1. Trang chủ
  2. » Thể loại khác

Luận văn nghiên cứu chế tạo năng lượng thân thiện môi trường từ dầu thực vật trên xúc tác Na2CO3

48 5 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Luận Văn Nghiên Cứu Chế Tạo Năng Lượng Thân Thiện Môi Trường Từ Dầu Thực Vật Trên Xúc Tác Na2CO3
Tác giả Trần Thị Tỏ
Người hướng dẫn Th.s Đặng Chinh Hải
Trường học ĐHDL Hải Phòng
Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường
Thể loại khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản 2011
Thành phố Hải Phòng
Định dạng
Số trang 48
Dung lượng 1,09 MB

Cấu trúc

  • PHẦN 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT (5)
    • 1.1. Tổng quan về nhiên liệu (5)
      • 1.1.1. Khái quát về nhiên liệu diesel và nhiên liệu khoáng [1,2,6,7] (5)
      • 1.1.2. Nhiên liệu diesel (9)
        • 1.1.2.1. Nhiên liệu diesel truyền thống và các đặc tính của nó (9)
        • 1.1.2.3. Khí thải của nhiên liệu diesel truyền thống (10)
      • 1.1.3 Tổng quan về dầu thực vật [2,3,4] (11)
        • 1.1.3.1. Thành phần hóa học của dầu thực vật (11)
        • 1.1.3.2. Tính chất lý học của dầu thự vật (12)
        • 1.1.3.3. Tính chất hóa học của dầu thực vật (13)
        • 1.1.3.4. Các chỉ số quan trọng của dầu thực vật (14)
        • 1.1.3.5. Giới thiệu về dầu đậu nành (15)
    • 1.2 Tổng quan về biodiesel [6,7,8] (16)
      • 1.2.1 Nhiên liệu sinh học (16)
      • 1.2.2. Giới thiệu về biodiesel [1,9] (16)
      • 1.2.3. Các quá trình chuyển hóa este tao biodiesel [9] (22)
      • 1.2.4. Quá trình chuyển hóa este sử dụng xúc tác bazơ [9] (23)
  • PHẦN 2: THỰC NGHIỆM (27)
    • 2.1. Quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành (27)
      • 2.1.1. Yêu cầu về nhiên liệu (27)
        • 2.1.1.1. Alcol (27)
        • 2.1.1.2. Dầu thực vật (dầu đậu nành) (27)
      • 2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel (28)
      • 2.1.3. Cách tiến hành tổng hợp biodiesel (29)
        • 2.1.3.1. Các thiết bị chính trong quá trình tổng hợp biodiesel (29)
        • 2.1.3.3. Quá trình tách và tinh chế sản phẩm (32)
    • 2.2. Các phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm (34)
  • PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (35)
    • 3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel (35)
      • 3.1.1. Nồng độ xúc tác (35)
      • 3.1.2. Ảnh hưởng thời gian phản ứng (36)
      • 3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng (37)
    • 3.2. Thử nghiệm nhiên liệu biodiesel (B20) trong động cơ (38)
      • 3.3.1. Ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel tới công suất của động cơ (40)
      • 3.3.2. Xác định thành phần khói thải và so sánh với diesel khoáng (41)
  • KẾT LUẬN (46)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (48)

Nội dung

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Tổng quan về nhiên liệu

1.1.1 Khái quát về nhiên liệu diesel và nhiên liệu khoáng [1,2,6,7]

Năng lượng và nhiên liệu cho giao thông vận tải là yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Hiện nay, sự phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật đang diễn ra mạnh mẽ, đòi hỏi ngành năng lượng phải phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển kinh tế của quốc gia, đồng thời an ninh năng lượng cũng liên quan chặt chẽ đến an ninh kinh tế và an ninh quốc gia.

Các nguồn năng lượng hiện nay chủ yếu là năng lượng hóa thạch, bao gồm than, dầu mỏ và năng lượng tái tạo như thủy điện và hạt nhân Trong đó, dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất, chiếm 65% tổng năng lượng sử dụng toàn cầu, tiếp theo là than đá với 20% - 22%, năng lượng thủy điện chiếm 5% - 6%, và năng lượng hạt nhân từ 8% - 25%.

Năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, với dự đoán của BP cho thấy trữ lượng dầu mỏ toàn cầu chỉ còn 150 tỷ tấn Năm 2003, lượng dầu tiêu thụ thế giới đạt 3,6 tỷ tấn, nếu không phát hiện mỏ mới, nguồn dầu sẽ cạn kiệt trong 41 năm tới Sự tiêu thụ dầu mỏ gia tăng do bùng nổ dân số và phát triển phương tiện giao thông, dự kiến đến năm 2050 sẽ có khoảng 1 tỷ ô tô trên toàn cầu Điều này đã đẩy giá dầu thô lên cao, hiện dao động từ 85$ - 90$ một thùng Ngoài ra, trữ lượng dầu mỏ tập trung ở những khu vực bất ổn như Trung Đông, Trung Á và Trung Phi, dẫn đến khủng hoảng kinh tế cho nhiều quốc gia, đặc biệt là những nước nghèo không có nguồn tài nguyên dầu mỏ Các khảo sát quốc tế cho thấy tốc độ phát triển công nghiệp toàn cầu đang suy giảm do giá dầu tăng, ảnh hưởng đến cả Mỹ, EU và các nước Châu Á, trong đó có Việt Nam.

Việt Nam có tiềm năng dầu khí hạn chế, nhưng trong những năm gần đây, quốc gia này đã bắt đầu khai thác và xuất khẩu dầu thô Tuy nhiên, các sản phẩm dầu vẫn phải nhập khẩu Năm 2003, mức tiêu thụ năng lượng thương mại của Việt Nam chỉ đạt 205 kg/người, tương đương 20% mức trung bình toàn cầu Đặc biệt, xăng dầu cho giao thông vận tải chiếm 30% tổng nhu cầu năng lượng, vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu.

Trong tương lai, sự ra đời của ba nhà máy lọc dầu LD-1 tại Dung Quất, LD-2 tại Nghi Sơn và LD-3 sẽ góp phần quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của đất nước.

Bảng 1.1: Cơ cấu sản phẩm nhiên liệu

(Viện chiến lược phát triển - Bộ KHKT)

Nhà máy lọc dầu LD-3 chưa có số liệu, ước tính có cơ cấu sản phẩm như LD-2

Trước năm 2020, ba nhà máy lọc dầu với tổng công suất 20-22 triệu tấn sẽ cung cấp khoảng 15-16 triệu tấn xăng diesel, trong khi tổng nhu cầu là 27-28 triệu tấn Do đó, khi cả ba nhà máy hoạt động, vẫn sẽ thiếu hụt đáng kể nguồn cung.

Bảng 1.2: Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến năm 2020

Khả năng cung cấp trong nước

(Viện chiến lược phát triển - Bộ KHKT)

Việc sử dụng nguyên liệu hóa thạch đang gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, một vấn đề mà các quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Việt Nam, đang rất quan tâm Nhiên liệu hóa thạch không chỉ thải ra nhiều khí CO2, góp phần vào hiệu ứng nhà kính và làm trái đất nóng lên, mà còn gây ra hiện tượng mưa axít, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe con người.

Việc nâng cao chất lượng nhiên liệu và giảm lượng khí thải độc hại như hydro cacbon thơm và CO là rất quan trọng cho sức khỏe con người Động cơ diesel, với tỉ số nén cao và giá thành rẻ hơn so với động cơ xăng, đang ngày càng được ưa chuộng trên toàn cầu Do đó, việc làm sạch diesel trở thành một vấn đề được quan tâm, với nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có bốn phương pháp chính được nghiên cứu và áp dụng.

Phương pháp pha trộn nhiên liệu diesel sạch với diesel bẩn giúp tạo ra nhiên liệu diesel đảm bảo chất lượng và mang lại hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, do nguồn dầu mỏ trên thế giới chủ yếu chứa nhiều thành phần phi hydrocacbon, nên việc áp dụng phương pháp này gặp khó khăn và không phải lúc nào cũng khả thi.

Phương pháp hydro hóa làm sạch mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hợp chất phi hydrocacbon, giúp sản xuất nguyên liệu diesel sạch hơn Tuy nhiên, do yêu cầu vốn đầu tư lớn từ 60 đến 80 triệu đô la cho một phân xưởng hydro hóa, phương pháp này ít được áp dụng.

Phương pháp nhũ hóa nhiên liệu diesel, bằng cách đưa nước vào nhiên liệu để tạo thành dạng nhũ tương, giúp tăng nồng độ oxy và cải thiện quá trình cháy, từ đó giảm ô nhiễm môi trường và mang lại giá trị kinh tế cao Tuy nhiên, phương pháp này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm.

 Phương pháp đưa các hợp chất chứ oxy vào nhiên liệu: Đó là biodiesel

Nhiên liệu này có nồng độ oxy cao, kết hợp với nhiên liệu sinh học ít tạp chất, giúp quá trình cháy diễn ra sạch sẽ và giảm thiểu cặn bã.

Phương pháp thứ tư trong bốn phương pháp được đề cập là phương pháp được nhiều quốc gia quan tâm và nghiên cứu sâu nhất Đây là phương pháp sử dụng nguồn nguyên liệu sinh học, một nguồn tài nguyên vô tận và có khả năng tái sử dụng Hơn nữa, nhiên liệu sinh học khi cháy tạo ra rất ít khí thải như COx, SOx, H2S và hydro cacbon thơm, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Biodiesel là nhiên liệu sinh học được sản xuất từ dầu thực vật như dầu dừa, dầu hướng dương, dầu cọ, và mỡ động vật sạch hoặc phế thải Những nguyên liệu này không độc hại, có khả năng phân hủy sinh học và dễ dàng trồng trọt Quá trình sản xuất biodiesel cũng tạo ra glyxerin, một sản phẩm phụ có giá trị cao trong ngành dược và mỹ phẩm Biodiesel là nguồn năng lượng sạch, thay thế hiệu quả cho nhiên liệu hóa thạch, giúp bảo vệ sức khỏe và môi trường Việc sản xuất biodiesel từ các nguồn nguyên liệu này không chỉ cân bằng hệ sinh thái mà còn đa dạng hóa năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng và tạo ra việc làm cho cộng đồng.

Tổng quan về biodiesel [6,7,8]

Nhiên liệu sinh học (biofuel) là nhiên liệu được sản xuất từ nguyên liệu sinh học như dầu thực vật, mỡ động vật, tinh bột và chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp, mang lại nguồn năng lượng sạch và tái tạo Nhờ vào đặc điểm này, nhiên liệu sinh học giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên khoáng hạn chế Các loại nhiên liệu sinh học phổ biến bao gồm xăng sinh học (biogasoil), diesel sinh học (biodiesel) và khí sinh học (biogas), trong đó biogasoil và biodiesel được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Bảng 1.5: So sánh nhiên liệu sinh học với nhiên liệu dầu mỏ

Nhiên liệu dầu mỏ Nhiên liệu sinh học

Sản xuất từ dầu mỏ Sản xuất từ nguyên liệu tái tạo thực vật Hàm lượng lưu huỳnh cao Hàm lượng lưu huỳnh cực thấp

Chứa hàm lượng chất thơm Không chứa hàm lượng chất thơm

Khó phân hủy sinh học Có khả năng phân hủy sinh học cao

Không chứa hàm lượng oxy Có 11% oxy Điểm chớp cháy cao Điểm chớp cháy cao

Biodiesel, hay còn gọi là diesel sinh học, là nhiên liệu được chiết xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, có các chỉ tiêu kỹ thuật tương tự như diesel khoáng Về mặt hóa học, biodiesel là ankyleste của các axit béo và được coi là phụ gia hiệu quả cho diesel truyền thống.

Biodiesel có thể trộn lẫn với diesel khoáng theo mọi tỷ lệ, nhưng không nên sử dụng 100% biodiesel do có thể gây ra vấn đề về kết cấu và tuổi thọ động cơ Hiện tại, hỗn hợp phổ biến là 5% và 20% biodiesel (B5, B20) để vận hành động cơ Mặc dù việc tăng tỷ lệ biodiesel giúp giảm khí thải độc hại, nhưng chi phí sản xuất biodiesel vẫn cao hơn diesel truyền thống, và cần điều chỉnh kết cấu cho các động cơ diesel cũ.

Biodiesel có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu phong phú như dầu thực vật (dầu dừa, dầu cọ, dầu hạt hướng dương, dầu hạt cải, dầu lạc, dầu hạt cao su), mỡ động vật (mỡ bò, mỡ lợn, mỡ cá) và dầu phế thải, tất cả đều có nguồn gốc sinh học và có thể tái tạo Tuy nhiên, dầu thực vật có độ nhớt cao gấp 10 đến 20 lần so với nhiên liệu diesel, do đó, các kỹ thuật như pha loãng, nhũ hóa, nhiệt phân, cracking xúc tác và metyleste hóa được áp dụng để giảm độ nhớt, làm cho biodiesel trở thành một nguồn nhiên liệu tiềm năng.

* Pha loãng dầu thực vật:

Người ta có thể giảm độ nhớt của dầu thực vật bằng cách pha loãng với etanol tinh khiết hoặc dầu diesel khoáng, thường là từ 50% đến 80% diesel dầu mỏ Ví dụ, hỗn hợp 25% dầu hướng dương và 75% dầu diesel có độ nhớt 4,48 cSt tại 313 K, trong khi tiêu chuẩn ASTM về độ nhớt của diesel tại cùng nhiệt độ là 4,0 cSt Tuy nhiên, hỗn hợp này không phù hợp cho việc sử dụng lâu dài trong động cơ đốt trong.

* Chuyển hoá este tạo biodiesel:

Quá trình chuyển hóa este là phản ứng trao đổi giữa dầu thực vật và ancol, tạo ra alkyl este axit béo (biodiesel) có trọng lượng phân tử chỉ bằng một phần ba so với dầu thực vật Biodiesel có độ nhớt thấp hơn nhiều so với dầu thực vật ban đầu, gần tương đương với diesel khoáng Các đặc trưng hóa lý của biodiesel cũng rất gần với nhiên liệu diesel khoáng, cho thấy biodiesel có tính chất phù hợp để sử dụng cho động cơ diesel.

* Cracking xúc tác dầu thực vật:

Quá trình cracking là phương pháp bẻ gãy các liên kết hóa học trong phân tử dầu, tạo ra các phân tử ngắn hơn và có trọng lượng phân tử nhỏ hơn, bao gồm ankan, xycloankan và alkylbenzen Tuy nhiên, việc đầu tư vào dây chuyền cracking xúc tác rất tốn kém, dẫn đến việc phương pháp này ít được sử dụng.

* Nhiệt phân dầu thực vật:

Nhiệt phân là phương pháp phân huỷ dầu thực vật bằng nhiệt mà không cần oxy, tạo ra ankan, ankadien, axit cacboxylic, hợp chất thơm và một lượng nhỏ khí Quá trình này sản xuất xăng sinh học (biogasoil) và biodiesel, trong đó xăng thường được thu được nhiều hơn diesel.

Sau khi phân tích các phương pháp, chuyển hóa este thành biodiesel được xem là lựa chọn tối ưu nhất Điều này bởi vì các đặc tính hóa lý của metyl este tương đồng với nhiên liệu diesel khoáng, và quy trình thực hiện tương đối đơn giản với chi phí thấp Hơn nữa, việc sử dụng alkyl este (biodiesel) làm nhiên liệu không yêu cầu thay đổi các chi tiết của động cơ diesel cũ.

Có thể tham khảo tính chất vật lý của diesel khoáng và một số metyleste o bảng sau:

Thành phần cất phân đoạn, o C

Biodiesel là các monoalkyl este mạch thẳng được sản xuất thông qua phản ứng trao đổi este giữa dầu thực vật, mỡ động vật và rượu mạch thẳng như methanol hoặc ethanol.

Biodiesel có tính chất vật lý tương tự như dầu diesel, nhưng lại vượt trội hơn về khả năng phát thải khí So sánh giữa biodiesel và nhiên liệu diesel được thể hiện rõ trong bảng 1.6.

Bảng 1.6: So sánh tính chất của nhiên liệu diesel với biodiesel

Các chỉ tiêu biodiesel Diesel

Tỷ trọng 0.87-0.89 0.81-0.89 Độ nhớt động học ở

Nhiệt lượng tỏa ra khi cháy,cal/g

Hàm lượng lưu huỳnh % 0.0-0.0024 0.5 Điểm vẩn đục, o C -11-16 -

Biodiesel sạch hơn nhiều so với nhiên liệu diesel khoáng, đặc biệt là B20 (20% biodiesel, 80% diesel khoáng), có thể sử dụng trong các động cơ diesel mà không cần thay đổi cấu trúc Thực tế, động cơ diesel hoạt động hiệu quả hơn khi sử dụng B20.

Biodiesel, với cấu trúc alkyl este mạch thẳng, có trị số xetan cao hơn diesel khoáng, thường dao động từ 56 đến 58, trong khi diesel khoáng chỉ từ 50 đến 52 và 53 đến 54 cho động cơ cao tốc Điều này cho thấy biodiesel không chỉ đáp ứng yêu cầu về trị số xetan mà còn có thể được sử dụng như một phụ gia để nâng cao trị số xetan cho diesel khoáng.

Biodiesel có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, chỉ khoảng 0,001%, điều này mang lại lợi ích lớn trong việc sử dụng làm nhiên liệu Nhờ vào đặc tính này, biodiesel giúp giảm đáng kể khí thải SOx, từ đó giảm thiểu tình trạng ăn mòn thiết bị và ô nhiễm môi trường.

Biodiesel chứa khoảng 11% oxy, giúp quá trình cháy diễn ra hoàn toàn Do đó, việc sử dụng biodiesel trong động cơ giảm thiểu đáng kể sự hình thành muối và cặn bã.

* Khả năng bôi trơn giảm mài mòn:

THỰC NGHIỆM

Quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành

2.1.1 Yêu cầu về nhiên liệu

Quá trình sản xuất biodiesel đòi hỏi sử dụng tác nhân hóa tinh khiết với độ tinh khiết trên 96% Việc cân chính xác lượng alcol là rất quan trọng, vì bất kỳ sai sót nào trong quá trình này đều có thể ảnh hưởng đến tiến trình phản ứng, độ tinh khiết của este tạo ra và giá thành sản phẩm Trong các loại ancol, metanol được ưa chuộng nhất do những ưu điểm vượt trội của nó.

- Cho hiệu suất tương đối cao

- Không tạo đẳng phí với các chất khác như nước

- Sau khi tạo ra sản phẩm thì việc tách sản phẩm dễ dàng do có sự phân lớp giữa este/glyxerin

Metanol là một loại ancol tương đối dẻ tiền, nhưng khi sử dụng cả metanol và etanol, cần chú ý đến vấn đề an toàn cháy nổ Nhiệt độ bắt cháy của etanol là 8°C, trong khi metanol có nhiệt độ bắt cháy là 10°C.

Về đồ án này em xin nghiên cứu về quá trình tổng hợp biodiesel từ nguyên liệu metanol

2.1.1.2 Dầu thực vật (dầu đậu nành)

Dầu thực vật, đặc biệt là dầu đậu nành, là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất biodiesel, yêu cầu chỉ số axit thấp hơn 0,5 mg KOH/g dầu để đảm bảo hiệu suất chuyển hóa tối ưu Nếu chỉ số axit vượt quá 0,5 mg KOH/g dầu, hiệu suất biodiesel sẽ giảm xuống dưới 30% Dầu đã được tinh chế có thể sử dụng ngay cho phản ứng sản xuất biodiesel, trong khi dầu thực vật thô hoặc dầu thải với chỉ số axit cao cần được tinh chế để giảm thành phần axit béo thông qua quá trình trung hòa bằng kiềm.

Để xử lý axít tự do, trước tiên rửa bằng dung dịch Na2CO3 10%, sau đó dùng nước nóng 80-90°C và chỉ thị phenolphthalein để khử Khi lượng sô đa và xà phòng giảm, nước rửa sẽ nhũ hóa, cần tiếp tục rửa bằng dung dịch muối sunphát natri 5% cho đến khi đạt môi trường trung tính (kiểm tra bằng giấy pH) Tiếp tục rửa bằng nước nóng cho đến khi loại bỏ hoàn toàn ion sunphát (thử bằng dung dịch clorua bari), sau đó đuổi nước ở 130°C Đối với dầu thực vật hoặc mỡ động vật có chỉ số axit cao (trên 20 mg KOH/g dầu), quá trình tinh chế sẽ khó khăn, do đó có thể xử lý bằng cách phản ứng với metanol, sử dụng axit mạnh như axit sunfuric làm xúc tác Quá trình này tạo ra biodiesel và giảm lượng axit béo tự do trong dầu, tuy nhiên, thời gian phản ứng thường kéo dài trên 8 tiếng.

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel

Quá trình sản xuất biodiesel từ dầu thực vật có thể áp dụng nhiều loại xúc tác khác nhau, bao gồm xúc tác bazơ và xúc tác axit Trong đó, xúc tác bazơ là lựa chọn phổ biến nhất do hiệu quả và tính khả thi cao trong quy trình sản xuất.

Nhiệt độ phản ứng thấp, áp suất phản ứng ở điều kiện khí quyển

Hiệu suất chuyển hóa cao mà không có sản phẩm trung gian

Có các sản phẩm phụ ít nhất và thời gian phản ứng ngắn nhất

Hiện nay, nghiên cứu về sản xuất biodiesel sử dụng xúc tác enzym đang được tiến hành trên toàn thế giới Xúc tác enzym mang lại hiệu suất chuyển hóa cao trong khi điều kiện phản ứng lại rất linh hoạt Tuy nhiên, chi phí của xúc tác enzym vẫn là một thách thức lớn trong quá trình sản xuất.

Các glyxerit không thay đổi khi đun nóng và ngay cả khi đun sôi với rượu metanol nhưng khi có mặt của kiềm thì xảy ra phản ứng ngay:

Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình sản suất biodiesel với tác nhân rượu hóa là CH3OH là

Phản ứng này tuân theo cơ chế ái nhân đã được đề cập trong phần tổng quan Là một phản ứng thuận nghịch, để tăng tốc độ phản ứng theo chiều thuận, cần sử dụng dư rượu.

Tốc độ phản ứng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ, nồng độ xúc tác, tốc độ khuấy, thời gian phản ứng và tỷ lệ metanol/dầu Trong quá trình thực hiện, áp suất thường là áp suất khí quyển; việc sử dụng áp suất cao không cần thiết và có thể tiêu tốn thêm năng lượng.

Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy glyxerit bởi rượu, với việc tốc độ này gia tăng khi nhiệt độ tăng Thông thường, phản ứng diễn ra ở nhiệt độ từ 40 đến 80 độ C, với nhiệt độ lý tưởng khoảng 60 độ C do nhiệt độ sôi của metanol là 64,7 độ C.

Nồng độ xúc tác Na2CO3 ảnh hưởng lớn đến độ chuyển hóa, có thể đạt tới 99% trong điều kiện tối ưu Tốc độ phản ứng tăng khi nồng độ xúc tác nằm trong khoảng 2%-5% khối lượng Nếu nồng độ xúc tác quá thấp, tốc độ phản ứng sẽ chậm, dẫn đến hiệu suất thấp Ngược lại, nếu nồng độ quá cao, hiện tượng xà phòng hóa sẽ dễ xảy ra.

Tốc độ khuấy ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chuyển hoá; nếu khuấy chậm, khả năng tiếp xúc kém sẽ dẫn đến hiệu suất thấp Ngược lại, nếu khuấy quá mạnh, phản ứng xà phòng hoá cũng sẽ không đạt hiệu quả tốt.

Thời gian phản ứng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ chuyển hóa, với khoảng thời gian tối ưu từ 3 đến 8 giờ Nếu thời gian phản ứng quá ngắn, quá trình sẽ không hoàn tất, dẫn đến hiệu suất thấp Ngược lại, nếu thời gian kéo dài quá lâu, sẽ tiêu tốn năng lượng và không phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp.

2.1.3 Cách tiến hành tổng hợp biodiesel

2.1.3.1 Các thiết bị chính trong quá trình tổng hợp biodiesel

Thiết bị phản ứng là một bình ba cổ có dung tích 500ml, bao gồm một ổ cắm nhiệt kế để đo nhiệt độ, một ổ lắp sinh hàn nhằm ngưng tụ alcol bay hơi và quay trở lại thiết bị, cùng với một ổ để nạp hỗn hợp alcol và xúc tác vào bình phản ứng.

 Một máy khuấy từ có thiết bị gia nhiệt điều chỉnh được

 Một sinh hàn làm lạnh bằng nước để ngưng tụ alcol

Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng như sau:

3: Thiết bị khuấy từ gia nhiệt

7: Cốc 500ml, phễu chiết 250ml

8: Các loại thuốc thử Hình 2.1: Thiết bị phản ứng

Để trộn rượu với xúc tác, trước tiên cần cân chính xác một lượng Na2CO3 khan theo tính toán Sau đó, cho xúc tác vào bình tam giác 250ml và thêm lượng ancol đã được tính toán Tiến hành khuấy đều để hòa tan xúc tác vào trong ancol.

Để tiến hành phản ứng, cần cân chính xác lượng dầu thực vật và đưa vào thiết bị phản ứng Sau khi lắp đặt hệ thống theo sơ đồ, gia nhiệt dầu thực vật đến 40°C, bật máy khuấy từ và cho hỗn hợp rượu cùng xúc tác vào Tiếp theo, gia nhiệt hỗn hợp đến nhiệt độ phản ứng đã định, đồng thời mở sinh hàn nước để ngăn ngừa bay hơi rượu và giữ nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình phản ứng Cần đặc biệt chú ý không để nước lẫn vào dầu, và đảm bảo tất cả dụng cụ đều khô ráo trong quá trình thao tác.

Quá trình sản xuất biodiesel có thể được thực hiện theo sơ đồ sau:

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất Biodiesel

Các phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm

Phương pháp xác định chất lượng sản phẩm được thể hiên dưới bảng sau:

STT Các phương pháp phân tích Các chỉ tiêu dánh giá

1 Xác định chỉ số axit (TCVN 6127-

2 Xác định độ nhớt động học (TCVN

3 Xác định nhiệt độ chớp cháy của cốc kín(TCVN 2693-1995, ASTM -D93) Min 130

4 Xác định tỷ trọng (ASTM- D1298) 0.8 – 0.9

5 Xác định trị số xe tan (ASTM-D613) Min 47

Ngày đăng: 05/08/2021, 20:59

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1) Vũ An Đào (2005) “Tổng hợp biodiesel thân thiện môi trường từ dầu bông”, tuyển tập các báo cáo khoa học hội nghị xúc tác và hấp thụ toàn quốc lần thứ 3 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tổng hợp biodiesel thân thiện môi trường từ dầu bông
9) “Nghiên cứu xử lý dầu hạt cao su để tổng hợp biodiesel trên xúc tác NaOH” Tạp chí hóa học ứng dụng Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu xử lý dầu hạt cao su để tổng hợp biodiesel trên xúc tác NaOH
2) Kiều Đình Kiểm (1998), các sản phẩm và hóa dầu, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Khác
3) Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyên Nam Vinh (1997), Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu, mỡ thực phẩm, Nhà xuất bản khoc học và kỹ thuật Khác
4) Tử Văn Mặc, phân tích hóa lý (2003), phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội Khác
5) Đinh Thị Ngọ (2006), Hóa học dầu mỏ và khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Khác
6) Phạm Thế Thưởng(1992), hóa học dầu béo, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Khác
7) Đặng Thị Thu, Lê Ngộc tú,…. (2003), Công nghệ enzym, Nhà xuất bản kỹ thuật khoa học Hà Nội Khác
8) Nguyễn Tất Tiến (2001), Nguyên lý động cơ đốt trong, Nhà xuất bản giáo dục Khác

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN