Hoàn thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 kg trên ngày

Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP VIỆN KH&CN VIỆT NAM NĂM 2007-2008 Phần I: Thông tin chung về đề tài: I.1. Tên đề tài: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 KG/ngày I.2. Thuộc hướng: Khoa học vật liệu I.3. Thời gian thực hiện: từ 01/01/2007- đến 31/12/2008 I.4. Cấp quản lý: Viện KH&CN VIỆT NAM I.5. Kinh phí: 300.000.000,00 đồng VN( Ba trăm triệu đồng VN) Tổng số: 300.000.000,00 đồng Trong đó, từ ngân sách SNKH: 300.000.000,00 đồng I.6. Thuộc chương trình (nếu có): KHCN cấp Viện KH&CN VN 2007-2008 I.7. Chủ nhiệm đề tài: - Họ và tên: Hồ Sơn Lâm - Học hàm, học vị: PGS.TS. - Chức vụ: Viện trưởng, NCVCC - Điện thoại: 08.8237926 ,Fax: 08.8236073, E-mail:imshcm@hcm.vnn.vn - Địa chỉ cơ quan công tác: Số 1.Mạc Đĩnh Chi, Q1-TPHCM I.8. Những người tham gia thực hiện đề tài: STT Họ và tên Cơ quan công tác Trách nhiệm trong đề tài Số tháng làm việc cho đề tài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 PGS.TS.Hồ Sơn Lâm Th.S.Võ Đỗ Minh Hoàng Th.S. Nguyễn Thị Thu Thảo K.S.Trần Ngọc Thắng KS. Vũ Thị Thu Nhi KS.Lê Thị Hoà K.S. Nguyễn Thành Công CS. Bùi Thị Tiền Th.S.Bùi Duy Du KS.Nguyễn Nghĩa Long Hùynh Ngọc Điệp Châu Thanh Phương Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD Viện KHVLUD ViệnKHVLUD Viện KHVLUD ĐH TĐT ĐH TĐT Chủ nhiệm Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Kế toán Thành viên SV làm LV Sv làm LV 24 12 24 24 12 24 12 12 24 12 03 03 I.8. Đơn vị chủ trì đề tài: Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng - Điện thoại: 08.8243507 Fax:08.8236073, E-mail:imshcm@hcm.vnn.vn - Địa chỉ: Số 1.Mạc Đĩnh Chi, Q1-TPHCM Phần II: Nội dung KH&CN của đề tài: Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày II.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: II.1.1.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu đã được Rudolf Diesel tiến hành cách đây trên 100 năm. Tháng giêng năm 1991, chương trình nghiên cứu sử dụng Biodiesel của CHLB Đức bắt đầu chính thức hoạt động, thế mà 10 năm sau sản lượng Biodiesel của Đức đã đạt trên 1 triệu tấn/năm. Chỉ trong thời gian tương đối ngắn hàng loạt các nhà máy sản xuất nhiên liệu biodiesel ở qui mô công nghiệp với công suất vài trăm ngàn tấn/năm đã ra đời, tập trung nhiều nhất ở Đức, Italia, áo, Pháp, Thụy Điển, Tây Ban Nha. Tổng công suất hiện nay của châu âu là 2 triệu tấn. Trong khi đó tại châu á, việc nghiên cứu và ứng dụng BDF cũng phát triển mạnh, tiêu biểu như: ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hồng Kông. Ngoài ra, các nước Châu Phi và Châu úc cũng đang bước đầu triển khai nghiên cứu nhiều về BDF. Trong thực tế, trên thế giới, nước sử dụng rộng rãi BDF nhất hiện nay là Hoa Kỳ với nhiều chính sách ưu đãi. Từ năm 2001, Anh cũng đã đưa ra thị trường nhiên liệu chứa 5% biodiesel. Hiện nay toàn bộ nhiên liệu diesel của châu Âu trên thị trường đều chứa 5% biodiesel (Từ 1/1/2005). Năm 2003 Đức có hơn 1500 trạm bơm nhiên liệu BDF với tổng sản lượng BDF trên 1 triệu tấn, tương đương trên 20 triệu tấn nhiên liệu phối trộn B5. Tại các nước EU, thuế nhiên liệu cấu thành khoảng 50% giá bán diesel. Tháng 2/1994, Nghị viện Châu Âu đã quyết định giảm 90% thuế nhiên liệu cho BDF (Pháp và Đức miễn thuế hoàn toàn cho BDF). Với những luật định ưu đãi về thuế, Châu Âu dự tính sẽ tăng thị phần biodiesel từ 2% năm 2005 lên 5,75% năm 2010 (tương đương 7 triệu tấn BDF) đến năm 2020 đạt 20%. Nguyên liệu cho sản xuất BDF ở Châu Âu là dầu thực vật trong đó đa số có nguồn gốc dầu hạt cải và dầu hạt hướng dương. Biodiesel được bán tại Mỹ chứa 20% biodiesel (gọi là B20). Năm 1992, Hội đồng biodiesel quốc gia được thành lập nhằm phối hợp thực hiện các chương trình kỹ thuật và điều phối BDF. Tháng 3/2002, bang Minnesota ban hành đạo luật qui định toàn bộ nhiên liệu diesel trên thị trường phải chứa ít nhất 2% biodiesel. Việc nghiên cứu, sản xuất, kinh doanh và thử nghiệm BDF được phát triển rộng khắp ở nhiều bang như: California, Nevada, Idaho, Alaska, Missouri… Năm 2001, ASTM (American Society for Testing Materials) hoàn chỉnh bộ tiêu chuẩn D – 6751 cho nhiên liệu B20. Hiện nay, có trên 100 công sở và tập đoàn lớn đăng ký sử dụng BDF cho các phương tiện công cộng như Bộ Quốc phòng, Hải quân, Bộ Năng lượng, Bưu điện, Bộ Giao thông, Các Sở giáo dục… Ngoài ra, Mỹ đã thông qua đạo luật Chiến lược năng lượng, quyết định thay thế 10% DO bằng BDF vào năm 2000, và đến năm 2010 sẽ là 30%. Tháng 8/1999, tổng thống Clinton ký quyết định mở rộng sử dụng BDF. Ngày 8/8/2005, tổng thống Bush đã phê chuẩn điều luật ưu đãi về thuế cho sản xuất kinh doanh và sử dụng BDF: 1$/1 galon BDF từ VO và 0,5$/1 galon BDF từ dầu VO thải; điều luật này sẽ có hiệu lực kéo dài đến hết năm 2008. Ngày 10/8/2005 tổng thống Bush cũng đã phê duyệt cấp kinh phí 8 triệu USD cho chương trình nghiên cứu về BDF của ủy ban Biodiesel quốc gia. Với sự phát triển không Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày ngừng của sản xuất và tiêu thụ cùng với các ưu đãi về thuế, giá bán BDF từ dầu đậu nành tại Mỹ giảm dần: từ 3 – 4 USD/gallon (1gallon ~ 3,7854 lít) năm 1993 giảm xuống 2,81 $/gallon B2-B5; 2,91 USD/gallon B20 vào tháng 9/2005, tiến gần đến giá bán DO là 2,91 $/galon DO vào cùng thời điểm (Bảng 1). Năm 2004 Mỹ đã sử dụng trên 36 tỷ gallon BDF. Bảng 1: Giá nhiên liệu trung bình tháng 9/2005 (USD/gallon,1 gallon = 3,8 l). Xăng Diesel Ethanol (E85) CNG Biodiesel (B20) Biodiesel (B2-B5) Biodiesel (B100) 2,77 2,81 2,41 2,12 (GGE) 2,91 2,81 3,40 (CNG – khí thiên nhiên nén). Rõ ràng, với những chính sách ưu đãi, giá bán các hệ phối trộn B2 – B20 hoàn toàn có thể cạnh tranh với DO. Canada là nước xuất khẩu dầu canola lớn (chủ yếu sang Nhật). Công nghệ sản xuất BDF của Canada tập trung theo hướng làm sạch dầu thực vật bằng hydro để tạo xetan sinh học rồi pha vào diesel, sản phẩm gọi là diesel xanh . Châu Đại Dương: Australia đang sản xuất biodiesel theo tiêu chuẩn của EU từ dầu ăn phế thải. Hiệu nước này tiêu thụ khoảng trên 100.000 tấn BDF từ nguồn dầu phế thải. Tại Châu Á, nghiên cứu về BDF phát triển mạnh ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hồng Kông, Ấn độ… Ấn độ là nước tiêu thụ DO lớn (40 triệu tấn hàng năm) đã có kế hoạch phát triển các đồn điền trồng cây Jatropha ở những vùng đất khô cằn chỉ để cung cấp nguyên liệu sản xuất BDF. Jatropha là loại cây lâu năm và chịu hạn tốt, theo tính toán từ năm thứ hai bắt đầu cho hạt và từ năm thứ năm cho sản lượng ổn định 1- 2 tấn biodiesel/hecta/năm. Tuân thủ nghị định thư Kyoto, nhằm thực hiện nghĩa vụ giảm 6% khí thải CO2, từ năm 1995 Nhật đẩy mạnh nghiên cứu sản xuất và từ năm 1997 đưa nhiên liệu BDF vào phương tiện giao thông nội thành. Một nhà máy công suất 200 nghìn tấn/năm được xây dựng để xử lý dầu thực vật phế thải của vùng Tokyo. Thành phố Tokyo đã sử dụng biodiesel cho xe tải và toàn bộ xe bus với hàm lượng 20% BDF + 80% DO. Nhật Bản cũng là nước đầu tiên nghiên cứu việc áp dụng kỹ thuật môi trường tới hạn và kỹ thuật siêu âm vào điều chế BDF. Mối quan tâm của Nhật tập trung vào dầu cọ, canola, hướng dương. Trung Quốc, Hồng Kông cũng đã thử nghiệm dùng BDF cho xe tải, xe bus. BDF ở đây được điều chế chủ yếu từ dầu và mỡ thải. Các nước Đông Nam Á như Malaysia, Thái Lan, Philippines… cũng bắt đầu quan tâm đến sản xuất biodiesel, đặc biệt là từ dầu cọ (Malaysia, Thái Lan) và dầu dừa (Philippines). Sử dụng BDF góp phần giải quyết an ninh năng lượng, thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn dần, góp phần đa dạng hóa và tạo ra nguồn năng lượng sạch. Trong tương lai, khi các nguồn năng lượng truyền thống cạn dần thì khả năng sử dụng nguồn nhiên liệu mới sẽ có nhiều triển vọng hơn. Do đó, dạng nhiên liệu mới được tạo ra từ dầu thực vật có thể sẽ là tiền đề cho việc định hướng phát triển cây thực vật có dầu và mở rộng ngành công-nông nghiệp sản xuất và tinh chế dầu thực vật làm nhiên liệu ở qui mô lớn. Khó khăn lớn nhất khi mở rộng sản xuất biodiesel từ dầu thực vật là giá thành sản xuất cao hơn nhiều so với DO. Giá thành sản xuất BDF vẫn còn cao gấp khoảng 2 lần giá thành DO, do đó cần Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày có ưu đãi về thuế. Nếu sử dụng dầu thực vật phế thải để sản xuất BDF thì giá thành sẽ giảm đi rất nhiều và mang lại hiệu quả kinh tế. II.1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIODIESEL Ở VIỆT NAM Ở Việt nam trong vòng 20 năm trở lại đây đã bắt đầu có những công trình nghiên cứu về biodiesel, tuy nhiên do còn một số hạn chế trong kết quả nghiên cứu cũng như chưa có những chính sách khuyến khích từ phía Nhà nước nên biodiesel chưa được ứng dụng rộng rãi. Nhìn chung, các công trình tập trung chủ yếu vào nghiên cứu cơ bản, cơ chế phản ứng, xúc tác, cracking trong hơi nước. Việc điều chế và thử nghiệm BDF từ dầu thực vật tai nước ta bắt đầu được quan tâm từ những năm 1980. Trong khoảng 5 năm gần đây các nghiên cứu về điều chế BDF được chú ý nhiều, chủ yếu theo phương pháp este hóa với nguồn nguyên liệu từ dầu đậu nành, dầu dừa, dầu ăn phế thải. Một số công trình nghiên cứu phản ứng transeste hoá bằng sóng siêu âm. Tuy nhiên, kết quả đạt được của các nghiên cứu trên chỉ mang tính định hướng, thăm dò và việc thử nghiệm biodiesel chưa phát triển rộng khắp. Trong những nổ lực nhằm đưa dạng nhiên liệu này vào phục vụ đời sống thực tế, hiện nay đã có những đơn vị và cá nhân tiến hành sản xuất biodiesel trên các dạng nhiên liệu sau: +Mỡ cá: Các đơn vị SX và CB cá ở ĐBSCL, với lượng mỡ cá hàng năm lên đến vài trăm ngàn tấn, đã và đang xây dựng những cơ sở chuyển mỡ cá thành biodiesel. Hiện nay đã có sản phẩm bán trên thị trường tự do.( Không rõ chất lượng) +Saigon petro kết hợp với một số doanh nghiệp xây dựng hệ thống thu gom dầu ăn phế thải để sản xuất Biodiesel.Dự kiến vài năm tới sẽ có sản phẩm. +Một số nhà máy chế biến dầu ăn, sử dụng loại dầu phế thải, đang nghiên cứu qui trình sử dụng dạng nguyên liệu này cho việc đốt lò hay sử dụng cho máy phát điện của nhà máy. (Thông tin từ tham luận của các đại biểu tại Hội thảo Khoa học về nhiên liệu có nguồn gốc sinh học, ngày 23/8/2006 tại TPHCM) Từ năm 1999, Phân viện khoa học vật liệu tại TPHCM thuộc TTKHTN&CN QG( nay là Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) đã có chương trình hợp tác với Viện Hoá kỷ thuật, Đại học Tổng hợp Jena-CHLB Đức để tiến hành nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt nam làm nhiên liệu Biodiesel. Để thực hiện chương trình trên, Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng đã đề xuất và thực hiện một số đề tài có tính đồng bộ sau: +Năm 1999-2000: Đề tài cấp Viện KH&CN VN: Nghiên cứu ứng dụng và nâng cao hiệu quả kinh tế dầu hạt Sở của các tỉnh miền núi phía Bắc. +Năm 2001-2002: Đề tài cấp Viện KH&CN VN: Nghiên cứu Công nghệ chế biến dầu hạt Trẩu. +Năm 2003-2004: Đề tài cấp Viện KH&CN VN: Nghiên cứu Công nghệ Chiết dầu Trẩu và sử dụng các sản phẩm phụ đồng hành trên thiết bị Pilot 20kg/mẻ. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày +Năm 2005-2006: Đề tài cấp Viện KH&CN VN: Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt nam làm nhiên liệu Biodiesel. +Năm 2007-2008: Đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 KG/ngày. Qua gần 10 năm, các đề tài trên đã hình thành một chùm công nghệ chiết dầu thực vật và chế biến các sản phẩm phụ đồng hành, làm tăng hiệu quả sử dụng của dầu thực vật. Công nghệ này đã sử dụng tòan bộ hạt có dầu và không có bả thải. Từ đó, việc chọn sản phẩm chính của công nghệ sẽ do thị trường và cách tiếp thị quyết định. Một số sản phẩm của Công nghệ này đã được sản xuất thử nghiệm : +Sản phẩm 1: Ván ép bền nước từ vỏ sừng các lọai hạt +Sản phầm 2: Saponyl từ dầu hạt Trẩu +Sản phẩm 3: Chất tăng trọng từ bả Trẩu +Sản phẩm 6: Dầu trẩu chất lượng cao dùng cho xuất khẩu +Sản phẩm 7: Biodiesel từ một số dầu thực vật khác nhau, đã chạy thử trên động cơ máy phát điện và xe ôtô MEKONG +Sản phẩm 4: Glyxerin : Đã có sản phẩm trong phòng TN, với lượng nhỏ. +Sản phẩm 5: Đang tiếp tục nghiên cứu Polyme tự phân hủy trên cơ sở glyxerin với kết quả khả quan. II.1.3.KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN BIODIESEL Ở VIỆT NAM Nếu chỉ tính riêng dầu diesel, hàng năm Việt nam phải nhập khẩu khoảng 5 triệu tấn.Theo dự kiến, đến 2010, khu lọc hoá dầu Dung quất mới đi vào hoạt động, nhưng sản phẩm của nó cũng chưa đủ để cung cấp cho sử dụng trong nước. Với đà phát triển, nhu cầu nhiên liệu ngày càng tăng, trong khi nhiên liệu hoá thạch(dầu mỏ) luôn bị chi phối bởi sự bất ổn của thị trường, làm cho giá của nó ngày càng leo thang, ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất. Ngoài ra, xu thế chung của thế giới là tăng tỷ trọng nhiên liệu sinh học trong tổng nhiên liệu cần có để một mặt, không bị áp lực của việc tăng giá dầu, mặt khác góp phần cải thiện môi trường khí thải. Như vậy, có thể đánh giá khả năng phát triển biodiesel của Việt nam theo các quan điểm sau đây: 1. Xét yếu tố thị trường, nhu cầu cũng như xu hướng chung của khu vực và thế giới, việc sử dụng Biodiesel ở Việt nam là có cơ sở và triển vọng lớn. 2. Hơn nữa, Việt nam nằm gần 2 quốc gia luôn “khát” năng lượng là Trung quốc và Nhật bản, dẫn tới khả năng cung cấp biodiesel cho hai thị trường này là hiện thực. 3.Việt nam là một nước có nguồn tài nguyên dầu thực vật khá phong phú, dẫn đến việc cung cấp nguyên liệu cho biodiesel sẽ dễ dàng hơn nhiều quốc gia khác. Tuy nhiên, từ 1999-đến nay, trong khoảng thời gian 10 năm, chúng tôi đã nghiên cứu khá kỷ những loại dầu thực vật có thể dùng làm nhiên liệu để sản xuất biodiesel và nhận thấy một thực trạng là - sản xuất và tiêu thụ dầu thực vật ở nước ta thuộc loại thấp so với thế giới: Theo Bộ ytế, mức tiêu thụ dầu thực vật được qui định đến năm 2000 đạt 7kg dầu/ người/ năm, đến năm 2010 đạt 9kg dầu/ người/ năm. Trong khi đó, mức phấn đấu này còn quá thấp so với khuyến cáo của tổ chức y tế thế giới ( WHO) là 22kg dầu/ người/ Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày năm.Nếu đến năm 2000, dân số nước ta đạt khoảng 80 Triệu người và đến năm 2010, dân số đạt khoảng 90 Triệu người thì với các chỉ tiêu của Bộ y tế đề ra, cần có một lượng dầu thực vật tạm tính tương ứng như sau: +Năm 2000: 7kg/người/ năm x 80 Triệu người =560.000 Tấn +Năm 2010: 9kg/người/năm x 90 Triệu người =810.000 Tấn. Nếu thực hiện theo khuyến cáo cuả WHO (22kg/người/năm), ta có: +Năm 2000:22kg/người/năm x 80 Triệu người =1.760.000 Tấn. +Năm 2010:22kg/người/ năm x 90 Triệu người =1.980.000 Tấn. Hiện nay Việt nam mới tự túc được 10 – 15% nguyên liệu sản xuất dầu, nhập 85- 90% nguyên liệu VO thô. Việc phát triển cây có dầu trong những năm qua gặp nhiều khó khăn như: cây có dầu nhạy cảm thời tiết, sâu bệnh; năng suất thấp so với thế giới; khó cạnh tranh với các loại cây ăn quả hoặc cây công nghiệp khác…. Từ những số liệu kể trên, có thể dễ dàng nhận thấy rằng để đáp ứng nhu cầu theo chỉ tiêu của Bộ y tế đã khó, chưa nói đến đáp ứng chỉ tiêu của WHO. Do đó, thị trường dầu thực vật Việt nam vẫn là một thị trường mở và có tiềm năng khá lớn, chưa kể đến việc sản xuất cho xuất khẩu sang các thị trường khác khá thuận lợi như Nga và các nước SNG, Tây âu, Mỹ, Nhật bản, Trung quốc, Ấn độ và các nước Arập Xuất phát từ thực tế trên đây, có thể khẳng định tiềm năng của Biodiesel ở Việt nam là rất lớn và có triển vọng. II.1.4. TÓM TẮT NỘI DUNG ĐÃ THỰC HIỆN TRONG NĂM 2005-2006: Trong giai đoạn 2005-2006, chúng tôi đã được Hội đồng KH ngành KHVL cấp kinh phí để thực hiện đề tài Cấp Viện KH&CN VN: “Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ dầu thực vật Việt nam”. Nội dung chủ yếu của đề tài: a/ Nội dung: +Nghiên cứu công nghệ chuyển hóa một số dầu thực vật VN thành nhiên liệu biodiesel: Dầu dừa (tiền giang), dầu Gòn ( Tiền giang), Cao su (Bình phước), Trẩu (Hà giang) Sở ( Hà giang), Cọ núi(Hà giang), Hạt cải (Hà giang), Bông vải( Ninh thuận), Dầu Đậu nành (Đồng nai), Cọ (Malaixia), Cải dầu ( Rape-Đức) +Nghiên cứu các chỉ số hóa lý của các mẫu dầu nói trên theo các tiêu chuẩn quốc tế về biodiesel: độ nhớt, tỷ trọng, nhiệt lượng, nhiệt chớp cháy, chỉ số cetan( phương pháp tính tóan), hàm lượng etyleste, hàm lượng Mono, Di-triglyxerit trong etyleste, hàm lượng nước, chỉ số axit, bazo, iod, chỉ số ổn định oxy hóa, +Động học và cơ chế phản ứng Transeste hóa +Các lọai xúc tác cho phản ứng transeste hóa +Điều kiện phản ứng trong phòng thí nghiệm: tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, hàm lượng và thành phần xúc tác, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng +Nghiên cứu phụ gia chống oxy hóa +Nghiên cứu phối trộn thành các mẫu tiêu chuẩn từ các lọai dầu khác nhau: Bio-1, Bio-2 và Bio-3 và so sánh với dầu cải của Đức: theo tiêu chuẩn EDIN 51606: Bảng 1 Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày STT Chỉ số Đơn vị RME Bio-1 IAMS Bio-2 IAMS Bio-3 IAMS E DIN 51606 1 Tỷ trọng g/ml 0,8796 0,876 0,894 0,898 0,875- 0,900 2 Độ nhớt ĐH mm 2 / s 4,24 4,98 5,02 5,35 3,5-5,5 3 Hàm lượng nước mg/kg 300 165 187 245 <300 4 Chỉ số axit mgKOH/g 0,37 0,47 0,45 0,53 <0,5 5 Chỉ số Iod gI 2 /100g 112,9 85-120 85-120 85-120 <115 6 Hàm lượng Ester %m/m 95,4 94,67 94,67 94,67 >96,5 7 Tổng Glyxerit %m/m 0 0,88 0,88 0,88 <1,0 8 Glixerin tự do %m/m 0 0 0 0 <0,02 9 Oxidation stability h 5,9 24 24 24 - 10 Nhiệt độ chớp cháy o C 164 98,5- 100 100-105 110-115 >110 11 Chỉ số cetan 48 47-48 ** 46-47 ** 41-43 ** - (*) RME= Metyl este; Bio= Etyleste, (**) Xác định theo DIN EN ISO 4264 . +Nghiên cứu thành phần khí thải của động cơ phát điện chạy dầu diesel có phối trộn 5-20% biodiesel(Bio-2) +Nghiên cứu thành phần khí thải của động xe ô tô MEKONG có phối trộn 5-20% biodiesel (Bio-1). Có thể tóm tắt tòan bộ các công nghệ đã hòan chỉnh như sau: Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày Trong công nghệ trên, những vấn đề sau đây đã được nghiên cứu ở qui mô pilot: +Công nghệ chiết dầu thực vật.(20kg/mẻ) +Công nghệ sản xuất vỏ thành ván ép (0,5 x 0,5 x 001 m) +Công nghệ lên men bả thành chất tăng trọng (20kg/mẻ) II.2. Mục đích của nghiên cứu hòan thiện công nghệ ở qui mô pilot: Qua thực tế, chúng tôi nhận thấy một số vấn đề sau cần phải được tiếp tục tiến hành nghiên cứu ở qui mô pilot: 1.Thiết bị phản ứng có qui mô lớn hơn bình cầu trong phòng thí nghiệm( 2 lít): Khi bình phản ứng có dung tích đến 100lít, chế độ tỏa nhiệt của thiết bị cấp nhiệt, ổn nhiệt, chế độ khuấy, mô tơ, chế độ nạp liệu, hàm lượng xúc tác, tỷ lệ chất tham gia phản ứng, thời gian phản ứng đều khác xa so với kết quả trong phòng thí nghiệm. 2.Thiết bị và qui trình rửa, sấy, lọai tạp chất hòan tòan khác. Những loại xúc tác công nghiệp sử dụng trong sản xuất biodiesel của Châu Âu chỉ phù hợp với nguyên liệu của họ như dầu Canol, Dầu Rape, Dầu hướng dương đối với các loại dầu thực vật của Việt nam không thể áp dụng được. 3.Thành phần và tính chất hóa học của sản phẩm theo chế độ công nghệ sẽ có những thay đổi so với kết quả trong phòng thí nghiệm. 4.Hiệu suất và các chỉ tiêu kinh tế của quá trình sản xuất ở qui mô pilot cần được nghiên cứu cho phù hợp. Hạt dầu TV Vỏ Nhân Ván ép bền nước Ép dầu Bả sau khi ép Dầu Dầu Các chất có HTSH Bả Chiết xuất SX biodiesel Thức ăn gia súc Thuốc trừ sâu SH Glyxerin thương phẩm Biodiesel NC tổng hợp Polyme tự phân hủy từ glyxerin Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày Vì vậy, nếu đề tài dừng lại ở mức độ phòng thí nghiệm sẽ khó lòng chuyển thành sản phẩm bán được. Cách tốt nhất là triển khai nghiên cứu ở qui mô pilot, có công suất 100 kg/ngày, trên cơ sở đó mới có thể có các số liệu kỷ thuật cho tính tóan hiệu quả kinh tế. II.2.1. Mục tiêu của đề tài: +Đề xuất thiết kế chế tạo thiết bị và xây dựng pilot sản xuất BIODIESEL từ các lọai dầu thực vật Việt nam khác nhau có qui mô 100kg sản phẩm/ ngày. +Xác định các thông số công nghệ trên qui mô pilot đã chế tạo +Xác định thành phần, tính chất của sản phẩm BIODIESEL sản xuất được theo tiêu chuẩn Việt nam( TCVN-1/2008) dùng làm nhiên liệu diesel + Sơ bộ tính toán các số liệu kinh tế từ pilot: II.2.2. Phương pháp nghiên cứu và kỷ thuật sử dụng: Phương pháp chính cho quá trình nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu cơ bản với ứng dụng thực tế gồm: 1.Cơ sở lý thuyết của các quá trình truyền nhiệt, quá trình khuấy trộn và tách chiết . Đã nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ở giai đọan đầu(nói ở trên).Dùng các bài tóan về nhiệt động học để tính tóan khối lượng vật chất 2.Cơ sở lý thuyết của xúc tác,đã nghiên cứu và thực hiện trong phòng thí nghiệm ,nói ở trên. Kỷ thuật sử dụng xúc tác được tính tóan trên cơ sở tỷ lệ mol của các tác chất và khả năng chuyển dịch ion H+ của phản ứng. 3.Tính tóan thiết bị, bao gồm cả hệ truyền nhiệt, hệ thống khuấy đảo, hệ thống làm lạnh để ngưng tụ cũng như thiết bị chiết glyxerin, rửa , lọai nước liên tục. II.2.3. Những nội dung nghiên cứu: a/ Gia công thiết bị: + Tính tóan thiết bị và lên bản vẻ kỷ thuật của thiết bị chính là bình phản ứng. + Gia công thiết bị, bao gồm chủng lọai vật liệu, kết cấu, khả năng truyền nhiệt và không bị ăn mòn +Gia công hệ thiết bị phụ trợ: Cấp nhiệt, bơm nguyên liệu, máy khuấy, hệ thống tách sản phẩm, hệ thống làm sạch (rửa) sản phẩm, hệ thống làm khô( lọai nước) +Hệ thống đo đếm tiêu tốn điện nước, nguyên liệu +Xử lý nước thải, thu gom sản phẩm chính và phụ) b/ Lắp đặt và vận hành thiết bị: +Kiểm tra thiết bị được gia công +Kết nối và vận hành thử (nước) +Bảo hộ lao động (cháy nổ) c/ Nghiên cứu công nghệ: +Nghiên cứu tỷ lệ nguyên liệu, xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng, thời gian trích ly, rửa, sấy khô sản phẩm. +Nghiên cứu thành phần sản phẩm để xác định hiệu suất +Nghiên cứu các thông số kinh tế, kỷ thuật (Điện, nước, nhân công, giá nguyên liệu, thành phẩm) Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ngày +Xác định lại tỷ lệ phối trộn, phụ gia chống oxy hóa +Kiểm tra và tính tóan các chỉ số trên cơ sở TCVN +Thử nghiệm trên động cơ máy phát điện so sánh với DIESEL không phối trộn (lượng điện phát ra, lượng nhiên liệu tiêu tốn) +Thử nghiệm trên động cơ xe ôtô MEKONG so sánh với diesel dầu mỏ( nhiên liệu tiêu tốn /km ) +Tính tóan hiệu quả kinh tế theo giá thị trường. II.2.4. Dạng kết quả: Đây là một đề tài triển khai pilot, nên sản phẩm của nó gồm 2 phần rõ rệt: 1.Nghiên cứu cơ bản: Chủ yếu nghiên cứu công nghệ và các chế độ công nghệ trên hệ pilot có công suất lớn hơn phòng thí nghiệm. Sản phẩm chính là: +Các điều kiện tối ưu: Nhiệt độ, Xúc tác, Thời gian phản ứng, Tỷ lệ mol các tác chất +Các điều kiện hỗ trợ: Chế độ rửa, làm sạch, tách, loại nước và tạp chất. +Các chỉ số của sản phẩm theo tiêu chuẩn EDIN và ASTM. 2.Nghiên cứu ứng dụng triển khai: +Hệ thiết bị có công suất 100kg/ngày +1000 kg sản phẩm biodiesel (Đây là sản phẩm kèm theo của kinh phí thực hiện đề tài, việc tiếp tục sản xuất ra sản phẩm, cần có kinh phí tiếp để thu mua nguyên liệu, hoá chất, trả công và các chi phí khác,sẽ được tiến hành vay vốn trong dự án sản xuất thử nghiệm sau khi nghiệm thu đề tài) +Hiệu quả kinh tế của sản phẩm. 3/Khả năng và phương thức ứng dụng kết quả đề tài. Khi đề tài kết thúc, có thể: +Tiếp tục sản xuất sản phẩm. +Chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học. 4/Các tác động khác của kết quả đề tài (về đào tạo cán bộ, đối với lĩnh vực khoa học có liên quan, đối với sự phát triển KT-XH). +Pilot là một cơ sở vật chất rất quan trọng cho việc nghiên cứu hoàn thiện qui trình công nghệ cũng như tìm kiếm các giải pháp khác: Nghiên cứu hệ xúc tác khác, nghiên cứu các chế độ công nghệ mới. +Tạo nên một qui trình khép kín với nhiều công đoạn khác nhau đã được nghiên cứu từ trước để sử dụng một cách hợp lý và hiệu quả nguồn dầu béo Việt nam +Là cơ sở cho sinh viên, NCS tiếp cận thực tế công nghệ sạch( không bả thải) +Từ mô hình trên, có thể nhân rộng ra nhiều cơ sở để góp phần sản xuất nhiên liệu có nguồn gốc sinh học trong cả nước [...]... tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày Phần III: Kết quả thực hiện đề tài: III.1 Đề xuất thiết kế chế tạo thiết bị và xây dựng pilot sản xuất BIODIESEL từ các lọai dầu thực vật Việt nam khác nhau có qui mô 100 kg sản phẩm/ ngày III.1.1.THIẾT KẾ NỒI PHẢN ỨNG VỚI CÔNG SUẤT 5 0Kg DẦU/MẺ A/ Tính thiết... KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày 2.3:Nhiệt độ phản ứng: Khi tiến hành trong phòng thí nghiệm với khối lượng nguyên liệu đến khỏang 2 kg, đã xác định vùng nhiệt độ tối ưu cho phản ứng traneste hoá cho hầu hết các loại dầu thực vật Việt nam (dầu Dừa, dầu Sở, dầu Cao su, dầu Gòn, dầu Cải Hà giang, dầu Đậu... sinh hàn và rửa biodiesel 01 01 Có thể chuyển đổi thành nồi phản ứng Nước muối bảo hòa và nước sạch Sử dụng cho 2 mục đích: -Loại DM khỏi dầu khi chiết -Cất Biodiesel Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày III.2 Xác định các thông số công nghệ trên qui mô pilot đã chế tạo... Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày  Như vậy, việc sản xuất biodiesel liệu có mang lại hiệu quả kinh tế thực sự hay không? Để lý giải vấn đề này, chúng tôi đã nghiên cứu một số thông số quan trọng để đi đến kết luận IV.7 PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ KINH TẾ 1 Công nghệ: Công nghệ ổn định, hiệu suất cao... thải và sử dụng hạt có dầu, giá nguyên liệu có thể giảm đến tối đa, khỏang 4-5 ngàn đồng/ kg 8 Khi nâng công suất lên 1000 kg/ ngày, các chi phí như năng lượng, xúc tác, không tăng theo tỷ lệ thuận, nên lợi nhuận sẽ tăng thêm Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày PhầnV.Một vài... KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày - Hao hụt các phân đọan nhẹ: 0,8% đối với dầu dừa, 0,1% đối với dầu gòn và dầu cao su - 90% sản phẩm thu được ở nhiệt độ cuối tối đa là 340-360 oC Điều này phù hợp với tiêu chuẩn của Châu Âu và của Việt nam - Độ nhớt sau khi cất chân không: 3,65 mm 2/s đối với dầu dừa... KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày số photpho lại tăng lên đến 1,2 Chúng tôi đã trao đổi với TT3 nhưng không được giải thích Sau khi chuyển pilot về TPHCM, chúng tôi có điều kiện nghiên cứu nhiều hơn(700 kg dầu, tương ứng với 10 thí nghiệm 5 0kg/ mẻ và 2 thí nghiệm 10 0kg/ mẻ) và thiết bị cũng đã hoàn chỉnh... CÔNG NGHỆ CỦA PILOT: a/ Sơ đồ công nghệ: LO DAU PU B1 R B3 B5 B4 B2 BL CK1 CK2 NL THÔ CK3 PHA 1 PHA 2 Nước thải GL+XT+H2O Trung hòa BCK B6 SP BIODIESEL GLYCERIN NA2 SO4 Hình:5 Sơ đồ công nghệ b/ Diễn giải sơ đồ công nghệ và các bước vận hành pilot: Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất. .. thúc ở thời gian 5-6 giờ Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày Khóa bơm dầu, xả sản phẩm qua bình lắng BL.Tiếp tục cho nguyên liệu vào bình phản ứng PU, và tiến hành phản ứng như trên Trong quá trình lắng trong thiết bị lắng BL, sản phẩm tách làm 2 pha: Pha dầu ở trên và... vào các loại dầu khác nhau, chất lượng khác nhau và sử dụng alcohol Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày khác nhau, với hiệu suất este trong vòng 93-98%, người ta sử dụng tỷ lệ từ 6:1 đến 1:1 Thậm chí có những nghiên cứu với tỷ lệ 30:1 hay 15:1, nhưng hiệu suất vẫn nằm . Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày có ưu đãi về thuế. Nếu sử dụng dầu thực vật phế thải để sản xuất. KH&CN Việt nam: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 KG/ ngày. Qua gần 10 năm, các đề tài trên đã hình thành một chùm công nghệ chiết dầu. tài cấp Viện KH&CN Việt nam năm 2007-2008: Hòan thiện công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu thực vật Việt nam ở qui mô pilot có công suất 100 Kg/ ngày Trong công nghệ trên, những vấn đề sau