đồ án về Diesel

Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu BD 1.1.1 Sơ lược BD 1.1.1.1 Khái niệm Diesel: BD manh nha từ sớm năm 1853 nhờ cơng trình nghiên cứu E.Dufy J.Patrick chuyển hĩa este dầu thực vật, BD thức ghi nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho mắt động Diesel chạy dầu lạc, sau đĩ ngày 10/08 chọn Ngày BD quốc tế ( International BD Day) Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập cơng ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho đời xe Etanol Nhưng xăng dầu cĩ nguồn gốc từ nhiên liệu hĩa thạch cĩ giá rẻ nên nhiên liệu sinh học chưa coi trọng Nhưng thời gian gần đây, giá xăng dầu tăng nhanh, nguy cạn kiệt nhiên liệu hĩa thạch đe dọa u cầu thiết chống biến đổi khí hậu tồn cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành nhu cầu thiết thực nhân loại, cơng nghệ biết đổi gen gĩp phần làm tăng đột biến sản lượng số sản phẩm nơng lâm nghiệp Tĩm lại, cĩ thể hiểu cách tổng qt Diesel loại nhiên liệu dùng cho động Diesel Dựa theo nguồn gốc, cĩ thể chia Diesel thành loại: − Petrodiesel ( thường gọi tắt Diesel) loại nhiên liệu lỏng thu chưng cất dầu mỏ phân đoạn cĩ nhiệt độ từ 175 0C đến 370 0C, thành phần chủ yếu hidrocacbon từ C16 – C21 − Biodiesel: cĩ nguồn gốc từ dầu thực vật ( cỏ, tảo, Jatropha, cao su…) hay mỡ động vật Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải cĩ thể cháy điều kiện thường cĩ độ nhớt cao, số loại cĩ số acid lớn nên chúng khơng thể dùng trực tiếp cho động mà chúng cần phải chuyển hố thành Monoankyl – Este đem sử dụng Theo phương diện hĩa học, BD metyl este acid béo ( đĩ, thành phần tạo lượng chủ yếu gốc hidrocacbon) 1.1.1.2 Tại phải sử dụng BD? SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải − Dân số giới ngày tăng nhanh, áp lực lượng mơi trường lớn Trữ lượng dầu mỏ ngày giảm dần, đĩ vấn đề đặt cần tìm nguồn lượng thay Đĩ cĩ thể lượng hạt nhân, lượng mặt trời, lượng giĩ, sĩng biển, lượng nhiệt lịng đất Tất nguồn lượng đĩ nghiên cứu ứng dụng vấn đề an tồn sản xuất giá thành nĩ cịn cao nên việc áp dụng đại trà cịn nhiều trở ngại − M ột nguồn lượng từ Biomass ý cĩ nhiều triển vọng tính thực khả tái sinh phù hợp với sinh thái nĩ − Etanol từ mía đường, tinh bột dạng nhiên liệu sinh học cĩ triển vọng − Dầu mỡ động thực vật dạng ngun liệu để tạo khơng hợp chất hữu cịn tạo nhiên liệu cho động đốt tương tự dầu DO hay FO dầu mỏ Đĩ Biodiesel Dự báo nguồn nhiên liệu chiếm 15-20% tổng nhu cầu nhiên liệu giới vịng 50 năm tới − Biodiesel khơng đơn nhiên liệu sinh học, mà kèm theo nĩ trồng cĩ dầu để phủ xanh đất trống đồi trọc, chống xĩi mịn đất, tăng lượng oxy khí quyển, giảm khí CO2, xĩa đĩi giảm nghèo cho vùng trung du miền núi Bên cạnh VO loạt sản phẩm cĩ giá trị khác thu qua q trình sản xuất Biodiesel glixerin, vitamin, đạm từ bả chất cĩ hoạt tính sinh học khác saponin, photpholipit, gluxit… 1.1.2 Ưu nhược điểm BD so với diesel truyền thống: 1.1.2.1 Ưu điểm: − BD nguồn nhiên liệu thay gây ảnh hưởng đến mơi trường sức khoẻ người; loại nhiên liệu khí thải đốt BD khơng cĩ SOx , hàm lượng CO hidrocacbon thơm giảm so với đốt diesel truyền thống (chẳng hạn benzofluoranthense 56%, benzopysenes 71% ) SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải − Là nguồn nhiên liệu thay cho diesel sử dụng cho động diesel mà khơng ảnh hưởng đến động − Là loại nhiên liệu cĩ thể dùng dạng tự pha trộn với diesel nhằm đạt hiệu sử dụng kinh tế theo u cầu quốc qia − Là loại nhiên liệu tái sinh nên BD mạnh nước cĩ nơng nghiệp phát triển − Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên thất ngồi mơi trường độc hại nhiều so với loại xăng dầu từ dầu mỏ − Khi đạt tiêu chuẩn BD nhiên liệu ăn mịn động so với diesel 1.1.2.2 Nhược điểm: − Trong phân tử biodiesel cĩ chứa ngun tử oxy nên nhiệt trị thấp diesel truyền thống Vì vậy, sử dụng biodiesel làm nhiên liệu tiêu hao nhiều so với nhiên liệu diesel truyền thống − Dễ bị oxy hố nên vấn đề bảo quản vấn đề hàng đầu sử dụng BD ( Lưu trữ trung bình tháng) − Hàm lượng NOx cao khí thải Đây nhược điểm nghiên cứu khắc phục − Nhiệt trị thấp so với diesel nên cần lượng nhiên liệu lớn để qng đường − Chi phí sản xuất cịn cao so với diesel Hiện BD trở thành thương phẩm phải cần sách hỗ trợ phủ nhằm thúc đẩy cơng nghiệp lượng Với tình trạng nguồn nhiên liệu hĩa thạch cạn dần, diesel truyền thống ngày tăng giá, tương lai, BD gần giải pháp thay 1.1.3Một số thơng số kỹ thuật đưa so sánh hai loại nhiên liệu: Khí thải Đơn Diesel truyền BD từ dầu BD từ dầu vị thống nành thải NOx g 0.944 1.156 1.156 CO g 0.23 0.136 0.156 Hidrocacb g 0.0835 0.0040 0.0038 on − Bảng1.1.3.1: So sánh nồng độ khí thải DO Biodisel Nhiên liệu Năng suất toả nhiệt (MJ/Kg) DO 44,8 BDO 37,2 Methanol 18,2 Glyxerin 18,3 SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Dầu dừa 35,3 Dầu Jatropha 39,6 Dầu hạt cao su 39.18 Bảng1.1.3.2: Bảng so sánh suất toả nhiệt số loại nhiên liệu Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17 1,3 – 4,0 – 6,0 Độ nhớt động học 400C, mm2/s Tỉ trọng 150C, lb/gal 4,1 7,079 7,328 0,05 0,05 Điểm chớp cháy, 0C 60 - 80 100 – 170 Điểm đơng đặc, 0C -15 - -3 _ -12 Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65 Hàm lượng nước cặn học, max Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc Diesel Biodiesel [5] 1.1.4 Các thơng số hố lý kỹ thuật Biodiesel: 1.1.4.1 Chỉ số Cetan: Chỉ số Cetan đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả tự bắt cháy loại nhiên liệu diesel, cĩ giá trị giá trị hỗn hợp chuẩn cĩ khả tự bắt cháy Hỗn hợp chuẩn gồm hidrocacbon: − n – Cetan C16H34 chất cĩ khả bắt cháy cao với số qui định 100 , đĩ “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetan − α - metyl naphtalen C11H10 chất khĩ bắt cháy với số cetan qui định Những hợp chất cĩ mạch thẳng dễ bắt cháy nên cĩ số Cetan cao, hợp chất vịng mạch nhánh cĩ số Cetan thấp Bản chất cháy diesel động bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) dạng phối trộn với Oxy cĩ nhiệt độ cao thích hợp cháy sinh cơng Biodiesel cần cĩ số cetan cao để đảm bảo q trình cháy, cao q gây lãng phí nhiên liệu số thành phần nhiệt độ cao xilang phân hủy thành cacbon tự (cịn gọi muội than) trước cháy, nhiên số cetan q thấp dễ gây tượng kích nổ (do cĩ nhiều thành phần khĩ bị oxy hĩa địi hỏi phải phun nhiều nhiên liệu vào xylanh xảy q trình tự cháy, dẫn đến lượng nhiên liệu bị đốt cháy nhiều u cầu, nhiệt lượng sinh lớn gây tăng mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị mịn động rung giật).Vì thế, số Cetan tiêu chuẩn quy định theo quốc gia cho loại nhiên liệu đĩ cĩ Biodiesel.Thơng SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải thường, với động Diesel chậm (dưới 500 rpm), số cetan khoảng 45 đến 50; cịn động chạy nhanh (đến 1000 rpm) cần 50 1.1.4.2 Trị số octan: đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả chống kích nổ nhiên liệu, cĩ giá trị giá trị hỗn hợp chuẩn (ở điều kiện tiêu chuẩn) gồm iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18) nhelptan ( n- C7H16) Hỗn hợp chuẩn cĩ trị số octan x ( x cĩ giá trị từ đến 100) tức hỗn hợp cĩ chứa x% (thể tích) iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18) Nhiên liệu cĩ trị số octan cao tốt Để tăng trị số octan, ta cĩ cách chính: − Pha thêm phụ gia: +Hợp chất kim: Pb (hiện cấm dùng), Mn Fe (dùng hạn chế)… +Phụ gia Ferrocene- Diclopentadienyl (C2H5)2Cl Phụ gia rẻ tiền, độc với mơi trường lại độc với động Khi cháy, Ferrocene tạo lớp oxit sắt ( lớp màu đỏ bugi) ảnh hưởng đến lớp xúc tác oto đại, gây mài mịn vịng piston, lỗ khoan xylanh trục cam Hiện Ferrocene khơng quan bảo vệ mơi trường Mỹ chấp nhận cho sử dụng +MMT ( Methylcyclopentadienyl Maanganese Tricabonyl): dùng thay cho phụ gia Pb +… − Pha trộn với nhiên liệu cĩ trị số octan cao − Chuyển hidrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh, vịng no, vịng thơm cĩ trị số octan cao cracking, reforming … 1.1.4.3 Điểm đục: Điểm đục nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục cĩ số chất bắt đầu kết tinh Điểm đục cĩ ý nghĩa quan trọng dầu diesel, đặc biệt nĩ sử dụng nước cĩ nhiệt độ hạ thấp mùa đơng đến Khi nhiệt độ thấp, độ nhớt tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu Nếu nhiệt độ hạ thấp nhiệt độ tạo điểm đục tinh thể kết tinh kết hợp lại với tạo thành mạng tinh thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn thiết bị lọc làm động khơng hoạt động 1.1.4.4 Điểm chảy: Điểm chảy nhiệt độ mà tồn thể tích hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn sang thể lỏng Điểm đục điểm chảy thơng số xác định nhằm dự đốn khả sử dụng Biodiesel nhiệt độ thấp 1.1.4.5 Điểm chớp cháy: Điểm chớp cháy nhiệt độ mà đĩ hỗn hợp bắt đầu bắt lửa cháy Chỉ số dùng để phân loại nhiên liệu theo khả cháy nổ chúng Điểm chớp cháy Metyl este tinh khiết 200 0C, Metyl este xếp loại vào chất khĩ cháy Tuy nhiên, q trình điều chế tinh chế, Methanol dư cịn lẫn sản phẩm làm hạ thấp điểm chớp cháy Điều gây nguy hiểm điểm chớp cháy hạ xuống thấp Đồng thời Methanol chất ăn mịn thiết bị kim loại Do điểm chớp cháy vừa sử dụng tiêu chuẩn quản lý chất lượng Biodiesel vừa để kiểm tra lượng Methanol dư thừa 1.1.4.6 Độ nhớt: Độ nhớt: thể khả kháng lại tính chảy chất lỏng Thơng số phụ thuộc vào ma sát phần chất lỏng trượt lên phần chất SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải lỏng khác Độ nhớt nhiên liệu cao khơng cĩ lợi sử dụng nĩ làm giảm khả phân tán phun vào thiết bị để đốt làm tăng khả lắng thiết bị Chính người ta buộc phải chuyển loại dầu mỡ động thực vật thành Biodiesel đem sử dụng Biodiesel cĩ độ nhớt thấp nhiều Ngồi cĩn cĩ số khác Tất số hố lý nghiên cứu xây dựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho Biodiesel Tính chất Phương pháp Giới hạn Đơn vị thử Nhiệt độ chớp cháy (phương pháp cốc kín) Nước cặn ASTM D 93 ASTM D 2709 Độ nhớt động học ASTM D 445 130 C 0,05 max % thể tích 1,9 – 6,0 mm2/s 400C Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max Sulfur tổng ASTM D 4294 - % khối lượng 0,05 max % 99 lượng Điểm đục ASTM D 2500 oC Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối khối lượng Chỉ số acid ASTM D 664 Hàm lượng Glyxerin tự ASTM D 6854 0,8 max 0,02 max % Hàm mg KOH/g khối lượng lượng Glyxerin ASTM D 6854 0,24 max % tổng khối lượng Hàm lượng photpho ASTM D 4951 10 ppm 1.2 Các nguồn ngun liệu để sản xuất BD 1.2.1 Các nguồn ngun liệu 1.2.1.1 Dầu thực vật: Cọ dầu Từ 10 năm trước trồng Long An, đạt dầu /ha Tuy nhiên cĩ số khĩ khăn: trồng qui mơ lớn hiệu cần đầu tư dây chuyền xử lý sau thu hoạch hạt chứa mem lipase phân hủy dầu vịng 24 thành este glycerin nên cần diệt men lipase (bằng nồi hơi); cọ dầu khơng khĩ trồng cần mưa quanh năm – khĩ đạt Việt Nam Hiện khơng phát triển SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Vừng Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, trồng đại trà Nghệ An, Thanh Hĩa, Gia Lai, An Giang.Hiện vừng chủ yếu xuất sang Nhật (cả hạt dầu) Dừa Diện tích 180000 ha, suất dầu thấp, tối đa đạt dầu/ha, ¼ so với cọ dầu Sản lượng dầu ép khơng cao dừa hiệu nơng dân sản phẩm khác cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ cơng mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá dừa trái tăng (khoảng 15000 đ/l) Đậu Hạt thu mua dân 5000 đ/kg, đậu nành nhập từ Mỹ 3500 nành đ/kg ( kể thuế nhập khẩu) Hướng Trồng thử nghiệm Củ Chi (đạt khoảng 2.5 /ha), Lâm Đồng ( đạt dương 3.5 – tấn/ha) Khi trồng thử nghiệm hệ lai, suất tăng đáng kể Do đĩ hướng dương trở thành nguồn ngun liệu cĩ triển vọng Bơng vải Theo sách Nhà nước tự túc 70% ngun liệu dệt may, diện tích trồng bơng phát triển nhanh chĩng Diện tích 2003, 2005, 2010 tương ứng 33000 ha, 60000ha 120000ha Dầu hạt bơng cải cĩ thể nguồn ngun liệu tốt để sản xuất BD ta chưa loại độc tố gossypol nên khơng thể dùng để sản xuất dầu ăn Dầu bơng vải thơ giá khoảng 7000 đ/l (Theo báo cáo khoa học lần thứ nhiên liệu cĩ nguồn gốc sinh học (Biofuel BD Việt Nam) 23/08/2006 trang 18) Tính chất 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) Tỉ trọng Độ nhớt 400C (mm2/s) Điểm chớp cháy (0C) Nhiệt trị (MJ/kg) Chỉ số acid Dầu hạt cao su Dầu hoa hướng dương Dầu hạt cải Dầu hạt Dầu hạt bơng cải dậu nành 10,2 8,7 24,6 39,6 16,3 0,91 66,2 198 37,5 34 6,8 3,26 16,93 73,73 0,918 58 220 39,5 0,15 3,49 0,85 64,4 22,3 8,23 0,914 39,5 280 37,6 1,14 11,67 0,89 13,27 57,51 0,912 50 210 39,6 0,11 11,75 3,15 23,26 55,53 6,31 0,92 65 230 39,6 0,2 Nước ta nước nơng nghiệp hàng năm phải nhập lượng lớn dầu thực vật để tinh luyện phục vụ nhu cầu nước xuất Sở dĩ giá mua ngun liệu hạt, cĩ dầu nước ta đơi cao so với giá nhập dầu thực vật thơ từ nước cĩ tiềm Malayxia, Mỹ…Do đĩ ta nên định hướng nghiên cứu sản xuất BD từ loại dầu thực vật khơng cĩ giá trị thực phẩm cĩ giá thành thấp dầu bơng, dầu hạt cao su, dầu hạt Jatropha … 1.2.1.2 Mỡ động vật: Mỡ động vật chia làm nhĩm : mỡ động vật cạn mỡ động vật nước SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải − Mỡ động vật cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu palmaitic axit stearic (mỡ heo, mỡ bị) Mỡ động vật cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhĩm omêga-6 hơn, khơng cĩ omêga-3 nên thường trạng thái rắn điều kiện nhiệt độ thường Các axit béo thuộc nhĩm omêga-6 cĩ tác dụng làm co mạch, tăng huyết áp − Mỡ động vật nước chứa hàm lượng axit béo khơng no thuộc nhĩm omêga-3 tương đối lơn, thể lỏng điều kiện nhiệt độ thường Nước ta thuộc vùng nhiệt đới, cĩ nhiều sơng nước nên nghề ni chế biến thủy sản phát triển mạnh chất lượng, khơng phục vụ nhu cầu nước mà cịn hướng đến xuất Trong đĩ phải kể đến nghề ni chế biến cá da trơn khu vực Đồng sơng Cửu Long Hoạt động chế biến sản phẩm từ cá da trơn thải ngồi lượng lớn phế phẩm, ảnh hưởng đến mơi trường, mà đĩ chiếm chủ yếu dầu hạt cao su Do đĩ, sử dụng dầu hạt cao su nguồn ngun liệu cho nhiên liệu phương án cĩ hiệu mặt kinh tế lẫn cho mơi trường Việc lựa chọn loại dầu thực vật mỡ động vật phụ thuộc vào nguồi tài ngun sẵn cĩ điều kiện khí hậu cụ thể vùng Chẳng hạn ởÛ Châu u sử dụng yếu cải dầu dầu hướng dương; Mỹ- dầu đậu nành; Châu Mỹ- dầu đậu nành, hướng dương thầu dầu; miền Nam Châu Phi- dầu đậu nành, dầu mè; Đơng Nam Á- dầu cọ, dầu dừa dầu mè; Châu c- cải dầu,dầu lanh dầu cọ nhập từ Đơng Nam Á Sử dụng nguồn tài ngun sẵn cĩ, ngun liệu phế thải gĩp phần làm giảm giá BD, đưa BD vào sử dụng rộng rãi 1.2.2 Giới thiệu dầu hạt cao su Cây cao su (danh pháp khoa học Hevea brasiliensis) lồi thân gỗ thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) Nhân hạt cao su ( chiếm 50 – 60% hạt) chứa 40 – 50 % (khối lượng hạt) dầu cĩ màu nâu Hạt cao su cĩ hình elipxoid với nhiều kích cỡ, dài 2.5 – cm Hạt bĩng, nặng 2- g/hạt, hạt cĩ chấm nâu Hàng năm, khoảng tháng tháng thời điểm cao su cho trái rộ với suất khoảng hạt/ Theo thống kê giới, ép hạt, trung bình ta thu 100 kg dầu hạt cao su Tại Việt Nam, theo thống kê năm 2007, diện tích trồng cao su 500000 ha( Theo SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải http://www.hochiminhcity.gov.vn/left/tin_tuc/tin_thoi_su/2007/08/27-082007.02) Thu nhập từ cao su ý đến mủ thân, cịn hạt cao su bị bỏ qn Như vậy, với 500000 ta thu 5000 hạt, tương đương 500 dầu Dầu hạt cao su cĩ chứa cyanogenic glycosides, hợp chất tác dụng enzyme đặc hiệu mơi trường acid yếu chuyển hĩa thành hợp chất cyanua Do đĩ dầu cao su khơng thể sử dụng thực phẩm Thực ra, hạt dầu cao su cĩ khả chế biến Methyl Ester loại dầu thực vật khác để sử dụng cơng nghiệp Vỏ bọc rớt đất thu tách lấy nhân hạt.Những nhân hạt sấy khơ để tách ẩm Sau đĩ, hạt đưa vào máy nghiền dầu lọc lấy Dầu qua lọc dùng làm ngun liệu để sản xuất Biodiesel Tại thành phố Hồ Chí Minh tỉnh lân cận cĩ khoảng 20 sở thủ cơng bán thủ cơng ép hạt cao su lấy dầu với hiệu suất khoảng 17% cao sở làm khoảng vài hạt ngày, mặc khác nguồn ngun liệu khơng ổn định ( cao su cho trái rộ khoảng tháng) nên giá thành dầu hạt cao su cao, khoảng 17000 đồng/kg ( giá hạt trung bình khoảng 2500 đồng/kg) SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Để sử dụng hiệu hạt cao su cĩ ta phải đổi cơng nghệ chiết, tách nhằm tăng hiệu suất lên 30% qua đĩ ta cĩ thể dùng dầu để sản xuất Metyl Este giá thành khoảng 10000 đồng/ lít chất lượng tương đương với chất lượng Metyl Este dầu đậu nành mà Mỹ sản xuất sử dụng xuất với tên thương mại Soyat Thành phần dầu cao su thu được: − Chứa 90% gốc Acid cĩ mạch C18 phân tử lượng khoảng 870± 10, Kg/m3 − Chỉ số Iot 130 ± g iot/ 100g − Chỉ số xà phịng 185 ± mg KOH/g − Chỉ số acid 50 ± mg KOH/g − Acid dầu hạt cao su gồm nhĩm chính: + Acid béo bão hịa: o Acid Palmitic o Acid Stearic + Acid béo khơng bão hịa: o Acid oleic o Acid linoleic o Acid linolenic Trong dầu hạt cao su, metyl este acid béo no làm tăng điểm đơng, trị số cetan tăng độ bền polymer khơng no làm giảm điểm đơng, trị số cetan độ bền, Loại thành phần acid béo cĩ dầu thực vật phụ thuộc vào vùng đất trồng điều kiện chăm sĩc Mặc dù thực vật thuộc nhĩm cĩ độ bay thấp tự nhiên, nĩ lại nhanh chĩng tạo hợp chất dễ cháy cĩ khả bay cháy 1.3 Cơng nghệ sản xuất BD : 1.3.1 Các phương pháp điều chế BD từ dầu thực vật: Để sản xuất BD cần áp dụng phương pháp xử lí VO để tính chất nĩ gần với nhiên liệu Diesel Sự khác VO so với nhiên liệu Diesel độ nhớt nh hưởng độ nhớt cao làm cho hệ thống cấp nhiên liệu động làm việc khơng bình thường, nên chất lượng q trình phun cháy Do chất lượng q trình phun cháy nên tiêu động Diesel sử dụng VO Vì lý trên, số giải pháp xử lý VO để tính chất nĩ gần với Diesel giải pháp làm giảm độ nhớt quan tâm trước tiên 1.3.1.1 Phương pháp sấy nĩng: Hiện sử dụng khơng thích hợp, cần cĩ nhiệt độ 80 0C 1.3.1.2 Phương pháp pha lỗng: Đây phương pháp đơn giản, dễ dàng thực qui mơ Pha trộn tiến hành phương pháp học, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận bền vững ổn định thời gian dài Nhược điểm phương pháp tỷ lệ dầu thực vật lớn 50% khơng thích hợp, lúc độ nhớt hỗn hợp lớn độ nhớt Diesel nhiều Khi pha lỗng Diesel dầu thực vật, hỗn hợp 10% VO cĩ độ nhớt thay đổi khơng đáng kể so với Diesel thể tính kỹ thuật tốt động Diesel 1.3.1.3 Phương pháp cracking: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 10 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải • • • • Đường kính ngồi ống d’ng = 25 mm = 0,025 m Bề dày ống δ’ = mm = 0,002 m Đường kính ống d’tr = 21 mm = 0,021 m Chiều cao ống truyền nhiệt l’o = 30 cm = 0,3 m - Bố trí dịng lưu chất chuyển động sau: methanol ngưng tụ phía ngồi ống cịn nước di chuyển phía ống Chênh lệch nhiệt độ trung bình tính sau: ∆T − ∆T2 38 − 24 ∆Tlog = = = ∆T1 38 30,47 K ln ln 24 ∆T2 Trong đĩ: ∆T1 = Tnt – TNV = 65 – 27 = 38 K ∆T2 = Tnt – TNR = 65 – 41 = 24 K - Gọi nhiệt độ phía vách tiếp xúc với methanol ngưng tụ Tv1; nhiệt độ phía vách tiếp xúc với nước Tv2 - Hệ số truyền nhiệt tổng qt K tính sau : K= Với : 1 + ∑ rt + αn αD αn - Hệ số cấp nhiệt nước chảy ngồi ống; W/m2.K αD - Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ ống; W/m2.K ∑rt - Nhiệt trở thành ống lớp cáu ; m2.K/W  Xác định hệ số cấp nhiệt phía nước giải nhiệt : - Nhiệt độ trung bình nước ống : Ttb = 0,5.(T1 + T2) = 0,5.(27 + 41) = 340C - Tại nhiệt độ thì:  Khối lượng riêng nước: ρ n = 994 (kg/m3)  Độ nhớt nước: ν n = 7,23.10-7 (m2/s)  Hệ số dẫn nhiệt nước: λ n = 0,626 (W/mK)  Chuẩn số Prandtl: Prn = 4,9 - Vận tốc thực tế nước ống: = 4.G N 4.0,081 = = 0,24 m/s ρ.π d 'tr 994 π 0,021 • Chuẩn số Reynolds nước ống: Re = v N d 'tr υn = 0,24 0,021 = 6880 > 2300 7,23 10 −7 =) nước ngồi ống chế độ chảy q độ • Áp dụng cơng thức [V.44, trang 16, 9] để tính chuẩn số Nusselt phía nước: Nu = k εl Pr SVTH: Hồ Thanh Tuyền , 43  Pr   Pr  w , 25     54 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Trong đĩ: • k0 – hệ số phụ thuộc Reynolds Với Re = 6880 , tra bảng [trang 16, 9], k0 = 22 εl - hệ số tính đến ảnh hưởng hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ • chiều dài l đường kính d ống Chọn sơ εl = • Hệ số cấp nhiệt  n phía nước: αn = Nu λn d 'tr • Nhiệt tải nước làm lạnh : q n = α n ( Tv − Ttb )  Xác định nhiệt trở lớp cáu: ∑r w = rcáu1 + δ + rcáu2 λ Trong đĩ: o rcáu – nhiệt trở lớp cáu phía methanol ngưng tụ , m2.K/W o δ = 0,002 m – chiều dày thành ống thép o λ = 16,3 W/m.K – độ dẫn nhiệt thép X18H10T o rcáu – nhiệt trở lớp cáu phía nước, m2.K/W Theo phụ lục bảng 31, bảng tra cứu q trình học – truyền nhiệt: rcáu = rcáu = ⇒ ∑r w = 5000 m2.K/W 0,002 + + = 5,23.10-4 m2.K/W 5000 16 ,3 5000 • Nhiệt tải qua thành ống lớp cáu: qw =  Tv1 − Tv ∑ rw Xác định hệ số cấp nhiệt methanol ngưng tụ phía ngồi ống: α S = 1,15 o rS.ρ g.λ3 µ.(TS - TV1 ).l'0 Ẩn nhiệt ngưng tụ : rmethanol = 1118 kJ/kg SVTH: Hồ Thanh Tuyền 55 Đồ án mơn học QT&TB o GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Các thơng số hố lý cịn lại tra nhiệt độ trung bình Tm = TS + Tw 2  Trong trường hợp này, nhiệt độ vách Tv1 Tv2 chưa biết nên cần chọn trước giá trị để thực việc tính tốn Q trình tính tốn dựa cân nhiệt lượng: lượng nhiệt truyền từ methanol ngưng tụ đến vách ngồi qS, phải với lượng nhiệt truyền qua tường lớp cáu qw, với lượng nhiệt truyền từ tường đến nước qn Chọn Tv1 = 630C (< TS = 650C):  Trong trường hợp này, nhiệt độ vách Tv1 Tv2 chưa biết nên cần chọn trước giá trị để thực việc tính tốn Q trình tính tốn dựa cân nhiệt lượng: lượng nhiệt truyền từ methanol ngưng tụ đến vách ngồi qS, phải với lượng nhiệt truyền qua tường lớp cáu qw, với lượng nhiệt truyền từ tường đến nước qn Chọn Tv1 = 630C (< TS = 650C): o Tm = 0,5.(TS + Tv1) = 0,5.(65 + 63) = 640C o ∆T1 = TS – Tw1 = 65 – 63 = 20C ⇒ α S = 4221,7 W/m2.K qS = α D ( TS − Tv1 ) = 4221 ,7.( 65 − 63 ) = 8443,5 W/m2 ∆Tv = qS.∑rw = 8443,5 x 5,23.10-4 = 4,4 K Tv2 = Tv1 - ∆Tw = 63 – 4,4 = 58,60C Tv = 0,5.(63+ 58,6) = 60,80C ⇒ Prw = 2,97 αn = 1471,4 W/m2.K qn = αn (Tv − Ttb ) = 1471 ,4 × ( 58,6 − 34 ) = 36177 W/m2 Do qS qn cách xa nên cần tính lại lần Chọn Tv1 = 550C (∆T1 = 10 K) Q trình tính tốn tương tự lần thứ thu kết bảng sau: Tv1 55 s 2823 ,3 qs 28232, T v Tv2 Tv n qn ∆q 14,8 40,2 47,6 1398 8725,3 0,69 Kết sai số ∆q lúc lớn, cần tính lặp lần SVTH: Hồ Thanh Tuyền 56 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Ở lần này, ta cĩ thể vẽ đường thẳng nối điểm ứng với q S va øqn để tìm giao điểm xác q 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 54 56 58 60 62 64 Tv1 Từ đồ thị, ta cĩ thể chọn xác tw1 = 58,50C (sai số 3,57 %) Khi đĩ,  n = 1426 W/m2.K • Hệ số truyền nhiệt tổng qt K: K= • 1 + ∑ rt + αn αS = 1 + 5,23 10 −4 + 1426 3144 = 648,4 W/m2.K Diện tích bề mặt truyền nhiệt : Fnt = • s = 3144 W/m2.K Q'hh 2,8.1118 = = 0,16 m2 K ∆Tlog 648 ,4 × 30 ,47 Tổng chiều dài truyền nhiệt : L = Fnt × 0,16 = = d 'tr +d 'ng 3,14 × (0,021 + 0,025 ) 2,2 m π • Kiểm tra lại: L/d’tr = 4,1/0,021 = 195 > 50 nên chọn εl = phù hợp • Vậy thiết bị ngưng tụ loại vỏ ống cĩ cấu tạo sau:  Số ống truyền nhiệt ống  Kích thước ống truyền nhiệt: 21 x 2mm, chiều dài ống 0,35 m  Bước ống: t = 1,35.d’ng = 1,35 25 = 34 mm 3.2.3 Thiết bị tách pha: Hỗn hợp thiết bị cĩ thể tích 30L Hệ số chứa đầy: 0,8 →Thể tích thiết bị 37,5L Chọn thiết bị cĩ đường kính 400 mm, đáy nĩn tiêu chuẩn, nắp phẳng SVTH: Hồ Thanh Tuyền 57 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Đáy: Đáy gĩc 600: 2.R ht r s hđ r rđ r Thể tích đáy nĩn: Đáy nĩn 600 tiêu chuẩn đường kính 400 mm cĩ thể tích đáy Qui chuẩn Chiều cao thiết bị tách pha: 3.2.4 Thiết bị thu hồi Methanol từ pha Glycerine: Thể tích hỗn hợp thiết bị Do thể tích hỗn hợp G-M mẻ bé, nên ta dồn nhiều mẻ lại xử lí Chọn số mẻ Thể tích làm việc thiết bị Chọn sơ hệ số chứa đầy 0,7 Thể tích thiết bị sơ Chọn thiết bị cĩ đường kính 300 mm, đáy nắp elip Các thơng số hình học thiết bị nhằm thu hồi Metanol từ pha Glycerine giống thiết bị phản ứng tính trên, khác chiều cao thân thiết bị SVTH: Hồ Thanh Tuyền 58 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải → Qui chuẩn chiều cao thiết bị Ht = 0,400 m Chiều cao thuỷ tĩnh hỗn hợp chất lỏng thiết bị 5: 0,307 m = 25 = 0,432 m 3.2.5 Bơm: i Năng suất: - Thể tích hỗn hợp lỏng nhập liệu: GF = 30 lít = 0,03 m3 - Thời gian bơm nhập liệu: τ = phút - Suất lượng thể tích dịng nhập liệu ống: VF QF = τ = 0,03 = 1,8 (m3/h) 60 Vậy chọn bơm cĩ suất Qb = (m3/h) ii Cột áp: - Chọn :  Mặt cắt (1-1) mặt thống chất lỏng thiết bị khuấy trộn sơ  Mặt cắt (2-2) mặt thống chất lỏng thiết bị phản ứng - Áp dụng phương trình Bernoulli cho mặt cắt (1-1) (2-2): z1 + 2 P1 P2 v v + + Hb = z2 + + +∑hf1-2 ρF g ρF g g g Trong đĩ:  z1: độ cao tính từ mặt đất đến mép thân thiết bị o Chọn z1 = 20 mm  z2: độ cao tính từ mặt đất đến mép thân thiết bị 11 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 59 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải o Chọn z2 = 240 + 50 = 290 mm  v1,v2 : vận tốc mặt thống chất lỏng thiết bị (mặt 1-1) mặt thống chất lỏng thiết bị 11(2-2) o Xem v1= v2 = 0(m/s)  ∑hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2)  Hb : cột áp bơm  Tính tổng trở lực ống: - Chọn đường kính ống hút ống đẩy nhau: dtr = 21 mm - Tra bảng II.15, trang 381, [8] ⇒ Độ nhám ống: ε = 0,1(mm) = 0,0001(m) - Tổng trở lực ống hút ống đẩy ∑hf1-2  lh + ld  vF  + Σξ h + Σξ d  =λ d tr   2g Trong đĩ:  lh : chiều dài ống hút ⇒ Chọn lh = 0,5 (m)  lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = (m)  ∑ ξ h : tổng tổn thất cục ống hút  ∑ ξ đ : tổng tổn thất cục ống đẩy  λ : hệ số ma sát ống hút ống đẩy  vF : vận tốc dịng nhập liệu ống hút ống đẩy (m/s) vF = 4Qb 4× = = 1,6 m/s 3600πd tr 3600 × π × 0,0212 Xác định hệ số ma sát ống hút ống đẩy : Re F = vF d tr ρ F 1,6 × 0,021 × 842 = = 39568 > 4000 => chế độ chảy µF 0,000715 xốy rối - Chuẩn số Reynolds giới hạn thuộc khu vực nhẵn thuỷ học: 8/7 Regh d  = 6. tr   ε  SVTH: Hồ Thanh Tuyền 8/7  0,021  = 6.   0,0001  = 37581 60 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Trong đĩ: ε = 0,0001 m – độ nhám tuyệt đối - Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9/8 d  Ren = 220  tr   ε  9/8  0,021  = 220    0,0001  = 90140 - Do Regh < ReF < Ren nên hệ số ma sát λ tra theo bảng II.14, trang 379, [8] λ = 0,033 Xác định tổng tổn thất cục đường ống hút :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [8]: Chọn dạng ống uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d = ξ Ống hút cĩ chỗ uốn ⇒ ξ u1 u1 (1 chỗ) = 0,15 = 0,15 = 0,15  Van : Tra bảng 9.5, trang 110, [16]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn ξ v1 (1 cái) = 10 Ống hút cĩ van cầu ⇒ ξ v1 = 10 Do đĩ, tổng tổn thất cục đường ống hút là: ∑ξ h =ξ u1 +ξ = 10,15 v1 Xác định tổng tổn thất cục đường ống đẩy :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [8]: Chọn dạng ống uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d = ξ u2 (1 chỗ) = 0,15 Ống đẩy cĩ chỗ uốn ⇒ ξ u2 = 0,15 = 0,45  Van : Tra bảng 9.5, trang 110, [1]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn ξ v2 (1 cái) = 10 Ống đẩy cĩ van cầu ⇒ ξ v2 = 10  Vào thiết bị phản ứng : ξ Nên: ∑ ξ đ =ξ u2 +ξ v2 +ξ cv cv =1 = 0,45 + 10 + = 11,45 Vậy tổng trở lực ống hút ống đẩy là:  ∑hf1-2 = 0,033  +5  1,6 +10 ,15 +11,45  = 0,019 m 0,021  ×9,81 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 61 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải  Tính cột áp bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (3 – 1) + 0,019 = 2,019 m Cơng suất: Chọn hiệu suất bơm: η b = 0,9 Cơng suất thực tế bơm: Nb = Qb H b ρF g × 2,02 × 842 × 9,81 = = 31,86 W 3600 ηb 3600 × 0,9 Kết luận: Bơm ly tâm chọn cĩ thơng số sau: - Năng suất: Qb = (m3/h) - Cột áp: Hb = 2,02 (m) - Cơng suất: Nb = 50 W 3.2.6 Tính tốn tai đỡ thiết bị: Tải trọng tối đa: − Khối lượng thiết bị phản ứng: 22,91 Kg − Khối lượng chất lỏng chứa thiết bị 14: − Khối lượng chặn: Ngồi chịu tải trọng từ vật liệu làm thân thiết bị, làm chặn, khối lượng hỗn hợp lỏng thiết bị , tai đỡ cịn chịu tải trọng chi tiết kèm ống nối, sinh hàn… Khối lượng trừ hao: 1,2 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 62 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải 9,81 Tải trọng cho phép tai treo Bệ đỡ: chọn vật liệu làm bệ đỡ thép CT3 Theo bảng XIII.36, tr 438, [8], G = 1000 N, ta xác định kích thước hình học tai đỡ sau: F,m2 42,5 Q, 0,24 L,mm 80 Btđ, B1,m Htđ,m Stđ,m l,m mtđ, mm m m m m Kg 55 70 125 30 0,53 Trong đĩ: − Bề mặt đỡ : F − Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q − Khối lượng tai đỡ: mtđ đ l Htđđđ Btđ B1đđ stđđđ Htđđđ L Vị trí đặt tai đỡ: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 63 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Ht Htđ Thiết bị gia nhiệt vịng nhiệt, đĩ vị trí gắn tai treo cần cao vị trí mép vịng nhiệt Chiều cao mực lỏng thiết bị Chọn chiều cao mép vịng nhiệt: Ở ta chọn vị trí tai đỡ: 3.2.7 Bộ phận điều khiển điều chỉnh nhiệt độ cho vịng nhiệt: Mạch cơng suất PC, Win XP Vòng nhiệt Mạch biến đổi Nhiệt độ điện trở ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ hỗn hợp thiết bị Nhiệt độ đĩ cĩ thể điều khiển tự động cách: Điều khiển chế độ ON-OFF: Phương pháp điều khiển ON-OFF cịn gọi phương pháp đĩng ngắt, tức cấu chấp hành đĩng nguồn để cung cấp lượng mức tối đa cho thiết bị tiêu thụ nhiệt nhiệt độ đặt ( nhiệt độ lỏng cần đạt được) lớn nhiệt độ đo ( nhiệt độ lỏng xác định nhờ vào thiết bị lấy tín hiệu nhiệt độ) Ngược lại, mạch điều khiển ngắt mạch cung cấp lượng nhiệt độ đặt nhỏ nhiệt độ đo SVTH: Hồ Thanh Tuyền 64 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Một vùng trễ đưa vào để hạn chế tần số đĩng ngắt sơ đồ khối: Vòng nhiệt Nguồn đĩng sai số e(k) = | nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo | Δ ngắt |nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo| Δ Như vậy, nhiệt độ đo dao động quanh giá trị đặt Δ cịn gọi vùng trễ Rơ le Điều khiển ON-OFF + Ưu điểm là: o Thiết bị tin cậy, đơn giản, chắn, hệ thĩng ln hoạt động với tải o Tính tốn thiết kế phức tạp, dễ dàng + Nhược điểm: nhiệt độ dao động quanh giá trị đặt, đĩ khơng dùng chế độ điều khiển ON-OFF cần gia nhiệt hỗn hợp cĩ khoảng sai số nhiệt độ nhỏ Tuy nhiên khuyết điểm cĩ thể hạn chế dùng phần tử đĩng ngắt điện tử mạch cơng suất o Điện tử cơng suất cơng nghệ biến đổi điện từ dạng sang dạng khác đĩ phần tử bán dẫn cơng suất đĩng vai trị trung tâm o Bộ biến đổi điện tử cơng suất cịn gọi biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa ngun tắc biến đổi điện từ trường o Theo nghĩa rộng, nhiệm vụ điện tử cơng suất xử lý điều khiển dịng lượng điện cách cung cấp điện áp dịng điện dạng thích hợp cho tải Tải định thơng số điện áp, dịng điện, tần số, số pha ngõ biến đổi Thơng thường, điều khiển cĩ hồi dõi ngõ biến đổi cực tiểu hĩa sai lệch giá trị thực ngõ giá trị mong muốn (hay giá trị đặt) SVTH: Hồ Thanh Tuyền 65 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Điều khiển PID (proportional integral derivative controller): Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi thực tế để điều khiển nhiều loại đối tượng khác nhiệt độ lị nhiệt, tốc độ động cơ, mực lỏng bồn chứa…Lý điều khiển sử dụng rộng rãi nĩ cĩ khả làm giảm (hoặc triệt tiêu) độ giao động nhiệt độ quanh giá trị đặt Do thơng dụng nĩ nên ngày cĩ nhiều hãng sản xuất thiết bị điều khiển cho đời điều khiển thương mại thơng dụng Vòng nhiệt Với hệ thống ta thiết kế, ta chọn điều khiển PID để điều khiển Cài đặt ban đầu: nhiệt độ đặt thời gian để đạt nhiệt độ Tín hiệu điều khiển: lấy tín hiệu nhiệt độ lỏng thiết bị Ngun lí hoạt động : SVTH: Hồ Thanh Tuyền 66 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Bắt đầu Đọc nhiệt độ đặt Đọc giá trò nhiệt độ lò Tính sai số : e = nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo Xử lý PID Công suất cấp cho lò Kết thúc TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]: hội thảo khoa học [2]: Báo cáo kết SVTH: Hồ Thanh Tuyền 67 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải [3]: Lê Duy Hùng, Thiết kế phân xưởng chế biến Biodiesel từ mỡ cá da trơn (60 dầu cá ngày), Luận văn tốt nghiệp, 2008 [4]: Sản xuất [5]: Nguyễn Minh Tuyển, Q trình thiết bị khuấy trộn cơng nghệ [6]: Nguyễn Văn Lụa, Q trình thiết bị cơng nghệ hĩa học thực phẩm, tập q trình thiết bị học, khuấy lắng lọc [7]: Nguyễn Bin (chủ biên), Sổ tay Q trình Thiết bị hĩa chất tập 1, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [8]: Nguyễn Bin (chủ biên), Sổ tay Q trình Thiết bị hĩa chất tập 2, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [9]:Hồ Lê Viên, tính tốn thiết kế chi tiết thiết bị hĩa chất dầu khí, ĐH Bách Khoa Hà Nội [10]:Bảng tra cứu q trình học truyền nhiệt [11]: Q trình thiết bị truyền nhiệt,tập q trình thiết bị truyền nhiệt, truyền nhiệt ổn định [12]: Nguyễn Thị Hồng Nơ (2005) Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật với xúc tác rắn Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Bách Khoa TPHCM [13]: Phan Ngọc Anh (2002) Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải Luận văn cao học, trường Đại học Bách Khoa TPHCM [14]: 10 Nguyễn Thị Phương Thoa (2005) Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo cơng nghệ hĩa siêu âm Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia TPHCM [15]: Nguyễn Hữu Lương, Tổng quan tài liệu nghiên cứu sản xuất biodiesel, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2005 [16]:Phạm Văn Bơn, Q trình thiết bị cơng nghệ hố học & thực phẩm - Tập - Quyển 1,Bài tập truyền nhiệt, NXB ĐHQGTPHCM, 2004 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 68 [...]... chính là biodiesel) được giữ lại trong thiết bị Tiến hành gia nhiệt để làm khan nước cịn sĩt lại ( lượng nước cịn lại trong BD phải thỏa tiêu chuẩn về BD) + Do nước bay lên cĩ khả năng lơi kéo theo các chất như Metanol, Biodiesel, các chất trong dung dịch rửa, dù lượng rất thấp nhưng vẫn cĩ, vì thế ta cần dùng sinh hàn ngưng tụ để thu hồi hơi bay lên 2.2 Nhiệm vụ đồ án 2.2.1 Thiết kế hệ thống gián đoạn,... Tuyền 19 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải So với xúc tác axít, cơ chế phản ứng xúc tác bazơ thực hiện sự hoạt hố phản ứng một cách trực tiếp hơn hay sự khác biệt giữa hai loại xúc tác này là xúc tác axit tạo tác nhân ái điện tử cịn xúc tác bazơ tạo tác nhân ái nhân CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 2.1.1 Quy trình cơng nghệ: Sơ đồ bố trí thiết bị: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 20 Đồ án môn học... qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu 1.3.1.4 Phương pháp nhũ tương hĩa: Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai chất lỏng mà thông thường không tan được với nhau Thể trong ( thể phân tán) là các giọt nhỏ được phân tán trong thể ngồi ( chất phân tán) Tùy theo môi trường chất phân tán mà người ta gọi thí dụ như là nhũ tương nước trong dầu hau nhũ tương dầu trong nước Để tạo độ bền cho nhũ... với điều kiện cần cĩ các hiểu biết cơ bản về phản ứng este hĩa Trong các phương pháp trên, phản ứng transete hĩa là lực chọn tối ưu do quá trình phản ứng đơn giản và tạo ra sản phẩm este cĩ tính chất hĩa lý gần với nhiên liệu Diesel Hơn nữa, các este cĩ thể đốt cháy trực tiếp trong buồng đốt động cơ và khả năng hình thành cặn rất thấp SVTH: Hồ Thanh Tuyền 11 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân... xem lượng: metanol, acid sunfuric, tạp chất…cịn sĩt lại trong hỗn hợp pha dưới không đáng kể; lượng triglyceride và BD thu hồi với hiệu suất 90%; lượng FFA cịn lại trong hỗn hợp vào thiết bị tách SVTH: Hồ Thanh Tuyền 29 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải rất ít, qua quá trình tách pha lượng FFA giảm đáng kể, do đĩ ta xem như lượng FFA 0 Giai đoạn 2: Nguyên liệu vào thiết bị 13 gồm: Lượng... khối lượng của dầu hạt cao su( xem khối lượng xúc tác là không đáng kể): SVTH: Hồ Thanh Tuyền 31 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Sau khi thực hiện phản ứng + Hỗn hợp vào thiết bị 16 gồm Metanol dư , Glycerine và Triglyceride: Tính chất hố lý của hỗn hợp phản ứng thay đổi theo thời gian phản ứng Với hệ thống phản ứng hoạt động gián đoạn thì thông số hố lý sẽ thay đổi theo vị trí lưu chất... 2.1.2 GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Sơ đồ khối qui trình (theo [4]) Dầu hạt cao su Metanol , xúc tác H2SO4 Este hóa bằng acid Tách pha T = 50 0C, τ = 30 Pha nhiều Glyxerin Dầu có chỉ số FFA < 2% Metanol, xúc tác NaOH Este hóa bằng base Tách pha T = 45 0C, τ = 30 Pha nhiều Glyxerin Metyl este Trung hòa base dư Nước nóng, T= 70 0C SVTH: Hồ Thanh Tuyền Rửa (khuấy, tách) 21 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH... hỗn hợp i+1 được chuyển dần sang bình 8, đồng thời hỗn hợp ở 8 cũng được bơm chuyển lên bình cao vị 11 + Thời gian tiến hành phản ứng và thời gian xúc rửa thiết bị 5 khoảng 40 phút, trong khi thời gian tách pha khoảng 4 giờ Do đĩ ta cần thiết bị tách pha( mỗi bình cĩ thể tích sử dụng bằng thể tích của hỗn hợp cần tách pha trong 1 mẻ) SVTH: Hồ Thanh Tuyền 22 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân... nghiên cứu về xúc tác enzyme vẫn được phát triển mạnh mẽ Điểm chủ yếu của những công trình này là tối ưu hĩa các điều kiện phản ứng (dung môi, 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 cịn khá dài ( hàng chục giờ) SVTH: Hồ Thanh Tuyền 13 Đồ án môn học... kiểm sốt được chất lượng sản phẩm Nếu hệ thống hoạt động gián đoạn, năng suất hệ thống thấp dẫn đến việc tăng giá thành sản phẩm Nguyên liệu phải trải qua nhiều giai đoạn, nhiều thiết bị để thành sản phẩm Để tận dụng công suất hoạt động của thiết bị ( nhất là thiết bị tách pha), ở đây tôi sẽ thiết kế hệ thống hoạt động bán liên tục: nhập liệu gián đoạn và tháo liệu liên tục Như đã nêu ở trên, quá trình