BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC
------------

PHẠM THỊ THU GIANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ XÚC TÁC HIỆU QUẢ CHO
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC TỪ RƠM RẠ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội-2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KH&CN VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC
------------

PHẠM THỊ THU GIANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ XÚC TÁC HIỆU QUẢ CHO
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC TỪ RƠM RẠ
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
Mã số: 62.44.01.19


thành tốt chương trình nghiên cứu của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô, anh, chị và các bạn đồng nghiệp
thuộc Khoa CN Hóa học – Trường ĐHCN Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp đỡ để
tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, những người thân luôn động viên về tinh
thần, thời gian và vật chất để tôi có động lực trong công việc và nghiên cứu khoa
học.
TÁC GIẢ

Phạm Thị Thu Giang


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU………………………………………………………………………...

1

1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………………….

1

2. Mục tiêu của luận án………………………………………………………....

3

3. Nội dung của luận án………………………………………………………...


1.2.2. Nguyên nhân gây suy giảm hoạt tính xúc tác………………………....

21

1.3. Điatomit…………………………………………………………………....

22

1.3.1. Thành phần hóa học của điatomit……………………………………..

22

1.3.2. Cấu trúc của điatomit………………………………………………….

23

1.4. Quá trình hydro đề oxy hóa (HDO)………………………………………..

23

1.4.1. Giới thiệu về quá trình HDO………………………………………….

23

1.4.2. Hóa học của các chất điển hình trong dầu sinh học…………………..

25

1.4.3. Cơ chế tâm hoạt động của xúc tác trong phản ứng HDO……………..


2.3. Các phương pháp đặc trưng xúc tác………………………………………..

43

2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)………………………………

43

2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)……………………………

44

2.3.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ…………………

45

2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)…………………………….

47

2.3.5. Phương pháp phân tích nhiệt………………………………………….

47

2.3.6. Phương pháp khử hấp phụ amomiac theo chương trình nhiệt độ…….

48

2.3.7. Phương pháp khử theo chương trình nhiệt độ (TPR-H2)……………...


2.4.3. Xác định nhiệt trị của sản phẩm lỏng hữu cơ………………………....

55

2.4.4. Phương pháp phân tích sắc ký khí GC/MS……………………………

55

2.5. Nghiên cứu chuyển hóa rơm rạ…………………………………………….

56

2.5.1. Nhiệt phân rơm rạ……………………………………………………..

56

2.5.2. Phản ứng hydro đề oxy hóa (HDO)…………………………………...

58

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………...

61

3.1. Nhiệt phân rơm rạ………………………………………………………….

61

3.1.1. Đặc trưng xúc tác……………………………………………………...



3.1.3. Nhiệt phân rơm rạ……………………………………………………..

74

3.1.3.1. Nhiệt phân không xúc tác………………………………………....

74

3.1.3.2. Nhiệt phân có xúc tác……………………………………………..

76

3.1.4. Phân tích pha hữu cơ của sản phẩm lỏng……………………………..

80

3.1.4.1. Chưng tách sản phẩm pha hữu cơ………………………………...

81

3.1.4.2. Nhiệt trị…………………………………………………………....

81

3.1.4.3. Thành phần nguyên tố…………………………………………….

82

3.2. Quá trình hydro đề oxy hóa (HDO)………………………………………..


109

3.2.2.4. Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp xúc tác………………….... 110
3.2.2.5. Ảnh hưởng của bề mặt chất mang…………………………………

111

3.2.2.6. So sánh khả năng xúc tác của hệ NiCu-SiO2(S) với hệ xúc tác kim
loại quý Pt/SiO2 và Ru/SiO2………………………………………………………. 113
3.2.3. Hydro đề oxy hóa dầu sinh học (bio-oil)……………………………..

114

KẾT LUẬN………………………………………………………………………. 118
Đóng góp mới của luận án………………………………………………………. 120
Danh mục các công trình đã công bố…………………………………………...

121

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………

123


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AAS:

Atomic Absorption Spectroscopy (Phổ hấp thụ nguyên tử)


SEM:

Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét)

TEM:

Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua)

TPD-NH3:

Khử hấp phụ NH3 theo chương trình nhiệt độ

TPR-H2:

Khử hóa bằng hydro theo chương trình nhiệt độ

TEOS:

Tetraetylorthosilicat ((C2H5O2)4Si)

XRD:

X-Ray diffraction (Nhiễu xạ tia X)

XPS:

X-ray Photoelectron Spectroscopy (Quang điện tử tia X)


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Hàm lượng một số kim loại nặng trong xúc tác FCC biến tính và FCC
mới………………………………………………………………………………...

65

Bảng 3.2. Thành phần nguôn tố của điatomit chưa xử lý và điatomit axit hóa…..

67

Bảng 3.3. Thành phần nguyên tố của rơm rạ……………………………………...

71

Bảng 3.4. Thành phần hóa học của rơm rạ………………………………………..

71

Bảng 3.5. Thành phần các chất vô cơ trong tro rơm rạ…………………………....

72

Bảng 3.6. Phân bố sản phẩm nhiệt phân ở các nhiệt độ khác nhau……………….

75

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân khi dùng xúc tác FCC-BT……......

77

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tá FCC-BT……………………….


Bảng 3.16. Thành phần hóa học của các xúc tác………………………………….

94

Bảng 3.17. Các thông số đặc trưng cấu trúc………………………………………

100


Bảng 3.18. Thành phần hóa học của các xúc tác………………………………….

101

Bảng 3.19. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ chọn lọc sản phẩm HDO……………

106

Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời gian đến độ chọn lọc sản phẩm HDO………….

108

Bảng 3.21. Ảnh hưởng của hiệu ứng pha tạp……………………………………..

109

Bảng 3.22. Ảnh hưởng của phương pháp tổng hợp……………………………….

110


Hình 1.3. Cơ chế nhiệt phân xenlulozơ không xúc
tác……………………………...

12

Hình 1.4. Cơ chế nhiệt phân xenlulozơ trên xúc tác axit
rắn……………………….

14

Hình 1.5. Các hợp phần chính của xúc tác FCC………………………………….

17

Hình 1.6. Các con đường chuyển hóa biomass…………………………………...

24

Hình 1.7. Cơ chế phản ứng HDO trên các hệ xúc tác…………………………….

30

Hình 1.8. Cơ chế hình thành sản phẩm trong phản ứng HDO……………………

32

Hình 2.1. Sơ đồ cấy nguyên tử nhôm và xúc tác…………………………………

38


47

Hình 2.10. Mô hình sơ đồ hệ nhiệt phân…………………………………………

56

Hình 2.11. Hình ảnh hệ thiết bị nhiệt phân……………………………………….

56

Hình 2.12. Mô hình sơ đồ hệ chưng tách…………………………………………

58

Hình 2.13. Mô hình sơ đồ hệ hoạt hóa xúc tác…………………………………...

59

Hình 2.14. Hình ảnh thiết bị hoạt hóa xúc tác……………………………………

59

Hình 2.15. Mô hình sơ đồ hệ phản ứng HDO…………………………………….

60

Hình 2.16. Hình ảnh thiết bị phản ứng HDO……………………………………..

61


Hình 3.8. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 và phân bố kích thước
mao quản của mẫu xúc tác FCC biến tính………………………………………...

66

Hình 3.9. Ảnh SEM của điatomit (A) và điatomit axit hóa (B)…………………..

67

Hình 3.10. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ của điatomit axit hóa……..

68

Hình 3.11. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 27AlMAS-NMR(A) và 29SiMAS-NMR
(B) của điatomit trước và sau khi axit hóa………………………………………...

69

Hình 3.12. Giản đồ TPD – NH3 của điatomit trước và sau khi axit hóa………….

70

Hình 3.13. Phổ hồng ngoại của rơm rạ……………………………………………

72

Hình 3.14. Giản đồ phân tích nhiệt rơm rạ ở các tốc độ gia nhiệt khác nhau…….

74


84

Hình 3.22. Phổ FTIR của xúc tác Ni-SiO2 (S) và NiCu-SiO2 (S)………………...

85

Hình 3.23. Phổ EDX của hai xúc tác Ni-SiO2 (S) và NiCu-SiO2 (S)………….....

86


Hình 3.24. Quang phổ XPS của xúc tác Ni-SiO2 (S) và NiCu-SiO2 (S)………….

87

Hình 3.25. Giản đồ TPR – H2 của hai xúc tác Ni-SiO2 (S) và NiCu-SiO2 (S)……

89

Hình 3.26. Ảnh TEM của các mẫu xúc tác………………………………………..

90

Hình 3.27. Ảnh TEM của xúc tác NiCu-SBA-15(S) và NiCu/SBA-15 (T)………

90

Hình 3.28. Giản đồ XRD của các xúc tác NiCu/SiO2 (T) và NiCu-SiO2 (S)……..

91

99

Hình 3.36. Đường đẳng nhiệt hấp phụ/khử hấp phụ nitơ của chất mang SiO2,
SBA-15, và của xúc tác NiCu/SiO2(T), NiCu/SBA-15(T)……………………….

100

Hình 3.37. Phổ XPS của xúc tác NiCu/SBA-15(T) (A) và NiCu/SiO2 (T) (B)….

102

Hình 3.38. Giản đồ TPR-H2 của xúc tác NiCu/SiO2(T) và NiCu/SBA-15(T)……

103

Hình 3.39. Phổ sắc ký đồ GC/MC của sản phẩm quá trình HDO guaiacol với xúc
tác NiCu-SiO2(S) ở 3200C, 50at, 3giờ……………………………………………. 105
Hình 3.40. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ chuyển hóa guaiacol………………...

105

Hình 3.41. Sơ đồ chuyển hóa guaiacol……………………………………………

106

Hình 3.42. Ảnh hưởng của thời gian đến độ chuyển hóa và độ chọn lọc HDO
guaiacol……………………………………………………………………...........

108


Nhiệt phân biomass là quá trình cracking hợp chất lignoxenlulozơ chứa trong
biomass nhằm tạo ra dầu thô sinh học (bio-oil), khí và than. Hiện nay, bio-oil được
xem như là một trong những nguồn nhiên liệu tiềm năng thay thế dần cho nguồn nhiên
liệu hóa thạch. Tuy vậy quá trình sản xuất và sử dụng bio-oil còn nhiều hạn chế vì hiệu
suất thu hồi bio-oil thấp. Hơn nữa, các tính chất cố hữu của bio-oil như nhiệt trị thấp,
khả năng oxy hóa cao, tính axit ăn mòn kim loại, khả năng bay hơi không hoàn toàn,
không thể pha trộn với các nhiên liệu dầu mỏ, tính không bền nhiệt và bền hoá so với
dầu khoáng là những hạn chế đáng kể trong việc sử dụng chúng [2,3]. Để có thể sử
dụng được bio-oil vào trong công nghiệp và đời sống thì vấn đề cấp thiết cần phải giải
quyết đó là:
- Nâng cao hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng (bio-oil)

1


- Nâng cấp chất lượng bio-oil tạo ra nhiên liệu sinh học (bio-fuels) đạt tính chất
tương đương với nhiên liệu hóa thạch bằng các quá trình chế biến sâu hơn.
Hướng đi có tính khả thi nhất hiện nay nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng
của sản phẩm lỏng (bio-oil) là nghiên cứu và sử dụng xúc tác phù hợp có thể điều
khiển được quá trình chuyển hóa biomass tạo ra sản phẩm có giá trị như mong muốn.
Xúc tác sử dụng cho quá trình nhiệt phân biomass thực chất là xúc tác cracking,
mà thông thường là các chất xúc tác axit rắn như: aluminosilicat, zeolit Y, ZSM-5, AlMCM-41, Al-SBA-15... Trong công nghệ lọc dầu, xúc tác cracking đã được thương
mại hóa là xúc tác FCC. Lượng xúc tác này thải ra từ các nhà máy lọc hóa dầu ở Việt
Nam là rất lớn (15-20 tấn/ngày). Vấn đề xử lý xúc tác FCC thải ngày càng trở nên
quan trọng và được quan tâm nhiều hơn. Gần đây, một số công trình nghiên cứu sử
dụng xúc tác FCC thải làm vật liệu giao thông hoặc chất độn trong xi măng hay tái
sinh để sử dụng làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa cao su phế thải, cracking cặn
dầu nhờn thải thu nhiên liệu. Một ý tưởng mới của luận án là tái sử dụng xúc tác thải
FCC chế tạo ra chất xúc tác mới, đặc hiệu sử dụng trong quá trình sản xuất nhiên liệu
sinh học từ rơm rạ. Để nâng cấp sản phẩm bio-oil từ quá trình nhiệt phân, thì việc

2. Mục tiêu của luận án
- Nghiên cứu chế tạo xúc tác trên cơ sở FCC thải được biến tính và điatomit axit
hóa sử dụng cho quá trình nhiệt phân rơm rạ tạo ra dầu sinh học (bio-oil) với hiệu suất
cao.
- Tổng hợp và khảo sát hoạt tính của hệ xúc tác Ni-Cu/chất mang (SiO2, SBA-15)
để có hoạt tính tương đương xúc tác kim loại quý (Pt, Ru/chất mang) sử dụng cho quá
trình hydro đề oxy hóa (HDO) nhằm nâng cấp bio-oil.
3. Nội dung của luận án
- Tái sinh và biến tính xúc tác FCC thải từ nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng cách
đốt cốc và cấy nhôm vào FCC, bổ sung điatomit axit hóa để tạo xúc tác hợp phần
(FCC biến tính+điatomit axit hóa) sử dụng cho quá trình nhiệt phân rơm rạ.
- Tổng hợp các hệ xúc tác lưỡng kim loại chứa Ni và Cu trên chất mang khác
nhau (SiO2, SBA-15) bằng phương pháp sol-gel và phương pháp tẩm.
- Sử dụng xúc tác hợp phần (FCC biến tính+ điatomit axit hóa để nâng cao hiệu
suất và chất lượng của sản phẩm dầu nhiệt phân từ rơm rạ.
- Khảo sát hoạt tính của hệ xúc tác lưỡng kim loại chứa Ni và Cu trong phản ứng
hydro đề oxy hóa trên chất mô hình guaiacol, từ đó lựa chọn chất xúc tác và điều kiện
thích hợp thực hiện quá trình nâng cấp dầu nhiệt phân nhằm làm giảm hàm lượng oxy
trong dầu nhiệt phân.

3


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về rơm rạ và các phương pháp chuyển hóa rơm rạ
1.1.1.Rơm rạ
Biomass nói chung và rơm rạ nói riêng có nguồn gốc thực vật là sản phẩm của quá
trình quang hóa từ các thành phần có sẵn trong không khí: CO2, nước và ánh sáng
[7,8]. Thông qua quá trình quang hợp, chlorophyll trong thực vật đóng vai trò như một

trình nhiệt phân sẽ cho các loại sản phẩm khác nhau, điều này rất quan trọng trong việc
phát triển và xây dựng hệ xúc tác cho quá trình chuyển hóa rơm rạ để tạo thành các sản
phẩm mong muốn với các mục đích khác nhau.
1.1.2. Các phương pháp chuyển hóa rơm rạ
Các quá trình chuyển hóa biomass nói chung và rơm rạ nói riêng được quan tâm
hiện nay bao gồm chủ yếu là: thủy phân xúc tác, nhiệt phân (có xúc tác và không xúc
tác), khí hóa, và các quá trình kết hợp hydro hóa và phương pháp biến đổi sử dụng xúc
tác enzym. Trong đó quá trình chuyển hóa xelulo trong rơm rạ được thể hiện trong
hình 1.2

Hình 1.2. Sơ đồ quá trình chuyển hóa xenlulozơ [12]

5


Theo sơ đồ hình 1.2:
Hướng A: phản ứng dựa vào quá trình thủy phân xenlulozơ tạo thành các hợp
chất hóa học và nhiên liệu thông qua glucozơ.
Hướng B: phản ứng 1 bước với sự có mặt của xúc tác chuyển hóa trực tiếp
xenlulozơ thành các hợp chất hóa học và nhiên liệu.
Tuy vậy, sự phức tạp của nguồn gốc sinh học, cấu trúc trơ về mặt hóa học, và tỷ
lệ thành phần của C, H, O trong các phân tử biomass là những khó khăn để biến đổi
chúng thành nhiên liệu và hóa chất. Do vậy cần phát triển một hệ thống các chất xúc
tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao để tạo thành các sản phẩm mong muốn có giá trị.
Thủy phân
Khi thủy phân rơm rạ thường sử dụng xúc tác là một dung dịch axit mạnh,
xenlulozơ và hemixenlulozơ có thể bị thủy phân tương đối hoàn toàn nhưng lignin gần
như không bị thủy phân. Nếu có thì phải đòi hỏi công nghệ phức tạp và điều kiện thủy
phân khắc nghiệt. Các sản phẩm này được sử dụng làm nhiên liệu và hóa chất [10].
Xúc tác cho quá trình này thường là xúc tác axit Lewis, là các muối clorua của

như đề polyme hóa, đề hydro hóa, đề cacboxyl hóa, este hóa, ngưng tụ, vòng hóa,…
Các sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân (pyrolysis-oil) là một hỗn hợp phức tạp
bao gồm các axit hữu cơ, aldehyt, xeton, este, aromatic và các dẫn xuất phenolic và cả
các hydrocacbon.
Ưu điểm của phương pháp nhiệt phân là sản phẩm thu được cả dạng khí, lỏng và
rắn. Ngoài ra, quá trình nhiệt phân có khả năng bẻ gãy liên kết hóa học của lignin có
mặt trong rơm rạ do đó làm tăng hiệu quả sử dụng rơm rạ, còn trong quá trình thủy
phân, lignin hầu như không phản ứng.
1.1.3. Nhiệt phân rơm rạ
Quá trình nhiệt phân rơm rạ là phương pháp phân hủy hóa học trong điều kiện
không có oxy, dưới tác dụng của nhiệt để biến đổi rơm rạ thành các sản phẩm lỏng, rắn
và khí [15]. Do đó nhiệt phân rơm rạ có thể tạo ra một loạt các sản phẩm thương mại
như nhiên liệu, dung môi, hóa chất và các sản phẩm khác.
1.1.3.1. Phân loại
Một cách tương đối có thể chia nhiệt phân thành 3 loại: nhiệt phân chậm,
nhiệt phân nhanh và nhiệt phân flash.

7


Nhiệt phân chậm
Tốc độ gia nhiệt trong quá trình nhiệt phân không cao, nhiệt độ nhiệt phân khoảng
500oC. Thời gian lưu của hơi nhiệt phân khoảng từ 5-30 phút nên sản phẩm hơi không
thoát ra ngay mà tiếp tục phản ứng tạo ra than hoặc sản phẩm lỏng. Hiệu suất sản
phẩm lỏng vừa phải khoảng 35-45%.
Nhiệt phân chậm có nhược điểm là hiệu suất tạo than cao, hiệu suất tạo dầu và
khí thấp [14,16]. Phương pháp này thường áp dụng cho hệ thiết bị tầng cố định, thiết
bị đơn giản, dễ vận hành.
Nhiệt phân nhanh
Ngược lại với nhiệt phân chậm, nhiệt phân nhanh có tốc độ gia nhiệt và làm

trình phân hủy nhiệt các thành phần hữu cơ, chủ yếu là lignin.
Kích thước hạt nhỏ và độ hóa hơi của than bị ảnh hưởng bởi quá trình nhiệt
phân, nó có khả năng cháy cao (tự động bắt cháy ở nhiệt độ từ 200-250oC), tương tự
như than cám, do đó than nóng phải được xử lý đúng cách.
Thành phần tro (độ tro) của than nhiều gấp 6-8 lần so với nguyên liệu ban đầu
và nếu hàm lượng kiềm cao có thể gây tắc, đọng và ăn mòn trong buồng đốt. Nhiệt trị
của than khoảng 32 MJ/kg.
Ứng dụng: có thể sử dụng làm than hoạt tính hoặc dùng để trộn với than cám
cấp nhiệt cho các lò đốt, lò phản ứng nhiệt phân.
Sản phẩm lỏng
Sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân rơm rạ là dầu sinh học (dầu nhiệt phân
hay bio-oil), là một hỗn hợp phức tạp của nước và các hợp chất hữu cơ.
Pha nước có chứa nước và các các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp
như axit axetic, metanol, axeton…chiếm từ 15- 30% về khối lượng sản phẩm lỏng.
Pha hữu cơ có chứa các hợp chất chứa oxy như các rượu no, các hợp chất
cacbonyl, axit, phenol, crezol, benzenđiol, các hydrocacbon thơm (như benzen,
toluen, inden và các dẫn xuất của chúng) và các hợp chất thơm đa vòng (như
naphtalen, fluoren, phenanthren và các dẫn xuất của chúng)...[1]. Sự phân bố của các
hợp chất này tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu và điều kiện nhiệt phân.

9


Bio-oil đi từ các nguyên liệu sinh khối khác nhau cũng mang các đặc tính khác
nhau. So với dầu thô, dầu sinh học có khối lượng riêng lớn hơn khá nhiều. Sự khác
nhau về các tính chất và thành phần một số nguyên tố được thể hiện qua bảng 1.1
Bảng 1.1. Một số chỉ số và thành phần của dầu sinh học và dầu thô[18-20]
Thành phần (%
khối lượng)


55 – 65

83 – 86

H [%]

5–7

11 – 14

S [%]

< 0.05


mà sản phẩm của quá trình này rất đa dạng bao gồm: nước, CO2, các khí khác, than,
các hợp chất hữu cơ, nhựa và polyme.
Theo tài liệu [14] cơ chế của quá trình nhiệt phân xảy ra theo hai hướng sau:

Cơ chế bao gồm: một hướng là phản ứng dehydrat để tạo thành
anhydroxenlulozơ trung gian sau đó hình thành than, nhựa, cacbon oxit và nước, xảy
ra ở nhiệt độ thấp. Một hướng khác là phản ứng depolyme hóa và quá trình hóa hơi với
chất trung gian là glucosan, từ đó tạo thành than và các hợp chất bay hơi, dễ cháy. Chủ
yếu hình thành các mảnh oligome, cũng như các sản phẩm phân hủy của chúng, hình
thành ngay lập tức trong pha hơi.
Nếu thời gian lưu trong thiết bị ngắn, thì hỗn hợp hơi bị ngưng tụ thành dầu và
nhựa. Nếu thời gian lưu dài, hai quá trình polyme hóa và cracking thứ cấp xảy ra cạnh

11


tranh làm thay đổi phân bố và hiệu suất sản phẩm. Ngoài ra cơ chế của quá trình nhiệt
phân rơm rạ cũng thay đổi khi nhiệt phân có hoặc không có xúc tác.
Nhiệt phân không xúc tác
Cơ chế của quá trình nhiệt phân rơm rạ không xúc tác thực chất là theo cơ chế
gốc. Trong các thành phần chính của rơm rạ thì xenlulozơ được nghiên cứu rộng rãi
nhất do xelulozơ là thành phần chiếm chủ yếu và nó cũng là thành phần ít phức tạp và
xác định nhất của rơm rạ. Xenlulozơ là nguồn hình thành chủ yếu các sản phẩm nhẹ,
dễ cháy và giống nhiên liệu nhất. Theo Chun-Hui Zhou và các cộng sự [12] cơ chế
nhiệt phân xenlulozơ chủ yếu theo con đường sau:

Hình 1.3. Cơ chế nhiệt phân xenlulozơ không xúc tác [12]
Khi tiến hành nhiệt phân hemixenlulozơ cũng cho ra các hợp chất tương tự như
đối với xenlulozơ. Tuy nhiên, so với xenlulozơ, hemixenlulozơ không ổn định nhiệt do
không có trạng thái tinh thể giống như xenlulozơ. Sự phân hủy nhiệt của