Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và mô hình điều khiển tự động hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng

Dựa vào nghiên cứu thực nghiệm đề tài đã lựa chọn được vật liệu cho công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu bằng phương pháp hấp phụ trên rây phân tử phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam l

LÊ TƯỜNG LUẬT

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN

TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT CỒN TINH LUYỆN PHA XĂNG

Chuyên ngành: Công nghệ hóa học

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: Chữ kí

Cán bộ chấm nhận xét 1: Chữ kí

Cán bộ chấm nhận xét 2: Chữ kí

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa, Đại học quốc gia Tp.HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hôi đồng đánh giá luận văn và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

Tp HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: LÊ TƯỜNG LUẬT Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 09 – 03 – 1984 Nơi sinh : Phú Yên Chuyên ngành : Công nghệ hóa học Khoá : 2007 MSHV : 00507377

1- TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và mô hình điều khiển tự động hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

1 Lựa chọn công nghệ sản xuất cồn tinh luyện pha xăng

2 Nghiên cứu lựa chọn vật vật liệu zeolite cho tháp hấp phụ

3 Xây dựng công nghệ sản xuất cồn tinh luyện (99,5% wt) từ cồn nguyên liệu (70% wt)

4 Mô phỏng công nghệ sản xuất cồn tinh luyện bằng phần mềm ProII

5 Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển công nghệ sản xuất cồn tinh luyện pha xăng

6 Mô phỏng hệ thống điều khiển công nghệ sản xuất cồn tinh luyện bằng phần mềm Dynsim

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

Xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học cao học cũng như trong thời gian làm luận văn thạc sĩ Những tình cảm của họ luôn là động lực để tôi phấn đấu trong học tập và cuộc sống

Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Kỹ thuật Hóa học, bộ môn Công nghệ Chế biến Dầu khí, cùng toàn thể anh chị em ở Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc & Hóa dầu đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn thầy Trần Đăng Long (Khoa giao thông-Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM) đã giúp đỡ tôi rất nhiệt tình trong việc xây dựng mô hình điều khiển tự động hệ thống tinh cất cồn tinh luyện pha xăng

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn luận văn của mình – TS.Huỳnh Quyền (Giám đốc TT Nghiên cứu Công nghệ lọc & hóa dầu Trường

ĐH Bách Khoa Tp.HCM) người đã tận tình và hết lòng chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành báo cáo luận văn này

Tp.HCM, tháng 12 năm 2009

Tuy nhiên, công nghệ sản xuất dựa trên nguyên tắc rây phân tử có nhiều ưu điểm so với các công nghệ khác Việc lựa chọn công nghệ này và áp dụng vào điều kiện Việt Nam với mục đích xây dựng một dây chuyền sản xuất có mức độ tự động hóa cao dựa trên nguồn nguyên liệu cồn nồng độ thấp là mục tiêu của đề tài

Dựa vào nghiên cứu thực nghiệm đề tài đã lựa chọn được vật liệu cho công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu bằng phương pháp hấp phụ trên rây phân tử phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam là zeolite 4A Đề tài đã xây dựng được qui trình công nghệ và

mô hình điều khiển cho công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu 99.5%wt từ cồn nguyên liệu 70%wt bằng phương pháp rây phân tử với 3 cụm thiết bị chính: cụm chưng cất, cụm hấp phụ/giải hấp và cụm thu hồi cồn với ưu điểm về tính hiện đại, mức độ tự động hóa,

dễ vận hành, giảm thiểu ô nhiểm môi trường, chất lượng sản phẩm đảm bảo yêu cầu đi

từ nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng trên phần mềm ProII, Dynsim

Kết quả đề tài góp phần xây dựng công nghệ tinh luyện cồn để sản xuất cồn nhiên liệu vận hành tự động tại Việt Nam

produce in theory but process of producing based on adsorption principle on molecular sieve that have more than advantage in comparison with another one Goal of theme is choose this technology and apply in Viet Nam condition with purpose to build a production line that have high automatic level based on raw ethanol material with low concentration

Based on experimental research, theme chose 4A zeolite material for process of producing anhydrous ethanol by absorption method on molecular sieve according to realistic conditon in Viet Nam Theme also build a processing and control model for above technology from raw ethanol material with 70%wt concentration to 99.5%wt This technology incluce three main unit: distillation column, adsorption/desorption unit, recycle unit with outstanding features of modernity, easy operation, low energy costs, absorbent's time extension, minimizing pollution during the operation as well as ensuring quality requirements that use experimental researchs and ProII, Dynsim simulation software program

Result of theme contribute to build ethanol rectifying technology to produce gasohol that automatic operation in Viet Nam

thì nhu cầu sử dụng năng lượng ở Việt Nam ngày càng cao, trong khi đó nguồn nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ,than đá, khí thiên nhiên ) ở Việt Nam ngày càng cạn dần Ngành vận tải tiêu thụ hơn 60% năng lượng hóa thạch trong khi năng lực lọc dầu của nhà máy Dung Quốc chỉ chiếm một phần nhỏ nhu cầu tiêu dùng trong tương lai Vì vậy về lâu dài nước ta vẫn phải lệ thuộc chủ yếu vào nguồn xăng dầu nhập khẩu Đây

là nơi lựa chọn hợp lý nhất để bắt đầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo thay thế Song thiếu hụt năng lượng không chỉ là động lực trong sự thay đổi việc lựa chọn năng lượng Áp lực về môi trường nhằm giảm ô nhiễm do động cơ vận tải phát ra gây hiệu ứng nhà kính buộc chính phủ các nước trên thế giới và Việt Nam phải giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, dần dần thay thế bằng năng lượng tái tạo Trong đó, ethanol tinh khiết được chú ý đặc biệt và là sự lựa chọn ưu tiên trong việc pha chế xăng nhằm tăng chỉ số Octan của xăng

Ở các nước trên thế giới, ethanol tinh khiết (≥ 99.5%kl) được sử dụng như một phụ gia pha vào xăng tạo ra một nhiên liệu mới, sạch góp phần vào việc giảm thiểu tác động đối với môi trường Tuy nhiên, ở Việt Nam vẫn chưa có một công nghệ tinh luyện cồn để sản xuất cồn nhiên liệu với qui mô công nghiệp với khả năng tự động hóa cao

Đó cũng là mục đích của đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và

mô hình điều khiển tự động hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng”

Đây là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn nằm trong đề tài nghiên cứu trọng điểm cấp

nhà nước (Mã số: KC.05.20/06-10) “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống thiết

bị tự động tinh luyện cồn để sản xuất xăng pha cồn, công suất tối thiểu 2000 lít cồn (99, 5%)/ ngày” của TS Huỳnh Quyền (Giám đốc TT Nghiên Cứu Công nghệ

Lọc dầu Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM – Chủ nhiệm đề tài)

Nội dung của luận văn bao gồm:

- Tính cấp thiết của đề tài (chương 1)

(chương 4)

- Sử dụng phần mềm ProII để mô phỏng công nghệ sản xuất cồn (chương 5)

- Xây dựng mô hình điều khiển tự động cho công nghệ sản xuất cồn tinh luyện pha xăng (chương 6)

- Sử dụng phần mềm Dynsim mô phỏng hệ thống điều khiển qui trình sản xuất cồn tinh luyện (chương 7)

- Lựa chọn các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển: bộ điều khiển, thiết

bị đo, thiết bị chấp hành (chương 8)

Trong các nội dung đã thực hiện, việc xây dựng mô hình điều khiển tự động còn mang tính hàn lâm, cần tiến hành hiệu chỉnh thực nghiệm trên thiết bị thực Cũng với mục đích nêu lên sự tiện ích của các phần mềm trong quá trình mô phỏng hoạt động của một đối tượng để từ đó có được một số nhận định cũng như các phương án dự phòng

Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn cũng không thể tránh khỏi sai sót và nhầm lẫn, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp, phê bình của quí thầy cô và các bạn để luận văn này được hoàn chỉnh hơn

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

LỜI NÓI ĐẦU v

DANH SÁCH HÌNH VẼ……… xi

DANH SÁCH BẢNG BIỂU xiv

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

I ĐẶT VẤN ĐỀ: 1

1.1 Vấn đề an ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường: 1

1.2 Lợi ích của xăng pha cồn: 2

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU: 4

2.1 Tình hình sử dụng trên thế giới: 4

2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam: 4

III SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: 5

IV MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: 6

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 6

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 6

Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TINH KHIẾT TẠI VIỆT NAM 7

I TIÊU CHUẨN CỒN PHA XĂNG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ ETHANOL – NƯỚC VÀ CỒN TINH LUYỆN: 7

1.1 Những yêu cầu kĩ thuật đối với cồn tinh luyện pha xăng của một số nước trên thế giới: 7 1.2 Tính chất của hệ ethanol - nước: 8

II MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TẠO CỒN NỒNG ĐỘ CAO: 9

2.1 Phương pháp chưng chân không ( Vacuum Distillation): 9

2.2 Phương pháp dùng chất hút ẩm: 10

2.3 Phương pháp chưng cất đẳng phí (Azeotropic Distillation): 10

2.4 Phương pháp thẩm thấu qua màng (Membrane Technology): 12

2.5 Phương pháp kết hợp giữa chưng cất và thẩm thấu qua màng: 13

2.6 Phương pháp kết hợp giữa thẩm thấu qua màng và rây phân tử: 13

2.7 Phương pháp dùng rây phân tử (Molecular Sieve Technology): 13

III SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU THEO CÔNG NGHỆ RÂY PHÂN TỬ TRÊN THẾ GIỚI: 17

3.1 Sản xuất cồn nhiên liệu theo công nghệ rây phân tử tại Thái Lan: 17

3.2 Một phát minh của Zhong, Yaling (National University Technic Park – China): 19

IV LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG VÀO VIỆT NAM: 21

Chương 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU ZEOLITE CHO THÁP HẤP PHỤ 23

I ĐẶT VẤN ĐỀ: 23

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ/NHẢ HẤP CỦA VẬT LIỆU ZEOLITE: 23 2.1 Vật liệu Zeolite A : 23

2.2 Ứng dụng của zeolite A trong tinh chế cồn: 25

2.2.1 Zeolite 3A: 25

2.2.2 Zeolite 4A: 26

III NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ CỦA NƯỚC TRONG

HỖN HỢP CỒN – NƯỚC TRÊN VẬT LIỆU ZEOLITE 3A VÀ 4A: 29

3.1 Vật liệu hấp phụ: 29

3.2 Phương pháp đo kết quả: 30

3.3 Phương pháp thực nghiệm: 32

3.4 Kết quả thực nghiệm trên zeolite 3A và 4A: 33

3.4.1 Điều kiện thí nghiệm: 33

3.4.2 Kết quả: 33

3.4.3 Lập phương trình hấp phụ: 34

3.4.4 Nhận xét: 38

IV NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH GIẢI HẤP NƯỚC TRÊN VẬT LIỆU ZEOLITE 3A VÀ 4A: 39

4.1 Phương pháp thực hiện: 39

4.2 Kết quả thực nghiệm trên zeolite 3A và 4A: 40

4.2.1 Kết quả thực nghiệm trên zeolite 3A: 40

4.2.2 Kết quả thực nghiệm trên zeolite 4A: 41

4.3 Nhận xét: 42

V NGHIÊN CỨU CHỌN LỰA VẬT LIỆU RÂY PHÂN TỬ CHO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU: 42

5.1 Phương pháp nghiên cứu: 42

5.2 Phân tích kết quả: 44

5.2.1 So sánh sự biến thiên nồng độ cồn sản phẩm, nhiệt độ hấp phụ trên hai loại zeolite 3A và 4A: 44

5.2.2 So sánh biến thiên nồng độ cồn sản phẩm theo lưu lượng trên zeolite 3A và 4A: 45 5.2.3 Kết luận về việc chọn lựa vật liệu zeolite: 46

VI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUI TRÌNH VẬN HÀNH LIÊN TỤC VỚI HỆ HAI THÁP DỰA TRÊN NGUYÊN TẮC PSA: 46

Chương 4: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN 99.5%WT TỪ CỒN NGUYÊN LIỆU 70% WT 48

I XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ: 48

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG: 51

2.1 Tháp chưng cất: 51

2.2 Tháp hấp phụ: 52

2.3 Cụm thu hồi: 53

Chương 5: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROII MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TINH LUYỆN PHA XĂNG 54

I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC PHẦN MỀM PROII: 54

II MÔ PHỎNG CỤM CHƯNG CẤT: 56

2.1 Nguyên liệu, yêu cầu sản phẩm và các thông số kĩ thuật: 56

2.2 Xây dựng lưu trình: 56

2.3 Khai báo các thành phần: 57

2.4 Thiết lập các dòng ra -vào thiết bị: 59

2.4.1 Dòng nguyên liệu: 59

2.4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt: 60

2.4.3 Valve: 61

2.5.2 Kết quả tính mô phỏng bằng ProII: 66

III MÔ PHỎNG CỤM HẤP PHỤ VÀ CỤM THU HỒI CỒN: 67

Chương 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN PHA XĂNG 69

I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN: 69

1.1 Điều khiển quá trình là gì? 69

1.2 Mục đích và chức năng của điều khiển quá trình: 71

1.2.1 Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: 71

1.2.2 Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: 72

1.2.3 Bảo vệ môi trường: 72

1.2.4 Nâng cao hiệu quả kinh tế: 72

II MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 73

2.1 Mô hình và mục đích mô hình hóa: 73

2.2 Qui trình xây dựng mô hình toán học bằng phương pháp lý thuyết: 73

2.2.1 Nhận biết các biến quá trình thông qua phân tích bài toán mô hình hóa: 74

2.2.2 Xây dựng các mô hình thành phần: 74

2.2.3 Phân tích và kiểm chứng mô hình dựa vào phân tích bậc tự do: 75

2.2.4 Mô phỏng quá trình bằng máy tính: 77

III PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ GIA NHIỆT/GIẢI NHIỆT: 78

3.1 Đặt bài toán mô hình hóa: 78

3.2 Nhận biết các biến của quá trình: 79

3.3 Phân tích bài toán: 79

3.4 Phân tích bậc tự do: 80

3.5 Tuyến tính hóa mô hình: 81

IV PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN MỨC: 82

4.1 Đặt bài toán mô hình hóa: 82

4.2 Nhận biết các biến quá trình: 82

4.3 Phân tích bài toán: 83

4.4 Phân tích bậc tự do: 83

4.5 Tuyến tính hóa mô hình: 83

V PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG VÀ ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ: 84

VI PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN: 84

6.1 Phân chia hệ thống: 84

6.2 Đặt bài toán mô hình hóa và lựa chọn các mô hình thành phần: 86

6.3 Nhận biết các biến của quá trình: 87

6.4 Phân tích bài toán: 89

6.5 Phân tích bậc tự do: 91

6.6 Tuyến tính hóa mô hình: 92

VII LỰA CHỌN SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN CHO TỪNG CỤM THIẾT BỊ: 92

7.1 Hệ thống chưng cất: 92

7.1.1 Điều khiển dòng nhập liệu: 92

7.1.2 Điều khiển tháp chưng cất: 94

7.2 Hệ thống hấp phụ – giải hấp: 98

7.3 HỆ THỐNG THU HỒI CỒN: 100

1.1 Dynsim và ứng dụng của Dynsim: 107

1.2 Giao diện của Dynsim : 108

1.3 Chức năng các nút trên thanh công cụ : 114

1.4 Khởi động và thực hiện quá trình mô phỏng bằng Dynsim : 115

II THIẾT LẬP VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ĐÃ XÂY DỰNG BẰNG PHẦN MỀM PROII : 118

6.1 Chuyển dữ liệu đã mô phỏng tĩnh bằng Pro/II sang Dynsim : 118

6.2 Hoàn chỉnh lưu trình hệ thống tháp chưng cất để tiến hành mô phỏng động : 119

6.3 Vận hành hệ thống ở chế độ ổn định theo thiết kế : 123

6.4 Đáp ứng của hệ thống chưng cất theo điều kiện nhập liệu thay đổi: 131

6.4.1 Nhiệt độ nhập liệu thay đổi: 131

6.4.2 Lưu lượng nhập liệu thay đổi: 132

6.4.3 Nồng độ nhập liệu thay đổi: 135

6.4.4 Thay đổi nhiệt độ và lưu lượng nhập liệu khi nồng độ nhập liệu thay đổi: 140

III KẾT LUẬN VỀ HỆ THỐNG: 142

Chương 8: LỰA CHỌN CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 143

I CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 143

1.1 Thiết bị đo: 144

1.2 Thiết bị điều khiển: 145

1.3 Thiết bị chấp hành: 145

1.4 Hệ thống vận hành, giám sát: 146

II HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN CHƯNG CẤT CỒN 99.9% 147

2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển: 147

2.2 Các cảm biến đo: 147

2.3 Các thiết bị điều khiển: 152

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 157

TÀI LIỆU THAM KHẢO 158

PHỤ LỤC 162

Hình 2.1: Giản đồ cân bằng lỏng hơi của ethanol 8

Hình 2.2: Tháp chưng phân tử 9

Hình 2.3: Sơ đồ sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp trích ly ở Brazil 11

Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của loại màng zeolit 12

Hình 2.5: Sơ đồ sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp thẩm thấu qua màng 12

Hình 2.6: Hấp thụ nước bằng bốc hơi thẩm thấu qua màng sau đó qua rây phân tử 13

Hình 2.7: Sơ đồ hấp phụ cồn – nước dạng lỏng 14

Hình 2.8: Sơ đồ hấp phụ cồn – nước dạng hơi 14

Hình 2.9: Phương pháp nhả hấp bằng cách thổi khí trơ, nóng qua cột hấp phụ 15

Hình 2.10: Phương pháp nhả hấp sử dụng hơi nguyên liệu 16

Hình 2.11: Phương pháp nhả hấp bằng cách giảm áp cột hấp phụ 16

Hình 2.12: Qui trình sản xuất cồn nhiên liệu theo công nghệ rây phân tử tại Thái Lan 18

Hình 2.13: Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu bằng rây phân tử (Phát minh của Zhong, Yaling (National University Technic Park – China) 19

Hình 3.1: Cấu trúc cơ bản của zeolite 23

Hình 3.2: Cấu trúc không gian của mạng tinhh thể zeolite A 24

Hình 3.3: Các loại đường hấp phụ đẳng nhiệt theo Brunauer S 28

Hình 3.4: Đồ thị xây dựng đường chuẩn % thể tích cồn-tỉ trọng 31

Hình 3.5: Mô hình thí nghiệm quá trình hấp phụ trên zeolite 3A và 4A 32

Hình 3.6: Đồ thị so sánh nồng độ cồn hấp phụ và lượng nước hấp phụ giữa các chế độ của zeolite 3A 33

Hình 3.7: Đồ thị so sánh nồng độ cồn hấp phụ và lượng nước hấp phụ giữa các chế độ của zeolite 4A 34

Hình 3.8: Phương trình Freudlich quá trình hấp phụ vật liệu zeolite 3A 35

Hình 3.9: Phương trình Freudlich quá trình hấp phụ vật liệu zeolite 4A 36

Hình 3.10: Phương trình Langmuir quá trình hấp phụ vật liệu zeolite 3A 37

Hình 3.11: Phương trình Langmuir quá trình hấp phụ vật liệu zeolite 4A 38

Hình 3.12: Đồ thị so sánh thời gian hấp phụ hiệu quả của zeolite 3A và 4A 39

Hình 3.13: Mô hình thí nghiệm quá trình giải hấp phụ trên zeolite 3A và 4A 40

Hình 3.14: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng giải hấp của zeolite 3A 41

Hình 3.15: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng giải hấp của zeolite 3A 41

Hình 3.16: Đồ thị so sánh thời gian lượng nước hấp phụ lớn hơn giải hấp 42

Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lí và hệ thống pilot hấp phụ cồn tại Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Lọc Dầu- ĐH Bách khoa Tp HCM 43

Hình 3.18 : So sánh sự biến thiên nhiệt độ và chất lượng sản phẩm cồn trên hai vật liệu 3A và 4A trong tháp hấp phụ 44

Hình 3.19: Đồ thị khảo sát nồng độ cồn sản phẩm trên hai loại vật liệu 3A, 4A theo lưu lượng dòng nguyên liệu 45

Hình 4.1: Sơ đồ khối qui trình công nghệ 49

Hình 4.2: Qui trình công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu từ cồn 70% kl 52

Hình 5.1: Giao diện phần mềm Pro/II 55

Hình 5.2: Lưu trình đã xây dựng xong 57

Hình 5.3: Chọn đơn vị cho hệ thống 57

Hình 5.4: Lựa chọn cấu tử 58

Hình 5.9: Chọn thông số valve 61

Hình 5.10: Cửa sổ nhập thông số cho tháp chưng cất 61

Hình 5.11: Nhập dữ liệu dòng nhập liệu và sản phẩm 62

Hình 5.12: Nhập thông số áp suất trong tháp 62

Hình 4.13: Nhập thông số cho hàm tính toán của tháp 63

Hình 5.14: Column – Tray Hydraulics 64

Hình 5.15: Column – Tray Sizing 64

Hình 5.16: Column – Tray Rating 65

Hình 6.1: Các biến của hệ thống điều khiển quá trình 69

Hình 6.2: Phân loại biến quá trình 70

Hình 6.3: Qui trình mô hình hóa 74

Hình 6.4: Bài toán điều khiển thiết bị gia nhiệt/giải nhiệt 78

Hình 6.5: Nhận biết các biến quá trình gia nhiệt/giải nhiệt 79

Hình 6.6: Phân tích bài toán thiết bị gia nhiệt/giải nhiệt 80

Hình 6.7: Bài toán điều khiển mức lỏng 82

Hình 6.8: Phân chia hệ thống sản xuất cồn thành các quá trình con 85

Hình 6.9: Đặt bài toán mô hình hóa tháp chưng luyện 86

Hình 6.10: Phân biệt các biến quá trình trong tháp chưng cất 88

Hình 6.11: Sách lược điều khiển lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu tháp chưng cất 93

Hình 6.12: Kết quả nghiên cứu điều khiển tháp chưng cất của Béla Lipták 95

Hình 6.13: Sách lược điều khiển tháp chưng cất lựa chọn 96

Hình 6.14: Sách lược điều khiển hệ thống hấp phụ - giải hấp 100

Hình 6.15: Sách lược điều khiển hệ thống thu hồi cồn 101

Hình 6.16: Sách lược điều khiển của cả hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng 104

Hình 7.1: Giới thiệu phần mềm Dynsim 107

Hình 7.2: Giao diện người dùng của Dynsim 108

Hình 7.3: Màn hình chính của Dynsim 109

Hình 7.4: Thanh công cụ (Toolbars) 109

Hình 7.5: Các ô vuông với các chức năng khác nhau 110

Hình 7.6: Các ô vuông trong môi trường Instructor 111

Hình 7.7: Cấu trúc dạng cây (Tree) của chế độ Instances 111

Hình 7.8: Chế độ Monitor 112

Hình 7.9: Cấu trúc dạng cây của chế độ Types 112

Hình 7.10: Vùng trình bày các thiết bị 113

Hình 7.11: Cửa sổ message monitor 113

Hình 7.12: Thanh Command line 114

Hình 7.13: Thanh Single line message 114

Hình 7.14: Cửa sổ trước khi vào Dynsim 116

Hình 7 15: Cách kích hoạt chức năng 116

Hình 7.16: Cửa sổ thực hiện và màn hình chạy trên DOS 117

Hình 7.17: Từ giao diện Pro/II chuyển dữ liệu sang Dynsim 119

Hình 7.18: Mở một file Pro/II (*.prz) trên Dynsim 119

Hình 7.19: Lưu trình hệ thống chưng cất chuyển từ Pro/II sang Dynsim 120

Hình 7.20: Lắp đặt bộ PID đo lưu lượng 120

Hình 7.21: Cửa sổ để thực hiện kết nối (connect) 121

Hình 7.22: Cửa sổ đặt thông số PID 122

Hình 7.26: Chạy và điều chỉnh tốc độ mô phỏng 126

Hình 7.27: Diễn biến lưu lượng và nhiệt độ dòng nhập liệu 126

Hình 7.28: Các thông số của tháp đã ổn định 127

Hình 7.29a: Biểu diễn nhiệt độ đỉnh tháp (setpoint 78,15 o C) 128

Hình 7.29b: Biểu diễn nhiệt độ đỉnh tháp (setpoint 79,3oC) 128

Hình 7.29c: Giá trị nhiệt độ đỉnh thích hợp (79,6 o C) 129

Hình 7.30: Hệ thống với các thông số hiển thị đã ổn định 130

Hình 7.31: Ô “ Snapshot” 130

Hình 7.32: Thông số tháp khi nhiệt độ nhập liệu thay đổi 131

Hình 7.33: Đáp ứng của TC01 khi nhiệt độ nhập liệu thay đổi 131

Hình 7.34: Thông số tháp khi giảm lưu lượng nhập liệu 132

Hình 7.35: Đáp ứng của TC02 khi giảm lưu lượng nhập liệu 133

Hình 7.36: Đáp ứng của TC01 khi giảm lưu lượng nhập liệu 133

Hình 7.37: Thông số tháp khi tăng lưu lượng nhập liệu 134

Hình 7.38: Đáp ứng của TC02 khi tăng lưu lượng nhập liệu 134

Hình 7.39: Đáp ứng của TC01 khi tăng lưu lượng nhập liệu 135

Hình 7.40: Tạo thanh điều chỉnh Slider 136

Hình 7.41: Thay đổi thuộc tính cho đối tượng của Slider 136

Hình 7.42: Đáp ứng của TC02 khi giảm nồng độ nhập liệu còn 65%wt 137

Hình 7.43: Đáp ứng của TC01 khi giảm nồng độ nhập liệu còn 65%wt 137

Hình 7.44: Đáp ứng của TC02 khi giảm nồng độ nhập liệu còn 60%wt 138

Hình 7.45: Đáp ứng của TC01 khi giảm nồng độ nhập liệu còn 60%wt 139

Hình 7.46: Đáp ứng TC02 khi tăng nồng độ nhập liệu lên 75%wt 139

Hình 7.47: Đáp ứng TC01 khi tăng nồng độ nhập liệu lên 75%wt 140

Hình 7.48: Đáp ứng của hệ thống khi giảm nồng độ nhập liệu còn 60%wt 141

Hình 8.1: Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển 143

Hình 8.2: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị đo quá trình 144

Hình 8.3: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị điều khiển quá trình 145

Hình 8.4: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị chấp hành quá trình 145

Hình 8.5: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống vận hành, giám sát quá trình 146

Hình 8.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển 147

Bảng 1.2: Trị số octane của các phụ gia chứa oxy 2

Bảng 1.3: So sánh chỉ số octane giữa một vài loại nhiên liệu 3

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Mỹ 7

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Ấn Độ 8

Bảng 2.4: Đánh giá các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu 21

Bảng 3.1: Sự phân phối cation trong zeolite 4A, 3A và 5A 24

Bảng 3.2: Một số đặc trưng vật liệu zeolite trong nghiên cứu động học hấp phụ 29

Bảng 3.3: Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào tỉ trọng cồn 30

Bảng 3.4: Kết quả đo nồng độ cồn để thiết lập đường chuẩn tỉ trọng 31

Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm xây dựng phương trình hấp phụ Freudlich trên zeolite 3A 35

Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm xây dựng phương trình hấp phụ Freudlich trên zeolite 4A 36

Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm xây dựng phương trình hấp phụ Langmuir trên zeolite 3A 37

Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm xây dựng phương trình hấp phụ Freudlich trên zeolite 4A 38

Bảng 3.9: So sánh thời gian hấp phụ hiệu quả giữa zeolite 3A và 4A 39

Bảng 3.10: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng giải hấp của zeolite 3A 40

Bảng 3.11: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng giải hấp của zeolite 4A 41

Bảng 3.12: Khảo sát thời gian lượng nước giải hấp lớn hơn hấp phụ 42

Bảng 3.13: Biến thiên nồng độ cồn theo lưu lượng của zeolite 3A và 4A 45

Bảng 3.14: Sự biến thiên nồng độ cồn sản phẩm theo chu kỳ làm việc (Cycle time)sau 48 h làm việc liên tục 47

Bảng 5.1: Số liệu xác định R th 66

Bảng 5.2: Thông số công nghệ của hệ thống chưng cất 66

Bảng 5.3: Thông số công nghệ của cụm hấp phụ/giải hấp 67

Bảng 5.4: Thông số công nghệ cụm thu hồi cồn 68

Bảng 7.1: Các nút và chức năng 114

Bảng 7.2: Thông số của các PID 122

Bảng 7.3: Tương quan nồng độ và lưu lượng các dòng 141

Bảng 8.1: Các cảm biến đo nhiệt độ 147

Bảng 8.2: Các cảm biến đo lưu lượng chất lỏng 149

Bảng 8.3: Các cảm biến đo mức chất lỏng 151

Bảng 8.4: Các cảm biến đo áp suất 152

Bảng 8.5: Các cảm biến đo nồng độ cồn 152

Bảng 8.6: Các van tuyến tính 152

Bảng 8.7: Các van đóng/mở 153

Bảng 8.8: Các bơm chất lỏng 155

Chương 1: MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

1.1 Vấn đề an ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường:

Hiện nay vấn đề thường được nhắc đến ở các phương tiện thông tin đại chúng trên

thế giới và Việt Nam là vấn đề về năng lượng và ô nhiễm môi trường Cùng với sự phát

triển như vũ bão của nền đại công nghiệp, nguồn nhiên liệu hóa thạch trên thế giới ngày

nhiễm nghiêm trọng Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra rất nhiều khí ô nhiễm như

COx, NOx, SOx , các hợp chất hydrocacbon…gây nên nhiều hiệu ứng xấu đến môi trường

sống , ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống con người

Tại Việt Nam: khoảng 2004, sản lượng khai thác dầu thô bắt đầu đi theo đà suy

giảm rõ rệt Trữ lượng dầu thô và khí đốt ở Việt Nam đang cạn dần Các nguồn dầu mới

nếu tìm được thì cũng ở trong những địa bàn phức tạp, khó khai thác Trong năm 2009,

việc đưa Nhà máy lọc dầu Dung Quất vào sử dụng với công suất 6,5 triệu tấn dầu

thô/năm, thì Việt Nam mới chỉ chủ động được một phần xăng dầu phục vụ nhu cầu trong

nước và vì thế về dài hạn chúng ta vẫn phải tiếp tục dựa vào nguồn xăng dầu nhập khẩu

Vì vậy, việc tìm ra những nguồn năng lượng mới có khả năng thay thế nhiên liệu

hóa thạch và thân thiện với môi trường là tất yếu Trong đó, nhiên liệu có nguồn gốc sinh

1.2 Lợi ích của xăng pha cồn:

Lợi ích về năng lượng:

- Tính chất nhiên liệu quan trọng nhất của cồn (ethanol) là làm tăng trị số octane

và cung cấp oxy để quá trình cháy triệt để hơn

Bảng 1.2: Trị số octane của các phụ gia chứa oxy

Phụ gia chứa oxy RON MON Methanol

Ethanol Tertiary – buthyl ancohol (TBA) Methanol/TBA (50/50)

Methyl tertiary – buthyl ether (MTBE) Tertiary – amyl methyl ether (TAME) Ethyl tertiary – buthyl ether (ETBE)

Như vậy, ethanol có chỉ số octane khá cao RON = 120 ÷ 135, MON = 100 ÷ 106

Đây là tính chất quan trọng để nâng chỉ số octan khi pha vào xăng Mặt khác những cuộc

khảo sát gần đây cho thấy các phụ gia MTBE, TAME, TBA… là một trong những tác

nhân làm ô nhiễm nguồn nước; còn methanol là chất dễ bay hơi và rất độc Do đó, ethanol

càng được ưa chuộng để đưa vào xăng Ethanol cũng là một hợp chất gồm hydro và

carbon như xăng, nhưng điểm khác biệt ở đây mà cũng là quan trọng nhất là ethanol còn

có thêm nguyên tố oxy Hàm lượng oxy trong ethanol rất cao (khoảng 35 %) làm tăng khả

năng cháy sạch của nhiên liệu và thời gian cháy ngắn hơn, giảm thiểu lượng CO phát thải

- Tiết kiệm được lượng xăng nhập khẩu: nếu pha thêm 10% ethanol vào xăng mà

vẫn bảo đảm họat động bình thường của các loại động cơ thì điều đó có nghĩa Việt Nam

sẽ giảm 10% nguồn nhiên liệu xăng phải phụ thuộc nước ngoài

- Do chỉ số octane của hai hợp chất trên cao nên động cơ có thể chạy với tỉ số nén

lớn dẫn đến tăng hiệu suất nhiệt của động cơ

Bảng 1.3: So sánh chỉ số octane giữa một vài loại nhiên liệu

Loại nhiên liệu RON

Xăng Premium Min 95 Autogas (LPG) (60% Propane + 40% Butane) 115

Gasohol (10% ethanol + 90% gasoline) 93/94

Diesel 25

Về vần đề môi trường:

- Ethanol cháy sạch, thành phần cháy chỉ có CO2 và nước Sử dụng ethanol làm

nhiên liệu còn có thể giảm lượng NOx đến 20 % so với xăng

- Là chất oxygenate do đó lượng khí độc hại phát thải cũng thấp hơn nhiều so với

xăng dầu (giảm thiểu lượng CO, 1 triệu galon xăng 10% ethanol khi cháy giảm được 61

tấn CO) Hơn nữa, khi xét về cả vòng đời nhiên liệu thì ethanol sinh học có lẽ là nhiên

liệu sạch nhất, vì lượng khí CO2 phát thải ra lại được cây cối hấp thụ trong quá trình

quang hợp (trong khi cây cối chỉ hấp thụ 30% CO2 thải từ đốt xăng dầu)

II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU:

2.1 Tình hình sử dụng trên thế giới:

Brazil là nước đi đầu với chương trình quốc gia ủng hộ cồn (ethanol) từ năm 1975,

sử dụng cồn sản xuất từ bã mía để pha vào xăng với tỷ lệ đến 20%, thậm chí có thể lên tới

30 – 40% dùng trong ngành vận tải Hiện nay, Brazil là nước sản xuất và tiêu thụ cồn lớn

nhất thế giới, ước tính gần 4 tỉ gallon ethanol được sử dụng chỉ riêng cho mục đích pha

vào xăng

Mỹ : Từ năm 1978, đã công nhận lợi ích của ethanol trong nhiên liệu và dùng biện

pháp giảm thuế đối với xăng pha cồn nhằm khuyến khích phát triển thị trường nhiên liệu

này Quốc hội Mỹ đã thông qua Luật năng lượng nhằm tăng sản lượng cồn ổn định trong

10 năm tới ở mức 500.000 thùng ethanol/ngày

Các nước Châu Âu, Châu Mỹ: gasohol đã được sử dụng trong nhiều năm qua với tỉ

lệ cồn khoảng 10%

Trung Quốc: chính thức tiến hành chương trình sử dụng gasohol thí điểm từ giữa

năm 2003 Theo chương trình phát triển gasohol trong kế hoạch 5 năm lần thứ 10

(2005-2010) của Uỷ ban cải cách và phát triển quốc gia, Trung Quốc sẽ sản xuất 1,02 triệu tấn

cồn công nghiệp mỗi năm trong suốt thời kỳ trên

Thái Lan: Từ năm 2000 đã bắt đầu sử dụng xăng pha cồn với tỷ lệ 15% cùng với

việc triển khai nhiều dự án sản xuất cồn với quy mô công nghiệp lớn từ rỉ đường, bã

mía…

2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam:

Tháng 4/2005, Phân Viện Khoa học Vật liệu TPHCM đã tìm ra tỷ lệ pha trộn với

công thức khoảng 31% condensate có nguồn gốc từ mỏ Bạch Hổ và mỏ khí Nam Côn

Sơn, 10% cồn lọai khan (99,5%) và một số phụ gia khác để pha vào xăng tạo ra gasohol

với sử dụng tốt cho động cơ đốt trong mà không cần cải tạo động cơ, không độc hại và

hoàn toàn có thể được sản xuất từ các nguồn gốc tự nhiên

Tháng 9/2006, phòng Vật liệu Dầu khí thuộc Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng Tp

Hồ Chí Minh đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công phương pháp dùng chất xúc tác

Zeolit 3A để loại bỏ nước lẫn trong cồn công nghiệp (95,0%) để thu được lượng cồn tuyệt

đối (99,5%)

Qua thời gian thử nghiệm từ 15/9/2008 đến 31/3/2009, Dự án pha chế chạy thử và

kinh doanh thí điểm xăng dầu của Công ty Cổ phần hoá dầu và nhiên liệu sinh học dầu

khí (PVB) đã bước đầu thu được kết quả khả quan Pha chế xăng pha cồn theo tỷ lệ 5%,

10%, 15%, 20%, qua nghiên cứu đánh giá tính năng của xăng pha cồn so với xăng A92

cho thấy, khi pha cồn tinh khuyết trong xăng A92 ở tỷ lệ 5%, 10%, thì đặc tính của hai

loại sản phẩm này gần giống với xăng thương mại thông thường Điều đó, cho phép kết

luận, nên dùng hàm lượng cồn tuyệt đối ở một trong hai mức này Ngoài ra, PVB còn

kiểm tra khí thải CO2, CO, HC, NOX bằng máy phân tích Engine Analyzer tại Phòng thí

nghiệm trọng điểm quốc gia và Công nghệ Lọc – Hoá dầu từ sản phẩm cháy của xăng

sinh học 92 (chứa 10% cồn khan 99,5%) Kết quả cho thấy, xăng sinh học giảm nồng độ

khí độc trong khí xả Việc bổ sung hợp phần ethanol vào xăng làm xăng sinh học sạch

hơn và thân thiện với môi trường

Nhìn chung vẫn chỉ dừng lại quy mô nhỏ và phòng thí nghiệm, hiện tại ở Việt Nam

vẫn chưa có một công nghệ để sản xuất cồn tinh luyện ở quy mô công nghiệp

III SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Ở nước ta, nguồn nguyên liệu sản xuất cồn không gặp bất lợi khi có vùng trồng mía,

lương thực và các cây lấy dầu khá lớn Hiện các nhà máy đường trong nước đều có phân

xưởng sản xuất cồn và CO2 từ rỉ đường Những yếu tố trên cho thấy đây là một nguồn

nguyên liệu rất phong phú, dồi dào và dư thừa của Việt Nam

Vấn đề còn lại là làm sao nâng cao độ tinh khiết của cồn trước khi có thể dùng

chúng làm nhiên liệu? Công nghệ đó có khả năng áp dụng ở qui mô công nghiệp với mức

độ tự động hóa cao, thích hợp với nhiều nguồn nguyên liệu cồn có nồng độ khác nhau hay

không?

Đó cũng là mục tiêu của luận văn: “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và

mô hình điều khiển tự động hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng” Với những

IV MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

- Tìm hiểu khả năng hấp phụ, giải hấp của zeolite 3A, 4A trên hệ ethanol – nước

và nghiên cứu thời gian khả thi của chúng trong xây dựng qui trình vận hành liên tục

- Xây dựng một qui trình công nghệ có khả năng đáp ứng với các nguồn nguyên

liệu đầu vào khác nhau mà chất lượng và năng suất sản phẩm không đổi

- Tìm hiểu và ứng dụng lý thuyết điều khiển để xây dựng mô hình điều khiển cho

hệ thống sản xuất cồn tinh luyện pha xăng đã nêu ở trên

- Mô phỏng hoạt động của mô hình điều khiển bằng phần mềm

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

Đối tượng nghiên cứu:

- Hệ cồn – nước: C = 90-92%wt

- Zeolite 3A và 4A

- Phần mềm mô phỏng tĩnh ProII (Version 8.1)

- Phần mềm mô phỏng động Dynsim (Version 4.2)

Phạm vi nghiên cứu:

- Đề tài thực hiện trong phạm vi Trung Tâm Nghiên Cứu Công nghệ Lọc dầu - Đại

học Bách Khoa Tp.HCM

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình pilot:

• Phương pháp hấp phụ

• Phương pháp giải hấp

- Phương pháp đồ thị: Sử dụng đồ thị để biểu đạt các số liệu đã qua xử lý để có

được cái nhìn toàn diện, trực quan hơn, qua đó có những nhận xét đánh giá đúng đắn để

có hướng đi khoa học tiếp theo

- Phần mềm mô phỏng: Sử dụng phần mềm ProII để xác định các thông số công

nghệ và Dynsim để kiểm chứng sách lược điều khiển đã đưa ra

Chương 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN TINH

KHIẾT TẠI VIỆT NAM

I TIÊU CHUẨN CỒN TINH KHIẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ CỒN – NƯỚC:

1.1 Những yêu cầu kĩ thuật đối với cồn tinh luyện pha xăng của một số nước

trên thế giới:

Cồn để pha vào xăng ngày nay cũng đã được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM

hoặc tiêu chuẩn quốc gia các nước Sau đây giới thiệu tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của một

số quốc gia tiêu biểu:

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Mỹ

Tỷ trọng tại 15.60C, max g/ml 0,796

Nồng độ ethanol ở 15.60C, min % tt 99,50

Axit quy về axit acetic, max %KL 0,006

Lượng chất rắn còn lại khi bốc hơi

Lượng aldehyde quy về

CH3COOC2H5, max g/100 ml 0,10

Chì (Pb), max g/100 ml Không có

Methyl alcohol Ppm Thỏa mãn các yêu cầu về môi trường

Ketones, isopropyl, tertiary butyl Ppm Thỏa mãn các yêu cầu về môi trường

Các hợp chất chứa lưu huỳnh % tt Không có

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Ấn Độ

Tỷ trọng tại 15.6 oC, max g/ml 0,7961

Nồng độ ethanol ở 15.6 °C, min % tt 99,50

Axit quy về axit acetic CH3COOH, max mg/l 30

Lượng chất rắn còn lại khi bốc hơi nhiên

Lượng aldehyde quy về CH3COOC2H5,

Đồng (Cu), max mg/kg 0,1

Methyl alcohol, max mg/l 300

Khả năng dẫn điện, max microS/m 300

1.2 Tính chất của hệ cồn - nước:

Hình 2.1: Giản đồ cân bằng lỏng hơi của ethanol

Hệ cồn - nước có điểm đẳng phí ở 1 at ứng với 89,4%mol ethanol (khoảng 96% kl

ethanol), sôi ở 78,20C Vì vậy không thể dùng chưng cất thông thường để thu được độ

tinh khiết của cồn > 96% kl

Như vậy, tiêu chuẩn cồn để pha xăng phải có nồng độ khá cao (≥ 99.5 kl) Theo đó,

để sản xuất cồn có thể pha vào xăng thì nồng độ của cồn phải được nâng lên rất cao Vậy

bằng cách nào để nâng cao nồng độ cồn để có thể pha được vào xăng trong khi điểm đẳng

phí của hệ cồn-nước có nồng độ cồn chỉ 96%kl? Sau đây giới thiệu một số phương pháp

nâng cao nồng độ cồn đã được thực hiện trên thực tế

II MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TẠO CỒN NỒNG ĐỘ CAO:

2.1 Phương pháp chưng chân không ( Vacuum Distillation):

Chưng phân tử thực hiện ở độ chân không cao (tương đương với áp suất 0,01 ÷

0,0001 mmHg) Ở áp suất này lực hút giữa các phân tử yếu đi và số lần va chạm giữa

chúng giảm, làm khoảng cách chạy tự do của các phân tử tăng lên rất nhiều Trên cơ sở

đó, nếu làm khoảng cách giữa bề mặt bốc hơi và bề mặt ngưng tụ nhỏ hơn khoảng cách

chạy tự do của các phân tử, thì khoảng cách phân tử của các cấu tử dễ bay hơi khi rời khỏi

bề mặt bốc hơi sẽ va đập vào bề mặt ngưng tụ và ngưng tụ ở đó Trong thực tế khoảng

cách giữa các phân tử duy trì ở mức 200mm ÷ 30mm Hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặt

duy trì ở mức 100oC

Sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 2.2: Tháp chưng phân tử

1-Bề mặt bốc hơi 2- Bề mặt ngưng tụ

3-Vỏ làm lạnh 4- Đĩa phân phối

5-Phễu hứng sản phẩm đáy 6- Cửa sản phẩm đỉnh

Phía trong phòng bốc hơi có một bộ phận đung nóng, phía ngoài là bộ phận ngưng tụ

2 Hệ thống có vỏ bọc 3 để làm lạnh Hỗn hợp đầu (cồn + rượu) cho vào bộ phận tạo

màng 4 để chạy thành màng theo bề mặt bốc hơi 1 Sản phẩm đáy ( nước) lấy ra ở phễu 5,

sản phẩm đỉnh (cồn) được tập trung lại và đi ra cửa 6 Nước làm lạnh vào cửa 8 và ra cửa

7 Ống nối 9 nối với bơm chân không để giữ độ chân không cần thiết trong thiết bị

Do việc tạo áp suất và chế tạo thiết bị làm việc ở áp suất chân không đòi hỏi rất phức

tạp và tốn kém, phương pháp này chỉ thích hợp để nghiên cứu, không thích hợp để mở

rộng quy mô công nghiệp

2.2 Phương pháp dùng chất hút ẩm:

Các chất hút ẩm như vôi sống, photphat kali, clorua kali, sunfat đồng, clorua canxi,

được cho vào hỗn hợp cồn - nước, chất hút ẩm sẽ hút nước trong cồn, và cồn thu được có

nồng độ cao hơn Với phương pháp này thì nồng độ cồn đạt được chỉ khoảng 98%V, chưa

đạt tới nồng độ mong muốn

2.3 Phương pháp chưng cất đẳng phí (Azeotropic Distillation):

Trong phương pháp này có hai cách thực hiện:

¾ Phương pháp cho thêm cấu tử thứ ba vào nhằm thay đổi độ bay hơi tương

đối của hệ cồn – nước ban đầu và tạo thành hỗn hợp đẳng phí ba cấu tử Nhiệt độ sôi của

hỗn hợp này thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử riêng biệt Cấu tử thứ ba thường dùng

là benzen, clorofooc hoặc toluen, Khi chưng cất hỗn hợp cồn - nước ở áp suất thường

với sự có mặt của benzen trong tháp chưng cất sẽ chuyển nước vào thành phần hỗn hợp

ba cấu tử bay hơi lên và cồn tinh khiết ở đáy tháp

Hình 2.3: Sơ đồ sản xuất cồn tinh khiết theo phương pháp trích ly ở Brazil

1- Cột tách nước 2- Thùng lắng gạn

3- Thiết bị ngưng tụ 4- Thiết bị làm lạnh

5- Cột tách hydrocacbon 6- Thùng chứa cấu tử lôi cuốn

Thực hiện đưa cấu tử phá đẳng phí (entrainer) là Benzen, Heptan, hoặc Cyclohexan

cồn 96% thể tích được đưa vào cột tách nước (Dehydrating Column) ở giữa tháp Cồn

99,8% thể tích thu được ở đáy tháp, được đưa đi làm lạnh và tồn chứa, bảo quản Hỗn hợp

đồng sôi của 3 cấu tử thu được ở đỉnh tháp được ngưng tụ và phân tách trong thùng lắng

gạn Lớp trên của thùng lắng gạn là các hợp chất hữu cơ chứa cả cấu tử phá đẳng phí

được đưa về cột tách hydrocacbon, tại đó hydrocacbon phá đẳng phí, cồn, một lượng hơi

nước được đưa đi tuần hoàn về thiết bị ngưng tụ rồi đưa về thùng lắng gạn Stillage thu

được tuần hoàn về tháp chưng cất cồn Một số trường hợp khác stillage được sử dụng

trong sản xuất thức ăn cho động vật Lượng hơi nước sử dụng: 1 ÷ 1,5 kg/lít cồn 99,98%

¾ Cách thứ hai là dùng nhiều tháp chưng cất với áp suất khác nhau (Pressure

Swing Distillation) để di chuyển điểm đẳng phí, đối với hỗn hợp này thường có hai tháp:

tháp đầu áp suất nhỏ (0.3 atm) hơn tháp sau (1 atm)

2.4 Phương pháp thẩm thấu qua màng (Membrane Technology):

Phương pháp này dựa theo nguyên tắc sử dụng màng (màng zeolit) có khả năng hút

nước cao, có khả năng thẩm thấu ngược để tách nước khỏi cồn Kích thước của màng phụ

thuộc vào dòng cồn chảy qua màng

Nguyên tắc: cấu tạo của vật liệu lọc là zeolite được phủ trên bề mặt của một loại vật

liệu nền (Ceramic support) Cấu tạo của thiết bị lọc giống như thiết bị truyền nhiệt ống

chùm, ở đó các màng zeolite là các ống được gắn thành chùm và lồng vào trong vỏ, dòng

hỗn hợp nhập liệu sẽ di bên ngoài ống, các phân tử nước sẽ đi qua lõi lọc màng zeolite

nhờ động lực của quá trình là chênh lệch giữa áp suất nhập liệu bên ngoài lõi lọc (áp suất

dư) và bên trong lõi là áp suất chân không Phân tử ethanol sẽ được tách ra phía ngoài ống

lọc (phía vỏ của thiết bị) Sơ đồ nguyên lý của quá trình như sau:

Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của loại màng zeolit

Sản xuất trong công nghiệp theo sơ đồ sau:

Hình 2.5: Sơ đồ sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp thẩm thấu qua màng

Trong đó :

1- Thiết bị loại màng zeolit 4- Thiết bị tận dụng nhiệt

2- Bơm thải nước ngưng 5- Thiết bị trao đổi nhiệt

3- Bơm ly tâm 6- Bơm chân không

2.5 Phương pháp kết hợp giữa chưng cất và thẩm thấu qua màng:

Bản chất của phương pháp là sử dụng tháp chưng cất nâng cao nồng độ cồn, đồng

thời tạo hỗn hợp hơi đi vào thiết bị phân tách loại màng Việc sử dụng kết hợp sẽ cho

phép linh động hơn trong nguồn nguyên liệu đầu vào

2.6 Phương pháp kết hợp giữa thẩm thấu qua màng và rây phân tử:

Nguồn nguyên liệu thường là cồn công nghiệp có nồng độ thấp (khoảng 90 - 95%)

Trước tiên nguyên liệu được cho qua tháp bốc hơi thẩm thấu qua màng Ở đây, một lượng

lớn nước sẽ được hấp phụ và tách ra Tiếp theo cồn này lại được dẫn vào tháp hấp phụ

rây phân tử ở thể lỏng Quá trình hấp phụ bổ sung này sẽ tách tiếp lượng nước còn sót lại

Kết quả sẽ cho ta độ cồn lên tới 99,8%V

Hình 2.6: Hấp thụ nước bằng bốc hơi thẩm thấu qua màng sau đó qua rây phân tử

2.7 Phương pháp dùng rây phân tử (Molecular Sieve Technology):

hoạt hoá (đã tách hết nước) thì nước sẽ bị giữ lại ở các mao quản của zeolite vì có kích

thước phân tử nhỏ hơn kích thước mao quản của zeolite còn cồn tự do không bị hấp phụ

vì có kích thước phân tử lớn hơn sẽ đi ra khỏi cột, ta sẽ thu được cồn tuyệt đối (nồng độ

trên 99,5%V)

Quá trình hấp phụ có thể thực hiện theo hai dạng: hấp phụ lỏng-rắn và khí - rắn

Sơ đồ nguyên lý của các quá trình:

Hình 2.7: Sơ đồ hấp phụ cồn – nước dạng lỏng

Hình 2.8: Sơ đồ hấp phụ cồn – nước dạng hơi

Quá trình làm việc trong tháp diễn ra như sau:

Nguyên liệu (hỗn hợp cồn – nước có nồng độ thấp) được đưa qua cột hấp phụ chứa

zeolite 3A ở pha lỏng hoặc pha hơi Nước sẽ bị hấp phụ và giữ lại trên cột, cồn không bị

hấp phụ đi ra khỏi cột

Để quá trình làm việc liên tục, thông thường phải có ít nhất 2 tháp chứa chất hấp

phụ Khi tháp A tiến hành hấp phụ thì tháp B phải tiến hành tái sinh xúc tác và ngược lại

Các phương pháp nhả hấp phụ:

¾ Phương pháp 1: Gia nhiệt cho cột và nhả khí sạch, nóng qua cột hấp phụ ở

nhiệt độ phù hợp

Sơ đồ nguyên tắc như sau:

Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ này là cả tháp nhả và tháp hấp phụ làm việc song

song Khi tháp bên trái thực hiện hấp phụ thì tháp phải thực hiện quá trình nhả hấp Trong

quá trình nhả hấp này thì khí được gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu rồi thực hiện quá trình

nhả hấp có bổ xung nhiệt ở thân tháp nhả

Hình 2.9: Phương pháp nhả hấp bằng cách thổi khí trơ, nóng qua cột hấp phụ

¾ Phương pháp 2: Sử dụng hơi nguyên liệu làm khí thực hiện quá trình nhả hấp

Hơi nguyên liệu được trích ra một phần và đi vào tháp làm mát để nâng nhiệt độ của

dòng hơi nhả hấp sau đó được gia nhiệt bằng dầu nóng tới nhiệt độ nhả hấp tối ưu Sau

khi thực hiện quá trình nhả hấp thì dòng hơi này được ngưng tụ lại thành lỏng, rồi cho qua

tháp tách pha để tách các hạt bụi zeolite ra pha lỏng được quay trở lại đi vào tháp hấp

phụ

Hình 2.10: Phương pháp nhả hấp sử dụng hơi nguyên liệu

¾ Phương pháp 3: Giảm áp cột hấp phụ

Cách này khó thực hiện vì đòi hỏi thiết bị phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao và tính an

toàn trong sản xuất khi sử dụng thiết bị chịu áp

Sơ đồ nguyên tắc của phương pháp:

Hình 2.11: Phương pháp nhả hấp bằng cách giảm áp cột hấp phụ

III SẢN XUẤT CỒN TINH KHIẾT THEO CÔNG NGHỆ RÂY PHÂN TỬ TRÊN

THẾ GIỚI:

3.1 Sản xuất cồn tinh khiết theo công nghệ rây phân tử tại Thái Lan:

Dòng nhập liệu ở trạng thái lỏng, nồng độ cồn 95,5% thể tích được đưa vào tháp gia

nhiệt, sau đó đưa vào tháp bốc hơi Dòng ra ở tháp bốc hơi có nhiệt độ khoảng 78,2oC

được đưa vào thiết bị quá nhiệt để tăng nhiệt độ lên 100oC Sau đó được đưa vào tháp hấp

phụ Mỗi tháp hấp phụ hoạt động bao gồm 4 chu kỳ: chu kỳ tăng áp, chu kỳ hấp phụ, chu

kỳ giảm áp và chu kỳ giảm áp rồi lại thực hiện chu kỳ tăng áp nhờ dòng nhập liệu Mỗi

mẻ hấp phụ là 30 phút, quá trình giải hấp chiếm khoảng 25 phút, quá trình hạ áp chiếm 3

phút, quá trình tăng áp chiếm 2 phút Hai tháp hoạt động luân phiên nên cả quá trình sản

xuất là liên tục Dòng hơi từ tháp hấp phụ ra có nồng độ cồn trung bình khoảng 99,5% thể

tích Sau đó dòng hơi được đưa vào thiết bị lọc sơ bộ để tách bụi zeolite, tiếp tục đưa qua

thiết bị ngưng tụ và làm lạnh, cuối cùng được bơm đưa vào thùng chứa

Trong quá trình giải hấp với áp suất tuyệt đối khoảng 0,5 atm, một phần hơi sản

phẩm được trích ra để quay trở lại tháp đang giải hấp nhằm lôi cuốn các cấu tử đang bị

tách ra Sau đó dòng hơi của quá trình giải hấp được đưa trở lại thiết bị bốc hơi

Hình 2.12: Qui trình sản xuất cồn tinh khiết theo công nghệ rây phân tử tại Thái Lan

Ưu điểm công nghệ:

- Công nghệ hiện đại

3.2 Một phát minh của Zhong, Yaling (National University Technic Park –

China):

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Hình 2.13: Công nghệ sản xuất cồn tinh khiết bằng rây phân tử (Phát minh của Zhong,

Yaling (National University Technic Park – China)

Nguyên liệu ban đầu (dung dịch cồn - nước) nồng độ 70-90%, đi qua thiết bị trao đổi

nhiệt và sau đó đi vào bộ hóa hơi để gia nhiệt và hóa hơi dòng lỏng lên đến 80 – 2200C

Dòng vật liệu hóa hơi lần lượt đi vào các tháp hấp phụ (ở chế độ hấp phụ) từ trên

xuống dưới để hấp phụ và khử nước, áp suất 0.1 – 2.5 Mpa và quá trình hấp phụ khoảng

50 – 500 giây Khi hàm lượng nước trong bất kỳ tháp hấp phụ nào gần bão hòa, dòng

nhập liệu vào tháp dừng lại; dòng cồn được lấy ra ngoài từ đáy của tháp và đưa vào thiết

bị trao đổi nhiệt với cồn nguyên liệu, sau đó được làm nguội, chất lượng sản phẩm đạt

99.5 – 99.99% và được trữ trong thùng Trong khi đó, sản phẩm không đạt chất lượng

Sau khi hấp phụ và khử nước, van được điều chỉnh để cồn từ từ vào các tháp ở chế

độ hấp phụ cho đến khi áp suất của chúng bằng nhau, sau đó thực hiện tuần hoàn trong

lúc điều chỉnh áp suất của hai tháp

Sau khi thực hiện tuần hoàn và áp suất đã cân bằng, nối hệ thống chân không vào

đỉnh của tháp hấp phụ để hút dung dịch cồn được hóa lỏng sau khi trộn với dung dịch

tuần hoàn còn lại ra ngoài và trở thành một dung dịch tuần hoàn mới được dẫn đến bơm

tuần hoàn, một phần của dung dịch tuần hoàn (cồn nhẹ) được dẫn đến tháp điều chỉnh lại

và chứa vào trong thùng ethanol thô như vật liệu ban đầu sau khi điều chỉnh, và dung dịch

ở dưới đáy tháp điều chỉnh là nước thải không bị ô nhiễm có thể xả trực tiếp, và chất lỏng

tuần hoàn còn lại được nạp vào ejector trở lại;

Sau đó cồn khô từ tháp hấp phụ ở trạng thái hấp phụ cho chạy qua rây phân tử trong

tháp chân không từ đỉnh xuống để hoàn nguyên sau khi hấp phụ;

Áp suất của tháp sau khi hoàn nguyên là 0.01 – 0.1 Mpa, có thể được xem như áp

suất chân không, và sau đó được nối với tháp hấp phụ đã hoàn thành khác, thực hiện tuần

hoàn bên trong, tăng áp suât, sau đó nạp vào quá trình vận hành tiếp theo

Phương pháp sản xuất cồn tinh khiết sử dụng tuần hoàn luân phiên qua nhiều tháp ở

trên, chất hấp phụ trong tháp hấp phụ là rây phân tử Bromine Shek-model 3A

Ưu điểm của phương pháp:

- Nhập liệu từ trên đỉnh có thể giải quyết được vấn đề chất hấp phụ thường bị

cuốn theo sản phẩm, từ đó mà tuổi thọ của chất hấp phụ có thể kéo dài

- Bằng cách chấp nhận cách tuần hoàn bên trong lần lượt nhiều tháp, mặc dù phải

thực hiện giải hấp sau khi tất cả các tháp hấp phụ, nhưng lần lượt hấp phụ giải

hấp và rửa, nhiệt tức thời trong quá trình giảm Hơn nữa, khí hấp phụ và rửa

được lần lượt ngưng tụ, điều đó có thể giảm diện tích bề mặt trao đổi nhiệt và

sử dụng nước làm mát

- Trong quá trình sản xuất, khí giải hấp từ tháp hấp phụ được nạp vào tháp khác

(trong chế độ hấp phụ) và tạo nên vòng tuần hoàn luân phiên làm giảm tải làm

việc của thiết bị và giá năng lượng

- Phương pháp này dùng các thiết bị điều khiển tự động, không gây ô nhiễm môi

trường, tiêu thụ năng lượng ít, tuổi thọ cao, tốc độ thu hồi cồn và khử nước cao

IV LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG VÀO VIỆT NAM:

Sau đây trình bày bảng đánh giá các phương pháp tinh cất cồn hiện nay và lựa chọn

qui trình công nghệ để thực hiện:

Bảng 2.4: Đánh giá các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu

Ưu nhược điểm

- Giá thành đầu tư không qúa cao

- Chưng đẳng phí: gây ô nhiễm môi trường, hệ thống xử lý chất thải tốn kém, hiệu suất không cao, chi phí vận hành cao

- Chưng phân tử : đòi hỏi áp suất chân không cao nên thiết bị phức tạp, đồng bộ

Việc tạo áp suất tháp là khó khăn và tốn kém

- Nồng độ cồn thu được cao (99.5%)

- Dễ chuyển sang quy mô công nghiệp

- Công nghệ hiện đại

- Chi phí vận hành thấp

- Chưa có phương pháp thiết kế hòan thiện mà việc xây dựng thiết kế phải dựa trên số liệu thực nghiệm

-Nồng độ cồn thu được không cao (98%kl)

Æ Chưa đạt đến nồng độ mong muốn

-Lượng thu hồi cồn không cao

-Đầu tư cơ bản cao

Về nguyên tắc, hiện nay chỉ có hai công nghệ đang được sử dụng phổ biến trong

vận hành, chi phí năng lượng cho quá trình vận hành thấp, đảm bảo không ô nhiểm trong

quá trình vận hành cũng như chất lượng sản phẩm cồn nhiên liệu đảm bảo yêu cầu Công

nghệ Rây phân tử là công nghệ hiện đại nhất đang được sử dụng trong công nghiệp sản

xuất cồn nhiên liệu hiện nay

Trên cơ sở phân tích các công nghệ trên, việc nghiên cứu lựa chọn công nghệ phù

hợp để có thể triển khai tại Việt Nam là công nghệ Rây Phân tử Công nghệ này hòan

toàn phù hợp với trình độ khoa học công nghệ cũng như những yêu cầu về bảo vệ môi

trường tại Việt Nam hiện nay và tương lai./

Chương 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU

ZEOLITE CHO THÁP HẤP PHỤ

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

Yêu cầu đối với các vật liệu hấp phụ:

- Có bề mặt riêng lớn

- Có các mao quản đủ lớn để các phân tử hấp phụ lên bề mặt, nhưng cũng cần đủ

nhỏ để loại các phân tử xâm nhập, có tính chọn lọc

- Có thể hoàn nguyên dễ dàng

- Bền năng lực hấp phụ, nghĩa là kéo dài thời gian làm việc

- Đủ bền cơ để chịu được rung động và va đập

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ/NHẢ HẤP CỦA VẬT LIỆU

ZEOLITE:

2.1 Vật liệu Zeolite A :

Zeolite là các hợp chất Aluminosilicat có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ

xốp đồng đều và rất trật tự Hệ thống mao quản này có kích cỡ phân tử, cho phép chia các

phân tử theo hình dạng và kích thước Vì vậy zeolite còn được gọi là chất rây phân tử

Thành phần hóa học của zeolite có thể biểu diễn như sau:

Mn+2/nO.xAl2O3.ySiO2.zH2O Trong đó:

- Mn+: là cation bù trừ điện tích khung

- z: là số phân tử nước kết tinh trong zeolite

- Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolite là các tứ diện TO4, với T là Al hoặc Si Có thể

biểu diễn đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolite như sau:

Việc thay thế đồng hình Si4+ bằng Al3+ trong các tứ diện SiO4 dẫn đến dư một điện

tích âm ở [AlO4]- Điện tích âm dư được cân bằng bởi sự có mặt của cation Mn+, gọi là

cation bù trừ diện tích khung

Tính chất chính của zeolite được quyết định bởi cấu trúc và hình thái của chúng, tức

là sự sắp xếp trật tự của các tứ diện, phần thể tích rỗng, sự tồn tại của các mao quản và các

lỗ, kích thước các lỗ và các mao quản Ngoài ra, tính chất của các zeolite còn phụ thuộc

vào tỷ lệ Si/Al (hoặc SiO2/Al2O3) và các cation bù trừ điện tích (K+, Na+,Ca2+, Mg2+…)

Zeolite A (Linder Type A – LTA) là loại zeolite tổng hợp có cấu trúc dạng mạng lưới

lập phương đơn giản tương tự như kiểu liên kết trong tinh thể muối NaCl, với các nút mạng

là sodalite có hình bát diện cụt gồm 8 mặt lục giác và 6 mặt hình vuông, 24 đỉnh và 36

cạnh, mỗi đỉnh là một nguyên tử Si hoặc Al được liên kết với các đỉnh kế cận bởi 3 nguyên

tử oxy, còn cầu oxy thứ tư dùng để nối các sodalite với nhau

Hình 3.2: Cấu trúc không gian của mạng tinhh thể zeolite A

Zeolite A là một trong những zeolite công nghiệp quan trọng nhất Hàng ngàn tấn

zeolite này được ứng dụng mỗi năm để làm mềm nước trong chất tẩy rửa, phụ gia trong

nhựa dẻo chịu nhiệt PVC, làm khô khí trong công nghiệp, tách những hydrocacbon thẳng

và nhánh…

Zeolite A bao gồm 3 loại: zeolite 3A, 4A và 5A

Zeolite NaA có đường kính cửa sổ khoang lớn là 4,2 Å, sau khi trao đổi Na+ bằng K+

thành zeolite KA có đường kính 3 Å, còn khi trao đổi Na+ bằng Ca2+ thành zeolite CaA có

đường kính 5 Å

Bảng 3.1: Sự phân phối cation trong zeolite 4A, 3A và 5A