Nghiên cứu điều chế nhiên liệu mới DME, thân thiện môi trường thay thế cho dầu diesel

Chủ nhiệm đề tài PGS.TSKH. Lưu Cẩm Lộc
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Hoá học
Thời gian thực hiện 2007 - 2008
Tổng kinh phí 300 triệu đồng
Nội dung đề tài
  • Điều chế các chất mang axit và các xúc tác lưỡng chức năng.

+    Điều chế các chất mang axit: γ-Al203, Silica-Alumina và H-ZM5 có môđun 30.
+    Điều chế các xúc tác kép gồm hai thành phần Cu-ZnO (tổng hợp metanol) và axit rắn bằng phương pháp tẩm, đồng kết tủa 3 muối, đồng kết tủa-lắng đọng và đồng kết tủa-trộn.
+    Biến tính xúc tác bằng Ce, Cr, Mn, Ni, Pd, Zr. Xác định thành phần xúc tác tối ưu.

  • Đặc trưng tính chất hóa lý của xúc tác.
  • Khảo sát hoạt độ, độ lựa chọn và độ bền của xúc tác trong phản ứng tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp và lựa chọn xúc tác tốt nhất và điều kiện phản ứng tối ưu ở áp xuất cao (7 at). Đề xuất điều kiện làm việc tối ưu và các hệ xúc tác có hiệu quả cao.
  • Lựa chọn dạng lò phản ứng.
  • Sử dụng phần mềm HYSYS tính toán với hàm mục tiêu là hiệu quả kinh tế cao nhất, lựa chọn công nghệ tối ưu. Tính toán hiệu quả kinh tế của quá trình tổng hợp DME từ khí thiên nhiên Việt Nam trên cơ sở công nghệ đã lựa chọn.
  • Phân tích các tính chất của DME sản phẩm và so sánh với tính chất của nhiên liệu diesel, đề xuất phương pháp chế biến để DME có thể sử dụng thay thế cho nhiêu liệu diesel.
Kết quả đạt được
  • Trên cơ sở kết quả nghiên cứu điều chế chất mang axit và xúc tác lai gồm hai chức năng tổng hợp metanol từ khí tổng hợp và dehydrat hóa metanol đã xác định thành phần tối ưu và quy trình điều chế xúc tác trực tiếp DME từ khí tổng hợp, có tỷ lệ CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:1 có hiệu suất tạo DME cao (YDME = 51,1%) với độ chọn lọc DME cao (SDME = 92%) .
  • Biến tính xúc tác có thành phần tối ưu bằng các phụ gia khác nhau như: Ce, Cr, Mn, Ni, Pd, Zr đã xác định được thành phần phụ gia hiệu quả nhất. Xúc tác CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:1 biến tính bằng 2,5%CeO2 là xúc tác tốt nhất, tăng hiệu suất tạo DME lên đến (YDME = 64,3%)  với độ chọn lọc DME cao (SDME = 96%) .
    Đây là kết quả rất khả quan vì trong điều kiện thí nghiệm hạn chế (áp suất tương đối thấp - 7at và hàm lượng Co trong hỗn hợp khí nguyên liệu khá thấp (<10%) nhưng cũng đã điều chế được DME trực tiếp từ khí tổng hợp với hiệu suất 64%.
  • Phân tích đặc điểm phản ứng và đặc tính của các loại lò phản ứng đã chọn lò phản ứng dạng huyền phù cho quá trình. Mô hình hóa công nghệ gồm ba cụm: Điều chế khí tổng hợp từ khí thiên nhiên bằng phương pháp reforming khô kết hợp với oxi hóa một phần; tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp trên xúc tác do đề tài đã nghiên cứu và chưng cất sản phẩm phản ứng; đã xác định công suất lò tối ưu 6.000 tấn DME/ngày và tính kích thước lò phản ứng: thể tích lò phản ứng chính V = 1,4m3; chiều dài hlò = 7,13m và đường kính d = 0,5m.-    Các kết quả tính toán, mô phỏng cũng như sản xuất thử ở quy mô pilot theo tài liệu tham khảo đều chứng tỏ nhà máy DME có khả năng đem lại lợi nhuận cao, đặc biệt khi công suất nhà máy từ 6.000 tấn/ngày trở lên.
  • Nghiên cứu và tính toán pha trộn DME vào nhiên liệu diesel và xác định hàm lượng DME có khả năng pha trộn với DO để hỗn hợp nhiên liệu mới có tính chất tương tự DO nhưng có khả năng cháy sạch của DME đã cho kết luận:
    +    Trộn DME vào nhiên liệu diesel là một trong những lựa chọn sử dụng DME trong động cơ diesel mà không đòi hỏi có sự thay đổi thiết kế của bơm nhiên liệu và vòi phun.
    +    Pha trộn DME vào nhiên liệu diesel với hàm lượng không quá 25%, được nhiên liệu mới có tính chất cháy tương tự diesel, nhưng ít ô nhiễm môi trường.
Sản phẩm
  • Đã hoàn thành và gửi đăng 02 bài cho Tạp chí Hóa học

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".