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
Cấu trúc phân nhánh của một lớp bài toán tối ưu hóa ràng buộc bất biến theo S N Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - Tập 16 - Trang 629-678 - 2004
Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu các phân nhánh của các nghiệm cho một lớp bài toán tối ưu hóa ràng buộc. Nghiên cứu này được thúc đẩy bởi các bài toán nhiệt luyện, đã được sử dụng thành công để phân cụm dữ liệu trong nhiều ứng dụng khác nhau. Việc giải các bài toán này một cách số học là thách thức do kích thước của không gian được tối ưu hóa, phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của dữ liệu đang được phân tích. Loại ràng buộc và hình thức của các hàm chi phí khiến chúng bất biến dưới tác động của nhóm đối xứng trên N ký hiệu, S_N, và chúng tôi tận dụng tính đối xứng này để mô tả cấu trúc phân nhánh. Chúng tôi xác định sự tồn tại của các nhánh phân nhánh, xem xét tính ổn định của chúng, và so sánh tính ổn định với tính tối ưu trong bài toán ràng buộc. Những kết quả lý thuyết này được sử dụng để giải thích các kết quả số thu được từ một bài toán nhiệt luyện được sử dụng để phân cụm dữ liệu.
#tối ưu hóa ràng buộc #phân nhánh #ràng buộc bất biến #bài toán nhiệt luyện #phân cụm dữ liệu
Phương pháp đơn giản để phân tích nhanh khí tự nhiên bằng sắc ký khí Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - Tập 17 - Trang 44-46 - 1983
Một phương pháp sắc ký khí đơn giản được mô tả để phân tích nhanh khí tự nhiên sử dụng các bộ phát hiện dẫn nhiệt và điều khiển nhiệt độ có lập trình của một cột Poropak N đơn. Phương pháp này cho phép xác định nitrogen, carbon dioxide và các hydrocarbon chứa từ một đến bảy nguyên tử carbon.
#sắc ký khí #phân tích khí tự nhiên #bộ phát hiện dẫn nhiệt #hydrocarbon #khí nhà kính
Tổng quan về thiết kế thủy lực hồ của lò phản ứng nhanh sinh sản nguyên mẫu Ấn Độ Dịch bởi AI
Sādhanā - Tập 35 - Trang 97-128 - 2010
Thủy lực nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế các thành phần của lò phản ứng nhanh sinh sản làm mát bằng kim loại lỏng, nơi mà tải nhiệt là yếu tố chi phối. Các nghiên cứu thủy lực nhiệt chi tiết về các thành phần của lò phản ứng, xem xét sự truyền nhiệt đa vật lý, là điều thiết yếu để chọn lựa thiết kế tối ưu giữa các khả năng khác nhau. Thủy lực hồ có bản chất đa chiều và việc xử lý một chiều đơn giản thường không đầy đủ. Điện toán động lực học chất lỏng (CFD) đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế các lò phản ứng kiểu hồ và trở thành một công cụ ngày càng phổ biến, nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ tính toán. Trong bài báo này, đặc điểm thủy lực nhiệt của lò phản ứng nhanh sinh sản, các giới hạn thiết kế và những nghiên cứu thủy lực nhiệt thách thức đã được thực hiện nhằm thiết kế thành công Lò phản ứng nhanh sinh sản nguyên mẫu Ấn Độ (PFBR) đang được xây dựng, sẽ được làm nổi bật. Sự chú ý đặc biệt được dành cho các hiện tượng như phân tầng nhiệt, tách nhiệt, hiện tượng khí lẫn vào, dòng chảy giữa các lớp trong việc loại bỏ nhiệt phân rã và đối lưu tế bào đa vật lý. Các vấn đề liên quan đến những hiện tượng này và các giải pháp thiết kế để giải quyết chúng hợp lý được giải thích chi tiết. Các thí nghiệm được thực hiện cho các hiện tượng đặc biệt, không thể áp dụng phương pháp CFD và các thí nghiệm được thực hiện để xác thực các mã máy tính cũng được mô tả.
#thủy lực nhiệt #lò phản ứng nhanh sinh sản #mô phỏng CFD #thiết kế #hiện tượng vật lý đa dạng
Thiết kế tối ưu và phân tích số của bộ làm mát nhanh Dịch bởi AI
Thermophysics and Aeromechanics - Tập 26 - Trang 119-132 - 2019
Dưới bối cảnh thiết kế bộ trao đổi nhiệt có độ gọn gàng cao cho động cơ hàng không vũ trụ siêu âm, một bộ làm mát nhanh đã được thiết kế và hiệu suất của nó được mô phỏng dưới bối cảnh độ cao. Để thực hiện điều này, trước tiên, theo khoảng tham số đã biết, một đơn vị bộ làm mát nhanh dạng ống tấm có các tham số tối ưu đã được thiết kế bằng cách sử dụng thuật toán di truyền để tìm thấy giá trị tối thiểu của hàm mục tiêu - số lượng tiêu tán năng lượng. Tiếp theo, việc đưa hệ số độ nhớt thô vào phương pháp thể tích hữu hạn cải tiến cho thấy hiệu ứng gia tăng chuyển nhiệt nhanh chóng rất rõ ràng. Thiết kế fin có thể cải thiện hiệu suất truyền nhiệt của đơn vị trao đổi nhiệt lên 46,5%. Cuối cùng, bộ làm mát nhanh được thiết kế dựa trên đơn vị này. Kết quả mô phỏng hiệu suất cho thấy nhiệt độ trung bình đã giảm 735 K khi không khí nóng chảy qua bộ làm mát nhanh với tốc độ cao trong chưa đầy 1,5 ms. Mục tiêu gia tăng chuyển nhiệt nhanh chóng đã được đạt được. Chúng tôi cũng khám phá ảnh hưởng của tốc độ không khí nóng và tốc độ chất làm mát khác nhau đến bộ làm mát nhanh và điều tra ảnh hưởng của hiệu ứng quy mô đến hiệu suất truyền nhiệt.
#động cơ hàng không vũ trụ #bộ làm mát nhanh #thuật toán di truyền #cải tiến phương pháp thể tích hữu hạn #hiệu suất truyền nhiệt
Quy luật phản ứng nhiệt của các quần thể có sự khác biệt khí hậu của loài rệp trắng bạc, Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) nhánh MEAM 1 tại Colombia Dịch bởi AI
International Journal of Tropical Insect Science - Tập 35 - Trang 54-61 - 2015
Các loài côn trùng có thể phản ứng một cách thích ứng với điều kiện nhiệt độ căng thẳng, bao gồm cả giới hạn nhiệt độ và quy luật phản ứng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xem xét hai quần thể của loài rệp trắng Bemisia tabaci (Gennadius), trong đó sự phân hóa thích ứng đã được phát hiện với khả năng chịu đựng giới hạn nhiệt trên. Hai quần thể này được tìm thấy ở hai khu vực khác nhau tại Colombia với các điều kiện khí hậu khác nhau: khu vực Caribe có nhiệt độ môi trường cao và khu vực Tây Nam với chế độ nhiệt độ thấp hơn. Chúng tôi đã đánh giá phản ứng nhiệt đối với một loạt các cú sốc nhiệt trong 1 giờ (37, 39, 41, 43 và 44 °C) thực hiện dưới giới hạn nhiệt độ của loài này. Phản ứng nhiệt được đo bằng ba đặc điểm lịch sử sinh học liên quan đến sự thích nghi: tỉ lệ sống sót, khả năng sinh sản và khả năng sống sót của con cái sau cú sốc nhiệt. Tỉ lệ sống sót hoặc khả năng sinh sản như là phản ứng đối với cú sốc nhiệt không khác nhau giữa các quần thể; tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về khả năng sống sót giữa các quần thể. Quần thể Tây Nam cho thấy khả năng sống sót cao hơn đối với các cú sốc nhiệt thấp hơn so với quần thể Caribe. Mối quan hệ này gợi ý một sự đánh đổi tiềm tàng, có vẻ như liên quan đến các khu vực khí hậu. Thêm vào đó, những kết quả này gợi ý rằng sự thích nghi dưới giới hạn nhiệt không nhất thiết phải liên quan đến các phản ứng tương tự trong suốt quy luật phản ứng. Một phản ứng tiến hóa tiềm năng đang diễn ra thông qua quy luật phản ứng nhiệt cho khả năng sống sót sau sự xâm nhập của loài gây hại này tại Colombia.
#Bemisia tabaci #quy luật phản ứng nhiệt #sự thích ứng #khả năng sống sót #khí hậu #Colombia
Tạo ra các cấu trúc phân cấp một cách nhanh chóng: Tổng hợp ZSM-5 zeolite trên foam silicon carbide (SiC) bằng phương pháp gia nhiệt vi sóng Dịch bởi AI
Chemical Engineering Journal - Tập 312 - Trang 1 - 2017
Các lớp phủ ZSM-5 phân cấp được hỗ trợ trên các foam β-SiC macrocellular đã được chuẩn bị bằng phương pháp tổng hợp thứ cấp gia nhiệt vi sóng. Dưới sự chiếu xạ vi sóng, hiện tượng gia nhiệt phân biệt đã được kích hoạt nhờ vào khả năng hấp thụ vi sóng cao của SiC, dẫn đến sự lắp ráp nhanh chóng của các zeolite ZSM-5 trên foam SiC. Các yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh, thời gian và sự khuấy trộn đến sự phát triển của các zeolite ZSM-5 trên các foam SiC cũng đã được nghiên cứu dưới điều kiện gia nhiệt vi sóng. Một diện tích bề mặt cụ thể khoảng 52m2 g−1 đã đượcobtained ở điều kiện tối ưu là 150°C trong 4 giờ. Các nghiên cứu so sánh giữa phương pháp tổng hợp thủy nhiệt thông thường và phương pháp gia nhiệt vi sóng đã được thực hiện và các vật liệu thu được đã được đặc trưng một cách sâu sắc bằng cách sử dụng XRD, SEM và hấp thụ N2. Sự kết hợp giữa gia nhiệt vi sóng, khả năng hấp thụ vi sóng cao của các substrate SiC và sự khuấy trộn cho phép gia nhiệt tập trung hơn trên bề mặt của các foam SiC so với gia nhiệt thông thường, điều này đã hạn chế sự hình thành các tinh thể ZSM-5 trong pha lỏng và sự lắng đọng tiếp theo. Ngoài ra, lần đầu tiên, các đặc điểm vi mô của các lớp phủ ZSM-5 trên các composite foam SiC (>10μm) đã được nghiên cứu 3D bằng phương pháp chụp micro vi tính X-quang (μ-CT), cung cấp thông tin định lượng về chất lượng của lớp phủ ZSM-5 như độ dày toàn cục và phân bố của ZSM-5 trên các hỗ trợ foam SiC. Kết luận cho thấy rằng tổng hợp thứ cấp gia nhiệt vi sóng đã cung cấp một phương pháp hiệu quả để tạo ra các lớp phủ chất lượng cao trên các foam có cấu trúc với chất lượng tinh thể tốt và độ dày đồng đều cũng như tiêu tốn năng lượng thấp, đặc biệt là cho nền có độ tan thất thoát cao.
#Tổng hợp gia nhiệt vi sóng #Tổng hợp phát triển thứ cấp #ZSM-5 #foam SiC #Gia nhiệt phân biệt #Chụp vi tính X-quang (μ-CT)
Tổng số: 11
- 1
- 2