KHÍ HÓA VỎ HẠT CÀ PHÊ TRONG MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN  ĐẾN CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHIỆP

Nguyễn Hồng Nam; Cao Thị Anh Ngọc

doi:10.34238/tnu-jst.4679

KHÍ HÓA VỎ HẠT CÀ PHÊ TRONG MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHIỆP

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 22/06/21 Ngày hoàn thiện: 20/11/21 Ngày đăng: 24/11/21

Các tác giả

1. Nguyễn Hồng Nam , Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2. Cao Thị Anh Ngọc, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt

Nguồn vỏ hạt cà phê dồi dào tại Việt Nam có thể trở thành nguyên liệu tiềm năng cho quá trình khí hóa nếu một hồ sơ kỹ thuật hoàn chỉnh được thiết lập cho công nghệ này. Nghiên cứu này đã điều tra các đặc điểm của vỏ hạt cà phê và các hành vi nhiệt trong quá trình khí hóa. Các đặc tính kỹ thuật của sinh khối được xác định bằng các phương pháp ASTM, trong khi đó hành vi nhiệt được xác định bằng hệ thống Macro-TGA. Chất bay hơi (70,8%) và hàm lượng tro cao (9,2%) đã được ghi nhận đối với vỏ hạt cà phê. Nhiệt trị hạt cà phê đạt 18,6 MJkg^-1, có thể so sánh với sinh khối gỗ thông thường. Sự phân hủy của vỏ hạt cà phê bắt đầu ở 245°C và đạt tỷ lệ hụt khối tối đa (R_max = 0,4%°C^-1) ở 310°C. Động học khí hóa than vỏ hạt cà phê trong các môi trường khác nhau liên quan đến các quy trình công nghiệp cũng được định lượng cụ thể. Cơ sở dữ liệu và kết quả từ nghiên cứu này sẽ cung cấp các thông tin hữu ích cho việc thiết kế hoặc mô hình hóa các thiết bị khí hóa vỏ hạt cà phê tiên tiến.

Từ khóa

Sinh khối; Vỏ hạt cà phê; Khí hóa; Động học; Hành vi nhiệt

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] V. Byrareddy, L. Kouadio, S. Mushtaq, J. Kath, and R. Stone, “Coping with drought: Lessons learned from robusta coffee growers in Vietnam,” Climate Services, vol. 22, Apr. 2021, Art. no. 100229, doi: 10.1016/j.cliser.2021.100229.

[2] P. S. Murthy and M. M. Naidu, “Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—A review,” Resources, Conservation and Recycling, vol. 66, pp. 45-58, Sep. 2012, doi: 10.1016/j.resconrec.2012.06.005.

[3] N. A. Dzung, T. T. Dzung, and V. T. P. Khanh, “Evaluation of Coffee Husk Compost for Improving Soil Fertility and Sustainable Coffee Production in Rural Central Highland of Vietnam,” Resources and Environment, vol. 3, no. 4, pp. 77-82, 2013.

[4] W. E. Oliveira, A. S. Franca, L. S. Oliveira, and S. D. Rocha, “Untreated coffee husks as biosorbents for the removal of heavy metals from aqueous solutions,” Journal of Hazardous Materials, vol. 152, no. 3, pp. 1073-1081, Apr. 2008, doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.07.085.

[5] L. Wilson, G. R. John, C. F. Mhilu, W. Yang, and W. Blasiak, “Coffee husks gasification using high temperature air/steam agent,” Fuel Processing Technology, vol. 91, no. 10, pp. 1330-1337, Oct. 2010, doi: 10.1016/j.fuproc.2010.05.003.

[6] H. N. Nguyen, P. L. T. Nguyen, V. B. Tran, “Zero-waste biomass gasification: Use of residues after gasification of bagasse pellets as CO₂ adsorbents,” Thermal Science and Engineering Progress, vol. 26, no 04, pp. 1-10, 2021, doi: 10.1016/j.tsep.2021.101080.

[7] H. N. Nguyen and T. Tsubota, “Complete parametric study of bagasse pellets during high-temperature steam gasification,” J. Thermal Sci. Eng. Appl, vol. 12, no. 4, pp. 1-7, 2021, doi: 10.1115/1.4045698.

[8] H. N. Nguyen et al., “Kinetic and structural changes during gasification of cashew nut shell char particles,” Environmental Progress & Sustainable Energy, vol. 40, no. 03, Art. no. e13580, doi: https://doi.org/10.1002/ep.13580.

[9] H. N Nguyen, D. A. Khuong, and G. T. T. Le, “Waste to energy: investigation of characteristics and thermal behaviors of wastes,” TNU Journal of Science and Technology, vol. 225, no. 02, 3-9, Feb. 2020, doi: 10.34238/tnu-jst.2020.02.2170.

[10] H. L Nguyen, D. D. Le, H. N. Nguyen, and V. T. Trinh, “Thermal Behavior of Woody Biomass in a Low Oxygen Atmosphere Using Macro-Thermogravimetric Analysis,” GMSARN International Journal, vol. 14, pp. 37-41, 2020.

[11] C. Setter, F. A. Borges, C. R. Cardoso, R. F. Mendes, and T. J. P. Oliveira, “Energy quality of pellets produced from coffee residue: Characterization of the products obtained via slow pyrolysis,” Industrial Crops and Products, vol. 154, Oct. 2020, Art. no. 112731, doi: 10.1016/j.indcrop.2020.112731.

[12] C. Rodriguez and G. Gordillo, “Adiabatic Gasification and Pyrolysis of Coffee Husk Using Air-Steam for Partial Oxidation,” Journal of Combustion, vol. 2011, 2011, Art. no. e303168, doi: 10.1155/2011/303168.

[13] C. F. Mhilu, “Analysis of Energy Characteristics of Rice and Coffee Husks Blends,” ISRN Chemical Engineering, vol. 2014, Mar. 2014, Art. no. e196103, doi: 10.1155/2014/196103.

[14] J. Bonilla, G. Gordillo, and C. Cantor, “Experimental Gasification of Coffee Husk Using Pure Oxygen-Steam Blends,” Front. Energy Res., vol. 7, 2019, doi: 10.3389/fenrg.2019.00127.

[15] H. N. Nguyen, V. L. Nguyen, D. D. Le, and T. T. H. Vu, “Physico-chemical characterization of forest and agricultural residues for energy conversion processes,” Vietnam Journal of Chemistry, vol. 58, no. 6, pp. 735-741, 2020, doi: https://doi.org/10.1002/vjch.202000054.

[16] A. A. Ayalew and T. A. Aragaw, “Utilization of treated coffee husk as low-cost bio-sorbent for adsorption of methylene blue,” Adsorption Science & Technology, vol. 38, no. 5-6, pp. 205-222, Jul. 2020, doi: 10.1177/0263617420920516.

[17] B. Günther, K. Gebauer, R. Barkowski, M. Rosenthal, and C.-T. Bues, “Calorific value of selected wood species and wood products,” Eur. J. Wood Prod., vol. 70, no. 5, pp. 755-757, Sep. 2012, doi: 10.1007/s00107-012-0613-z.

[18] H. N. Nguyen, L. V. D. Steene, and D. D. Le, “Kinetics of rice husk char gasification in an H2O or a CO2 atmosphere,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 40, no. 14, pp. 1701-1713, Jul. 2018, doi: 10.1080/15567036.2018.1486900.

[19] J. P. Tagutchou, L. V. de steene, F. J. E. Sanz, and S. Salvador, “Gasification of Wood Char in Single and Mixed Atmospheres of H₂O and CO₂,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 35, no. 13, pp. 1266-1276, Jul. 2013, doi: 10.1080/15567036.2010.542438.

[20] R. C. Everson, H. W. J. P. Neomagus, H. Kasaini, and D. Njapha, “Reaction kinetics of pulverized coal-chars derived from inertinite-rich coal discards: Gasification with carbon dioxide and steam,” Fuel, vol. 85, no. 7, pp. 1076-1082, May 2006, doi: 10.1016/j.fuel.2005.10.016.

[21] Z. Huang et al., “Kinetic studies of char gasification by steam and CO₂ in the presence of H₂ and CO,” Fuel Processing Technology, vol. 91, no. 8, pp. 843-847, Aug. 2010, doi: 10.1016/j.fuproc.2009.12.020.

[22] Y. Bai, Y. Wang, S. Zhu, L. Yan, F. Li, and K. Xie, “Synergistic effect between CO₂ and H₂O on reactivity during coal chars gasification,” Fuel, vol. 126, pp. 1-7, Jun. 2014, doi: 10.1016/j.fuel.2014.02.025.

[23] C. Guizani, M. Jeguirim, R. Gadiou, F. J. Escudero Sanz, and S. Salvador, “Biomass char gasification by H₂O, CO₂ and their mixture: Evolution of chemical, textural and structural properties of the chars,” Energy, vol. 112, pp. 133-145, Oct. 2016, doi: 10.1016/j.energy.2016.06.065.

[24] D. G. Roberts and D. J. Harris, “Char gasification in mixtures of CO₂ and H₂O: Competition and inhibition,” Fuel, vol. 86, no. 17, pp. 2672-2678, Dec. 2007, doi: 10.1016/j.fuel.2007.03.019.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.4679

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ