩm trung gian với nhiều ứng dụng đa dạng, trong đó có thể làm nguyên liệu sản xuất dầu diezel.
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 biofuel4.4. Dầu nhiệt phân bio-oil(pyrolysis oil) - dầu diezel chiếtxuấtLoại dầu này được sản xuất thôngqua quá trình nhiệt phân nhanh.Khi bị phân hủy nhiệt, sinh khốiđược chuyển hóa vắng mặt oxy.Với quá trình này, sản phẩm lỏngđược tạo ra dưới dạng sản phẩmtrung gian với nhiều ứng dụng đadạng, trong đó có thể làm nguyênliệu sản xuất dầu diezel.4.4.1. Nguyên liệu sinh khốiBất kể loại sinh khối nào cũng cóthể sử dụng làm nguyên liệu choquá trình phân hủy nhiệt, nhưngsinh khối là hỗn hợp xenlulo thíchhợp hơn cả. Trước khi được đưavào lò phân hủy, nguyên liệu phảiđược sấy khô (đến độ ẩm dưới 10%trọng lượng) và băm nhỏ (đến kíchcỡ nhỏ hơn 6 mm).4.4.2. Công nghệ nhiệt phân chếtạo dầu sinh học (bio-oil)Vì không có mặt oxy nên sinh khốikhông cháy, nhưng ở nhiệt độ caocác phân tử sinh khối bị phân hủytạo ra các sản phẩm như than, dầu(bio-oil) và khí. Thành phần cácsản phẩm phân hủy nhiệt phụ thuộcvào nhiệt độ phân hủy, tốc độ đốtnóng, thời gian đốt đồng thời cũngphụ thuộc vào thành phần sinh khốiban đầu. Quá trình nhiệt phânnhanh là quá trình sản xuất dầusinh học tối ưu. Do quá trình phânhủy xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nêntạo ra nhiều sản phẩm khí. Nhiênliệu lỏng được thu được sau khilàm lạnh hỗn hợp chất khí này.Bên cạnh quá trình nhiệt phânnhanh còn quá trình phân hủy nhiệtchậm xẩy ra ở nhiệt độ khoảng400oC. quá trình này chậm hơn vàthời gian ủ kéo dài hơn, thậm chíkéo dài hàng ngày. Sản phẩm chínhthu được từ quá trình này là than gỗ(charcoal).Quá trình nhiệt phân nhanh xảy raở nhiệt độ 500 - 650oC với thờigian ngắn, chỉ từ 0,5 đến 5 giây vàcho sản phẩm hữu cơ ở dạng khí vàthan. Chất hữu cơ dạng khí nàyđược ngưng tụ cho dầu sinh học(bio-oil).Khi nhiệt phân sinh khối nhanh ởnhiệt độ cao hơn nữa (700 -1000oC) với thời gian cực ngắn(dưới 1 giây), tốc độ gia nhiệt củacác hạt cao ( cao hơn 10.000oC/giây) và sản phẩm hữu cơ dạng khísinh ra bị làm lạnh cực nhanh thànhthể lỏng sẽ cho hiệu suất chuyểnhóa cao. Khi đó lò phản ứng (phânhủy) dùng để nhiệt phân sẽ là côngcụ hữu hiệu chuyển hóa sinh khốirắn thành chất lỏng.Nguyên liệu sau khi băm nhỏ vàsấy đúng yêu cầu sẽ được nạp vàolò phản ứng. Có một vài kiểu lòphản ứng như lò tầng sôi, lòquay,v.v...Đối với lò phản ứng tầng sôi,nguyên liệu được đưa vào 1 tầngchứa cát bên trong. Các hạt sinhkhối bị nung nóng nhờ khí nóngthổi qua chúng từ đáy lò khi tốc lựccủa khí nóng đủ mạnh, các hạtnguyên liệu tạo tầng sôi trong lò vàphản ứng xảy ra.Quá trình nhiệt phân nhanh xảy raở nhiệt độ 500 - 650oC với thờigian ngắn, chỉ từ 0,5 đến 5 giây vàcho sản phẩm hữu cơ ở dạng khí,và than. Chất hữu cơ dạng khí nàyđược ngưng tụ cho dầu sinh học(bio-oil).Với lò quay chóp nón, nguyên liệuđạt yêu cầu được trộn với cát nóngvà được đưa vào phần đáy lò, nhờtác động quay mà chúng được đưatới phần chóp nón. Do không cầnthổi khí nóng vào như lò tầng sôinên sản phẩm sau phản ứng dễ xửlý, không bị nhiễm tạp. ưu thế thiếtkế gọn nhẹ đã làm cho kiểu lò quaychóp nón được cung cấp nhiệtnhanh và vận hành nhanh, cho năngsuất dầu sinh học thu được khá cao(đối với gỗ đạt 75 - 80% tính theotrọng lượng). Nhưng nhược điểm ởđây là yêu cầu sinh khối phải mịn(< 2mm) trong khi sinh khối đưavào lò thường thô hơn (có thể lớnhơn 10-13 mm), độ ẩm cũng caohơn ( khoảng 15%).Các sản phẩm sau khi nhiệt phânđược đưa sang bộ phận xyclon đểtách. Than tách ra có thể được sửdụng cấp nhiệt để sấy sinh khốihoặc phục vụ ngay quá trình phânhủy nhiệt. Thành phần khí chuyểnsang bộ phận làm lạnh, ngưng tụthành bio-oil. Phần khí khôngngưng tụ được chủ yếu là CO, CO2,CH4 và H2 được tận dụng đốt cấpnhiệt để sấy nguyên liệu sinh khốihoặc sử dụng trong động cơ chạykhí.Dầu phân hủy nhiệt chứa nhiềuthành phần giá trị (phenol,levoglucosan vàhydroxyaxetaldehyt, v.v…), có thểsử dụng vào nhiều lĩnh vực như sảnxuất hóa chất, y dược, công nghiệpvà thực phẩm bên cạnh vai trò làmnhiên liệu cấp năng lượng. Riêngtrong lĩnh vực sử dụng năng lượng,bio-oil có thể sử dụng làm nhiênliệu trong nhà máy điện (gia nhiệtnồi hơi, lò…) hoặc làm diezel sửdụng thay thế diezen dầu mỏ đểchạy động cơ. Trong trường hợpnày bio-oil cần phải được tinh chếvà làm tăng độ ổn định.4.4.3. Thực trạng công nghệ và tínhkinh tếCác hoạt động nghiên cứu và pháttriển trong lĩnh vực phân hủy nhiệtsinh khối chủ yếu đang tập trungvào việc cải tiến lò phản ứng đểlàm tăng nhanh quá trình phân hủynhiệt hơn nữa. So với các phươngpháp đốt và khí hóa, kỹ thuật nàyvẫn đang trong giai đoạn phát triểnban đầu. Thị trường bio-oil chưahình thành, mặc dù đề tài này đãđược nghiên cứu phát triển suốt 20năm qua. Việc phát triển kỹ thuậtmới chỉ nhằm mục đích có sảnphẩm đáp ứng ngành sản xuất hóachất chứ chưa nhằm vào vấn đề giảiquyết năng ...