BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -o0o - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐỀ TÀI XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC VÀO ÁP SUẤT VÀ LƯU LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ VÀ NHẢ HẤP PHỤ ZEOLITE 3A TRONG SẢN XUẤT CỒN KHAN ĐI TỪ NGUN LIỆU CỒN CƠNG NGHIỆP NGÀNH: Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ MÃ SỐ: …………… NGUYỄN ĐĂNG CƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TRUNG KIÊN HÀ NỘI 11-2008 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 MỤC LỤC Trang Tóm tắt Luận văn MỞ ĐẦU Phần I TỔNG QUAN Chương NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.1 Khái niệm chung 1.2 Ứng dụng cồn pha chế xăng sinh học 1.2.1 Yêu cầu chất lượng cồn dùng pha xăng 1.2.2 Các phương thức pha cồn vào xăng 12 1.3 Ưu - nhược điểm xăng sinh học so với xăng truyền thống Chương TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG 14 18 XĂNG SINH HỌC TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 2.1 Tình hình nghiên cứu, pha chế xăng sinh học Việt Nam 18 2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất sử dụng xăng sinh học 22 giới Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU 3.1 Các phương pháp chưng luyện có sử dụng cấu tử thứ ba 32 33 3.1.1 Phương pháp chưng luyện đẳng phí 33 3.1.2 Phương pháp chưng luyện trích ly với muối 44 3.2 Phương pháp chưng luyện áp suất thấp 48 3.3 Phương pháp bay qua màng 49 3.3.1 Khái niệm chung 49 3.3.2 Sơ đồ nguyên lý 50 3.3.3 Các phương trình màng 51 3.4 Phương pháp hấp phụ rây phân tử 3.4.1 Khái niệm chung 55 3.4.2 Chất hấp phụ Zeolite 55 3.5 Ưu-nhược điểm phương pháp 3.5.1 Phươngp háp chưng luyện đẳng phí Mục lục 55 63 63 i Luận văn cao học Phần II Chương Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 3.5.2 Phương pháp chưng luyện trích ly với muối 64 3.5.3 Phương pháp hấp phụ rây phân tử 65 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM TÁCH NƯỚC TỪ HỖN HỢP ĐẲNG PHÍ RƯỢU ETYLIC-NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TRÊN ZEOLITE 3A 66 4.1 Mục đích đề tài 66 4.2 Lựa chọn quy trình công nghệ 66 4.3 Thực nghiệm 69 Phần III Mục lục 4.3.1 Sơ đồ thí nghiệm 69 4.3.2 Kết thảo luận 72 KẾT LUẬN KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 i Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 MỞ ĐẦU Năng lượng nói chung nhiên liệu dùng cho giao thơng vận tải nói riêng đóng vai trị thiết yếu phát triển kinh tế - xã hội nâng cao chất lượng sống Năng lượng ví đầu tầu kéo tăng trưởng kinh tế An ninh quốc gia, an ninh kinh tế gắn liền với an ninh lượng Vì vậy, sách lượng ln đặt lên hàng đầu quốc gia chiến lược phát triển bền vững Trong kỷ trở lại đây, giới “đốt hết” gần 1.000 tỷ thùng dầu Theo đánh giá Tập đoàn dầu khí Anh quốc (BP), trữ lượng dầu mỏ giới cịn khoảng 1.200 tỷ thùng Nghe nhiều, với tốc độ tăng trưởng nhu cầu tiêu thụ dầu nay, không phát thêm trữ lượng mới, nguồn dầu mỏ khai thác giới đủ dùng vòng 30 năm Nhu cầu dầu thơ ngày lớn trữ lượng ngày hạn chế cộng với bất ổn trị số nước sản xuất dầu mỏ tác nhân đẩy giá dầu lên cao gây khủng hoảng lượng, khủng hoảng kinh tế toàn cầu An ninh lượng vấn đề nhiễm mơi trường khí thải động tác nhân thúc đẩy quốc gia tích cực tìm kiếm loại nhiên liệu khác thay nhiên liệu dầu khoáng đà cạn kiệt Phát triển nhiên liệu sinh học giải pháp nhiều nước giới quan tâm, đặc biệt nước nông nghiệp phải nhập nhiên liệu, lợi ích nhiên liệu sinh học đem lại như: giảm thiểu lượng khí nhà kính, giảm nhập nhiên liệu, tận dụng nguyên liệu thực vật chỗ, công nghệ sản xuất không phức tạp, tạo việc làm tăng thu nhập cho người lao động, tăng hiệu kinh tế nông nghiệp, v.v… Hướng coi Mở đầu Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 sách kinh tế ''nhất động, lưỡng lợi'' vừa giảm khí thải gây hại đến môi trường vừa thúc đẩy kinh tế nông nghiệp phát triển Hội nghị quốc tế lượng APEC tổ chức Vancouver, Canada năm 2005 chọn nhiên liệu sinh học (biofuel) để sử dụng ngành lượng giao thông vận tải nước APEC lộ trình sản xuất nhiên liệu thay dần cho xăng dầu khoáng Việc sử dụng cồn làm nhiên liệu thay xăng nhiều nước giới (ví dụ: Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan, Nhật Bản đặc biệt Brazil) ứng dụng từ lâu mang lại hiệu lớn Việt Nam nước nông nghiệp, loại phế thải thực vật sử dụng để sản xuất cồn nhiên liệu dồi Tuy nhiên, hàng năm Việt Nam phải nhập lượng lớn xăng dầu (khoảng 12 nghìn tấn) Vì vậy, để đảm bảo an ninh lượng, Chính Phủ cần có sách phát triển ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học biện pháp tiết kiệm lượng đôi với xóa đói giảm nghèo Đề án “Phát triển sử dụng nhiên liệu sinh học” trình Chính phủ Bộ, ngành liên quan Cái khó nhất, liên quan đến tính khả thi đề án cần phải xây dựng nhà máy sản xuất cồn khan để pha chế xăng sinh học Mua công nghệ nhập hoàn toàn thiết bị nước giải pháp, nhiên chi phí lớn Chính thời gian vừa qua, số quan, tổ chức, trung tâm nghiên cứu trường đại học nước thực đề tài nghiên cứu sản xuất cồn khan từ cồn công nghiệp Việc nghiên cứu lựa chọn quy trình cơng nghệ thích hợp để sản xuất cồn nhiên liệu yêu cầu thiết thực tình hình Việt Nam Trong khuôn khổ Luận văn này, tác giả xin trình bày kết nghiên cứu lựa chọn quy trình cơng nghệ sản xuất cồn nhiên liệu công nghệ Rây phân tử, sử dụng chất hấp phụ Zeolite 3A Mở đầu Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Chương I NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG Nhiên liệu sinh học nhiên liệu có nguồn gốc từ vật liệu sinh khối củi, gỗ, rơm, trấu, phân mỡ động vật, dạng nhiên liệu thô Nhiên liệu sinh học dùng cho giao thông vận tải chủ yếu gồm: loại cồn sản xuất công nghệ sinh học để sản xuất Gasohol (xăng sinh học) Metylic, Etylic, Propylic, Butylic, nhiên liệu tổng hợp Fischer Tropsch; loại dầu sinh học để sản xuất Biodiesel (Điêzen sinh học) - dầu thực vật, dầu thực vật phế thải, mỡ động vật Trong sản xuất xăng sinh học, loại cồn Metylic, Etylic, Propylic Butylic có lợi chung là: có số ơc-tan cao, có tính chất cho phép sử dụng trực tiếp động Tuy nhiên, thực tế Etylic dùng rộng rãi do: - Metylic chất độc - Propylic Butylic có điềm bắt lửa cao, an tồn lại gây khó khăn khởi động động vào mùa đông Việc lên men xenlulô để sản xuất Propylic Butylic khó khăn so với lên men tinh bột rỉ đường để sản xuất Etylic Ngồi ra, men sống hàm lượng 16% thể tích Etylic, men chết hàm Chương I - Nhiên liệu sinh học Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 lượng Butylic vượt 7% Từ thấy việc tinh chế Butylic tốn so với Etylic Chính vậy, luận văn đề cập đến cồn nhiên liệu dùng để sản xuất xăng sinh học Etylic (ethanol fuel) Trong phần thuyết minh tiếp theo, nói đến cồn nhiên liệu tức nói đến Etylic 1.2 ỨNG DỤNG CỒN TRONG PHA CHẾ XĂNG SINH HỌC 1.2.1 Yêu cầu chất lượng cồn dùng pha xăng Một tiêu khắt khe cồn dùng để pha xăng hàm lượng nước, hàm lượng nước cồn lớn 1,0% thể tích gây ảnh hưởng xấu đến q trình cháy nhiên liệu, để pha vào xăng phải sử dụng cồn khan (nồng độ cồn khơng nhỏ 99,5% thể tích) Cồn để pha vào xăng ngày tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM tiêu chuẩn quốc gia nước phải tuân theo tiêu cụ thể sau: Chương I - Nhiên liệu sinh học Commented [K1]: nguồn? Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Bảng 1-1: Yêu cầu kỹ thuật cồn nhiên liệu [31] Tên tiêu TT Giới hạn Ethanol, % thể tích, 92,1 Methanol, % thể tích, max 0,5 Hàm lượng nhựa rửa qua dung môi, mg/100 mL, max 5,0 Hàm lượng nước, % thể tích, max 1,0 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích, min-max Hàm lượng clorua vô cơ, mg/L, max 32 Hàm lượng đồng, mg/kg, max 0,1 Độ axit (axit acetic CH3COOH), (mg/L), max 0,007 Độ pH, min-max 6,5-9,0 1,96-5,0 10 Lưu huỳnh, mg/kg, max 30 11 Sulfat, mg/kg, max 12 Khối lượng riêng 15 oC, kg/m3 - 13 Ngoại quan Chương I - Nhiên liệu sinh học Trong, Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Commented [K2]: Nguồn ?[ ] Bảng 1-2: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu Mỹ [31] (Năm 2003) Tên tiêu TT Đơn vị Giới hạn Tỷ trọng 15.60C, max g/ml 0,796 Nồng độ ethanol 15.6 C, % tt 99,50 Tính kiềm - Khơng có Axit quy axit acetic , max %KL 0,006 Lượng chất rắn lại bốc nhiên liệu, max %KL 0,005 Lượng aldehyde quy CH3COOC2H5, max g/100 ml 0,10 Chì (Pb), max g/100 ml Khơng có Methyl alcohol ppm Thỏa mãn u cầu môi trường Ketones, isopropyl, tertiary butyl ppm Thỏa mãn yêu cầu môi trường % tt Khơng có 10 Các hợp chất chứa lưu huỳnh Chương I - Nhiên liệu sinh học Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Bảng 1-3: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu Ấn Độ [31] Tên tiêu TT Commented [K3]: nguồn? Đơn vị Giới hạn Tỷ trọng 15.6 oC, max g/ml 0,7961 Nồng độ ethanol 15.6 °C, % tt 99,50 Tính kiềm - Khơng có Axit quy axit acetic CH3COOH, max mg/l 30 Lượng chất rắn lại bốc nhiên liệu, max %KL 0,005 Lượng aldehyde quy CH3COOC2H5, max mg/l 60 Đồng (Cu), max mg/kg 0,1 Methyl alcohol, max mg/l 300 Khả dẫn điện, max microS/m 300 Chương I - Nhiên liệu sinh học Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 3/ Thí nghiệm 3: Điều kiện tiến hành: - Hấp phụ: P = 1atm; Gtb = 7,37(g/ph) - Nhả hấp phụ: P = 0,1atm; t = 2500C; τ = - Chiều cao cột Zeolite: H = 1m; KL Zeolite: m = 1000(g) Bảng 3: Kết thực nghiệm TT Lưu lượng G (g/ph) Thời gian (phút) TT cồn SP (ml) ∆t t ∆V V N/độ cồn SP (%KL) ∆X X d (30 oC) Lượng nước h.p (g H2O/1000g Zeolite) Tốc độ h.p H2O (g/ml) ∆m m (g/ph) 6,9705 12 12 107 107 99,68 99,68 0,78174 7,0813 7,0813 0,59010 7,4256 10 22 95 202 99,71 99,69 0,78164 6,3105 13,3918 0,63105 7,4284 10 32 95 297 99,61 99,67 0,78194 6,2321 19,6239 0,62321 7,4298 10 42 95 392 99,57 99,64 0,78208 6,2009 25,8248 0,62009 7,4472 10 52 95 487 99,48 99,61 0,78392 6,1426 31,9674 0,61426 7,4381 10 62 95 582 99,28 99,56 0,78296 5,9732 37,9405 0,59732 7,4414 10 72 95 677 99,17 99,50 0,78330 5,8867 43,8272 0,58867 7,4465 10 82 95 772 98,99 99,44 0,78384 5,7449 49,5721 0,57449 7,4070 12,5 94,5 118 890 98,73 99,35 0,78464 6,8811 56,4532 0,55049 10 7,4619 10 104,5 95 985 98,46 99,26 0,78546 5,3264 61,7796 0,53264 11 7,0727 10 114,5 90 1.075 98,32 99,18 0,78586 4,9409 66,7205 0,49409 12 6,6846 10 124,5 85 1.160 98,14 99,10 0,78642 4,5388 71,2593 0,45388 13 6,3765 10 134,5 81 1.241 97,87 99,02 0,78722 4,1423 75,4016 0,41423 14 6,3752 12 146,5 97 1.338 97,38 98,90 0,78868 4,5618 79,9634 0,38015 15 6,2561 12 158,5 95 1.433 96,85 98,77 0,79024 4,0436 84,0071 0,33697 Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 75 Luận văn cao học Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 76 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Hình 1(a): Đồ thị phụ thuộc nồng độ sản phẩm Etylic sau hấp phụ vào thời gian (Điều k iện tái sinh Zeolite: P = -0,9 atm; t = 250 oC; t = giờ) X (%KL) 100 99.75 99.5 99.25 99 98.75 98.5 98.25 98 97.75 97.5 97.25 97 96.75 96.5 96.25 96 95.75 95.5 20 40 60 80 100 120 140 160 180 t (phút) Hấp phụ áp suất atm Hấp phụ áp suất atm Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… Hấp phụ áp suất atm 77 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Hình 1(b): Đồ thị thể mối quan hệ nồng độ sản phẩm Etylic sau hấp phụ tổng khối lượng sản phẩm thu (Điều kiện tái sinh Zeolite: P = -0,9 atm; t = 250 oC; t = giờ) X (%KL) 100.00 99.75 99.50 99.25 99.00 98.75 98.50 0.0 200.0 400.0 600.0 Hấp phụ áp suất atm Hấp phụ áp suất atm Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 800.0 1000.0 1200.0 m (g) Hấp phụ áp suất atm 78 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 thu (g) Lượng SP Bảng 4: So sánh chất lượng sản phẩm thu áp suất hấp phụ thay đổi Nồng độ sản phẩm (%KL) Áp suất H.P 99,5 99,25 99,0 98,75 1atm 530 790 955 1.132 2atm 608 800 975 1.065 3atm 709 855 972 1.070 Hình 2: So sánh chất lượng sản phẩm thu thay đổi áp suất hấp phụ m (g) 1200 1000 800 600 400 200 99.5 99.25 Hấp phụ áp suất atm 99 98.75 X (%KL) Hấp phụ áp suất atm Hấp phụ áp suất atm Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 79 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 4/ Thí nghiệm 4: Điều kiện tiến hành: - Hấp phụ: P = 3atm; Gtb = 7,37(g/ph) - Nhả hấp phụ: P = 0,1atm; t = 2000C; τ = - Chiều cao cột Zeolite: H = 1m; KL Zeolite: m = 1000(g) Bảng 5: Kết thực nghiệm TT Lưu lượng Thời gian (phút) TT cồn SP (ml) N/độ cồn SP (%KL) d (30 oC) Lượng nước h.p (g H2O/1000g Zeolite) Tốc độ h.p H2O G (g/ph) ∆t t ∆V V ∆X X (g/ml) ∆m m (g/ph) 7,5120 12,5 12,5 120 120 99,43 99,43 0,78250 7,6939 7,6939 0,61551 7,4332 10 22,5 95 215 99,45 99,44 0,78244 6,1067 13,8006 0,61067 7,4355 10 32,5 95 310 99,37 99,42 0,78268 6,0438 19,8444 0,60438 7,4196 9,5 42 90 400 99,21 99,37 0,78318 5,6067 25,4511 0,59018 7,4482 10 52 95 495 98,93 99,29 0,78402 5,6976 31,1487 0,56976 7,4600 10 62 95 590 98,52 99,16 0,78526 5,3738 36,5224 0,53738 7,4360 71 85 675 97,83 98,99 0,78734 4,3184 40,8408 0,47982 7,5022 10 81 95 770 97,04 98,75 0,78970 4,1960 45,0368 0,41960 7,5307 10 91 95 865 96 98,45 0,79270 3,3597 48,3965 0,33597 10 7,5470 10 101 95 960 95,4 98,14 0,79442 2,8743 51,2708 0,28743 11 6,6570 11 112 92 1.052 94,86 97,85 0,79594 2,3585 53,6293 0,21441 12 6,6643 11 123 92 1.144 94,55 97,58 0,79682 2,1139 55,7432 0,19217 13 6,2373 11 134 86 1.230 94,2 97,34 0,79780 1,7171 57,4603 0,15610 14 5,8068 11 145 80 1.310 93,97 97,14 0,79844 1,4388 58,8991 0,13080 15 5,4627 12 157 82 1.392 93,61 96,93 0,79942 1,2197 60,1188 0,10165 Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 80 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Hình 3: Đồ thị phụ thuộc nồng độ sản phẩm Etylic sau hấp phụ vào khối lượng sản phẩm thu X (%KL) (Điều kiện tái sinh Zeolite: P = -0,9atm; t = 200oC; t = giờ) 100 99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 94 93.5 93 200 400 600 800 1000 1200 m (g) Hấp phụ áp suất P = 3atm; lưu lượng Gtb = 7,37(g/ph) Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 81 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 5/ Thí nghiệm 5: Điều kiện tiến hành: - Hấp phụ: P = 3atm; Gtb = 14,7(g/ph) - Nhả hấp phụ: P = 0,1atm; t = 2500C; τ = - Chiều cao cột Zeolite: H = 1m; KL Zeolite: m = 1000(g) Bảng 6: Kết thực nghiệm TT Lưu lượng Thời gian (phút) TT cồn SP (ml) N/độ cồn SP (%KL) d (30 oC) Lượng nước h.p (g H2O/1000g Zeolite) Tốc độ h.p H2O G (g/ph) ∆t t ∆V V ∆X X (g/ml) ∆m m (g/ph) 14,5448 7 130 130 99,21 99,21 0,78318 8,0985 8,0985 1,15693 14,4620 5,2 12,2 96 226 99,15 99,18 0,78336 5,9327 14,0313 1,14091 14,5600 19,2 130 356 98,94 99,10 0,78400 7,8076 21,8389 1,11537 14,5659 26,2 130 486 98,83 99,02 0,78432 7,6887 29,5276 1,09839 14,5838 33,2 130 616 98,52 98,92 0,78528 7,3538 36,8814 1,05054 14,9321 38,2 95 711 98,31 98,84 0,78590 5,2075 42,0889 1,04151 14,9446 43,2 95 806 98,09 98,75 0,78656 5,0330 47,1220 1,00661 14,9579 48,2 95 901 97,86 98,65 0,78726 4,8503 51,9723 0,97007 14,8091 53,2 94 995 97,7 98,56 0,78772 4,6732 56,6455 0,93464 10 14,2020 58,2 90 1.085 97,27 98,46 0,78900 4,1493 60,7948 0,82987 11 13,9015 63,2 88 1.173 96,98 98,34 0,78986 3,8422 64,6370 0,76844 12 13,8327 69,2 105 1.278 96,56 98,20 0,79044 4,2085 68,8455 0,70142 13 13,3653 77,2 135 1.413 96,13 98,00 0,79202 4,9215 73,7670 0,61518 Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 82 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Hình 4: Đồ thị phụ thuộc nồng độ sản phẩm Etylic sau hấp phụ vào khối lượng sản phẩm thu X (%KL) (Điều kiện tái sinh Zeolite: P = -0,9 atm; t = 250 oC; t = giờ) 99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 200 400 600 800 1000 1200 m (g) Hấp phụ áp suất P = 3atm; Lưu lượng Gtb = 14,7(g/ph) b) Thảo luận kết Từ kết thực nghiệm ta thấy giữ lưu lượng hấp phụ không đổi tăng áp suất hấp phụ thời gian hấp phụ hiệu tăng lên (thời gian hấp phụ hiệu thời gian mà sản phẩm cồn thu sau hấp phụ đạt nồng độ 99,5% khối lượng) Theo số liệu thu bảng 1,2 tăng áp suất hấp phụ từ lên atm thời gian hấp phụ hiệu tăng lên 14%; từ lên atm thời gian hấp phụ hiệu tăng lên 34% Sự biến thiên nồng độ sản phẩm sau hấp phụ theo thời gian mô tả Hình 1(a), từ đồ thị ta thấy: giai đoạn đầu trình hấp phụ, áp Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 83 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 suất hấp phụ tỷ lệ thuận với nồng độ sản phẩm thu được, điều có nghĩa áp suất hấp phụ tăng lên chất lượng sản phẩm tăng (phần đầu đường cong hấp phụ atm có độ dốc lớn đường cong hấp phụ atm) Tuy nhiên, giai đoạn sau trình hấp phụ lại diễn ngược lại áp suất tăng lên nồng độ cồn sản phẩm giảm Do đó, tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm cuối mà ta lựa chọn áp suất hấp phụ thích hợp So sánh chất lượng sản phẩm thu thay đổi áp suất hấp phụ trình bày Bảng Từ số liệu Bảng ta thấy: - Nếu cắt sản phẩm nồng độ 99,5% tăng áp suất hấp phụ từ lên atm lượng sản phẩm tăng lên tương ứng 14% 34% - Nếu cắt sản phẩm nồng độ 99% tăng áp suất hấp phụ khoảng từ đến atm lượng sản phẩm thu gần khơng đổi - Nếu cắt sản phẩm nồng độ 98,75% tăng áp suất hấp phụ khoảng từ đến atm lượng sản phẩm thu giảm xuống Từ kết thu mở cho hướng nghiên cứu hấp phụ nước Zeolite 3A để sản xuất cồn khan áp dụng Quy trình hấp phụ giai đoạn: Giai đoạn I tiến hành hấp phụ điều kiện áp suất thường để thu cồn có nồng độ khoảng 99%KL; Giai đoạn II tiến hành hấp phụ điều kiện áp suất cao tách nốt lượng nước lại cồn để thu cồn khan So với phương pháp hấp phụ giai đoạn hấp phụ giai đoạn có vốn đầu tư lớn (phải bổ sung thêm tháp hấp phụ thứ bơm tăng áp cho tháp thứ 2), nhiên lượng sản phẩm thu nhiều hơn, có chất lượng cao đặc biệt tiêu thụ lượng tái sinh Zeolite giai đoạn I thấp điều kiện tái sinh nhẹ nhàng (yêu cầu chất lượng cồn sản phẩm mức 99%KL) Để đánh giá xác phương pháp hấp phụ giai đoạn có khả thi mặt kinh tế hay khơng cần phải có nghiên cứu sâu Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 84 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 Với mục đích giảm thiểu chi phí lượng vận hành, đề tài khảo sát trình tái sinh Zeolite điều kiện nhiệt độ khác Kết tiến hành hấp phụ với Zeolite tái sinh 2000C trình bày Bảng từ số liệu Bảng ta thấy sản phẩm cồn sau hấp phụ đạt nồng độ 99,43% không đáp ứng yêu cầu chất lượng cồn nhiên liệu Năng suất thiết bị phụ thuộc vào lưu lượng hấp phụ, để tăng suất hấp phụ ta tăng lưu lượng hấp phụ Kết đánh giá ảnh hưởng lưu lượng dòng đến trình hấp phụ trình bày Bảng Từ số liệu Bảng ta thấy lưu lượng tăng lên [Gtb = 14,7(g/ph)] nồng độ cồn sản phẩm lớn đạt 99,21% không đáp ứng yêu cầu chất lượng cồn nhiên liệu Chương IV – Xây dựng hệ thống thực nghiệm… 85 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm ta rút kết luận sau: - Hiệu trình hấp phụ nước hỗn hợp đẳng phí rượu Etylic Nước Zeolite 3A pha tăng lên tăng áp suất hấp phụ Tiến hành hấp phụ áp suất atm hợp lý, so với hấp phụ áp suất atm hấp phụ atm lượng cồn sản phẩm thu sau hấp phụ (có nồng độ 99,5%KL) tăng lên 34% chi phí đầu tư thiết bị tăng lên không nhiều - Tăng áp suất hấp phụ có tác dụng làm tăng hiệu thu hồi cồn phân đoạn sản phẩm cồn có nồng độ cao, hấp phụ áp suất cao phù hợp với sản xuất cồn khan (cồn nhiên liệu) Từ mở hướng nghiên cứu sản xuất cồn nhiên liệu, trình hấp phụ giai đoạn, tính hiệu trình sau nghiên cứu sâu - Điều kiện tái sinh hợp lý Zeolite 3A nhiệt độ 2500C, áp suất 0,1atm, thời gian Kết luận 86 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học - Tập 1, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 2000 Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn Huỳnh Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học - Tập 2, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 2000 Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Phạm Xuân Toản, [Trần Xoa], [Nguyễn Trọng Khng] Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 [Trần Xoa], [Nguyễn Trọng Khng], Phạm Xn Toản Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 Nguyễn Bin Tính tốn q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm - Tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 La Văn Bình Nhiệt động hóa kỹ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 PGS-TS Nguyễn Minh Tuyển, PGS-TS Phạm Văn Thiêm Kỹ thuật hệ thống công nghệ hoá học NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1997 Hoàng Minh Sơn Cơ sở hệ thống điều khiển trình, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2006 Vũ Tam Huề Nghiên cứu dùng cồn etylic sản xuất nước pha chế xăng thương phẩm có trị số ốctan cao (giai đoạn 1), Trung tâm NC&PT Chế biến Dầu khí, 2005 10 Bộ Cơng Thương Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025, Đề án Chính phủ, Hà Nội - 2007 11 Nguyễn Hữu Trịnh, Hoàng Đỗ Quyên Nghiên cứu chế tạo nhiên liệu xăng pha cồn, Hội nghị Khoa học lần thứ 20, ĐHBK Hà Nội, phân ban CNHH, 2006 12 PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hóa học dầu mỏ khí, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2001 Tài liệu tham khảo 87 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 13 Trần Mạnh Trí Dầu khí dầu khí Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1996 14 Tạ Ngọc Đơn Dự án nghiên cứu hồn thiện công nghệ sản xuất cồn tuyệt đối từ cồn công nghiệp, Trường ĐHBK Hà Nội, 2006 15 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kỹ thuật sản xuất rượu, 1968 16 Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2000 17 Vương Chí Cường Tính tốn hệ thống sản xuất cồn nhiên liệu suất 4,5 triệu lít/năm, Đồ án Tốt Nghiệp, Bộ mơn Q trình thiết bị hóa thực phẩm, Trường ĐHBK Hà Nội, 2006 18 William F Ginder Method of removing water from ethanol, U.S Patent 4407662, 1983 19 John wiley & Sons Zeolite Molecular Sieves, United States of America, 1974 20 M.J Carmo and J.C Gubulin Ethanol – water adsorption on commercial 3A Zeolites: Kinetic and Thermodynamic data, Brazil J Chem Eng Vol 14 no 3, 1997 21 James M Becnel, Charles E Holland, James McIntyre, Michael A Matthews, James A Ritter Fundamentals of Fixed bed adsorption process: Analysis of Adsorption Breakthrough and Desorption Elution Curves, University of South Carolina, Columbia, 2002 22 European patent application Method and apparatus for converting mixture of water and ethanol into fuel, EP 544 277A1, 2005 23 Deparment of Chemical Engineering Dynamics and control of a pilot scale distillation column, Indian Institue of Technology, Indian, pp 482-487, 2004 24 Goran Carlsson, Nykvarn, Matin Hellsten Ethanol fuel and its use as a diesel fuel, United States Patent, US005183476A, 1993 25 Brett P Cairns and Ian A Furzer Multicomponent three-phase azetropic distillation Extensive experimental data and simulation results, Department of Chemical Engineering, University of Sydney, Australia, 2006 Tài liệu tham khảo 88 Luận văn cao học Nguyễn Đăng Cường, QTTB-2008 26 Johann G Stichlmair and Juan- Ramon Herguijuela Separation region and processes of Zeotropic and azeotropic ternary distillation, University of Essen, Germany, 1992 27 Witold Kwapinski, Markus Winterberg, Evangelos Tsotsas, and Dieter Mewes Modeling of the Wall Effect in Packed Bed Adsorption, Chem Eng Technol.2004, 27, No.11, pp 1179-1186, 2004 28 I-L Chien, C.J Wang, D.S.H Wong, C.-H Lee, S-H Cheng, R.F Shih, W.T Liu, C.S Tsai Experimental investigation of conventional control strategies for a heterogeneous azeotropic distillation column, Journal of Process Control 10, pp 333-340, 2000 29 International Fuel Quality Center Setting a Quality Standard for Fuel Ethanol, DEH Ethanol Standard 8/2004 Report 30 E Brandes, D.-H.Frobese and M.Mitu Safe Characteristics of Ethanol/Automotive Petrol Mixtures 31 Department of Energy, USA Handbook for Handling, Storing and Dispensing E85 32 FOLIGHTS World Ethanol % Biofuels Report, Vol 4, No.14, March 20, 2006 33 Fuel Ethanol Industry Guidelines, Specifications and Procedures, RFA Publication # 960501, May 2002 34 www.ethanol.org 35 www.wikipedia.org 36 http://www.energy.ca.gov/pier/renew/biomass/bioch_en/ethanol.html 37 http://www.e85fuel.com/pdf/ethanol_guidebook.pdf Tài liệu tham khảo 89 ... Nam chưa có nhà máy sản xuất cồn khan nào, sản phẩm cồn công nghiệp Tổng sản lượng cồn nước năm 2000 vào khoảng 5l triệu lít, phân bố theo khu vực sau: Bảng 2-1: Sản lượng cồn vùng kinh tế năm... cận làm chủ công nghệ sản xuất giống trồng cho suất cao để sản xuất nhiên liệu sinh học ii- Giai đoạn 2011-2015: - Làm chủ sản xuất vật liệu, chất phụ gia phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học... thấu qua màng Hình 3-3: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất cồn cao độ phương pháp bay qua màng Sơ đồ khối trình sản xuất cồn cao độ phương pháp bay qua màng mô tả Hình 3-3 Khi giảm áp suất bên phần thấm qua