Luận án Nghiên cứu đặc tính nhiệt phân của gỗ keo và quá trình khí hóa tạo khí nhiên liệu

Tên luận án:

Nghiên cứu đặc tính nhiệt phân của gỗ keo và quá trình khí hóa tạo khí nhiên liệu

Ngành:

Kỹ thuật Hóa học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường bằng cách tận dụng nguồn sinh khối dồi dào tại Việt Nam. Đề tài "Nghiên cứu đặc tính nhiệt phân của gỗ keo và quá trình khí hóa tạo khí nhiên liệu" đặt mục tiêu xác định điều kiện tối ưu để khí hóa gỗ keo sản xuất khí nhiên liệu có thành phần CO, H2 cao và hàm lượng hắc ín thấp, phù hợp cho động cơ đốt trong phát điện.

Nội dung nghiên cứu bao gồm phân tích chi tiết thành phần kỹ thuật, nguyên tố, oxit kim loại trong tro, cấu trúc hóa học và đặc tính nhiệt phân của gỗ keo. Luận án đã khảo sát quá trình nhiệt phân bằng phương pháp phân tích nhiệt, đánh giá sản phẩm và năng lượng hoạt hóa. Đồng thời, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa như tốc độ dòng khí cấp qua vùng thắt (SVa) và tỷ lệ mol hơi nước/cacbon (S/C), đánh giá hiệu quả khí hóa và phân tích các vùng phản ứng. Đặc biệt, luận án còn nghiên cứu nâng cấp chất lượng khí sản phẩm bằng cách bổ sung oxy trong quá trình khí hóa và reforming toluen (thành phần hắc ín) sử dụng xúc tác Ni/Char.

Những đóng góp mới bao gồm việc xác định lần đầu tiên thành phần kỹ thuật và hóa học của gỗ keo Việt Nam, lượng hóa sản phẩm nhiệt phân, và xác định các thông số công nghệ tối ưu cho khí hóa gỗ keo trong thiết bị khí hóa thuận chiều nhằm đạt tiêu chuẩn nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Luận án cũng đã phát hiện quy luật khoa học về mối liên quan giữa hàm lượng chất bốc, cacbon cố định với các phản ứng trong thiết bị khí hóa, đồng thời đưa ra phương pháp luận đánh giá quá trình nhiệt phân sinh khối. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng và góp phần làm chủ công nghệ khí hóa sinh khối ở Việt Nam để sản xuất điện quy mô nhỏ.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Chương 1 - Tổng quan
  • 1.1. Các công nghệ nhiệt hóa học mới để chuyển hóa sinh khối thành nhiên liệu
  • 1.2. Công nghệ khí hóa để sản xuất khí nhiên liệu
  • 1.3. Lựa chọn nguyên liệu cho quá trình khí hóa
  • 1.4. Tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước liên quan đến đề tài
• Chương 2 - Thực nghiệm
  • 2.1. Phương pháp phân tích đặc tính của gỗ keo
  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu đặc tính nhiệt phân của gỗ keo
    • 2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt và tính toán năng lượng hoạt hóa của phản ứng nhiệt phân sinh khối
    • 2.2.2. Nghiên cứu, phân tích và đánh giá sản phẩm quá trình nhiệt phân gỗ keo bằng thiết bị lớp cố định
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu khí hóa sinh khối
    • 2.3.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động
    • 2.3.2 Hệ thống xác định hàm lượng hắc ín trong khí sản phẩm
  • 2.4. Nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm khí
    • 2.4.1. Phương pháp bổ sung thêm oxy vào tác nhân khí hóa
    • 2.4.2. Phương pháp reforming hơi nước chuyển hóa toluen
• Chương 3 - Kết quả và thảo luận
  • 3.1. Đặc tính nhiệt phân của gỗ keo
    • 3.1.1. Thành phần kỹ thuật, thành phần nguyên tố hóa học và thành phần oxit kim loại trong tro gỗ keo
      • 3.1.1.1. Thành phần kỹ thuật và thành phần nguyên tố hóa học
      • 3.1.1.2. Thành phần oxit kim loại trong tro gỗ keo
    • 3.1.2. Hình thái bề mặt, các liên kết, nhóm chức chính của gỗ keo
      • 3.1.2.1. Hình thái bề mặt
      • 3.1.2.2. Nhóm chức và liên kết chính của gỗ keo
      • 3.1.2.3. Độ bền của các liên kết hóa học
    • 3.1.3. Nghiên cứu đánh giá đặc tính nhiệt phân của gỗ keo
      • 3.1.3.1. Nghiên cứu nhiệt phân gỗ keo bằng phương pháp TGA
      • 3.1.3.2. Nghiên cứu hình thành sản phẩm khí, lỏng và rắn (char) trong quá trình nhiệt phân gỗ keo
      • 3.1.3.3. Xác định năng lượng hoạt hoá quá trình phân hủy nhiệt của gỗ keo
  • 3.2. Nghiên cứu khí hóa dăm gỗ keo và đánh giá các vùng phản ứng trong thiết bị khí hóa thuận chiều
    • 3.2.1. Kết quả khí hóa dăm gỗ keo với ER 0,3 (SVa 0,14 m/s)
    • 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khí qua thót của thiết bị khí hóa (SVa)
    • 3.2.2. Ảnh hưởng tỷ lệ mol nước và cacbon (S/C) đến quá trình khí hóa tạo khí nhiên liệu
    • 3.2.4. Nhiệt độ và thành phần khí trong vùng cháy và vùng khí hoá của TBKH
  • 3.3. Nâng cao chất lượng sản phẩm khí trong khí hóa sinh khối
    • 3.3.1. Phương pháp bổ sung thêm oxy vào vùng oxy hóa (làm giàu oxy trong không khí cấp)
    • 3.3.2. Xử lý thành phần hắc ín (toluen) bằng phương pháp reforming hơi nước
• KẾT LUẬN
• Kết luận và đề xuất
• Tài liệu tham khảo
• Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án
• Phụ lục