عنوان پایان‌نامه

ارزیابی و بهینه سازی تولید نفت زیستی به روش هیدروترمال از جلبکها



    دانشجو در تاریخ ۱۹ اردیبهشت ۱۳۹۵ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "ارزیابی و بهینه سازی تولید نفت زیستی به روش هیدروترمال از جلبکها" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی‌ محیط‌ زیست‌ -موادزائد جامد
    مقطع تحصیلی
    دکتری تخصصی PhD
    محل دفاع
    کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1430;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74196;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1430;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74196
    تاریخ دفاع
    ۱۹ اردیبهشت ۱۳۹۵
    دانشجو
    ابوعلی گلزاری
    استاد راهنما
    عباسعلی خدادادی, محمدعلی عبدلی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    چکیده : آزولا یکی از گیاهان آبزی با رشد سریع و زمان دو برابر شدن 2 تا 5 روز است. می‌توان آن را در سطح مرداب، جوی آب، حوضچه‌ها و در رودخانه‌ها پیدا کرد که بومی مناطق استوایی، نزدیک استوایی و گرم آفریقا، آسیا و امریکا هست. در این مطالعه استفاده از آزولا به‌عنوان منبع انرژی بررسی گردید. حداکثر میزان رشد در دمای C?22، رطوبت 75% و 4/6 =pH، برابر با 1/2 روز به‌عنوان زمان دو برابر شدن، به دست آمد. همچنین مدل ریاضی برای تخمین میزان رشد آزولا ارائه گردید. استخراج روغن، تصفیه هیدروترمال، مایع سازی هیدروترمال و فرآیند پیرولیز به ترتیب برای تولید بیودیزل، کودشیمیایی مایع، نفت خام زیستی و بیوچار بر روی آزولا انجام گرفت. نفت خام زیستی حاصل‌شده از پیرولیز با بازده 29% به نفت خام زیستی تبدیل شد که ارزش حرارتی نفت حاصله MJ/kg2/33 بود. نفت زیستی حاصله از مایع سازی هیدروترمال در 300 درجه سلسیوس که تصفیه هیدروترمال در دمای 180 درجه سلسیوس بر روی خوراک آن انجام شد، بالاترین کیفیت را داشت. پس از بررسی ماکروجلبک آزولا، کار بر روی میکروجلبکها، کشت، برداشت و تبدیل آن به نفت زیستی بررسی شد. روش‌های مختلف جداسازی میکروجلبک از محیط کشت پرداخته شد و سپس از بین روش‌های ذکرشده به دلیل سادگی و قابلیت صنعتی شدن، روش شناورسازی- فلوکولاسیون الکتریکی (ECF) برای حل مسئله انتخاب گردید. ازآنجاکه EC اغلب به‌عنوان جانشین انعقاد شیمیایی (CC) معرفی می‌گردد، در ادامه عملکرد CC در حذف میکروجلبک ها نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از بهینه‌سازی نشان داد که با اعمال شدت‌جریان الکتریکی mA/cm 6/1، به مدت 65/17 دقیقه درصد جداسازی بسیار مطلوبی (8/96%) با حداقل هزینه قابل‌دستیابی است. ضمناً برای دستیابی به چنین درصد حذفی نیازی به تنظیم pH نیست. پس از برداشت، مایع سازی هیدروترمال بر روی میکروجلبک کلرلا انجام گرفت. در این تحقیق بررسی قابلیت نانو کانالیزور (Nano-Ni /SiO2) برای افزایش بازده نفت زیستی در دمای پایین (?C 250، C?230، C?210) انجام گرفت. دو نوع دیگر کاتالیزور (زئولیت سنتزشده، Na2CO3) نیز به کار گرفته شد تا عملکرد آن¬ها با نانو کاتالیزور مورد مقایسه قرار گیرد. نتیجه اصلی این کار بازده بالاتر نفت زیستی به ترتیب برای نانو Ni/SiO2> زئولیت >Na2CO3 در مایع سازی هیدروترمال کلرلا بود. بالاترین بازده نفت زیستی
    Abstract
    Azolla is one of the world's fastest growing aquatic macrophytes, with a doubling time of only 2-5 days. It can be found on the surface of wetlands, ditches, ponds and rivers, native to the tropics, subtropics, and warm temperate regions of Africa, Asia, and the Americas. The maximum growing rate was achieved at; temperature: 22?C, light=20 Lux, humidity: 75% and pH=6.4 with 2.1 days considered as doubling time. Lipid extraction, hydrothermal treatment, hydrothermal liquefaction and pyrolysis process were exerted upon Azolla for producing biodiesel, liquid fertilizer, biocrude oil, and biochar. Hydrous harvested Azolla converted to bio-crude oil at hydrothermal condition with yield=39% and Heat value increased from -0.86 to 31.0 MJ/kg. Bio-crude oil derived from pyrolysis had yield 29 % with HHV= 33.2 MJ/kg. Pre-treatment at 180 ?C before hydrothermal liquefaction at 300 ?C was produced highest bio oil quality. One of the major challenges in order to practical implementation of biofuel production is separation of microalgae from culture medium, since this step devotes a significant part of the energy and time consumption. Although various methods have been reported for harvesting, electro- coagulation-flotation (EC) method was preferred due to the simplicity and capability of process scale up. Since the EC is a substitute for CC (chemical coagulation), its performance was evaluated on microalgae separation efficiency. In optimal point; current density = 1.6 mA / cm2 for 17.65 minutes, deprived of demanding to adjust pH, the microalgae separation efficiency was obtained 96.8%. In this research, we investigated the applicability of a nanocatalyst (nano-Ni/SiO2), an acid catalyst (synthesized zeolite), and an alkali catalyst (Na2CO3) to increase the bio-oil yield at low temperatures (210?C, 230?C, 250?C). The major result of this work was higher bio-oil yields with the order of nano-Ni/SiO2 > zeolite > Na2CO3 in hydrothermal liquefaction of microalgae Nannochlopro