Hoàn thiện công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học đốt nồi hơi trên cơ sở Triglyxerit biến tính để pha trộn với nhiên liệu lỏng công nghiệp
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, lò đốt sử dụng nhiên liệu lỏng (dầu dầu đốt (FO), dầu diesel (DO)…) đang được sử dụng rộng rãi với số lượng ngày càng tăng nhờ có nhiều ưu điểm hơn so với lò đốt bằng than truyền thống. Tuy nhiên, lò đốt bằng nhiên liệu lỏng cũng có một số nhược điểm như tổn thất nhiệt khá lớn do nhiên liệu cháy không hết gây lãng phí nhiên liệu, tăng chi phí sản xuất dẫn đến tăng giá thành sản phẩm. Hơn nữa, các hệ thống lò đốt nhiên liệu lỏng thường không được trang bị hệ thống xử lý khí thải nên các khí độc hại như CO, muội than (HC), sinh ra từ việc đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu, sẽ được thải ra môi trường gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, việc tăng hiệu quả cháy của nhiên liệu đốt lò nhằm giảm chi phí sản xuất và giảm phát thải khí độc hại ra môi trường là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn. Bên cạnh các giải pháp cải tiến thiết kế lò đốt, các giải pháp cải thiện hiệu suất đốt nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm thông qua nhiên liệu luôn được đặc biệt quan tâm.
Từ thực tế trên, trong thời gian từ năm 2019 đến năm 2021, TS. Đỗ Mạnh Hùng và nhóm nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu thuộc Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Hoàn thiện công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học đốt nồi hơi trên cơ sở Triglyxerit biến tính để pha trộn với nhiên liệu lỏng công nghiệp quy mô 100 tấn/năm”.
Mục tiêu của đề tài là thiết lập được mô hình công nghệ và mô hình thiết bị mẫu, ở qui mô 100 tấn/năm, để làm cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ triển khai dự án sản xuất công nghiệp, qui mô 30.000 tấn/năm, sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ mới, trên cơ sở triglyxerit biến tính, sử dụng làm nhiên liệu cho lò đốt nồi hơi.
Sau hai năm nghiên cứu, đề tài đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất triglyxerit biến tính từ nguồn nguyên liệu axit béo phế thải axit béo dầu cọ sau chưng cất (PFAD) trên hệ thiết bị sản xuất pilot công suất 100 tấn/năm với được các kết quả cụ thể như sau:
- Đã khảo sát về nguồn cung, khối lượng, chất lượng và giá cả các nguồn nguyên liệu có khả năng sử dụng để sản xuất triglyxerit biến tính tại Việt Nam. Dựa trên các số liệu khảo sát, thu thập và phân tích đánh giá, đề xuất phương án nguyên liệu sử dụng khi triển khai sản xuất là kết hợp các nguyên liệu axit béo phế thải, mỡ bò, mỡ lợn và mỡ cá với ưu tiên là axit béo phế thải là nguồn nguyên liệu chính.
- Đã xây dựng được hệ dây chuyền thiết bị sản xuất hoàn chỉnh trên cơ sở hoàn thiện quá trình tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp đặt các thiết bị bổ sung và cải tiến hệ thiết bị sẵn có để phù hợp với nguồn nguyên liệu trong nước, đặc biệt là phù hợp với công nghệ sản hoàn toàn mới sản xuất triglyxerit biến tính.
- Hoàn thiện quá trình vận hành sản xuất, đặc biệt đã khắc phục được các nhược điểm về mặt vận hành của hệ thiết bị pilot như vấn đề nạp liệu, vấn đề tinh chế sản phẩm triglyxerit biến tính, vấn đề tinh chế để tái sử dụng tác nhân phản ứng metyl axetat, tinh chế sản phẩm.
- Đã xây dựng và đưa ra được Dự thảo Tiêu chuẩn cơ sở (TCCS) qui định chỉ tiêu chất lượng đối với sản phẩm triglyxerit biến tính trên cơ sở tham khảo các tài liệu đã được công bố trên thế giới.
- Đã hoàn thiện quy trình sản xuất triglyxerit biến tính từ nguồn nguyên liệu axit béo phế thải PFAD trên hệ thiết bị 100 tấn/năm. Đây là quy trình công nghệ sản xuất liên tục, hiện đại nhất hiện nay, sử dụng xúc tác dị thể, xúc tác có khả năng chuyển hóa mọi nguồn nguyên liệu có trị số axit khác nhau, thậm chí cả hỗn hợp axit béo (trị số axit đến gần 200 mgKOH/g). Toàn bộ các sản phẩm tạo ra đều đạt tất cả các chỉ tiêu chất lượng đề ra tại TCCS.
- Đã sản xuất được 50 tấn sản phẩm có chất lượng tốt, đạt TCCS đề ra.
- Đã pha chế thành công phụ gia nhiên liệu vi nhũ có chứa nano oxit kim loại để pha trộn với triglyxerit biến tính tạo thành năng lượng sinh học (NLSH) thế hệ mới.
- Đã chạy thử nghiệm đốt nồi hơi qui mô pilot, công suất 300kg hơi/giờ, sử dụng nhiên liệu phối trộn NLSH thế hệ mới với nhiên liệu đốt lò DO/FO. Kết quả chạy thử nghiệm cho thấy, hệ thống nồi hơi làm việc ổn định, không phát sinh sự cố, việc sử dụng NLSH thế hệ mới giúp nâng cao hiệu suất đốt và giảm phát thải ô nhiễm, thể hiện qua hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu trung bình 10% (cụ thể: 10% đối với nhiên liệu DO pha trộn và 9,4% đối với nhiên liệu FO pha trộn NLSH thế hệ mới) và giảm phát thải khí thải >10%, muội >8%.
- Đã chạy thử nghiệm đốt nồi hơi qui mô công nghiệp, công suất 10 tấn hơi/giờ, sử dụng nhiên liệu DO/FO phối trộn với NLSH thế hệ mới. Kết quả chạy thử nghiệm cho thấy hệ thống nồi hơi làm việc ổn định, không xảy ra sự cố, không phát hiện các yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị. Ngoài ra, kết quả chạy thử nghiệm cũng cho thấy, việc sử dụng NLSH thế hệ mới giúp nâng cao hiệu suất đốt và giảm phát thải ô nhiễm, thể hiện qua hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu trung bình >8% (cụ thể: 8,05% đối với nhiên liệu DO pha trộn và 8,03% đối với nhiên liệu FO pha trộn NLSH thế hệ mới), hiệu quả giảm phát thải muội trung bình > 10% (10,4% đối với nhiên liệu DO pha trộn và 10,17% đối với nhiên liệu FO pha trộn NLSH thế hệ mới), hiệu quả giảm phát thải khí gây ô nhiễm >10% đối với khí CO, SOx, riêng NOx giảm nhẹ.
Sản phẩm triglyxerit biến tính có khả năng cạnh tranh được với diesel truyền thống khi giá dầu thô cao. Việc triển khai sản xuất và phân phối nhiên liệu triglyxerit biến tính trong nước sẽ góp phần phát triển nguồn nguyên liệu tái tạo, tạo thêm công ăn việc làm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Khi giá dầu thô xuống thấp, có thể sử dụng toàn bộ thiết bị và công nghệ để sản xuất ra các sản phẩm khác có nhu cầu lớn như hợp hợp phần metyl este của dung môi.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19609/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
