Nghiên cứu quá trình cracking xúc tác dầu thực vật thải trên xúc tác Nanomeso ZSM-5 tạo nhiên liệu sinh học

Header Page of 166 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG………… Đồ án Nghiên cứu trình cracking xúc tác dầu thực vật thải xúc tác Nanomeso ZSM-5 tạo nhiên liệu sinh học Footer Page of 166 Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN TÀI LIỆU Error! Bookmark not defined 1.1 Vật liệu zeolit Error! Bookmark not defined 1.1.1 Khái niệm zeolit Error! Bookmark not defined 1.1.2 Phân loại Error! Bookmark not defined 1.1.3 Quá trình hình thành cấu trúc zeolit Error! Bookmark not defined 1.1.4 Giới thiệu cấu trúc Zeolit ZSM-5 Error! Bookmark not defined 1.1.5 Một số tính chất hóa lý Zeolite Error! Bookmark not defined 1.2 Vật liệu mao quản trung bình Error! Bookmark not defined 1.2.1 Phân loại vật liệu mao quản trung bình: Error! Bookmark not defined 1.2.2 Đặc điểm Cấu trúc vật liệu MQTB Error! Bookmark not defined 1.3 Vật liệu đa mao quản Zeolit/MQTB (Nano-Meso) Error! Bookmark not defined 1.3.1 Giới thiệu vật liệu tổng hợp Zeolite/MQTB Error! Bookmark not defined 1.3.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu Zeolit/MQTB Error! Bookmark not defined 1.4 Phản ứng Cracking Error! Bookmark not defined 1.4.1 Giới thiệu phản ứng cracking Error! Bookmark not defined 1.4.2 Cracking xúc tác Error! Bookmark not defined 1.4.3 Cracking nhiệt Error! Bookmark not defined 1.5 Giới thiệu trấu dầu thực vật thải qua chế biến thực phẩm Error! Bookmark not defined 1.5.1 Vỏ trấu thành phần vỏ trấu Error! Bookmark not defined 1.5.2 Dầu thực vật thải thành phần dầu thực vật thải Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Tổng hợp vật liệu Nano-Meso ZSM-5 Error! Bookmark not defined 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) Error! Bookmark not defined 2.2.3 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ- khử hấp phụ Nitơ (BET) Error! Bookmark not defined 2.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy – TEM) Error! Bookmark not defined 2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM Error! Bookmark not defined Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 2.3 Xác định hoạt tính xúc tác vật liệu “Nano-Meso-ZSM-5” phản ứng cracking dầu thực vật thải hệ MAT5000 (Microactivity Test) Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Kết tổng hợp vật liệu Error! Bookmark not defined 3.2 Kết tổng hợp đặc trƣng vật liệu „Nano – Meso ZSM-5‟ Error! Bookmark not defined 3.2.1 Phổ hồng ngoại IR Error! Bookmark not defined 3.2.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Error! Bookmark not defined 3.2.3 Kết đo dẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nito Error! Bookmark not defined 3.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 3.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Error! Bookmark not defined 3.3.6 Kết đánh giá hoạt tính xúc tác vật liệu “ Nano-Meso ZSM-5 ” phản ứng cracking dầu thực vật thải so sánh với phản ứng cracking nhiệt.Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………….44 Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 LỜI CẢM ƠN Đồ án đƣợc thực phòng Hóa lý bề mặt, Viện Hóa Học, Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Trong thời gian thực tập nhận đƣợc bảo giúp đỡ kiến thức nhƣ kỹ thuật thực nghiệm cán nghiên cứu Viện Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Lê Thị Hoài Nam anh chị phòng Hóa lý bề mặt nhƣơng ngƣời trực tiếp hƣơng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đồ án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô Bộ môn Hóa Dầu trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng tận tình dạy dỗ suốt trình học tập trƣờng Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè động viên giúp đỡ suốt năm tháng học tập Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 07 năm 2010 Sinh viên: Đỗ Anh Tứ Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TRONG ĐỒ ÁN Stt Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Đơn vị cấu trúc zeolit Hình 1.2 Hình 1.3 Sơ đồ minh họa trình hình thành Zeolit 4 Hình 1.4 Cửa sổ mao quản phẳng song song dạng hình sin 5 Hình 1.5 Hệ thống kênh mao quản ZSM-5 Hình 1.6 Cấu trúc zeolite ZSM-5, hệ thống mao quản vòng 10 Hình 1.7 Sự chọn lọc hình dạng chất tham gia phản ứng Hình 1.8 Sự chọn lọc hình dạng sản phẩm phản ứng Hình 1.9 Sự chọn lọc hình dạng hợp chất trung gian 10 Hình 1.10 Các dạng cấu trúc vật liệu MQTB 11 Hình 1.11 Mô hình chất xúc tác tương lai 11 12 Hình 1.12 Cơ chế phản ứng trình pyrolysis triglyceride bão hòa [34 19 13 Hình 1.13 Cơ chế phản ứng trình pyrolysis triglyceride chưa bão hòa [35] 19 14 Hình 1.14 Cơ chế phản ứng trình pyrolysis triglyceride bão hòa chưa bão hòa [36] 20 15 Hình 2.1 Sơ đồ trình tổng hợp ‘Nano-Meso-ZSM-5’ 25 16 Hình 2.2 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 27 Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) cấu trúc zeolite Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ 17 Hình 2.3 18 Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn biến thiên P/V(P0 - P) theo P/P0 29 19 Hình 2.5 Hệ thống điều khiển hệ MAT 5000 32 20 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại mẫu vật liệu 34 21 Hình 3.2 Phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 35 22 Hình 3.3 23 Hình 3.4 Đường phân bố kích thước mao quản vật liệu ‘Nano – Meso ZSM-5’ 36 24 Hình 3.5 Ảnh SEM vật liệu ‘Nano – Meso ZSM-5’ 36 25 Hình 3.6 Ảnh TEM vật liệu ‘Nano – Meso ZSM-5’ 37 26 Hình 3.7 Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh 28 theo phân loại IUPAC [21] Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 36 vật liệu ‘Nano – Meso ZSM-5’ Các sản phẩm độ chuyển hóa dầu thực vật thải 38 phản ứng cacking xúc tác nhiệt phân Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN Stt Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Đặc trưng thành phần nguyên liệu trấu [3, 5] 21 Bảng 1.2 Thành phần hóa học tro nung từ vỏ trấu 21 Bảng 1.3 Thành phần dầu thực vật thải 23 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Thành phần sản phẩm phân đoạn 38 Bảng 3.2 Bảng kết phân tích thành phần sản phẩm khí 39 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Các thông số trình cracking xúc tác 33 cracking nhiệt Thành phần sản phẩm lỏng trình nhiệt 40 phân dầu thực vật thải Các sản phẩm lỏng thành phần phân đoạn lỏng trình cracking xúc tác dầu thực 42 vật thải NM-ZSM-5 Footer Page Tứ of 166 Đỗ Anh Header Đồ Page of 166 án tốt nghiệp HD1001 LỜI MỞ ĐẦU Hàng năm giới nhƣ Việt Nam lƣợng dầu thực vật thải không đƣợc sử dụng lớn Nguồn dầu thải thực vật chủ yếu thu đƣợc từ nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất dầu ăn, từ nhà hàng, khách sạn, từ bếp hộ gia đình Ở Việt Nam, nguồn dầu ăn phế thải, phế phẩm đƣợc thu gom từ nhà máy tinh luyện dầu ăn (Nhà máy dầu ăn Nhà Bè: 50 tấn/tháng; Nhà máy dầu ăn Tân Bình: 50 tấn/tháng), nhà máy chế biến thực phẩm có sử dụng dầu ăn (Công ty Masan - mì ăn liền Chinsu: - 10 tấn/tháng; Công ty Vietnam Northern Viking Technologies NVT: 1,2 tấn/tháng), số nhà hàng, quán ăn, sở chế biến thực phẩm nhỏ (Saigon New World, KFC, ) Theo ƣớc tính, lƣợng dầu thải từ khu vực lên đến - tấn/ngày Với lƣợng dầu thực vật thải nhiều nhƣ vậy, xả thẳng môi trƣờng vừa lãng phí lại gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng Còn đem sử dụng lại gây ảnh hƣởng xấu tới sức khoẻ ngƣời tiêu dùng Nhƣ vấn đề xử lý dầu thực vật thải ngày đƣợc quan tâm Quá trình cracking dầu thực vật thải sản xuất nhiên liệu sinh học trình thân thiện môi trƣờng đồng thời đem lại lợi ích kinh tế lớn Hiệu trình cracking xúc tác phụ thuộc lớn vào chất xúc tác đƣợc sử dụng Trong số không nói tới chất xúc tác zeolit có bề mặt riêng lớn, kênh mao quản đồng đều, cấu trúc mở độ xốp lớn.Tuy đƣợc sử dụng rộng rãi nghiên cứu nhƣ thực tế nhƣng zeolit tỏ hạn chế dối với chất tham gia phản ứng có kích thƣớc phân tử lớn kích thƣớc mao quản chúng (