Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nền kinh tế trên thế giới, các nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng bị cạn kiệt. Sự phát triển này cũng dẫn tới nhu cầu sử dụng dầu mỏ rất mạnh mẽ, làm cho kinh tế toàn cầu cân bằng một cách mong manh. Thế giới đã bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ vì tính dễ dùng của nó. Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu mỏ. Biodiesel là một sự thay thế đầy tiềm năng cho diesel dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó. Đây chắc chắn sẽ là xu hướng nhiên liệu của cả thế giới trong tương lai. Ở Việt Nam, ngành sản xuất nhiên liệu sinh học cũng đã bắt đầu được quan tâm phát triển. Tuy vẫn còn sơ khai nhưng đây hứa hẹn sẽ trở thành ngành sản xuất mang lại nhiều hiệu quả phát triển kinh tế cũng như bảo vệ môi trường của Việt Nam. Thấy được tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học, chúng em chọn đồ án môn học: “Thiết kế phân xưởng điều chế Biodiesel từ dầu ăn phế thải” với mong muốn phát triển thêm nguồn nhiên liệu xanh với những lợi ích thiết thực của nó đối với đời sống hàng ngày; đồng thời có thể giải quyết bớt một phần nào đó lượng dầu ăn thải vốn là một vấn đề nan giải hiện nay. Trong đồ án này sẽ đi khảo sát phương án điều chế Biodiesel với xúc tác kiềm năng suất 1000lngày để xem có đạt hiệu quả kinh tế không, để đưa vào hoạt động.
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Lời mở đầu Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nền kinh tế trên thế giới, các nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng bị cạn kiệt. Sự phát triển này cũng dẫn tới nhu cầu sử dụng dầu mỏ rất mạnh mẽ, làm cho kinh tế toàn cầu cân bằng một cách mong manh. Thế giới đã bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ vì tính dễ dùng của nó. Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu mỏ. Biodiesel là một sự thay thế đầy tiềm năng cho diesel dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó. Đây chắc chắn sẽ là xu hướng nhiên liệu của cả thế giới trong tương lai. Ở Việt Nam, ngành sản xuất nhiên liệu sinh học cũng đã bắt đầu được quan tâm phát triển. Tuy vẫn còn sơ khai nhưng đây hứa hẹn sẽ trở thành ngành sản xuất mang lại nhiều hiệu quả phát triển kinh tế cũng như bảo vệ môi trường của Việt Nam. Thấy được tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học, chúng em chọn đồ án môn học: “Thiết kế phân xưởng điều chế Biodiesel từ dầu ăn phế thải” với mong muốn phát triển thêm nguồn nhiên liệu xanh với những lợi ích thiết thực của nó đối với đời sống hàng ngày; đồng thời có thể giải quyết bớt một phần nào đó lượng dầu ăn thải vốn là một vấn đề nan giải hiện nay. Trong đồ án này sẽ đi khảo sát phương án điều chế Biodiesel với xúc tác kiềm năng suất 1000l/ngày để xem có đạt hiệu quả kinh tế không, để đưa vào hoạt động. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Hải và các thầy cô khoa Hóa và CNTP đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này. SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL 1.1Giới thiệu về BD 1.1.1 Sơ lược về BD 1.1.1.1 Khái niệm về Diesel BD đã manh nha từ rất sớm năm 1853 nhờ công trình nghiên cứu của E.Dufy và J.Patrick về chuyển hóa este của dầu thực vật, nhưng BD chỉ được chính thức ghi nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho ra mắt động cơ Diesel chạy bằng dầu lạc, sau đó ngày 10/08 được chọn là Ngày BD quốc tế ( International BD Day). Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập công ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho ra đời chiếc xe bằng Etanol. Nhưng do xăng dầu có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch có giá rẻ hơn nên nhiên liệu sinh học chưa được coi trọng. Nhưng trong thời gian gần đây, do giá xăng dầu tăng nhanh, nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch đe dọa và yêu cầu bức thiết về chống sự biến đổi khí hậu tòan cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành một nhu cầu thiết thực của nhân loại, nhất là khi các công nghệ biến đổi gen góp phần làm tăng đột biến sản lượng một số sản phẩm nông lâm nghiệp. Tóm lại, có thể hiểu một cách tổng quát Diesel là loại nhiên liệu bất kì dùng cho động cơ Diesel. Dựa theo nguồn gốc, có thể chia Diesel thành 2 loại: − Petrodiesel ( thường được gọi tắt là Diesel) là 1 loại nhiên liệu lỏng thu được khi chưng cất dầu mỏ ở phân đoạn có nhiệt độ từ 175 0 C đến 370 0 C, thành phần chủ yếu là hidrocacbon từ C 16 – C 21 . − Biodiesel: có nguồn gốc từ dầu thực vật ( cỏ, tảo, cây Jatropha, cây cao su…) hay mỡ động vật. Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải tuy rằng có thể cháy ở điều kiện thường nhưng vì có độ nhớt cao, một số loại có chỉ số acid lớn nên chúng không thể dùng trực tiếp cho các động cơ mà chúng cần phải được chuyển hóa thành Monoankyl – Este rồi mới đem đi sử dụng. Theo phương diện hóa học, BD là metyl este của những acid béo ( trong đó, thành phần tạo năng lượng chủ yếu là gốc hidrocacbon) 1.1.1.2 Tại sao phải sử dụng BD SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải − Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, áp lực về năng lượng và môi trường càng lớn. Trữ lượng dầu mỏ ngày càng giảm dần, do đó vấn đề đặt ra là cần tìm những nguồn năng lượng thay thế. Đó là có thể là năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, sóng biển, năng lượng nhiệt trong lòng đất. Tất cả nguồn năng lượng đó hiện đang được nghiên cứu ứng dụng nhưng vấn đề an tòan khi sản xuất và giá thành của nó còn cao nên việc áp dụng đại trà còn nhiều trở ngại. − Một nguồn năng lượng mới từ Biomass đang được chú ý và có nhiều triển vọng vì tính hiện thực cũng như khả năng tái sinh và phù hợp với sinh thái của môi trường − Etanol đi từ mía đường, tinh bột cũng sẽ là một dạng nhiên liệu sinh học có triển vọng. − Dầu mỡ động thực vật cũng là một dạng nguyên liệu để tạo ra không chỉ các hợp chất hữu cơ cơ bản mà còn tạo ra nhiên liệu cho các động cơ đốt trong tương tự dầu DO hay FO của dầu mỏ. Đó chính là Biodiesel. Dự báo nguồn nhiên liệu này sẽ chiếm 15-20% trong tổng nhu cầu nhiên liệu của thế giới trong vòng 50 năm tới. 1.1.2 Ưu điểm của BD so với Diesel truyền thống − BD là một trong những nguồn nhiên liệu thay thế ít gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ con người; là loại nhiên liệu sạch hơn vì khí thải khi đốt BD hầu như sẽ không có SO x , hàm lượng CO và hidrocacbon thơm giảm so với khi đốt diesel truyền thống (chẳng hạn như benzofluoranthense ít hơn 56%, benzopysenes ít hơn 71% ). − Là nguồn nhiên liệu thay thế cho diesel khi sử dụng cho động cơ diesel mà không ảnh hưởng đến động cơ. Là loại nhiên liệu có thể được dùng dạng tự do hoặc pha trộn với diesel nhằm đạt được hiệu quả sử dụng và kinh tế theo yêu cầu của từng quốc gia. − Là loại nhiên liệu tái sinh nên BD sẽ là thế mạnh của các nước có nền nông nghiệp phát triển. − Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên khi thất thoát ra ngoài môi trường sẽ ít độc hại hơn rất nhiều so với các loại xăng dầu từ dầu mỏ. − Khi đạt các tiêu chuẩn thì BD sẽ là nhiên liệu ít ăn mòn động cơ hơn so với diesel. 1.1.3 Một số thông số kỹ thuật được đưa ra so sánh giữa hai loại nhiên liệu SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Khí thải Đơn vị Diesel truyền thống BD từ dầu nành BD từ dầu thải NOx g 0.944 1.156 1.156 CO g 0.23 0.136 0.156 Hidrocacbo n g 0.0835 0.0040 0.0038 Bảng1.1.3.1: So sánh nồng độ khí thải giữa DO và Biodisel Nhiên liệu Năng suất toả nhiệt (MJ/Kg) DO 44,8 BDO 37,2 Methanol 18,2 Glyxerin 18,3 Dầu dừa 35,3 Dầu Jatropha 39,6 Dầu hạt cao su 39.18 Bảng1.1.3.2: Bảng so sánh năng suất toả nhiệt của một số loại nhiên liệu Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17 Độ nhớt động học ở 40 0 C, mm 2 /s 1,3 – 4,1 4,0 – 6,0 Tỉ trọng ở 15 0 C, lb/gal 7,079 7,328 Hàm lượng nước và cặn cơ học, 0,05 0,05 SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải max Điểm chớp cháy, 0 C 60 - 80 100 – 170 Điểm đông đặc, 0 C -15 - 5 -3 _ -12 Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65 Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel [5] 1.1.4 Các thông số hóa lý kỹ thuật của Biodiesel: 1.1.4.1 Chỉ số Cetan Chỉ số Cetan là đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả năng tự bắt cháy của các loại nhiên liệu diesel, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm 2 hidrocacbon: − n – Cetan C 16 H 34 là chất có khả năng bắt cháy cao nhất với chỉ số qui định là 100 , khi đó “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetan − α - metyl naphtalen C 11 H 10 là chất khó bắt cháy nhất với chỉ số cetan qui định là 0 Những hợp chất có mạch thẳng thì dễ bắt cháy nên có chỉ số Cetan cao, trong khi hợp chất vòng hoặc mạch nhánh thì có chỉ số Cetan thấp hơn. Bản chất cháy của diesel trong động cơ là bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) ở dạng đã phối trộn với Oxy và có nhiệt độ cao thích hợp sẽ cháy và sinh công. Biodiesel cần có chỉ số cetan cao để đảm bảo quá trình cháy, nếu cao quá sẽ gây lãng phí nhiên liệu vì 1 số thành phần ở nhiệt độ cao trong xilanh sẽ phân hủy thành cacbon tự do (còn gọi là muội than) trước khi cháy, tuy nhiên nếu chỉ số cetan quá thấp sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ (do có nhiều thành phần khó bị oxy hóa đòi hỏi phải phun rất nhiều nhiên liệu vào xylanh mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến lượng nhiên liệu bị đốt cháy nhiều hơn yêu cầu, nhiệt lượng sinh ra rất lớn gây tăng mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị mòn và động cơ rung giật).Vì thế, chỉ số Cetan là một trong những tiêu chuẩn đã được quy định theo từng quốc gia cho các loại nhiên liệu trong đó có Biodiesel.Thông thường, với động cơ Diesel chậm (dưới 500 rpm), chỉ số cetan khoảng 45 đến 50; còn đối với động cơ chạy nhanh (đến 1000 rpm) chỉ cần trên 50. 1.1.4.2 Điểm đục SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Điểm đục là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục do có một số chất bắt đầu kết tinh. Điểm đục có ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel, đặc biệt khi nó được sử dụng ở các nước có nhiệt độ hạ thấp khi mùa đông đến. Khi nhiệt độ thấp, độ nhớt sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu. Nếu nhiệt độ hạ thấp hơn nhiệt độ tạo điểm đục thì những tinh thể kết tinh sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành những mạng tinh thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn cũng như thiết bị lọc làm động cơ không hoạt động được. 1.1.4.3 Điểm chảy Điểm chảy là nhiệt độ mà toàn bộ thể tích của hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn sang thể lỏng. Điểm đục và điểm chảy là thông số được xác định nhằm dự đóan khả năng sử dụng của Biodiesel ở nhiệt độ thấp. 1.1.4.4 Điểm chớp cháy Điểm chớp cháy là nhiệt độ mà ở đó hỗn hợp bắt đầu bắt lửa và cháy. Chỉ số này dùng để phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Điểm chớp cháy của Metyl este tinh khiết là hơn 200 0 C, và Metyl este được xếp loại vào những chất khó cháy. Tuy nhiên, trong quá trình điều chế và tinh chế, Methanol dư còn lẫn trong sản phẩm và làm hạ thấp điểm chớp cháy. Điều này gây nguy hiểm khi điểm chớp cháy hạ xuống thấp. Đồng thời Methanol là chất ăn mòn thiết bị kim loại. Do vậy điểm chớp cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn quản lý chất lượng Biodiesel vừa để kiểm tra lượng Methanol dư thừa. 1.1.4.5 Độ nhớt Độ nhớt: thể hiện khả năng kháng lại tính chảy của chất lỏng. Thông số này phụ thuộc vào sự ma sát của một phần chất lỏng khi trượt lên phần chất lỏng khác. Độ nhớt của nhiên liệu càng cao càng không có lợi khi sử dụng vì nó làm giảm khả năng phân tán khi được phun vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắng cặn trong thiết bị. Chính vì vậy người ta mới buộc phải chuyển các loại dầu mỡ động thực vật thành Biodiesel rồi mới đem đi sử dụng vì Biodiesel có độ nhớt thấp hơn nhiều. SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Ngoài ra còn có các chỉ số khác. Tất cả các chỉ số hóa lý này được nghiên cứu và xây dựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho Biodiesel. Bảng 1: Tiêu chuẩn cụ thể của Biodiesel Tính chất Phương pháp thử Giới hạn Đơn vị Nhiệt độ chớp cháy (phương pháp cốc kín) ASTM D 93 130 min 0 C Nước và cặn ASTM D 2709 0,05 max % thể tích Độ nhớt động học ở 40 0 C ASTM D 445 1,9 – 6,0 mm2/s Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max % khối lượng Sulfur tổng ASTM D 4294 - 99 0,05 max % khối lượng Điểm đục ASTM D 2500 oC Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối lượng Chỉ số acid ASTM D 664 0,8 max mg KOH/g Hàm lượng Glyxerin tự do ASTM D 6854 0,02 max % khối lượng Hàm lượng Glyxerin tổng ASTM D 6854 0,24 max % khối lượng Hàm lượng photpho ASTM D 4951 10 Ppm 1.2Các nguồn nguyên liệu để sản xuất BD 1.2.1 Các nguồn nguyên liệu chính 1.2.1.1 Dầu thực vật Bảng 2: Nguồn gốc các loại dầu thực vật. Cọ dầu Từ hơn 10 năm trước đã trồng tại Long An, đạt 4 tấn dầu /ha. Tuy nhiên có 1 số khó khăn: trồng qui mô lớn mới hiệu quả vì cần đầu tư dây chuyền xử lý ngay sau thu hoạch do trong hạt chứa mem lipase phân hủy dầu trong vòng 24 giờ thành este và glycerin nên cần diệt men lipase (bằng nồi hơi); cọ dầu không khó trồng nhưng cần mưa quanh năm – khó đạt được ở Việt Nam. Hiện nay hầu như không phát triển được. Vừng Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, hiện đang trồng đại trà tại Nghệ An, Thanh Hóa, Gia Lai, An Giang.Hiện nay vừng chủ yếu được xuất khẩu sang Nhật (cả hạt và dầu). Dừa Diện tích trên 180000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ha, bằng ¼ so với cọ dầu. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa rất hiệu quả đối với nông dân do các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ công mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá dừa trái tăng (khoảng 15000 đ/l). Đậu Hạt thu mua trong dân 5000 đ/kg, đậu nành nhập khẩu từ Mỹ 3500 đ/kg ( kể cả SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải nành thuế nhập khẩu). Hướng dương Trồng thử nghiệm ở Củ Chi (đạt khoảng 2.5 tấn /ha), Lâm Đồng ( đạt 3.5 – 5 tấn/ha). Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể. Do đó hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng. Bông vải Theo chính sách Nhà nước về tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diện tích trồng cây bông sẽ phát triển nhanh chóng. Diện tích 2003, 2005, 2010 tương ứng là 33000 ha, 60000ha và 120000ha. Dầu hạt bông cải có thể là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất BD và ta chưa loại được độc tố gossypol nên không thể dùng để sản xuất dầu ăn. Dầu bông vải thô hiện nay giá khoảng 7000 đ/l. (Theo báo cáo khoa học lần thứ nhất về nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (Biofuel và BD ở Việt Nam) 23/08/2006 trang 18) Bảng 3: Tính chất các loại dầu thưc vật Tính chất Dầu hạt cao su Dầu hoa hướng dương Dầu hạt cải Dầu hạt bông cải Dầu hạt dậu nành Thành phần acid béo (i) Acid panmitic C(16:0) (ii) Acid stearic C(18:0) (iii) Acid oleic C(18:1) (iv) Acid linoleic C(18:2) (v) Acid linolenic C(18:3) 10,2 8,7 24,6 39,6 16,3 6,8 3,26 16,93 73,73 0 3,49 0,85 64,4 22,3 8,23 11,67 0,89 13,27 57,51 0 11,75 3,15 23,26 55,53 6,31 Tỉ trọng 0,91 0,918 0,914 0,912 0,92 Độ nhớt ở 40 0 C (mm 2 /s) 66,2 58 39,5 50 65 Điểm chớp cháy ( 0 C) 198 220 280 210 230 Nhiệt trị (MJ/kg) 37,5 39,5 37,6 39,6 39,6 Chỉ số acid 34 0,15 1,14 0,11 0,2 SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Nước ta tuy là nước nông nghiệp nhưng hàng năm chúng ta vẫn phải nhập một lượng rất lớn dầu thực vật để tinh luyện phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Sở dĩ như vậy vì giá mua nguyên liệu hạt, quả có dầu ở nước ta đôi khi bằng hoặc cao hơn so với giá nhập dầu thực vật thô từ những nước có tiềm năng như Malayxia, Mỹ…Do đó ta nên định hướng nghiên cứu sản xuất BD từ các loại dầu thực vật không có giá trị thực phẩm có giá thành thấp như dầu bông, dầu hạt cao su, dầu hạt Jatropha … 1.2.1.2 Mỡ động vật Mỡ động vật được chia ra làm 2 nhóm : mỡ động vật trên cạn và mỡ động vật dưới nước. − Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu là palmaitic và axit stearic (mỡ heo, mỡ bị). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhóm omêga-6 hơn, hầu như không có omêga-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ thường. Các axit béo thuộc nhóm omêga-6 có tác dụng làm co mạch, tăng huyết áp. − Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhóm omêga-3 tương đối lớn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường. Việc lựa chọn loại dầu thực vật hoặc mỡ động vật nào phụ thuộc vào nguồi tài nguyên sẵn có và điều kiện khí hậu cụ thể của từng vùng. Chẳng hạn như ở Châu Âu sử dụng chỉ yếu là cải dầu và dầu hướng dương; ở Mỹ- dầu đậu nành; ở Châu Mỹ- dầu đậu nành, hướng dương và thầu dầu; ở miền Nam Châu Phi- dầu đậu nành, dầu mè; ở Đông Nam Á- dầu cọ, dầu dừa và dầu mè; ở Châu Úc- cải dầu, dầu lanh và dầu cọ nhập từ Đông Nam Á. Sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có, các nguyên liệu phế thải như dầu ăn vừa góp phần bảo vệ môi trường vừa giúp tạo ra nguồn nhiên liệu mới thay thế cho các sản phẩm dầu mỏ đang dần cạn kiệt. 1.2.1.3 Giới thiệu về dầu ăn phế thải Thành phần hoá học của dầu ăn phế thải Tương tự như dầu thực vật, dầu ăn phế thải có thành phần chính là triglycerit, ngoài ra còn có một lượng nhỏ acide béo tự do. Thành phần acid béo trong dầu ăn phế thải không thay đổi nhiều so với dầu nguyên chất. Bảng 4. So sánh thành phần dầu ăn phế thải và thành phần dầu ăn nguyên chất. SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải Thành phần acid béo (% khối lượng) Đơn vị tính Dầu dừa Dầu ăn phế thải C 6 : 0 % 0.03 1.3131 C 8 : 0 % 6.11 9.9753 C 10 : 0 % 5.94 7.3156 C 12 : 0 % 52.29 49.5915 C 14 : 0 % 17.56 16.2820 C 15 : 0 % 0 0 C 16 : 0 % 8.22 7.3434 C 16 : 1 % 0 0 C 18 : 0 % 2.11 2.0109 C 18 : 1 % 6.28 4.8262 C 18 : 2 % 1.45 1.3420 Bảng 5: Tính chất hoá lý của dầu ăn phế thải và dầu ăn nguyên chất: Tính chất Đơn vị Dầu ăn nguyên chất Dầu ăn phế thải Tỉ trọng ở 40 0 C - 0.22 0.176 Độ nhớt ở 40 0 C mm 2 /g 4.17 8.39 Chỉ số axide mgKOH/g 4.74 8.639 Chỉ số Iod g/100g 9.15 8.5657 Chỉ số xà phòng hoá mgKOH/g 255.57 270.0 Điểm chớp cháy 0 C 287.25 243 Điểm vẩn đục 0 C 25 16.5 Điểm chảy 0 C 22 14 Dầu rán phế thải ở Việt Nam đang có hàm lượng acid béo tự do thấp, nên có thể sử dụng công nghệ sản xuất biodiesel một giai đoạn, đơn giản. Còn sản phẩm biodiesel từ các loại nguyên liệu đầu vào khác nhau có chất lượng như nhau, miễn là công nghệ chuyển hóa đạt trên 98%. Dầu rán phế thải từ nhà máy mì ăn liền thường dùng qua nhiều lần, giá thành rất rẻ. Giá sản phẩm biodiesel phụ thuộc cơ bản vào giá dầu rán phế thải. Trong khi đó giá dầu rán phế thải lại rẻ cộng với công nghệ sản xuất có chi phí thấp chắc chắn giá sản phẩm biodiesel chỉ bằng 1/2 giá diesel dầu mỏ – “PGS Phạm Ngọc Lân cho biết” 1.3Công nghệ sản xuất BD 1.3.1 Các phương pháp điều chế BD từ dầu thực vật SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang 10 [...]... kiềm làm xúc tác cho phản ứng transeste hóa, khả năng phản ứng với xúc tác kiềm tạo ra xà phòng là rất ít do có thể sử dụng xúc tác kiềm Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa este : Ngun liệu: Thành phần và bản chất của ngun liệu có ảnh hưởng quan trọng đến q trình điều chế biodiesel Theo cơng trình nghiên cứu Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo phương. .. Phước Sang 13 Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS Nguyễn Quốc Hải ngun nhân chính làm cho loại xúc tác này ít được sử dụng rỗng rãi trong cơng nghiệp Thường ta chỉ dùng xúc tác khi dầu thực vật có hàm lượng acid béo tự do FFA ( Free fatty acid) cao 1.3.2.2 Xúc tác base Phản ứng diễn ra nhanh hơn khi ta dùng xt acid Vì lý do này, cũng với việc xúc tác base ít ăn mòn thiết bị hơn acid nên loại xúc tác này rất... mỡ SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang 21 Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS Nguyễn Quốc Hải PHẦN B: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Quy trình cơng nghệ 2.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị Dầu ăn phế thải 9 1 2 3 Metanol và xúc tác baz o Nướ c ra 4 Nước vào 5 6 Nước rửa Dầu ăn phế thải Nước Methanol, xúc tác kiềmNước rửa 7 8 Este hóa bằng bazơ Nước ra Nước vào Tách pha PID Biodiesel Nước rửa Glixerin Glixerin Metanol... khơng mong muốn làm giảm họat tính xúc tác, hoặc do sự gia tăng phản ứng xà phòng hóa (trong trường hợp sử dụng xúc tác kiềm) dẫn đến giảm hiệu suất phản ứng và khả năng phân tách sản phẩm Tỷ lệ (methanol:dầu): theo lý thuyết thì 1 mol dầu chỉ cần 3 mol alcol, tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ mol methanol thì hiệu suất phản ứng tăng Tỷ lệ (xúc tác: dầu): Sự gia tăng tỷ lệ xúc tác: dầu sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất... sau: kMGt > kDGt > kTGt Phản ứng ancol phân với xúc tác kiềm xảy ra với vận tơc lớn ngay cả ở nhiệt độ thường Tuy nhiên chỉ có lợi khi chất béo sử dụng có hàm lượng axít béo tự do thấp và hỗn hợp thật khan Nếu hỗn hợp chứa nhiều nước và axit béo tự do thì xà phòng hình thành làm mất hoạt tính kiềm vì xúc tác sẽ chuyển sang dạng muối tức mất đi khả năng xúc tác cho phản ứng Ngồi ra xà phòng còn tạo thành... Quyết Trần Phước Sang 12 Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS Nguyễn Quốc Hải Các kỹ thuật thực hiện phản ứng transeste hóa: So với các phương pháp khác, phương pháp khuấy gia nhiệt có nhiều triển vọng áp dụng trong cơng nghiệp do tính dễ thực hiện Nhược điểm của phương pháp này là thời gian phản ứng dài Để khắc phục nhược điểm này, ta sẽ dùng xúc tác thích hợp 1.3.2 Các loại xúc tác thường sử dụng cho phản... suất thu được khá cao và tinh chế sản phẩm dễ dàng Các xúc tác acid Lewis dị thể như Al 2O3 , AlCl3 cũng cho kết quả khá tốt nhưng phản ứng phải được tiến hành trong pha khí Chính vì vậy mà phương pháp này khá tốn kém và chỉ được sử dụng để điều chế các ester đặc biệt mà phương pháp phản ứng trong pha lỏng khơng đáp ứng được SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang 17 Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS Nguyễn... hòa bazơ dư Cụm xử lí công nghệ PID o Nước nóng 70 C Rửa ( khuấy, tách) Tên thiết bò Bình chứa dầu nhập liệu Sinh hàn nước Động cơ cánh khuấy Bình chứa Methanol và xúc tác bazơ Thiết bò phản ứng chính Thiết bò tách pha Thiết bò rửa Biodiesel Bình chứa Methanol,Glixerin và tạp chất Thiết bò lọc dầu ăn phế thải Thiết bò gia nhiệt dầu tải Số lượng 1 2 4 1 1 6 1 1 Ghi chú 1 1 2.1.2 Sơ đồ khối qui trình Làm... el 22 Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS Nguyễn Quốc Hải 2.1.3 Qui trình cơng nghệ Hệ thống được được nhập liệu gián đoạn và được tháo liệu liên tục + Dầu ăn phế thải sau khi được lọc cặn được dẫn vào bể chứa số (1) Methanol và xúc tác bazơ nhiệt độ 25 0C ở bể chứa (4) + Tiến hành khuấy sơ bộ (nhờ động cơ khuấy 3) để hỗn hợp đạt độ đồng nhất tương đối (thời gian khuấy khoảng 1 phút) + Ngun liệu và xúc tác. .. về xúc tác enzyme vẫn được phát triển mạnh mẽ Điểm chủ yếu của những cơng trình này là tối ưu hóa các điều kiện phản ứng (dung mơi, nhiệt độ, pH, cơ chế sinh enzyme…) để thiết lập những đặc tính phù hợp để áp dụng vào sản xuất Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn chưa hiệu quả bằng khi ta dùng xúc tác base và thời gian phản ứng còn khá dài ( hàng chục giờ) SVTH: Phan Ngọc Quyết Trần Phước Sang 14 Đồ án . hàng ngày; đồng thời có thể giải quyết bớt một phần nào đó lượng dầu ăn thải vốn là một vấn đề nan giải hiện nay. Trong đồ án này sẽ đi khảo sát phương án điều chế Biodiesel với xúc tác kiềm năng. quá trình điều chế biodiesel. Theo công trình nghiên cứu Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo phương pháp hóa siêu âm” do tác giả Nguyễn Thị Phương Thoa. ứng tăng. Tỷ lệ (xúc tác: dầu): Sự gia tăng tỷ lệ xúc tác: dầu sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Vì vậy, ta cần khảo sát tìm tỷ lệ xúc tác: dầu cho hợp lý đối với mỗi lọai xúc tác. Tốc độ khuấy