Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thải thành nhiên liệu lỏng sử dụng xúc tác FCC tái sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> <br /> Lƣu Văn Bắc<br /> <br /> Nghiên cứu chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thải thành<br /> nhiên liệu lỏng sử dụng xúc tác FCC tái sinh<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC<br /> <br /> Chuyên ngành: Hóa Dầu<br /> Mã số: 62 44 0115<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Khoa Hóa - Đại học Khoa<br /> học Tự Nhiên - ĐHQGHN<br /> Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Thị Như Mai và<br /> TS. Nguyễn Thị Minh Thư<br /> Phản biện:<br /> Phản biện:<br /> Phản biện:<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia<br /> chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> .....<br /> vào hồi<br /> giờ<br /> ngày<br /> tháng<br /> năm 20...<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> 1. Mở đầu<br /> Ngày nay á sản ph m nhi n iệu và h a họ<br /> a á quá trình<br /> huyển h a x tá t ầu m và h thi n nhi n đang hiếm thị phần<br /> gần như tuyệt đối Công nghệ ọ ầu đ và đang ung ấp nguồn nhi n<br /> iệu h lực trong thế kỉ qua và ho đến cả ngày nay, cung cấp hơn 85% nhu ầu<br /> năng ượng cho sự vận hành c a nền kinh tế, ch yếu à đảm bảo nhu cầu điện<br /> năng, nhiệt năng và nhi n iệu động ơ ho mọi hoạt động c a on người.<br /> Ngoài ra các sản ph m t dầu m và khí thiên nhiên còn cung cấp các sản<br /> ph m phi nhi n iệu, á o in nh C2= , C3= , C4= và hy ro a on thơm<br /> ho á quá trình h a họ Cá quá trình huyển h a á hợp hất h u ơ<br /> ơ ản t ầu m thành á sản ph m giá trị ph v ho mọi ĩnh vự<br /> ông nghệ trong đời sống inh tế, x hội, h nh trị, qu n sự, bảo vệ Tổ<br /> quố như h a hất, ung môi, thuố ảo vệ thự vật, sơn, vật iệu x y<br /> ựng, giao thông, thuố nổ, thuố tuyển qu ng, po im , omposit và<br /> nguy n iệu a tổng hợp h a ượ , vải sợi nhu ầu c a các sản ph m<br /> hóa dầu cho nền văn minh nh n oại không ng ng tăng n.<br /> Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu đi t dầu m và h thi n nhi n ũng như<br /> các nguồn nguyên liệu hóa thạch khác không thể là vô tận Th o ơ quan<br /> Năng ượng Quốc tế (IEA) thì dạng năng ượng này có thể vẫn tiếp t c gi<br /> vai trò ch đạo trong thế kỷ 21 và kéo dài ho đến nửa cuối c a thế kỷ sau<br /> Do đ vấn đề hiến ượ hiện nay à ần phải sử ng hiệu quả nguồn<br /> nguy n iệu ầu m và khí thiên nhiên với tư á h à nguồn hydrocacbon<br /> tuyệt vời th o hướng àm nhi n iệu, năng ượng và giành phần ưu ti n ho<br /> ông nghiệp tổng hợp h a họ<br /> Như vậy một trong nh ng giải pháp đượ ưu ti n hàng đầu là tìm ra<br /> nguồn nguyên liệu thay thế sạ h hơn, an toàn hơn và quan trọng hơn à<br /> phải có khả năng tái tạo đ y à xu thế tất yếu hiện nay để hướng tới sự<br /> phát triển bền v ng.<br /> Đến gi a thế kỷ 21 nguồn nhiên liệu đi t sinh khối (biomass) có thể<br /> chiếm đến 40% thị phần nhiên liệu Khi đ huyển hóa hóa họ đi t các<br /> nguồn biomass là triển vọng lớn nhất nhằm cung cấp nguyên liệu cho sản<br /> xuất nhiên liệu sinh học và nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp hóa<br /> họ Đ y à xu thế phát triển tất yếu ở á nước nông nghiệp và á nước<br /> nhập kh u nhiên liệu. T nh ng nguồn sinh khối này thực hiện quá trình<br /> chuyển hóa tạo ra nhiên liệu sinh họ như io-ethanol, bio-diesel, bio oil<br /> và đ c biệt là green diesel. Triglyxerit có trong dầu mỡ động thực vật t<br /> nh ng nguồn phi thực ph m có mạch hydocacbon mạch thẳng ch yếu t<br /> 1<br /> <br /> C11 - C17 đang ngày àng được quan tâm nghiên cứu để chuyển hóa thành<br /> i s xanh đ y à một hướng phát triển nguồn nguyên liệu bền v ng .<br /> Các nguyên liệu dầu mỡ động thực vật thường chứa các Triglyxerit và các<br /> axit béo muốn chuyến hóa thành các hydrocacbon thì phải thực hiện các quá<br /> trình Cracking, hydrocraking, hydrodeoxy, decacboxyl hóa , decacbonyl hóa và<br /> deoxy hóa. Quá trình cracking và hydrocraking thì cần x tá axit như x tá<br /> FCC. Các quá trình decacboxyl hóa, decacbonyl hóa và deoxy hóa cần xúc tác<br /> azơ và xúc tác oxy hóa khử, các kim loại quý, kim loại chuyển tiếp như Pd,<br /> Ni, Pt, Os mang trên các chất mang như SiO2, Al2O3, hy rotanxit …<br /> đang được các tác giả trên thế giới quan tâm chú ý.<br /> Đề tài “Nghiên cứu chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thải thành nhiên<br /> liệu lỏng sử dụng xúc tác FCC tái sinh”. Với m c tiêu chính là:<br /> Nghiên cứu chiết đồng thời cốc và kim loại gây ngộ độc xúc tác FCC thải<br /> c a nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng axit oxalic pha trong dung môi xylen.<br /> Nhằm đánh giá ấu trúc c a một số sản ph m cốc.<br /> Nghiên cứu tái sinh xúc tác FCC thải c a nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng<br /> phương pháp đốt cốc và chiết kim loại gây ngộ độc xúc tác FCC sử d ng các<br /> chelat là dung dịch h u ơ và hy roxy axit trong ung môi nước.<br /> Nghiên cứu phản ứng cacking dầu ăn thải ở pha khí sử d ng xúc tác FCC<br /> tái sinh được bổ sung pha hoạt tính là HZSM-5 và LaHY Đánh giá t nh chất<br /> x tá ra ing, đánh giá thành phần sản ph m khí và l ng.<br /> Nghiên cứu phản ứng cracking dầu ăn thải ở pha l ng sử d ng FCC tái sinh<br /> (không bổ sung pha hoạt t nh), đánh gia t nh hất sản ph m cracking thông qua<br /> chỉ số axit tự do và GS-MS.<br /> Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al tích hợp trên nền Al2O3 và phân tán Ni làm xúc tác cho phản ứng decacboxyl hóa axit béo tự do<br /> có trong sản ph m cracking pha l ng dầu ăn thải để nhận được hydrocacbon.<br /> Giải th h sơ đồ ơ hế c a phản ứng cracking triglycerit nói chung và phản<br /> ứng decacboxyl hóa axit béo trên xúc tác Ni-hydrotanxit Mg-Al/-Al2O3.<br /> 2. Đối tƣợng và nhiệm vụ của luận án<br /> 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu<br /> Nghiên cứu chiết đồng thời cốc và kim loại gây ngộ độc xúc tác FCC thải<br /> c a nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng axit oxalic pha trong dung môi xylen.<br /> Nghiên cứu tái sinh xúc tác FCC thải c a nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng<br /> phương pháp đốt cốc và chiết kim loại gây ngộ độc xúc tác FCC.<br /> Nghiên cứu phản ứng cacking dầu ăn thải ở pha khí sử d ng xúc tác FCC<br /> tái sinh được bổ sung pha hoạt tính là HZSM-5 và LaHY.<br /> 2<br /> <br /> Nghiên cứu phản ứng cracking dầu ăn thải ở pha l ng sử d ng FCC tái sinh<br /> (không bổ sung pha hoạt tính).<br /> Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al tích hợp trên nền Al2O3 và phân tán Ni làm xúc tác cho phản ứng decacboxyl hóa axit béo tự do<br /> có trong sản ph m cracking pha l ng dầu ăn thải để nhận được hydrocacbon.<br /> 2.2.Nhiệm vụ của luận án<br /> Nghi n ứu tái sinh x tá FCC thải với quy trình v a hiết ố và<br /> tá h một phần im oại n ng ằng hỗ hợp axit oxalic 2% trong dung môi<br /> xy n nhằm thu đượ x tá FCC-TS1 Xá định thành phần ố đượ<br /> hiết ra,đánh giá thành phần im oại tá h ra ằng phương pháp tán sắ<br /> năng ượng tia X(EDX), đánh giá hấp ph và giải hấp Nitơ (BET) a<br /> mẫu trướ và sau hi tái sinh.<br /> Nghi n ứu tái sinh x tá FCC thải ằng phương pháp đốt ố và<br /> hiết im oại g y ngộ độ ằng ung ị h axit oxa i 5% ở nhiệt độ phòng<br /> trong thời gian huấy 5 giờ thu đượ x tá FCC-TS2 ở điều iện Đánh giá<br /> thành phần im oại tá h ra ằng phương pháp tán sắ năng ượng tia<br /> X(EDX), đánh giá hấp ph và giải hấp Nitơ (BET) a mẫu trướ và sau hi<br /> tái sinh, ảnh SEM a mẫu x tá tái sinh, xá định hiệu quả tái sinh x tá<br /> ằng phường pháp XRF Bổ sung HZSM-5 và LaHY vào xúc tác FCC tái<br /> sinh và nghi n ứu đánh giá t nh hất và sản ph m phản ứng ra ing ầu ăn<br /> đ qua sử ng ở pha h .<br /> Nghi n ứu phản ứng ra ing ầu ăn đ qua sử ng ở pha ng với xúc tác<br /> FCC tái sinh ở 370oC, 400oC và 420oC.<br /> Nghiên cứu tổng hợp xúc tác Ni phân tán lên HT Mg-Al/ - Al2O3 Đ c<br /> trưng x tá ằng á phương pháp vật lý XRD, phân tích nhiệt TG/TGA,<br /> BET SEM, EDX, TEM. Sử d ng xúc tác Ni-HT Mg-Al/ - Al2O3 cho phản<br /> ứng ứng decacboxyl hóa các axit béo tự do có trong sản ph m sau phản ứng<br /> cracking c a dầu ăn thải với xúc tác FCC tái sinh.<br /> Giải th h sơ đồ ơ hế c a phản ứng cracking triglycerit nói chung và phản<br /> ứng decacboxyl hóa axit béo trên xúc tác Ni-hydrotanxit Mg-Al/-Al2O3.<br /> 3. Phƣơng pháp nghiên cứu<br /> Tái sinh xúc tác FCC thải bằng chiết cốc và kim loại gây ngộ độc<br /> bằng dung dịch oxalic pha trong dung môi xylen; Đốt cốc và chiết kim<br /> loại gây ngộ độc bằng dung dịch axit oxalic.<br /> <br /> 3<br /> <br />