CRACKING DAU AN THAI THU DƯƠC NHIEN LIEU XANH

Trong bối cảnh nền kinh tế thế giới đang bước vào quá trình toàn cầu hóa, mỗi một biến động luôn ảnh hưởng đến các quốc gia, trong đó có Việt Nam. Những năm gần đây thị trường xăng dầu trên thế giới luôn biến động, đã ảnh hưởng không nhỏ đến nền kinh tế nước ta. Nguyên nhân là do sự biến động về chính trị, về nhu cầu sử dụng. Đặc biệt là theo dự đoán của các nhà khoa học thì trữ lượng các loại nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần trong 50 năm tới. Hơn nữa, khi kinh tế xã hội phát triển, người ta bắt đầu chú ý nhiều hơn đến môi trường, cũng như sức khỏe của con người, và ngày càng có nhiều quy định khắt khe hơn về mức độ an toàn cho môi trường đối với các loại nhiên liệu.Từ thực trạng các nguồn nhiên liệu chưa được sử dụng tối ưu và gây lãng phí cũng như ảnh hưởng đến môi trường sống. Nó đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học trên cả thế giới, bởi nó đem lại nhiều lợi ích như bảo đảm an ninh năng lượng và đáp ứng được các yêu cầu về môi trường. Trong số các nhiên liệu thải, thì dầu mỡ thải được quan tâm hơn cả, do lượng dầu mỡ thải hàng năm rất lớn đó là một nguồn nguyên liệu dồi dào, cho hướng phát triển tạo năng lượng mới từ nguồn dầu mỡ thải này. Ở Việt Nam đã có nhiều đề tài nghiên cứu chuyển hóa dầu mỡ thành các sản phẩm với mục đích khác nhau, từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước như dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao su, mỡ cá,…và đã thu được kết quả khá tốt. Tuy nhiên vì nền công nghiệp sản xuất dầu mỡ nước ta còn khá non trẻ, chưa đáp ứng được nguồn nguyên liệu cho sản xuất ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu sản xuất từ dầu ăn tinh chế thì giá thành khá cao, và còn ảnh hưởng đến an ninh lương thực. Do đó, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện của đất nước vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Với mục đích đó, việc tận dụng nguồn dầu ăn phế thải làm nguyên liệu để tổng hợp các sản phẩm có giá trị có ý nghĩa thực tế rất lớn. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người dân.Chính vì những ý nghĩa thực tiễn trên mà chúng tôi chọn đề tài “Cracking dầu ăn thải thu nhiên liệu xanh”.

2018 HỒ VĂN BÌNH BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC ĐỀ TÀI: CRACKING DẦU ĂN THẢI THU NHIÊN LIỆU XANH Gmail: renobinhdl@gmail.com Add : TP Buôn Mê Thuột, Tỉnh Daklak Nick name: renobinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái quát nhiên liệu 1.1.1 Nhu cầu sử dụng nhiên liệu 1.1.2 Nhiên liệu xăng 1.1.3 Nhiên liệu Diesel 1.1.4 Nhiên liệu diesel khoáng 1.2 Nhiên liệu sinh học biodiesel 10 1.2.1 Nhiên liệu sinh học 10 1.2.2 Khái niệm biodiesel 11 1.2.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng biodiesel giới Việt Nam 11 1.2.4 Quá trình tổng hợp biodiesel 14 1.2.5 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel 21 1.3 Tổng quan loại dầu làm nguyên liệu cho trình tổng hợp Biodiesel 24 1.3.1 Thành phần hóa học dầu thực vật 24 1.3.2 Một số tính chất dầu thực vật 25 1.3.3 Giới thiệu dầu ăn phế thải 29 1.4 Lựa chọn phƣơng pháp 33 1.4.1 Phương pháp hydrocracking 34 1.4.2 Phương pháp cracking xúc tác 37 1.5 Tổng quan sản phẩm (nhiên liệu xanh) 39 1.6 Giới thiệu xúc tác CC thải 40 1.6.1 Xúc tác FCC 40 1.6.2 Xúc tác FCC thải 42 1.7 Giới thiệu chung trình cracking xúc tác 48 1.7.1 Mục đích trình cracking xúc tác 48 1.7.2 Vai trò q trình cracking xúc tác 48 1.7.3 Bản chất hố học q trình cracking xúc tác chế phản ứng 49 1.7.3.1 Bản chất hố học q trình cracking xúc tác 49 1.7.3.2 Cơ chế phản ứng cracking xúc tác 49 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 50 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 50 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 50 2.3 Thực nghiệm 50 2.3.1 Phân tích tính chất dầu ăn thải xúc tác FCC thải 50 2.3.1.1 ác nh t nh chất dầu ăn thải 50 2.3.1.2 ác nh t nh chất xúc tác CC 56 2.3.2 Xử lý, tinh chế dầu ăn thải tái sinh xúc tác FCC thải 59 2.3.1.2 lý tinh chế dầu ăn phế thải 59 2.3.2.2 Tái sinh xúc tác FCC 62 2.3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình cracking dầu ăn thải 62 2.4 Xác định đánh giá tiêu phân đoạn diesel 65 2.4.1 Thành phần cất 65 2.4.2 Tỷ trọng (Theo phương pháp ASTM D 1298-96; TCVN 6594 : 2000) 67 2.4.3 Độ nhớt động học 67 2.4.4 Điểm đông đặc 68 2.4.5 Xác định nhiệt độ chớp cháy 68 2.4.6 Độ ăn mòn đồng 69 2.4.7 Màu sắc 69 2.4.8 Xử lý cảm quan phân đoạn diezel 70 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 72 3.1 Khảo sát nguyên liệu 72 3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình cracking xúc tác dầu ăn thải: 73 3.2.1 Nhiệt độ phản ứng 73 3.2.2 Khảo sát hàm lượng xúc tác 75 3.2.3 Khảo sát điều kiện thời gian phản ứng 76 3.3 Xác định tiêu sản phẩm sau cracking 78 3.4 Chƣng cất thành phần phân đoạn 79 3.5 Phƣơng pháp hấp phụ bentonit để khử màu mùi sản phẩm diesel 80 3.6 Tính chất hố lý mẫu diesel 81 3.7 Khảo sát khả sử dụng mẫu biodiesel 81 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ sản xuất green diesel từ dầu mỡ ộng thực vật 35 Hình 2.1 Sơ thiết b cracking xúc tác gián oạn 62 Hình 2.2 Chuyển hóa dầu ăn thải cách Cracking dầu ăn thải với xúc tác CC thải dạng bột 64 Hình 2.3 Sơ thiết b chưng cất phân oạn 65 Hình 3.4 Kết sử lý màu bentonit sản phẩm phân oạn diesel qua lần lọc 80 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu ến năm 2020 Việt Nam Bảng 1.2: Cân ối nhiên liệu xăng, diesel ến 2020 Bảng 1.3: Tiêu chuẩn TCVN ối với loại xăng Bảng 1.4: Chỉ tiêu ánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM Bảng 1.5 Sản lượng Biodiesel nước châu u năm 2004 12 Bảng 1.6: So sánh hiệu suất biodiesel loại xúc tác khác 19 Bảng 1.7: Chỉ tiêu ánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751 21 Bảng 1.8: So sánh t nh chất nhiên liệu diesel khoáng với biodiesel 22 Bảng 1.9 Thành phần hóa học loại dầu 25 Bảng 1.10: Các t nh chất vật lý hóa học dầu thực vật 28 Bảng 1.11 So sánh t nh chất biodiesel green diesel 34 Bảng 1.12 Thành phần xúc tác CC 41 Bảng 1.13: Hàm lượng số kim loại xúc tác CC thải xúc tác CC 41 Bảng 1.14 Thành phần ch nh xi măng xúc tác CC thải (% khối lượng) 42 Bảng 1.15 Một số loại chất kết d nh ược sử dụng ể chế tạo vật liệu xây dựng, giao thông từ xúc tác FCC thải 43 Bảng 1.16 Độ chuyển hóa ộ chọn lọc phản ứng Fisher – Tropsch xúc tác Fe/FCC 44 Bảng 1.17 So sánh số thông số kỹ thuật xúc tác FCC thải FCC 45 Bảng 1.18 Khả tạo cốc phương pháp oxi hóa thơng thường phương pháp oxi hóa có sử dụng chất trợ oxi hóa Ce 0,68 Zr 0,32O2 46 Bảng 2.1 Lượng mẫu thử thay ổi theo chi số iốt dự kiến 51 Bảng 3.1 Các số hoá lý dầu nguyên liệu 71 Bảng 3.2 Lượng sản phẩm thu ược nhiệt ộ khác 73 Bảng 3.3 Lượng sản phẩm thu ược với hàm lượng xúc tác khác 74 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc sản phẩm theo thời gian phản ứng 76 Bảng 3.5: Các tiêu sản phẩm sau cracking 77 Bảng 3.6 Kết chưng cất phân oạn (mẫu – mẫu 5) 78 Bảng 3.7 T nh chất hoá lý mẫu DO 80 Bảng 3.8 Tiêu chuẩn nhiên liệu diesel 81 DANH MỤC ĐỒ THỊ Hình 3.1 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo nhiệt ộ 73 Hình 3.2 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo hàm lượng xúc tác 75 Hình 3.3 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo thời gian phản ứng 76 MỞ ĐẦU Trong bối cảnh kinh tế giới bước vào q trình tồn cầu hóa, biến động ln ảnh hưởng đến quốc gia, có Việt Nam Những năm gần thị trường xăng dầu giới biến động, ảnh hưởng không nhỏ đến kinh tế nước ta Nguyên nhân biến động trị, nhu cầu sử dụng Đặc biệt theo dự đoán nhà khoa học trữ lượng loại nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần 50 năm tới Hơn nữa, kinh tế - xã hội phát triển, người ta bắt đầu ý nhiều đến môi trường, sức khỏe người, ngày có nhiều quy định khắt khe mức độ an tồn cho mơi trường loại nhiên liệu T thực trạng ngu n nhiên liệu chưa sử dụng tối ưu gây lãng phí ảnh hưởng đến mơi trường sống Nó thu hút quan tâm đặc biệt nhiều nhà khoa học giới, đem lại nhiều lợi ích bảo đảm an ninh lượng đáp ứng yêu cầu môi trường Trong số nhiên liệu thải, dầu m thải quan tâm cả, lượng dầu m thải hàng năm lớn ngu n nguyên liệu d i dào, cho hướng phát triển tạo lượng t ngu n dầu m thải Ở Việt Nam có nhiều đề tài nghiên cứu chuyển hóa dầu m thành sản ph m với mục đích khác nhau, t ngu n nguyên liệu sẵn có nước dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao su, m cá,…và thu kết tốt Tuy nhiên cơng nghiệp sản xuất dầu m nước ta non trẻ, chưa đáp ứng ngu n nguyên liệu cho sản xuất quy mơ lớn Ngồi ra, sản xuất t dầu ăn tinh chế giá thành cao, ảnh hưởng đến an ninh lương thực Do đó, việc tìm kiếm ngu n nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện đất nước tiếp tục nghiên cứu Với mục đích đó, việc tận dụng ngu n dầu ăn phế thải làm nguyên liệu để tổng hợp sản ph m có giá trị có ý nghĩa thực tế lớn Việc tận dụng ngu n ngun liệu góp phần bảo vệ mơi trường sức khỏe người dân Chính ý nghĩa thực tiễn mà chọn đề tài “Cracking dầu ăn thải thu nhiên liệu xanh” CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Khái quát nhiên liệu 1.1 1.1.1 Nhu cầu sử dụng nhiên liệu Ngày với gia tăng dân số mạnh mẽ nhịp độ phát triển kinh tế ngày tăng cao, kéo theo nhu cầu sử dụng ngu n nhiên liệu ngày nhiều để phục vụ lĩnh vực khác Khối lượng nhiên liệu sử dụng đến năm 2020 dự đoán đạt tới 13,6 tỉ dầu quy đổi, gấp 1,5 lần so với 9,1 tỉ năm 2000 [2] Nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu khí tự nhiên) dự đốn đóng góp tới 90% mức tăng tiêu thụ lượng nói trên, tiếp tục đóng vai trò quan trọng dạng lượng Sự tiêu thụ dầu mỏ dự báo lớn dạng nhiên liệu hóa thạch, ước tính khoảng 35% tổng mức tiêu thụ lượng chủ yếu, tiếp sau khí tự nhiên 30% than đá 26% Mức tiêu thụ dầu mỏ dự đoán tăng t 70 triệu thùng/ngày năm 2000 đến 102 triệu thùng/ngày vào năm 2020, tốc độ tăng trung bình hàng năm khoảng 1,9% Trong đó, Châu Á góp phần tăng 50% mức tiêu thụ sử dụng nhều lĩnh vực giao thông vận tải (chiếm 60%) [3] Đối với nước ta nước phát triển, nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày tăng, nhu cầu lượng tăng mạnh thời gian tới Dự báo tỷ lệ nhập kh u lượng nước ta đến năm 2020 khoảng 11 – 20%, tăng lên 50 – 58% vào năm 2050 Riêng ngu n dầu mỏ, theo thống kê Tổng công ty Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) vào năm 2004, mức tiêu thụ xăng dầu nước khoảng 13,5 triệu Dự báo nhu cầu tiêu thụ xăng dầu Việt nam tăng mạnh giai đoạn 2005 – 2020 [4] Số liệu cụ thể bảng 1.3 Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020 Việt Nam (Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư) Đơn v : Nghìn Sản ph m 2005 2010 2015 2020 Gasoline 2.829 4.156 5.090 6.024 Diesel 5.800 8.740 11.140 13.024 Kerosen 440 420 392 360 Nhiên liệu JA1 419 615 844 1.023 mDầu FO 2.878 3.665 4.350 5.089 Tổng số nhiên liệu 12.362 17.596 21.816 26.036 Tổng số xăng, diesel 8.629 12.896 16.230 19.564 Xăng dầu dùng cho giao thông vận tải thường chiếm đến 30% nhu cầu lượng nước, phải nhập kh u hoàn toàn Đến năm 2009, nhà máy Lọc dầu số Dung Quất bắt đầu hoạt động, cung cấp khoảng 5,3 triệu xăng diesel dùng cho giao thông vận tải, tổng nhu cầu 15,5 – 16 triệu Đến trước năm 2020 nhà máy lọc dầu, với tổng công suất 20 – 22 triệu dầu thô vào hoạt động cung cấp 15 – 16 triệu xăng diesel, tổng nhu cầu khoảng 27 – 28 triệu [4] Như vậy, lượng xăng dầu nước cung cấp thiếu đáng kể Điều thể rõ qua số liệu bảng 1.4, cân đối nhu cầu nhiên liệu xăng, diesel khả cung cấp nhà máy lọc dầu nước ta Bảng 1.2: Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến 2020 (Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư) Năm Tổng nhu cầu 2001 2005 5.143 8.629 Khả cung cấp nước Thiếu(-) Tiêu dùng, kg/ng/năm 2009 2010 2013 12.89 700 5.40 condensat LD-1 6.100 2015 2018 16.23 4.28 10.38 LD-2 2020 19.5 4.28 14.6 LD-3 5.14 7.929 6.796 5.850 4.90 100% (92%) 52% 36% 25% 104 146 174 196 T hai bảng số liệu ta thấy, loại nhiên liệu diesel loại nhiên liệu tiêu thụ nhiều Điều cho thấy diesel có tầm quan trọng lớn Do việc tìm cách nâng cao chất lượng diesel, tìm kiếm ngu n nhiên liệu thay diesel khoáng ngày cạn kiệt thiếu hụt cần thiết 1.1.2 Nhiên liệu xăng 1.1.2.1 Khái niệm, thành phần Xăng loại nhiên liệu lỏng dùng động xăng( ôtô, xe gắn máy, xu ng máy ), sản ph m chưng cất nhiều trình xong lựa chọn c n thận kết hợp với số phụ gia để đảm bảo yêu cầu hoạt động động những điều kiện vận hành thực tế, trình vận chuyển t n trữ Thành phần hố học xăng hydrocacbon có số ngun tử t C4÷ C10 chí có hydrocacbon nặng C11, C12 C13 Ngoài thành phần hố học xăng chứa hàm lượng nhỏ hợp chất phi hydrocacbon lưu huỳnh, nitơ oxy [1] Khi nghiên cứu thành phần hoá học dầu mỏ phân đoạn hay sản ph m người ta thường chia thành phần chúng làm hai phần hydrocacbon phi hydrocacbon 1.1.2.2 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu xăng  Tr số octan: Là đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả chống kích nổ nhiên liệu Nó % thể tích isooctan hỗn hợp chất chu n có độ kích nổ với mẫu xăng xác định động tiêu chu n CFR Trị số octan có loại RON MON Đây tính chất hàng đầu xăng Xăng thường phân loại chủ yếu dựa vào trị số octan  Tỷ trọng: Ảnh hưởng đến công suất mức tiêu thụ nhiên liệu động Xăng có tỷ trọng thấp, phao bình xăng ít, mức tiêu thụ xăng nhiều, hóa chế hòa khí khó, cơng suất giảm tạo cặn than Xăng có tỷ trọng cao, phao nhiều, mức tiêu thụ xăng thấp, hỗn hợp khí nghèo xăng dẫn đến cơng suất giảm.Do tỷ trọng xăng phải nằm phạm vi cho phép định nhà chế tạo động  Áp suất hơi: Thông số nhằm giới hạn hydrocacbon nhẹ Phần nhẹ giúp khởi động dễ dàng, đặc biệt gặp lạnh Tuy nhiên, có số bất lợi: gây đóng băng chế hòa khí, tạo nút ống nạp liệu hao hụt t n trữ  Hàm lượng lưu huỳnh, benzen: Ảnh hưởng đến vấn đề môi trường CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Khảo sát nguyên liệu Trong trình thu gom nguyên liệu, có hai ngu n sử dụng cho mục đích tổng hợp Đó loại dầu Tường An( nhà hàng Sông Trà) dầu Cái Lân( nhà hàng Mỹ Trà), ngu n lớn hai nhà hàng lớn Quảng Ngãi Thường hỗn hợp bao g m nhiều thành phần, chưa phân loại Vì để đạt kết tốt q trình nghiên cứu phải xử lí kiểm tra tiêu nguyên liệu để đưa phương án tổng hợp tốt Qua trình thực nghiệm nghiên cứu nhóm chúng tơi thu số kết sau: Bảng 3.1 Các số hoá lý dầu nguyên liệu Tính chất Dầu ăn phế Đơn vị thải Tỷ trọng( ASTM D1298) 0.89 g/cm3 Độ nhớt 40oC(ASTM D 445) 50 Cst Chỉ số xà phòng( TCVN 6126 - 1996) 180 - Chỉ số axit(TCVN 6127 - 1996) 1.8 mgKOH/g Chỉ số iod( TCVN 6122 - 1996) 19.8 mgI2/100g mẫu Điểm chớp cháy(ASTM D92) 117 o Điểm đục(ASTM D2500) 20 o Điểm chảy(TCVN 3753-95) 23 o Hàm lượng nước(TCVN 2631 - 78) Vết % tt Cặn cacbon(ASTM – D524) 0.3 % KL Độ ăn mòn đ ng(ASTM D130) 3A - Điểm đông đặc(ASTM D97) 17 C C C o C Dựa vào kết kiểm nghiệm, thấy dầu nguyên liệu chứa nhiều acid béo có mạch cacbon dài nên chúng có độ nhớt khối lượng cao so với dầu chưa sử dụng Nguyên nhân sau thời gian sử dụng dầu ăn bị biến tính làm việc nhiệt độ cao có thêm thành phần khác thức ăn trình sử dụng 72 tan lẫn dầu Độ nhớt tương đối cao gây khó khăn việc tổng hợp biodiesel Điểm đục điểm chảy nằm mức nhiệt độ phòng, điểm thuận lợi cho trình khuấy trộn gia nhiệt để kiểm tra tiêu khác Nhiệt độ cho thấy lượng acid béo mức trung bình phù hợp với điều kiện phản ứng để đạt điểm chảy điểm đục theo yêu sản ph m Tương tự điểm đơng đặc cho thấy rõ chất dầu nguyên liệu có mạch cacbon dài Các số acid, iod hay xà phòng đánh giá lượng este có dầu, hàm lượng acid tự nhỏ nên sau tổng hợp lượng nhỏ không gây ảnh hưởng đến khả ăn mòn khả tạo bọt Khả xà phòng hóa thấp( số xà phòng tương đối thấp) Ngồi tiêu khác hàm lượng nước, hàm lượng cacbon có dầu tương đối nên thuận lợi trình xử lí nguyên liệu cho giai đoạn sau Độ ăn mòn đ ng ngồi mức cho phép dầu, đánh giá hàm lượng lưu huỳnh có dầu Với mức 3A lượng lưu huỳnh lớn 0.05%, khơng có lợi nhiên liệu nên cần phải giảm hàm lượng Mặt khác, ta thấy nhiệt chớp cháy dầu cháy nhiệt độ cao để phù hợp với điều kiện sử dụng Đây thuận lợi an toàn cháy nổ trình sử dụng dầu ăn thải làm nhiên liệu 3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình cracking xúc tác dầu ăn thải: Dầu ăn thải sau xử lí phương pháp vật lí hóa học đưa vào bình phản ứng để trộn với xúc tác, khuấy khoảng 30 phút Sau đó, cho hỗn hợp nguyên liệu xúc tác vào thiết bị cracking, tiến hành khảo sát thông số: nhiệt độ, hàm lượng xúc tác q trình cracking xúc tác quy mơ 1000 ml/mẻ (1 lít/mẻ) 3.2.1 Nhiệt độ phản ứng Thời gian hàm lượng xúc tác giữ cố định để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất sản ph m lỏng trình Tiến hành trình cracking xúc tác với lượng nguyên liệu 1000 ml, nhiệt độ 350oC, 380 oC, 400 oC, 420 oC, 73 450 oC, 480 oC; với khoảng thời gian phản ứng 1,5h lượng xúc tác 10% khối lượng nguyên liệu Với nhiệt độ thu kết sau: Bảng 3.2 Lượng sản phẩm thu nhiệt độ khác Nhiệt độ 350 oC 380 oC 400 oC 420 oC 450 oC 480 oC Sản ph m lỏng (%) 46 55 66,5 72,5 82,5 78 Sản ph m khí (%) 10.5 12 12.5 13 14 16,5 Sản ph m cặn (%) 43.5 33 21 14.5 3.5 5,5 Độ chuyển hóa (%) 56.5 67 79 85,5 96.5 94,5 Hiệu suất trình 46 55 66.5 72,5 82.5 78 (%) lỏng khí cặn 100 90 82.5 80 66.5 70 HIỆU SUẤT, % 78 72.5 55 60 46 50 40 33 43.5 30 21 20 12 10.5 10 0 320 340 14.5 3.5 13 360 380 400 16.5 14 12.5 420 440 460 5.5 480 500 NHIỆT ĐỘ, 0C Hình 3.1 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo nhiệt ộ Qua trình khảo sát, nhận thấy nhiệt độ phản ứng tăng t 4000C – 4200C độ chuyển hóa q trình tăng tương ứng t 79% lên 85,5%, hiệu suất thu lỏng tăng t 66,5% lên 72,5% Khi nhiệt độ phản ứng 4500C hiệu suất thu lỏng lớn 82,5% đạt hiệu suất chuyển hóa 96,5 % Khi nhiệt độ tăng lên 4800C hiệu suất thu lỏng giảm 78%, lượng sản ph m khí q trình tăng lên 16,5% Có thể giải thích kết sau: Ở nhiệt độ thấp độ chuyển hóa lượng sản ph m lỏng thu thấp, nhiệt độ tăng ta thấy, độ chuyển hóa q trình tăng, lượng sản ph m lỏng tăng, qua giá trị nhiệt độ tối ưu lượng sản ph m lỏng thu giảm Đ ng thời, nhiệt độ tăng xảy trình cracking sâu 74 dẫn đến tăng lượng sản ph m khí, hiệu suất thu sản ph m lỏng thấp hơn, điều không mong muốn Tuy nhiên vượt giới hạn nhiệt độ chuyển hóa lượng lỏng thu giảm bị phân tách thành sản ph m khí, tức vượt mức giới hạn cân phản ứng T thực nghiệm kết cho thấy nhiệt độ xảy phản ứng cracking xúc tác chuyển hóa dầu ăn thải 450oC nhiệt độ phản ứng tối ưu 3.2.2 Khảo sát hàm lượng xúc tác Sau tiến hành khảo sát điều kiện nhiệt độ phản ứng cracking xúc tác,chúng tiếp tục khảo sát hàm lượng xúc tác FCC ảnh hưởng đến khả phản ứng Nhiệt độ thời gian cho phản ứng giữ cố định để khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất thu lỏng trình Tiến hành phản ứng với lượng nguyên liệu 1000 ml, với hàm lượng xúc tác 1%; 5%; 7%; 10%; 12%, 15% nhiệt độ 4500C khoảng thời gian 1,5h Quá trình thực nghiệm thu kết sau: Bảng 3.3 Lượng sản phẩm thu với hàm lượng xúc tác khác Hàm lượng xúc tác (% khối lượng) 10 12 15 Sản ph m lỏng (%) 60 64,5 72,0 85,5 82,0 79,0 Sản ph m khí (%) 6,5 8,0 10 12,5 13,5 Sản ph m cặn (%) 35 29 20 4,5 5,5 7,5 Độ chuyển hóa (%) 65 71 80 95,5 94,5 92,5 Hiệu suất trình 60 64,5 72,0 85,5 82,0 79,0 (%) 75 lỏng khí rắn 85.5 90 80 79 72 70 HIỆU SUẤT, % 82 64.5 60 60 50 35 40 29 30 20 20 10 10 6.5 13.5 12.5 7.5 5.5 4.5 0 10 12 14 16 HÀM LƯỢNG XÚC TÁC, % Hình 3.2 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo hàm lượng xúc tác T số liệu ta nhận thấy, hàm lượng xúc tác tăng t 1% lên đến 7% độ chuyển hóa tăng tương ứng t 65% lên 80% hiệu suất thu lỏng tăng t 60 lên 72% Ở hàm lượng xúc tác 10% hiệu suất thu lỏng lớn đạt 85,5% độ chuyển hóa lên đến 95,5% Khi tăng hàm lượng xúc tác lên 12% hiệu suất thu lỏng lại giảm, lượng khí thu tăng lên Điều giải thích sau: Khi hàm lượng xúc tác thấp q trình cracking xảy khơng triệt để hàm lượng xúc tác không đủ, dẫn đến độ chuyển hóa q trình lượng sản ph m lỏng thu thấp Khi hàm lượng xúc tác cao trình cracking diễn mạnh mẽ hơn, độ chuyển hóa lượng sản ph m lỏng tăng Nhưng hàm lượng xúc tác cao điểm tối ưu, trình tạo nhiều sản ph m khí hơn, lượng sản ph m lỏng thu giảm T thực nghiệm kết chọn hàm lượng xúc tác phản ứng cracking 10% khối lượng nguyên liệu 3.2.3 Khảo sát điều kiện thời gian phản ứng Sau xác định nhiệt độ phản ứng hàm lượng xúc tác trình cracking, tiến hành khảo sát theo thời gian để tìm khoảng thời gian phản ứng thích hợp Tiến hành phản ứng thời gian khác 60 phút; 90 phút, 120 phút 150 phút nhiệt độ 4500C hàm lượng xúc tác 10% Kết thu sau: 76 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc sản phẩm theo thời gian phản ứng Thời gian 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút Sản ph m lỏng (%) 67,5 85,0 79,0 76,0 Sản ph m khí (%) 7,5 8,0 8,5 10,5 Sản ph m cặn (%) 25 12,5 13,5 Độ chuyển hóa (%) 75,0 93,0 87,5 86,5 Hiệu suất trình (%) 67,5 85,0 79,0 76,0 lỏng khí cặn 100 85 90 79 76 80 67.5 HIỆU SUẤT, % 70 60 50 40 25 30 20 13.5 12.5 10 7.5 50 70 10.5 8.5 90 110 130 150 170 THỜI GIAN, PHÚT Hình 3.3 Đồ th biễu diễn phụ thuộc sản phẩm theo thời gian phản ứng Qua thí nghiệm nhận thấy, tăng thời gian trình t 60 phút lên 90 phút hiệu suất trình tăng lên nhanh t 67,5% lên 85,0% độ chuyển hóa tăng theo t 75,0% lên 93% Khi tăng thời gian t 90 phút lên 120 phút hiệu suất thu lỏng giảm, lượng khí q trình tăng lên t 8% lên 8,5% Tiếp theo tăng t 120 phút đến 150 phút cho số liệu tương tự Điều giải thích sau: Khi thời gian phản ứng nhỏ độ chuyển hóa lượng sản ph m lỏng thu thấp, không đủ thời gian để phản ứng xảy nên lượng nhỏ nguyên liệu chuyển hóa thành sản ph m Khi thời gian tăng, độ chuyển hóa hiệu suất thu sản ph m lỏng tăng tương ứng Nhưng tăng thời gian phản ứng t 90 phút lên 120 phút độ chuyển hóa q trình 77 tăng, hiệu suất tạo sản ph m lỏng gần không tăng, trình lúc sinh sản ph m khí chủ yếu Điều thời gian lưu sản ph m phản ứng lâu dẫn đến sản ph m bị bẻ thành phân tử mạch ngắn Do mục đích q trình tối ưu sản ph m lỏng, nên định chọn thời gian cho trình 90 phút Qua q trình thực nghiệm nghiên cứu thơng số q trình cracking xúc tác với quy mơ lít/mẻ thu kết Sau trình phân tích số liệu nhóm chung tơi rút điều kiện tối ưu cho trình chuyển hóa dầu ăn thải thành sản ph m xanh sau: 3.3 - Lương nguyên liệu : lít dầu ăn thải - Hàm lượng xúc tác: 10 % - Nhiệt độ phản ứng: 4500C - Thời gian phản ứng: 90 phút Xác định tiêu sản phẩm sau cracking Để đánh giá hiệu ban đầu trình cracking xúc tác dầu ăn thải, tiến hành xác định số tiêu độ nhớt cảm quan màu sắc mẫu sản ph m lựa chọn mẫu 1, mẫu 2, mẫu mẫu 4, thu kết sau: Bảng 3.5: Các tiêu sản phẩm sau cracking Chỉ tiêu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Độ nhớt(cSt) 5.12 5.1 4.93 4.96 Điểm đục(oC) 18 17 16.5 17.2 17.5 Chỉ số acid (mgKOH/g mẫu) 0.32 0.3 0.28 0.29 0.31 Tỷ trọng d204 0.86 0.85 0.84 0.85 0.85 Màu sắc Sẫm màu Nhận xét: so với tiêu chuân DO sản ph m sau Cracking có tỷ trọng độ nhớt cao Tuy nhiên giảm đáng kể so với mẫ nguyên liệu ban đầu, chứng tỏ hiệu phản ứng cao Hàm lượng acid tự chuyển hóa gần hết đạt tiêu chu n quy định, giá trị quan trọng để đánh giá độ ăn mòn tính ổn định sau Điểm đơng đặc giảm đáng kể, giải 78 vấn đề lớn dầu thực vật chống đóng rắn nhiệt độ mơi trường việc ứng dụng làm nhiên liệu Giải thích: theo lý thuyết hữu cơ, mạch chiều dài hydrocacbon có khối lượng phân tử nhiệt độ sơi thấp dẫn xuất Hợp chất có khối lượng phân tử lớn có độ nhớt nhiệt độ sôi cao Hơn nữa, trình phản ứng cracking kết hợp với xúc tác bẽ gãy mạch dài cách hiệu quả, nhiên chứa hợp chất lớn C20 giá trị tiêu nằm so với chu n DO 3.4 Chƣng cất thành phần phân đoạn Sản ph m t trình cracking đem chưng cất phân đoạn để thu phân đoạn sản ph m t 250oC( bao g m xăng kerozen) thu diesel nằm khoảng nhiệt độ sôi 250oC- 3500C Tiến hành chưng cất phân đoạn với mẫu thu kết sau: Bảng 3.6: Kết chưng cất phân đoạn (mẫu – mẫu 5) Phân đoạn Xăng % (40 – 1800C) Kerozen % (180 – 2500C) Diezel % (250 – 3500C) Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 5 8.5 7.5 13 18 25 22 20 58 65 67 75 68 Tất mẫu điều kiện phản ứng Nhận xét: T bảng kết chưng cất phân đoạn ta thấy, phân đoạn Diezel chiếm lượng lớn sản ph m lỏng trình chưng cất, khoảng 58– 75% Trong đó, phân đoạn hai phân đoạn lại chiếm tỉ lệ thấp, xăng chiếm khoảng – 8.5% kerozen chiếm t 13-25% Nhìn chung, xúc tác sử dụng cho nghiên cứu phù hợp với mục đích đế tài tạo lượng phân đoạn Diezel tối ưu Và khoảng nhiệt độ nghiên cứu phù hợp với mục đích nghiên cứu Theo ngu n tài liệu nghiên cứu cơng bố trước việc tiến hành cracking xúc tác khoảng nhiệt độ 380 79 – 4700C tạo hiệu suất phân đoạn Diezel cao nhất, khoảng nhiệt độ 470 – 5500C trình cho hiệu suất phân đoạn xăng lớn Quá trình cracking ban đầu thu kết mong muốn hiệu suất Diezel cao, cần tiến hành phân tích đánh giá tiêu phân đoạn Diezel so với quy định hành Diezel Việt Nam 3.5 Phƣơng pháp hấp phụ bentonit để khử màu mùi sản phẩm diesel  Cơ sở phương pháp: Cơ sở phương pháp dùng chất hấp phụ để thu hút chất linh động như: khí, lỏng, ion bề mặt Trong thực tế để thu diesel thực cách cho tiếp xúc lọc qua chất hấp phụ Các chất hấp phụ sử dụng là: than hoạt tính, silicagen, Al2O3 đất sét trắng  Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ: Có thể kể tới là: Bề mặt tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ, kích thước hình dạng mao quản, kích thước cấu trúc hình dạng chất hấp phụ, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc, lượng chất hấp phụ… Đối với trình tinh chế Diesel chất hấp phụ sử dụng bentonit Quy trình hấp thụ: theo số nghiên cứu khả hấp thụ bentonite để xử lí dầu viện dầu khí quốc gia Việt nam 10g bentonite sau hoạt hóa xử lí 15g dầu Trên cở sở chúng tơi tiến hành xử lí màu mùi sản ph m phân đoạn diesel, sau trộn hỗn hợp dầu bentonite theo tỉ lệ trên( kết hợp khuấy) sau thời gian 1h, đem lọc so sánh màu, mùi với sản ph m trước xử lí Qua nhận xét ban đầu nguyên nhân dẫn tới màu dầu bị đỏ thẫm tối dần màu để lâu có hợp chất oxit Nitơ Còn nguyên nhân gây mùi có hợp chất lưu huỳnh Nên xử lý bentonit chất lượng diesel cải thiện cách đáng kể Màu sáng mùi giảm độ n ng 80 Hình 3.4 Kết sử lý màu bentonit sản phẩm phân oạn diesel qua lần lọc 3.6 Tính chất hố lý mẫu diesel Bảng 3.7 Tính chất hố lý mẫu DO Chỉ tiêu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Tỷ trọng d154 0.81 0,84 0,82 0,83 0,82 Độ nhớt, cst 3.54 4.05 3.6 3.85 3.7 Điểm chớp cháy, oC 70 65 68 67.5 70 Độ ăn mòn đ ng 1A 2A 1A 1A 1A Điểm chảy, oC