ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌCCH KHOA
PHAN MINH QUC BÌNH
NGHIÊN CU CHUYN HÓA SINH KHI
CA VIT NAM THÀNH DU SINH HC BNG QUÁ
TRÌNH NHIT PHÂN NHANH VÀ HYDRODEOXY HÓA
(HDO) TRÊN CƠ S XÚC TÁC MOLYBDEN
Chuyên ngành: Công ngh Hóa du và Lc du
Mã s chuyên ngành: 62527510
TÓM TT LUN ÁN TIẾN SĨ K THUT
TP. H CHÍ MINH NĂM 2015
Công trình được hoàn thành ti Trƣờng Đại hc Bách Khoa-ĐHQG-HCM
Người hướng dn khoa hc 1: GS. TSKH. Lưu Cẩm Lc
Người hướng dn khoa hc 2:
Phn biện độc lp 1: GS. TS. Đinh Thi
Ngo
Phn biện độc lp 2: PGS. TS. Nguyên Th Dung
Phn bin 1: GS. TSKH. Phm Quang D
Phn bin 2: PGS. TS. Trn Th Như Mai
Phn bin 3: PGS. TS. Mai Thanh Phong
Lun án s được bo v trưc Hội đồng chm lun án hp ti Trường Đại hc
Bách Khoa Đại hc Quc gia TP.HCM
Vào lúc gi ngày tháng năm 2015
Có th tìm hiu lun án tại thư viện:
- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp. HCM
- Thư viện Trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG-HCM
1
M ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Rơm, trấu, mía lõi ngô 4 loi ph/phế phm nông nghip sản lượng
ln ca Vit Nam vi tổng lượng trên 60 triu tấn/năm, được đánh giá như
ngun nguyên liu tiềm năng để sn xut nhiên liu sinh hc.
Trong các phương pháp chính để chuyn hóa sinh khi thành du sinh hc (bio-
oil), nhit phân nhanh nhiu ưu điểm như hiu sut thu hi sn phm lng
cao, phn ng điu kin nhiệt độ trung bình (<550 oC) tính đa dạng ca
nguyên liu cao. Tuy nhiên, du sinh học thu được có thành phn và chất lượng
chưa đáp ứng tiêu chun làm nhiên liu lng và nguyên liu thay thế du m, do
đó cần được nâng cp. Hydrodeoxy hóa (HDO) được xem là phương pháp nâng
cp du sinh hc triệt để nht. Tùy vào nh cht ca du sinh hc mức độ
nâng cp, du sinh hc có th được ng dng làm nhiên liệu lò đốt công nghip,
sn xuất điện, nhiên liệu động hoặc phi trn làm nguyên liu cho nhà máy
lc du,.... Trong bi cảnh đó, luận án “Nghiên cứu chuyn hóa sinh khi ca
Vit Nam thành du sinh hc bng quá trình nhit phân nhanh hydrodeoxy
hóa (HDO) trên cơ sở xúc tác Molybden” có ý nga khoa hc mi và thc tế.
2. Mc tiêu ca lun án
- Điêu chê du sinh hc t ngun sinh khi ca Việt Nam theo phương pháp
nhit phân nhanh;
- Nâng cp du sinh học để thu được sn phm giá tr bng quá trình
hydrodeoxy hóa (HDO).
3. Ni dung ca lun án
- Nghiên cu thành phn, tính cht ca các sinh khi tiêu biu ca Vit Nam;
- Nghiên cu áp dng công ngh nhiệt phân nhanh để sn xut du sinh hc t
ngun nguyên liu sinh khi Việt Nam (rơm, trấu, mía, lõi ngô), t đó
2
đánh giá hiệu sut, thành phn tính cht du sinh hc thu được cũng như
ảnh hưởng ca thành phn nguyên liệu đến hiu sut, tính cht du sinh hc;
- Nghiên cứu điều chế xúc tác th nghim cho quá trình HDO các cht
hình và du sinh hc t quá trình nhit phân sinh khối để nâng cp sn phm;
- Nghiên cu nh cht ca du sinh hc sau quá trình x HDO, trên sở
đó đnh hướng chế biến, ng dng chúng.
4. Tính khoa hc và những điểm mi ca lun án
- Đưa ra sở khoa hc công ngh chuyn hóa 04 ph phế phm nông
nghip Việt Nam (rơm, tru, mía, lõi ngô) thành nhiên liu lng bng
cách kết hp các công ngh tiên tiến là nhit phân nhanh và hydrodeoxy hóa;
- Lần đầu tiên đưa ra thông s công ngh nhit phân nhanh 4 loi sinh khi
thi Vit Nam nhm thu hi triệt để pha lng công ngh hydrodeoxy hóa
để nâng cp du sinh hc t rơm làm nguyên liệu trong chế biến tiếp theo;
- Đã chế to thành công h xúc tác hn hp mới trên sở kết hp xúc tác
molybden oxide biến tính NiO vi xúc tác kim loi quí (Pt) trên cht mang
SBA-15 hot tính HDO đ bn cao trong phn ng HDO guaiacol
(GUA), acid acetic (AA) du sinh hc t rơm trong điều kin vn hành
đơn giản (áp sut, nhiệt độ phn ng thp, xúc tác không cần lưu huỳnh hóa);
- Trên cơ sở kết qu nghiên cu, luận án đã làm sáng tỏ s nh hưởng ca các
ph gia chất mang đối vi xúc tác MoOx. Ni, Co Pt làm tăng sự phân
tán kh năng khử ca MoO3 thành pha hoạt động MoO tăng hoạt tính
hydro hóa ca xúc tác. SBA-15 bn vững trong điều kin phn ng HDO và
vi cu trúc hai chiều đặc bit, din tích b mt riêng cao SBA-15 s la
chn hiu qu cho ci thiện độ bn của xúc tác và điều chế các xúc tác MoO3
+ NiO hàm lượng cao với độ phân tán pha hoạt động cao, to h xúc tác mi
đầy ha hn.
5. Ý nghĩa thực tế ca lun án
3
Kết qu thu đưc góp phn vào vic xây dng các công ngh sn xut nhiên liu
tái to t phế thi nông nghip, tham gia gii quyết vấn đề an ninh năng lượng
quc gia ô nhiễm môi trường gây ra bi các cht thi nông nghip. Kết qu
nghiên cu khẳng đnh nhit phân nhanh hydrodeoxy hóa là các công ngh
tiên tiến tính kh thi trong chuyn hóa sinh khi thi nông nghip thành
nhiên liu lng. Luận án cũng đã nghiên cu tạo cơ sở khoa học và đ xut vic
phi trn du sinh hc sau khi nâng cp vi du thô Bch H làm nguyên liu
cho quá trình RFCC ca nhà máy lc du Dung Qut. Kết qu bước đầu này m
ra hướng nghiên cu mi trong vic tn dng du sinh hc mt cách hiu qu
thay thế mt phn nguyên liu ca nhà máy chế biến du.
6. Cu trúc ca lun án
Lun án bao gm phn m đầu, sáu chương và kết lun. Toàn b ni dung lun
án được trình bày trong 150 trang (và 56 trang ph lục), trong đó 40 hình và
đồ th, 37 bng biu, 182 tài liu tham kho. Phn ln kết qu ca luận án đã
được công b trong 5 bài báo khoa học, trong đó 3 bài báo ISI.
CHƢƠNG 1. TNG QUAN
Chương này giới thiu tng quát v ngun nguyên liu sinh khi Vit Nam
các quá trình chuyn hóa sinh khi thành nhiên liu lỏng, các phương pháp nâng
cp du sinh hc để sn xut nhiên liu lng.
Ngun nguyên liu sinh khi ca Vit Nam khá di dào, trong đó rơm, trấu,
mía lõi ngô nhng ph phế phm kh năng thu gom để sn xut du
sinh hc nhm nâng cao giá tr s dng gim thải ra môi trường. Nhit phân
nhanh vi thiết b phn ng tng sôi phương pháp được đánh giá nhiều
thun li nhất để chuyn hóa sinh khi thành du sinh hc. HDO được đánh giá
là phương pháp nâng cp du sinh hc tiên tiến. H xúc tác tiềm năng cho HDO
đang được thế gii tp trung nghiên cu thuc hai nhóm oxide kim loi kim
loại quý được lưu huỳnh hóa trước khi s dụng để tương thích với đặc thù
tính chất đa cấu t, nhiều oxy và nước ca du sinh hc.