CÔNG NGHỆ sản XUẤT NHIÊN LIỆU DIESEL SINH học (BIODIESEL)

CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL) TS Nguyễn Hữu Lương TT Nghiên cứu Cơng nghệ Lọc Hóa dầu MỤC LỤC GIỚI THIỆU NGUN LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL CÁC QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL SẢN XUẤT BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM KẾT LUẬN GIỚI THIỆU  Biodiesel monoalkyl ester acid béo mạch dài có nguồn gốc từ dầu thực vật mỡ động vật, sử dụng cho động diesel  Việc sử dụng biodiesel góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường đảm bảo an ninh lượng quốc gia BIỂU ĐỒ DỰ KIẾN NGUỒN DẦU THÔ VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ TRÊN THẾ GIỚI Tỷ thùng/năm Dâù thô khai thác Nguồn dầu thô dự kiến Tổng sản phẩm dầu mỏ Nguồn dầu mỏ cạn kiệt năm SO2 Ô nhiễm môi trường CO NO HC PM NO2 NGUN LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL  Nguồn ngun liệu để sản xuất biodiesel chủ yếu từ dầu mỡ động thực vật qua sử dụng  Hiện việc tranh cãi cân an ninh lương thực an ninh lượng dẫn đến việc sử dụng nguồn dầu thực vật khơng dùng thực phẩm nguồn dầu mỡ phế thải làm ngun liệu để sản xuất biodiesel  Biodiesel hệ thứ nhất: dựa phản ứng chuyển methyl ester hóa triglyceride từ nguồn dầu thực vật  Biodiesel hệ thứ hai: dựa phản ứng Fischer-Tropsch với ngun liệu nguồn biomass phế thải  Biodiesel hệ thứ ba: dựa nguồn tảo với hiệu suất cung cấp dầu cực cao CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL Dùng phản chuyển methyl ester hóa để chuyển hóa trigliceride dầu mỡ thành monomethyl ester (biodiesel) O || CH - O - C - R1 | | O | || CH - O - C - R + CH 3OH | | O | || CH - O - C - R3 Triglyceride methanol O || CH3 - O - C - R1 => (KOH) O || CH3 - O - C - R2 O || CH3 - O - C - R3 biodiesel + CH - OH | CH - OH | CH - OH glycerin  Hoa Kỳ:  2004: sản xuất 25.000.000 gallons  2005: sản xuất 75.000.000 gallons (53 nhà máy)  1/4/2008: nhà máy sản xuất biodiesel từ tảo giới hoạt động, 4.400.000 gallons/năm  Hiện nay: 329.000.000 gallons/năm (~100 nhà máy)  Argentina:  2008: tăng sản lượng gấp lần nước sản xuất biodiesel đứng thứ ba giới Số nhà máy biodiesel tăng 150% so với năm 2007  2009: dự kiến tăng gấp đơi số nhà máy biodiesel so với năm 2008 (~ 70 nhà máy)  2010: bắt buộc sử dụng B5 tồn quốc  Italia:  2008: sản xuất 600.000 tấn/năm, tổng sản lượng biodiesel tăng 28%, tổng cơng suất nhà máy biodiesel tăng 42%  2009: dự kiến tăng sản lượng lên 8.000.000 tấn/năm  Malaysia:  2007: nhà máy sản xuất 110.000 biodiesel/năm từ dầu cọ  Ấn Độ:  2004: chạy thử nghiệm xe bus với B5  2007: xây dựng nhà máy cơng suất 100.000 biodiesel/năm  Trung Quốc:  2006: sản xuất 4.800 biodiesel/năm  2007: sản xuất 10.000 biodiesel/năm SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM  Việc điều chế thử nghiệm nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật bắt đầu quan tâm từ năm 1980  Trong khỏang năm gần đây, nghiên cứu điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật thực Hà Nội TPHCM  Một số sản xuất thử nghiệm mang tính tự phát thực số nơi với nguồn ngun liệu mỡ cá basa Từ năm 2001, nhóm nghiên cứu thuộc Bộ mơn Cơng nghệ Chế biến Dầu khí Trung tâm Nghiên cứu Lọc – Hóa dầu (Trường Đại học Bách Khoa TPHCM) bắt đầu nghiên cứu khả sản suất biodiesel từ nguồn dầu thực vật Tháng 10 năm 2006, nhóm nghiên cứu triển khai dự án sản xuất thử nghiệm “Thiết kế xây dựng hệ thống sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu mỡ thực, động vật phế thải suất tấn/mẻ” TS Nguyễn Hữu Lương làm chủ nhiệm dự án, quan chủ trì Sở Khoa học Cơng nghệ TPHCM Sau đợt sản xuất thử nghiệm năm 2007, nay, nhóm nghiên cứu hồn thiện thơng số cơng nghệ xây dựng hòan chỉnh quy trình cơng nghệ sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu mỡ thực, động vật phế thải Quy trình có ưu điểm áp dụng cho nguồn ngun liệu dầu thải với số acid thay đổi khỏang rộng nâng cơng suất lên gấp - lần với chi phí đầu tư thêm tối thiểu Sản phẩm biodiesel từ quy trình đảm bảo tiêu chất lượng ASTM D6751 Dầu thải Lọc để lọai cặn MeOH NaOH NaOH hòa tan MeOH Dầu thải sau lọc Sấy để lọai nước Hỗn hợp phản ứng Methyl esters Glycerin MeOH Glycerin Dầu thải xử lý sơ MeOH Methyl esters sau rửa Methyl esters sau sấy Diesel Biodiesel B20 H2O Nước thải Sản xuất thử nghiệm PTN Trung tâm Nghiên cứu Cơng nghệ Lọc Hóa Dầu Pilot sản xuất thử nghiệm biodiesel từ dầu ăn phế thải suất tấn/ngày KẾT LUẬN  Trong tương lai, nguồn nhiên liệu hóa thạch hòan tòan cạn kiệt, xu hướng sử dụng biodiesel nguồn nhiên liệu phi hóa thạch khác tất yếu  Hiện nay, biodiesel sản xuất chủ yếu phương pháp biến tính hóa học dựa phản ứng chuyển methyl ester hóa  Ngun liệu khơng cạnh tranh với thực phẩm “xanh” hóa q trình sản xuất biodiesel  Để nâng cao tính hiệu kinh tế q trình, yếu tố sau cần quan tâm: tận dụng sản phẩm phụ q trình glycerin; cải thiện tiêu chất lượng methyl ester,…  Hệ thống sản xuất thử nghiệm biodiesel cơng suất tấn/mẻ cho thấy tính khả thi việc triển khai sản xuất biodiesel sở thiết bị cơng nghệ chế tạo nước [...]... án sản xuất thử nghiệm “Thiết kế và xây dựng hệ thống sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu mỡ thực, động vật phế thải năng suất 2 tấn/mẻ” do TS Nguyễn Hữu Lương làm chủ nhiệm dự án, cơ quan chủ trì là Sở Khoa học Công nghệ TPHCM Sau các đợt sản xuất thử nghiệm trong năm 2007, hiện nay, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện các thông số công nghệ và xây dựng hòan chỉnh quy trình công nghệ sản xuất nhiên liệu. .. TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL Hình 1 Quy trình sản xuất biodiesel gián đọan Hình 2 Quy trình sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác lỏng Hình 3 Quy trình sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác rắn Water Alcohol Water Biodiesel Mixer Dryer Ester Ester TG Alcohol Wash Water TG Alcohol Alcohol Catalyst Acid Glycerol CSTR 1 Glycerol Decanter CSTR 2 Crude Glycerol Hình 4 Quy trình sản xuất biodiesel...  Malaysia:  2007: nhà máy đầu tiên sản xuất 110.000 tấn biodiesel/năm từ dầu cọ  Ấn Độ:  2004: chạy thử nghiệm xe bus với B5  2007: xây dựng nhà máy công suất 100.000 tấn biodiesel/năm  Trung Quốc:  2006: sản xuất 4.800 tấn biodiesel/năm  2007: sản xuất 10.000 tấn biodiesel/năm 6 SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM  Việc điều chế và thử nghiệm nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật bắt đầu được quan... sau khi sấy Diesel Biodiesel B20 H2O Nước thải Sản xuất thử nghiệm tại PTN Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa Dầu Pilot sản xuất thử nghiệm biodiesel từ dầu ăn phế thải năng suất 2 tấn/ngày 7 KẾT LUẬN  Trong tương lai, khi nguồn nhiên liệu hóa thạch hòan tòan cạn kiệt, xu hướng sử dụng biodiesel và các nguồn nhiên liệu phi hóa thạch khác sẽ là tất yếu  Hiện nay, biodiesel được sản xuất chủ yếu... sản lượng biodiesel tăng 32%  2007: tổng sản lượng gấp 3 lần năm 2006  2008: tổng sản lượng biodiesel tăng 115%  Châu Âu: đứng đầu thế giới về sản xuất và tiêu thụ biodiesel (185 + 58 nhà máy)  2012: Mỹ trở thành thị trường tiêu thụ biodiesel đứng đầu thế giới  Hoa Kỳ:  2004: sản xuất 25.000.000 gallons  2005: sản xuất 75.000.000 gallons (53 nhà máy)  1/4/2008: nhà máy sản xuất biodiesel từ tảo... 2008: tăng sản lượng gấp 3 lần và là nước sản xuất biodiesel đứng thứ ba thế giới Số nhà máy biodiesel tăng 150% so với năm 2007  2009: dự kiến tăng gấp đôi số nhà máy biodiesel so với năm 2008 (~ 70 nhà máy)  2010: bắt buộc sử dụng B5 toàn quốc  Italia:  2008: sản xuất 600.000 tấn/năm, tổng sản lượng biodiesel tăng 28%, tổng công suất các nhà máy biodiesel tăng 42%  2009: dự kiến tăng sản lượng... trình sản xuất biodiesel liên tục thường được lựa chọn với các ưu điểm về công suất, tiết kiệm diện tích mặt bằng sản xuất cũng như thuận tiện trong việc kiểm sóat chất lượng sản phẩm Bên cạnh đó, việc sử dụng phương pháp hóa siêu âm hoặc xúc tác rắn cũng tạo điều kiện thuận lợi trong việc phân tách sản phẩm và khiến quá trình trở nên “xanh” hơn 5 SẢN XUẤT BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI  2000-2005: tổng sản. .. nghiên cứu về điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật đã được thực hiện ở Hà Nội và TPHCM  Một số sản xuất thử nghiệm mang tính tự phát được thực hiện ở một số nơi với nguồn nguyên liệu mỡ cá basa Từ năm 2001, nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Công nghệ Chế biến Dầu khí và Trung tâm Nghiên cứu Lọc – Hóa dầu (Trường Đại học Bách Khoa TPHCM) đã bắt đầu nghiên cứu khả năng sản suất biodiesel từ các nguồn... biến tính hóa học dựa trên phản ứng chuyển methyl ester hóa  Nguyên liệu không cạnh tranh với thực phẩm và “xanh” hóa quá trình sản xuất biodiesel  Để nâng cao tính hiệu quả và kinh tế của quá trình, các yếu tố sau cũng cần được quan tâm: tận dụng các sản phẩm phụ của quá trình như glycerin; cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của methyl ester,…  Hệ thống sản xuất thử nghiệm biodiesel công suất 2 tấn/mẻ... công nghệ và xây dựng hòan chỉnh quy trình công nghệ sản xuất nhiên liệu biodiesel từ dầu mỡ thực, động vật phế thải Quy trình có ưu điểm là có thể áp dụng cho các nguồn nguyên liệu dầu thải với chỉ số acid thay đổi trong một khỏang rộng và có thể nâng công suất lên gấp 3 - 5 lần với chi phí đầu tư thêm tối thiểu Sản phẩm biodiesel từ quy trình này đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng ASTM D6751 Dầu thải ... LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL CÁC QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL SẢN XUẤT BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM KẾT LUẬN GIỚI THIỆU  Biodiesel... Nguồn dầu thô dự kiến Tổng sản phẩm dầu mỏ Nguồn dầu mỏ cạn kiệt năm SO2 Ô nhiễm môi trường CO NO HC PM NO2 NGUN LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL  Nguồn ngun liệu để sản xuất biodiesel chủ yếu từ dầu mỡ... lai, nguồn nhiên liệu hóa thạch hòan tòan cạn kiệt, xu hướng sử dụng biodiesel nguồn nhiên liệu phi hóa thạch khác tất yếu  Hiện nay, biodiesel sản xuất chủ yếu phương pháp biến tính hóa học dựa