Trước đây, giống như một loại rác thải nguy hại thông thường, xúc tác FCC thải ra được xử lý bằng phương pháp đơn giản là đóng rắn rồi chôn lấp. Gần đây, có một số công trình nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC thải ra để làm vật liệu cho giao thông và xây dựng. Tuy nhiên, do giá thành trong việc chế tạo cao nên loại vật liệu này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi.
Phần nhiều xúc tác FCC thải ra là do các yêu cầu nghiêm ngặt về tỷ lệ các sản phẩm đầu ra của phân xưởng FCC chứ không phải do vấn đề mất hoàn toàn hay suy giảm hoạt tính cracking. Do vậy, xúc tác FCC thải hoàn toàn có khả năng ứng dụng và các quá trình hóa học khác như hấp thụ, hấp phụ, làm chất nền, thậm chí là quá trình cracking các loại nguyên liệu khác.
Xuất phát từ thực tế trên, PGS. TS. Trần Thị Như Mai thuộc trường Đại học Tự nhiên - ĐH Quốc gia HN cùng các đồng nghiệp đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ phục hồi xúc tác FCC đã qua sử dụng làm xúc tác cho quá trình cracking để chuyển hóa chất thải hữu cơ thành nhiên liệu và các quá trình lọc hóa dầu khác” nhằm mục đích tái sử dụng xúc tác FCC thải thông qua các quá trình phục hồi xúc tác FCC thải cũng như ứng dụng xúc tác sau phục hồi để cracking các chất thải hữu cơ thành nhiên liệu.
Sau một thời gian thực hiện, đề tài đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu, thiết kế công nghệ, sản xuất thử nghiệm, đánh giá chất lượng sản phẩm theo các nội dung đã đăng ký. Các kết quả thu được đáp ứng được các mục tiêu do Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt, cụ thể như sau:
1. Kết quả về nghiên cứu phục hồi xúc tác FCC đã qua sử dụng- Đã xác định được xúc tác FCC thải có hàm lượng cốc thấp (khoảng 1% với xúc tác FCC nhà máy chủ động thải ra và 5% với xúc tác thu lại tại cyclon của tháp phản ứng), thành phần cốc chủ yếu là các hợp chất đa vòng ngưng tụ có mạch C không quá dài.
- Đã xác định được thành phần pha hoạt tính zeolit bổ sung thích hợp là 2,5%Y + 1%ZSM-5 + 10%γ-AL2O3.
- Xúc tác FCC phục hồi sau khi bổ sung pha hoạt tính có tính chất và hoạt tính gần tương đương xúc tác FCC cân bằng và đạt khoảng 90% hoạt tính so với xúc tác mới.
- Đã nghiên cứu công nghệ tạo viên xúc tác FCC. Viên xúc tác thu được có độ bền cơ học từ 18-30 N/hạt; độ bền mài mòn 50-70% (kl), trong đó, viên xúc tác với đường kính 4mm và chiều dài 10mm cho độ bền cơ học và độ bền mài mòn tốt nhất.
- Đã nghiên cứu sản xuất thử nghiệm nhiên liệu từ chất thải hữu cơ dầu ăn thải, mỡ động vật thải, nhựa PE thải. Hiệu suất thu hồi nhiên liệu lỏng đạt đến 85% (với dầu mỡ động thực vật thải) và đạt trên 60% (với nhựa PE thải). Trong thành phần cơ cấu sản phẩm, trên 80% là phân đoạn nhiên liệu DO, phần còn lại là phân xăng và FO.
- Đã chế tạo 200kg xúc tác phục hồi dạng bột và 300kg xúc tác phục hồi dạng hạt có chất lượng đạt tiêu chuẩn đăng ký.
- Đã sản xuất 150 lít sản phẩm phân đoạn DO, 50 lít sản phẩm phân đoạn FO, 150 lít sản phẩm phân đoạn xăng có chất lượng đạt tiêu chuẩn đăng ký.
2. Kết quả nghiên cứu về quy trình công nghệ- Đã đưa ra quy trình công nghệ phục hồi xúc tác FCC thải.
- Đã đưa ra quy trình công nghệ chuyển hóa chất thải hữu cơ rắn thành nhiên liệu quy mô 5kg nguyên liệu/mẻ.
- Đã đưa ra quy trình công nghệ cracking dầu mỡ động thực vật thành nhiên liệu quy mô 5kg nguyên liệu/mẻ.
3. Kết quả về hệ thống thiết bị- Đã thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành sản xuất thử nghiệm hệ thiết bị cracking gián đoạn dung tích 20 lít thích hợp với các nguồn nguyên liệu phế thải. Hiệu suất hoạt động thu nhiên liệu lỏng đối với nhựa PE đạt trên 60%, đối với dầu mỡ động thực vật thải đạt trên 80%.
- Đã thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành sản xuất thử nghiệm hệ thiết bị liên tục công suất 5kg nguyên liệu/ ngày thích hợp với nguồn nguyên liệu dầu mỡ động thực vật thải, hiệu suất thu sản phẩm nhiên liệu lỏng đạt trên 80%.
Bên cạnh những kết quả đáng chú ý, đề tài cũng được đánh giá cao vì đem lại một số hiệu quả về kinh tế xã hội, bao gồm:- Việc ứng dụng xúc tác FCC thải vào các quá trình sản xuất nhiên liệu đi từ các nguồn hữu cơ thải sẽ giảm phát thải các chất gây ô nhiễm vào môi trường. Ưu điểm của xúc tác FCC thải tái sử dụng là có khả năng dehydrat hóa và decacboxyl hóa đối với dầu mỡ động thực vật thải thu được các hydrocacbon xanh.
- Các kết quả nghiên cứu về phục hồi và bổ sung pha hoạt tính cho xúc tác FCC thải có thể ứng dụng để sản xuất nhiên liệu từ các nguồn dầu mỡ thải, chất thải hữu cơ rắn với quy mô vừa và nhỏ.
- Kết quả nghiên cứu về việc bổ sung thành phần hoạt tính đặc biệt là γ-Al2O3 và zeolit Y vào xúc tác FCC sử dụng cho các nguồn biomass (đặc biệt là nguồn nguyên liệu lỏng từ biomass nhiệt phân) có tiềm năng ứng dụng trực tiếp với quá trình sản xuất nhiên liệu của các nhà máy lọc dầu.
- Đề tài đã góp phần đào tạo đội ngũ cán bộ nghiên cứu có hiểu biết sâu hơn về lĩnh vực xúc tác dị thể, xúc tác cho quá trình sản xuất nhiên liệu và phương pháp để chuyển hóa các nguồn chất thải hữu cơ thành nhiên liệu.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số: 11395/2015) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.