Nhiệt phân nhanh là gì? Các công bố khoa học về Nhiệt phân nhanh
Nhiệt phân nhanh, hay fast pyrolysis, là quy trình nhiệt hóa học chuyển đổi sinh khối thành chất lỏng, khí, và than sinh học không có oxy. Quá trình diễn ra nhanh ở nhiệt độ 450-500°C. Sản phẩm chính là dầu sinh học, sử dụng làm nhiên liệu hoặc sản phẩm hóa học khác. Than sinh học cải thiện đất nông nghiệp, khí dùng phát điện. Thách thức bao gồm chi phí đầu tư cao và cần tinh chế dầu sinh học. Công nghệ này hứa hẹn trong phát triển bền vững và giảm lệ thuộc nhiên liệu hóa thạch, nhưng cần nghiên cứu về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Nhiệt Phân Nhanh: Giới Thiệu và Định Nghĩa
Nhiệt phân nhanh, hay còn gọi là "fast pyrolysis", là một quy trình nhiệt hóa học được sử dụng để chuyển đổi sinh khối thành chất lỏng, khí, và than sinh học trong điều kiện không có oxy hoặc thiếu oxy. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ cao và trong thời gian ngắn, thường từ vài giây đến vài phút, giúp tối ưu hóa sản phẩm đầu ra là dầu sinh học, còn gọi là bio-oil.
Nguyên Lý Hoạt Động của Nhiệt Phân Nhanh
Quá trình nhiệt phân nhanh diễn ra qua ba giai đoạn chính:
- Gia Nhiệt: Sinh khối được làm nóng nhanh chóng đến nhiệt độ khoảng 450-500 độ C trong vài giây.
- Phản Ứng Hóa Học: Tại nhiệt độ cao, các hợp chất hữu cơ trong sinh khối bị phá vỡ thành các chất khí, chất lỏng, và than. Quá trình này diễn ra mà không có sự hiện diện của oxy, nhằm tránh sự oxy hóa.
- Làm Lạnh Nhanh: Các sản phẩm khí và hơi được làm lạnh nhanh chóng để ngưng tụ thành dầu sinh học.
Ứng Dụng và Lợi Ích của Nhiệt Phân Nhanh
Nhiệt phân nhanh có nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành năng lượng và công nghiệp:
- Dầu Sinh Học: Sản phẩm dầu sinh học có thể được sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế hoặc nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm hóa học khác.
- Than Sinh Học: Than sinh học có thể được ứng dụng trong cải thiện chất lượng đất nông nghiệp hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình nhiệt hóa học khác.
- Khí Sinh Học: Sản phẩm khí có thể sử dụng trực tiếp để phát điện hoặc làm nguyên liệu cho tổng hợp khí (syngas).
Thách Thức và Hạn Chế
Dù có nhiều lợi ích, nhiệt phân nhanh cũng đối mặt với một số thách thức:
- Chi Phí Đầu Tư: Trang thiết bị cần thiết cho quy trình nhiệt phân nhanh thường có chi phí cao.
- Quy Trình Tinh Chế: Dầu sinh học thường chứa nhiều tạp chất và cần được tinh chế trước khi sử dụng.
Kết Luận
Nhiệt phân nhanh là một công nghệ hứa hẹn trong việc chuyển đổi sinh khối thành các sản phẩm giá trị, đóng góp vào sự phát triển bền vững và giảm thiểu phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi, cần có các nghiên cứu và cải tiến về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "nhiệt phân nhanh":
Nghiên cứu xác định thông số động học của quá trình nhiệt phân nhanh bột gỗ trong lò tầng sôi
Thông số động học (năng lượng hoạt hóa Ea,i và hệ số trước hàm số mũ Ai) đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu quá trình nhiệt phân nhanh sinh khối trong lò tầng sôi sản xuất dầu sinh học. Đã có nhiều kết quả nghiên cứu xác định các thông số động học của bột gỗ bằng thực nghiệm trên thiết bị phân tích nhiệt vi sai (TGA). Tuy nhiên các kết quả này được sử dụng chính xác cho quá trình nhiệt phân chậm. Trong nghiên cứu này, tác giả xác định được thời gian và thông số động học của phản ứng nhiệt phân nhanh bột gỗ bằng cách kết hợp phương pháp giải tích và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên hệ thống thiết bị nhiệt phân nhanh bằng công nghệ tầng sôi có năng suất 500 g/h. Kết quả nghiên cứu thu được khi nhiệt phân bột gỗ là: Ea, g = 35,3 kJ/mol, Ag = 129 s-1; Ea, d = 43,9 kJ/mol; Ad = 1522 s-1; Ea, c = 20,8 kJ/mol; Ac = 21 s-1.
#Thông số động học #nhiệt phân nhanh #sinh khối #lò tầng sôi #dầu sinh học
Nghiên cứu mô phỏng động lực học trong lò lớp sôi khi nhiệt phân nhanh biomass
Nghiên cứu động lực dòng nhiều pha trong lò nhiệt phân là cơ sở cho việc tính toán thiết kế các thiết bị trong hệ thống nhiệt phân biomass sản xuất nhiên liệu sinh học bằng công nghệ lớp sôi. Kết hợp các phương trình của dòng chuyển động nhiều pha với phần mềm mô phỏng tác giả đã mô phỏng được các thông số động học trong lớp sôi. Phương pháp Eulerian được sử dụng trong quá trình mô phỏng. Kết quả mô phỏng là xác định được trở lực lớp sôi, tốc độ dòng khí trong lò, mật độ thể tích của các pha trong lò nhiệt phân trên mô hình với công suất lò 800 g/h. Các số liệu này được sử dụng làm cơ sở khi tính toán, thiết kế lò nhiệt phân theo công nghệ lớp sôi, tạo tiền đề cho việc nghiên cứu ứng dụng nguồn năng lượng từ biomass để sản xuất nhiên liệu sinh học.
#biomass #nhiệt phân #động lực học #lò lớp sôi #nhiên liệu sinh học
Đánh giá thực nghiệm tính chất vật lý và hóa học của dầu sinh học từ quá trình nhiệt phân nhanh sinh khối Việt Nam
Dầu sinh học từ quá trình nhiệt phân nhanh sinh khối đã và đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu nâng cấp và ứng dụng. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay việc nghiên cứu các đặc tính của dầu sinh học để tạo cơ sở cho việc nghiên cứu ứng dụng còn nhiều hạn chế. Trong bài báo này, tác giả thực hiện các phân tích xác định tính chất vật lý và thành phần hóa học của dầu sinh học tạo ra từ quá trình nhiệt phân nhanh bột gỗ trong lò tầng sôi. Kết quả cho thấy dầu sinh học đáp ứng được các thông số kỹ thuật yêu cầu để làm nhiên liệu đốt công nghiệp theo tiêu chuẩn ASTM D7544-12 của Hoa Kỳ. So với tiêu chuẩn TCVN 6239-2002 FO N03 về dầu FO thì đáp ứng được chỉ tiêu hàm lượng lưu huỳnh, độ nhợt và điểm đông đặc. Kết quả nghiên cứu là cơ sở để nghiên cứu nâng cấp dầu sinh học ở Việt Nam.
#sinh khối #nhiệt phân nhanh #lò tầng sôi #dầu sinh học #tính chất vật lý dầu sinh học
Đặc điểm đặc biệt của việc kích hoạt điện tử 28Si trong GaAs đơn tinh thể và lớp epitaxy GaAs dưới tác động của quá trình tôi nhiệt nhanh Dịch bởi AI
Semiconductors - Tập 34 - Trang 27-31 - 2000
Hồ sơ nồng độ của 28Si được cấy vào GaAs đơn tinh thể và GaAs lớp epitaxy đã được xác định bằng cách đo đặc tính C-V sau khi thực hiện quá trình tôi nhiệt nhanh 12 giây ở T=825, 870 và 905°C. Sự phụ thuộc theo nhiệt độ của tính di động Hall của các electron trong các lớp được cấy Si đã được xác định qua phương pháp Van der Pauw trong khoảng 70–400 K. Khác với quá trình tôi nhiệt truyền thống (30 phút ở 800°C), quá trình tôi nhiệt nhanh dẫn đến sự phân phối khuếch tán của silicon vào các lớp sâu hơn của GaAs cho cả hai loại vật liệu, trong đó độ khuếch tán của silicon cao gấp đôi trong GaAs đơn tinh thể so với trong các lớp epitaxy GaAs. Phân tích sự phụ thuộc nhiệt độ của di động electron trong các lớp cấy ion sau quá trình tôi nhiệt nhanh cho thấy nồng độ khiếm khuyết hạn chế di động thấp hơn đáng kể so với trường hợp của quá trình tôi nhiệt truyền thống kéo dài 30 phút.
#GaAs #28Si #tôi nhiệt nhanh #tính di động electron #phân phối khuếch tán
Nghiên cứu số về đối lưu tự nhiên từ nguồn nhiệt cục bộ trong vùng khuyết tán thấp của lò phản ứng nhanh trong điều kiện hỏng hóc Dịch bởi AI
Heat and Mass Transfer - Tập 40 - Trang 853-858 - 2003
Một nghiên cứu số toàn diện đã được thực hiện để điều tra hiện tượng đối lưu tự nhiên hai chiều, trạng thái ổn định, nối kết trong vùng khuyết tán nửa cầu của lò phản ứng nhanh trong điều kiện hỏng hóc. Các phương trình liên tục, xung lượng và năng lượng được giải trên toàn bộ miền, sử dụng các thuộc tính tương ứng cho các vùng rắn và chất lỏng. Phương pháp thể tích kiểm soát được áp dụng để phân bố các phương trình điều hành cho giải pháp số của chúng. Một nghiên cứu tham số đã được thực hiện để nghiên cứu sự biến đổi của các vector vận tốc và các đường đẳng nhiệt cho các nhiệt độ không đổi khác nhau của nguồn nhiệt, mô phỏng các tỷ lệ phát sinh nhiệt khác nhau. Vấn đề thực tế trong một lò phản ứng hạt nhân liên quan đến sự phát sinh nhiệt theo thể tích trong các mảnh vụn rơi trên tấm chắn nhiệt dưới các điều kiện hỏng hóc của lò phản ứng và nhiệt được loại bỏ bởi một bộ trao đổi nhiệt suy giảm hoạt động như một bể chứa nhiệt. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã giảm bớt vấn đề tạm thời này thành một vấn đề gần như ổn định với một nhiệt độ được quy định trên tấm chắn nhiệt. Điều này làm cho vấn đề trở nên dễ giải quyết hơn. Mô hình dòng chảy của chất lỏng, sự biến đổi của nhiệt độ dọc theo trục trong và xung quanh nguồn nhiệt được trình bày để cho thấy các đặc điểm truyền nhiệt tổng thể bên trong vùng khuyết tán.
#đối lưu tự nhiên #lò phản ứng nhanh #điều kiện hỏng hóc #phát sinh nhiệt #mô hình dòng chảy
Sự phân nhánh của dòng khí subsonic đi qua một thể tích plasma nhiệt độ thấp được định vị Dịch bởi AI
Pleiades Publishing Ltd - Tập 40 - Trang 546-556 - 2002
Kết quả của cuộc điều tra tính toán về cấu trúc khí động học của dòng chảy dẫn nhiệt subsonic qua các thể tích plasma nhiệt độ thấp được định vị trong không gian được trình bày. Các trường hợp giải phóng nhiệt cường độ cao trong không khí khí quyển được nghiên cứu, với khí được làm nóng tới 10 000–20 000 K, do đó sự khác biệt về mật độ cục bộ đạt đến hàng chục và hàng trăm lần. Nhiều chế độ chuyển động của khí được phát hiện và điều tra, chẳng hạn như dòng chảy laminar trạng thái ổn định đi qua vùng plasma nhiệt độ thấp với quá trình thẩm thấu một phần và chế độ dòng chảy dao động không ổn định mà không có hoặc có hình thành các vùng chuyển động trở lại.
#dòng chảy khí subsonic #plasma nhiệt độ thấp #cấu trúc khí động học #giải phóng nhiệt #dòng chảy laminar #dòng chảy dao động
Các cơ sở lý thuyết, tình trạng hiện tại của sự phát triển và triển vọng cải tiến tiếp theo của mã tính toán thủy nhiệt thế hệ mới HYDRA-IBRAE/LM để mô phỏng các hệ thống lò phản ứng nhanh Dịch bởi AI
Thermal Engineering - Tập 63 - Trang 130-139 - 2016
Các cơ sở lý thuyết về sự phát triển của mã tính toán thủy nhiệt thế hệ mới HYDRA-IBRAE/LM được trình bày. Mã này được thiết kế để mô phỏng các quá trình thủy nhiệt xảy ra trong các vòng và thiết bị trao đổi nhiệt của các hệ thống lò phản ứng làm mát bằng kim loại lỏng dưới điều kiện vận hành bình thường, các sự cố vận hành được dự kiến và trong các tai nạn. Bài báo cung cấp cái nhìn tổng quát về các mã tính toán thủy nhiệt hệ thống của Nga và nước ngoài cho việc mô hình hóa các chất làm mát kim loại lỏng và đưa ra lý do cho sự cần thiết phát triển mã HYDRA-IBRAE/LM thế hệ mới. Bằng cách xem xét các đặc điểm kỹ thuật cụ thể của các nhà máy điện hạt nhân (NPP) được trang bị lò phản ứng BN-1200 và BREST-OD-300, các quá trình và hiện tượng đã được xác định cần phân tích chi tiết và phát triển các mô hình để được mô tả chính xác bởi mã tính toán thủy nhiệt hệ thống nói trên. Thông tin về chức năng của mã tính toán được cung cấp, cụ thể, mô hình hai pha thủy nhiệt, các thuộc tính của chất làm mát natri và chì, các phương trình đóng cho việc mô phỏng các quá trình trao đổi nhiệt - khối, các mô hình để mô tả các quá trình xảy ra trong trường hợp ống dẫn hơi bị vỡ, v.v. Bài báo đưa ra cái nhìn tổng quát về khả năng sử dụng của mã tính toán, bao gồm mô tả tài liệu hỗ trợ và gói cung cấp, cũng như khả năng tận dụng công nghệ máy tính hiện đại, chẳng hạn như tính toán song song. Bài báo cho thấy tình trạng hiện tại của việc xác minh và kiểm định mã tính toán; nó cũng trình bày thông tin về nguyên tắc xây dựng và phần mềm của các ma trận xác minh cho các hệ thống lò phản ứng BREST-OD-300 và BN-1200. Các triển vọng được phác thảo cho sự phát triển tiếp theo của mã HYDRA-IBRAE/LM, việc giới thiệu các mô hình mới vào đó, và cải thiện khả năng sử dụng của nó. Đã chỉ ra rằng chương trình phát triển và áp dụng thực tiễn mã này sẽ cho phép thực hiện trong tương lai gần các tính toán để phân tích an toàn cho các dự án NPP tiềm năng ở một mức độ chất lượng cao hơn.
#HYDRA-IBRAE/LM #mã tính toán #thủy nhiệt #lò phản ứng nhanh #chất làm mát kim loại lỏng #mô phỏng an toàn nhà máy điện hạt nhân
Quy trình đa lớp mới trong việc hình thành màng mỏng CuInSe2 bằng xử lý nhiệt nhanh Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - Tập 485 - Trang 163-168 - 1997
Màng mỏng CuInSe2 đã được tổng hợp từ các tiền chất nhị phân bằng phương pháp xử lý nhiệt nhanh (RTP) tại nhiệt độ điểm đặt 290°C trong 70 giây. Với điều kiện xử lý phù hợp, không phát hiện giai đoạn Cu2-xSe có hại trong các phim CIS. Phương pháp tiền chất nhị phân mới bao gồm một cấu trúc hai lớp của các hợp chất In-Se và Cu-Se. Cấu trúc hai lớp này được lắng tụ bằng phương pháp lắng tụ hơi vật lý tăng cường di chuyển ở nhiệt độ thấp (200°C) và ảnh hưởng của các tham số lắng tụ đến thành phần phim tiền chất đã được xác định. Cấu trúc hai lớp sau đó được xử lý bằng RTP và được xác định về cấu trúc qua phương pháp nhiễu xạ tia X và về thành phần qua phương pháp quang phổ tia X phân tán theo bước sóng.
#CuInSe2 #màng mỏng #xử lý nhiệt nhanh #tiền chất nhị phân #lắng tụ hơi vật lý
So sánh thời gian sử dụng của hai loại bộ trao đổi nhiệt cho nhiệt độ suy giảm trong lò phản ứng sinh sản nhanh nguyên mẫu Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - Tập 63 - Trang 647-651 - 2010
Nhiệt độ suy giảm được sinh ra bởi sự suy biến phóng xạ của các sản phẩm phân hạch trong lõi sau khi lò phản ứng bị ngừng hoạt động cần phải được loại bỏ nhằm giới hạn nhiệt độ của nhiều thành phần khác nhau. Trong lò phản ứng sinh sản nhanh nguyên mẫu (PFBR), một hệ thống loại bỏ nhiệt suy giảm (SGDHR) đạt chuẩn an toàn đã được thiết kế gồm bốn vòng độc lập, mỗi vòng có khả năng loại bỏ nhiệt 8 MWt. Mỗi vòng bao gồm một bộ trao đổi nhiệt sodium-sodium (DHX) và một bộ trao đổi nhiệt sodium-không khí (AHX). Trong khi DHX truyền nhiệt từ sodium nguyên liệu phóng xạ đến sodium trung gian, AHX khuếch tán nhiệt ra không khí xung quanh. Sự đa dạng trong thiết kế được áp dụng từ yếu tố độ tin cậy. Bài báo này so sánh thời gian thiết kế của hai loại DHX (Loại A và Loại B). Cả hai DHX đều là loại vỏ và ống với sodium nguyên liệu ở bên vỏ và sodium trung gian ở bên ống. Trong khi Loại A có thiết kế tấm ống tương tự như IHX, Loại B là một bộ trao đổi nhiệt ống hình U hai dòng. Trong bộ này, các ống được hỗ trợ ở trên bởi hai tấm ống tách biệt (tấm ống chia). Các tấm ống cùng với các vỏ được phân tích bằng CAST 3M, được phát hành bởi CEA, Pháp. Thiệt hại do biến dạng chảy và mệt mỏi được đánh giá theo tiêu chuẩn RCC-MR (2002). Đối với thời gian thiết kế quy định là 40 năm, thiệt hại do mệt mỏi là nhỏ và thiệt hại do biến dạng chảy được đánh giá là 0.26 ở loại A và 0.32 ở loại B, do đó đáp ứng các giới hạn của tiêu chuẩn thiết kế. Hai loại DHX được cho phép thời gian sử dụng lần lượt là 121 năm và 154 năm sau khi xem xét yếu tố an toàn thích hợp được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế RCC-MR.
#lò phản ứng sinh sản nhanh #bộ trao đổi nhiệt #nhiệt độ suy giảm #sodium #độ tin cậy
Phản Ứng Cơ Học của Hợp Kim Ghi Nhớ Dạng Dưới Xung Nhiệt Nhanh - Phần II Dịch bởi AI
Experimental Mechanics - Tập 56 - Trang 1465-1475 - 2016
Chúng tôi báo cáo về một hệ thống thí nghiệm mới để khám phá phản ứng nhiệt-mechanical của các dây hợp kim ghi nhớ hình dạng dưới một xung nhiệt nhanh. Thiết lập mới này cho phép đo lực và biến dạng do dây biến đổi pha tạo ra với độ phân giải thời gian μs. Ngoài ra, một phần của các thử nghiệm có kết hợp chụp ảnh hồng ngoại tốc độ cao và ánh sáng khả kiến. Hệ thống thí nghiệm cho phép khám phá một số hiệu ứng động đặc biệt. Cụ thể, mức độ căng 1,6 GPa với biến dạng dẻo không đáng kể và tốc độ biến dạng đàn hồi lên tới 103 s−1 được quan sát. Các phép đo lực tiết lộ thời gian chết khoảng 20 μs giữa thời điểm kết thúc xung điện và sự khởi đầu của sự tăng căng trong dây SMA. Tốc độ biến dạng cao, được tạo ra bởi quá trình biến đổi pha, gây ra sự dao động dạng dây của dây SMA dẫn đến những dao động căng mạnh. Hệ thống thí nghiệm phát triển mở ra con đường cho việc nghiên cứu động lực học của quá trình biến đổi pha.
#hợp kim ghi nhớ hình dạng #phản ứng cơ học #xung nhiệt #biến đổi pha #tốc độ biến dạng
Tổng số: 19
- 1
- 2