Nghiên ứu đặ tính nhiên liệu ủa hỗn hợp biodieseldiesel xây dựng tiêu huẩn kỹ thuật ho nhiên liệu hỗn hợp b5

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU CỦA HỖN HỢP BIODIESEL/DIESEL – XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CHO NHIÊN LIỆU HỖN HỢP B5 NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỮU CƠ – HỐ DẦU MÃ SỐ : THÁI QUỲNH HOA Người hướng dẫn khoa học : GS TS ĐÀO VĂN TƯỜNG HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131431201000000 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Qúa trình tạo thành dầu thực vật 1.1.2 Quá trình dự trữ chất hạt dầu 1.1.3 Thành phần hoá học 1.1.4 Giới thiệu số loại làm nguyên liệu sản xuất biodiesel 1.2 Tổng quan nhiên liệu 1.2.1 Nhiên liệu khoáng truyền thống 13 13 1.2.1.1 Thành phần hoá học nhiên liệu diesel 14 1.2.1.2 Một số tiêu hoá lý nhiên liệu diesel 14 1.2.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu diesel 17 1.2.2 Nhiên liệu sinh học 1.3 Tổng quan biodiesel 18 20 1.3.1 Đặt vấn đề 20 1.3.2 Khái quát nhiên liệu biodiesel 21 1.3.2.1 Nguyên liệu cho trình sản xuất biodiesel 22 1.3.2.1 Ưu điểm, nhược điểm nhiên liệu biodiesel 23 1.3.3 Các phương pháp sản xuất biodiesel 26 1.3.4 Giới thiệu số trình sản xuất biodiesel 27 1.3.5 Quá trình trao đổi este sử dụng xúc tác bazơ 1.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi este 34 34 1.3.7 Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng nhiên liệu biodiesel Việt nam giới 1.3.8 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu biodiesel 100 % (B100) 35 38 CHƯƠNG - THỰC NGHIỆM 40 2.1 Phân tích tính chất nguyên liệu 40 2.1.1 Xác địn số axit độ axit 40 2.1.2 Xác định số xà phòng 41 2.1.3 Xác định độ ẩm hàm lượng chất bay 43 2.1.4 Xác định số iốt 43 2.2 Quá trình tổng hợp biodiesel 45 2.2.1 Nguyên liệu tổng hợp 45 2.2.2 Quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật 46 2.2.3 Cách tiến hành 46 2.2.4 Các phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm 49 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp sử dụng xúc tác đồng thể, NaOH 52 52 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 52 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 53 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ xúc tác 55 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol metanol/dầu 56 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 58 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp sử dụng xúc 59 tác dị thể Na CO 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 59 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 61 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ xúc tác 62 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol metanol/dầu 64 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 65 3.2.6 Khảo sát khả tái sử dụng xúc tác dị thể 67 3.3 So sánh hai phương pháp tổng hợp xúc tác đồng thể dị thể 68 3.4 Nghiên cứu tỷ lệ pha trộn biodiesel/diesel 69 3.5 Phân tích tiêu hố lý nhiên liệu biodiesel (B5) 73 3.6 Đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu 80 biodiesel (B5) KẾT LUẬN 86 KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 - Hàm lượng axit béo tự số loại dầu thực vật Bảng 1.2 - Hàm lượng axit béo tự số loại dầu thực vật Bảng 1.3 - Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diesel Bảng 1.4 - Chỉ tiêu kỹ thuật cho nhiên liệu Biodiesel (B100) Bảng 2.1 - Chỉ tiêu chất lượng dầu cọ tinh luyện Bảng 2.2 - Chỉ tiêu chất lượng dầu nành sơ chế Bảng 3.1 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.2 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.3 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.4 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.5 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.6 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.7 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.8 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.9 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.10 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.11 - Ảnh hưởng việc tái sử dụng xúc tác đến độ chuyển hoá Bảng 3.12 - Chỉ tiêu chất lượng cho nhiên liệu B5, B100 diesel DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 - Dự báo nguồn cung dầu mỏ giới Hình 1.2 – Sơ đồ trình sản xuất gián đoạn Hình 1.3 – Sơ đồ trình sản xuất liên tục Hình 1.4 – Sơ đồ qúa trình sản xuất với ngun liệu đầu vào có hàm lượng axit béo cao Hình 1.5 – Sơ đồ trình Biox Hình 1.6 – Sơ đồ trình sản xuất theo phương pháp siêu tới hạn Hình 2.1 – Sơ đồ mơ tả thiết bị q trình tổng hợp Biodiesel Hình 3.1 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.2 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hố (xúc tác đồng thể) Hình 3.3 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hố (xúc tác đồng thể) Hình 3.4 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.5 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.6 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.7 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hố (xúc tác dị thể) Hình 3.8 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hố (xúc tác dị thể) Hình 3.9 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.10 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.11 - Ảnh hưởng việc tái sử dụng xúc tác đến độ chuyển hố Hình 3.12 - Phổ hồng ngoại metyl este tổng hợp từ dầu cọ Hình 3.13 - Phổ hồng ngoại metyl este tổng hợp từ dầu nành Hình 3.14 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu nành Hình 3.15 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu cọ Hình 3.16 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu dừa -1MỞ ĐẦU Ngày vấn đề khai thác sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu tự nhiên đứng trước nhiều khó khăn, thách thức Nhu cầu người ngày tăng, nguồn nguyên liệu tự nhiên ngày cạn kiệt Bên cạnh đó, việc sử dụng nguyên nhiên liệu gây nhiều vấn đề nảy sinh mà người phải đối phó tình trạng nhiễm mơi trường, cân sinh thái, tình trạng nóng lên trái đất v.v….làm ảnh hưởng đến môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống Không nằm ngồi xu tất yếu đó, nhiên liệu thu từ nguồn nguyên liệu hoá thạch dần cạn kiệt gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường Đứng trước thực tế đó, nhà khoa học, nhà quản lý mơi trường chí nhà lãnh đạo quốc gia giới quan tâm đến việc giải vấn đề Một giải pháp ưu tiên hàng đầu tìm nguồn nguyên liệu thay hơn, an tồn quan trọng có khả tái tạo [23] Trong nguồn nhiên liệu sinh học đặc biệt nhiên liệu biodiesel quan tâm nhiều xu hướng diesel hoá loại động phát triển [6,29,35] Biodiesel sản xuất từ nguồn nguyên liệu sẵn có, dễ dàng tái tạo dầu mỡ động thực vật, dầu thu hồi v.v….Biodiesel sử dụng nhiên liệu, đồng thời phối trộn với nhiên liệu diesel truyền thống sản phẩm cháy hơn, an tồn với mơi trường [36] Trên giới việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu biodiesel có từ 20 năm Các nước giới có tiêu chuẩn qui định yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu biodiesel ASTM, DIN….[25, 29] Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học -2Việt nam nước nông nghiệp phát triển, với nguồn thực vật phong phú đa dạng nên thuận lợi việc nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học nhiên liệu biodiesel Ở nước ta có số nhà khoa học nghiên cứu sản xuất thành liệu đưa thị trường Tuy nhiên, nước ta chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh tiêu kỹ thuật cho sản phẩm sở tham khảo giới, đồng thời thay đổi cho phù hợp với điều kiện Việt nam cần thiết có ý nghĩa thực tiễn to lớn Trong luận văn đề cập đến vấn đề sau: − Tổng quan trình tổng hợp biodiesel từ nguồn thực vật khác xúc tác bazơ đồng thể xúc tác dị thể − Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp biodiesel như: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, nồng độ xúc tác, tỷ lệ metanol/dầu, tốc độ khuấy trộn − Nghiên cứu pha trộn biodiesel diesel với tỷ lệ % thể tích biodiesel 95 % diesel (B5) phân tích tiêu hỗn hợp nhiên liệu phối trộn − Đề xuất nội dung Tiêu chuẩn Việt nam yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho sản phẩm B5 Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học -3CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Quá trình tạo thành dầu thực vật Quá trình tạo thành dầu hạt xảy hạt chín Các hợp chất hữu vô thiên nhiên chuyển vào hạt từ phần xanh (lá) từ đất thơng qua rễ, từ chuyển thành chất dự trữ hạt 1.1.2 Quá trình dự trữ chất hạt dầu Khởi đầu trình tạo chất hydratcacbon mà điển hình tinh bột Sau hạt chín dần hạt tinh dầu chuyển dần thành lipit Trong tế bào, từ ngày đầu hạt chín, số hạt tinh bột có tinh dầu chiếm chỗ, tinh bột dầu có vùng trung gian có sản phẩm tinh bột chuyển hóa thành dầu [7] Ở giai đoạn cuối q trình chín, tinh bột tế bào hạt dầu biến hoàn toàn chuyển thành dầu Giai đoạn đầu hạt chín, dầu có nhiều axit béo tự do, sau lượng axít béo tự giảm dần hàm lượng triglyxerit dạng hợp chất liên kết phân tử glyxerin với phân tử axit béo tăng dần Quá trình tạo glyxerit qua giai đoạn: H2 C OH HC OH H2 C OH + R 1COOH Thái Quỳnh Hoa H2C OCOR HC OH H2C OH + H2 O Luận văn thạc sĩ khoa học