Đang tải... (xem toàn văn)
Sau khoảng thời gian gần 2 tháng nghiên cứu và học hỏi đã từng bước hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra và thu được một số kết quả như sau: 1. Tìm hiểu về dầu ăn thải nói chung và dầu thải động cơ diezel nói riêng, thấy được tác hại và ảnh hưởng của nó đến môi trường. Phân tích được các khả năng sử dụng của các nguồn nguyên liệu thải này. 2. Đã nghiên cứu và tìm ra được khoảng nhiệt độ cracking xúc tác dầu ăn thải để làm nhiên liệu cho động cơ diezel là: 350oC – 480oC. Đã khảo sát chế độ công nghệ và tìm ra được điều kiện tối ưu để thực hiện cho thiết bị phản ứng 1 lítmẻ: Nhiệt độ: 4500C. Hàm lượng xúc tác: 10%. Thời gian: 90 phút. 3. Xác định được hiệu suất phân đoạn diezel thu được sau khi ta chưng cất phân đoạn thành phần lỏng. Hiệu suất phân đoạn diezel thu được vào khoảng từ 56– 75% từ sản phẩm lỏng. 4. Xác định và đánh giá chỉ tiêu của phân đoạn diezel thu được. Tuy nhiên, do thời gian không cho phép nên quá trình nghiên cứu còn có những hạn chế. Nếu có thêm thời gian và điều kiện đồ án sẽ tiếp nghiên cứu một số vấn đề như sau: Nghiên cứu các loại xúc tác khác cho phản ứng cracking dầu thải động cơ diezel. Nghiên cứu các phương pháp khác xử lý màu và mùi của phân đoạn diezel như quá trình hydrotreating (xử lý bằng hydro). Khảo sát hoạt tính xúc tác sau mỗi phản ứng. Nghiên cứu việc tái sinh xúc tác cho quá trình cracking.
HỒ VĂN BÌNH Liên hệ: Gmail: renobinhdl@gmail.com BÁO CÁO KHOA HỌC (Chun đề: Hóa dầu_Hóa Học Xanh) Q TRÌNH CRACKING DẦU ĂN THẢI THU NHIÊN LIỆU XANH SỬ DỤNG HỆ XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ BIẾN TÍNH XÚC TÁC FCC THẢI Nghiên cứu loại xúc tác khác cho phản ứng cracking dầu thải động diezel Nghiên cứu phương pháp khác xử lý màu mùi phân đoạn diezel trình hydrotreating (xử lý hydro) Khảo sát hoạt tính xúc tác sau phản ứng Nghiên cứu việc tái sinh xúc tác cho trình cracking Blog: ebookhvb.blogspot.com Facebook: EBOOK SHOP TRI THỨC LÀ NỀN TẢNG CỦA THÀNH CÔNG HVB MANG THANH CÔNG ĐẾN VỚI MỌI NGƯỜI 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 1.1.2.1 Khái niệm, thành phần 1.1.2.2 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu xăng 1.1.3 Nhiên liệu Diesel 10 1.1.3.1 Khái niệm 10 1.1.3.2 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu diesel 11 1.1.4 1.2 Nhiên liệu diesel khoáng 13 Nhiên liệu sinh học biodiesel 15 1.2.1 Nhiên liệu sinh học 15 1.2.2 Khái niệm biodiesel 16 1.2.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng biodiesel giới Việt Nam 16 1.2.4 Quá trình tổng hợp biodiesel 20 1.2.4.1 Phân loại phương pháp tổng hợp biodiesel 20 1.2.4.2 Xúc tác: 22 1.2.5 1.3 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel 27 Tổng quan loại dầu làm nguyên liệu cho trình tổng hợp Biodiesel 30 1.3.1 Thành phần hóa học dầu thực vật 30 1.3.2 Một số tính chất dầu thực vật 31 1.3.2.1 Tính chất vật lý 31 1.3.2.2 Tính chất hóa học 32 1.3.3 Giới thiệu dầu ăn phế thải 35 1.3.3.1 Dầu ăn phế thải 35 1.3.3.2 Tính chất dầu ăn thải 39 1.4 Lựa chọn phƣơng pháp 40 1.4.1 Phương pháp hydrocracking 41 1.4.2 Phương pháp cracking xúc tác 43 1.5 Tổng quan sản phẩm (nhiên liệu xanh) 45 1.6 Giới thiệu xúc tác FCC thải 46 1.6.1 Xúc tác FCC 46 1.6.2 1.7 Xúc tác FCC thải 48 Giới thiệu chung trình cracking xúc tác 54 1.7.1 Mục đích q trình cracking xúc tác 54 1.7.2 Vai trò q trình cracking xúc tác 54 1.7.3 Bản chất hố học q trình cracking xúc tác chế phản ứng 55 1.7.3.1 Bản chất hoá học trình cracking xúc tác 55 1.7.3.2 Cơ chế phản ứng cracking xúc tác 55 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 57 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 57 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 57 2.3 Thực nghiệm 57 2.3.1 2.3.1.1 ác nh tính chất dầu ăn thải 57 2.3.1.2 ác nh tính chất x c tác FCC 63 2.3.2 Xử lý, tinh chế dầu ăn thải tái sinh xúc tác FCC thải 67 2.3.1.2 lý tinh chế dầu ăn phế thải 67 2.3.2.2 Tái sinh xúc tác FCC 70 2.3.3 2.4 Phân tích tính chất dầu ăn thải xúc tác FCC thải 57 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình cracking dầu ăn thải 70 Xác định đánh giá tiêu phân đoạn diesel 73 2.4.1 Thành phần cất 73 2.4.2 Tỷ trọng (Theo phương pháp ASTM D 1298-96; TCVN 6594 : 2000) 75 2.4.3 Độ nhớt động học 75 2.4.4 Điểm đông đặc 76 2.4.5 Xác định nhiệt độ chớp cháy 77 2.4.6 Độ ăn mòn đồng 77 2.4.7 Màu sắc 78 2.4.8 Xử lý cảm quan phân đoạn diezel 78 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 80 3.1 Khảo sát nguyên liệu 80 3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình cracking xúc tác dầu ăn thải 81 3.2.1 Nhiệt độ phản ứng 82 3.2.2 Khảo sát hàm lượng xúc tác 83 3.2.3 Khảo sát điều kiện thời gian phản ứng 84 3.3 Xác định tiêu sản phẩm sau cracking 86 3.4 Chƣng cất thành phần phân đoạn 87 3.5 Phƣơng pháp hấp phụ bentonit để khử màu mùi sản phẩm diesel 88 3.6 Tính chất hố lý mẫu diesel 89 3.7 Khảo sát khả sử dụng mẫu biodiesel 90 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ sản xuất green diesel từ dầu mỡ ộng thực vật .42 Hình 2.1 Sơ thiết b cracking x c tác gián oạn 71 Hình 2.2 Chuyển hóa dầu ăn thải cách Cracking dầu ăn thải với x c tác FCC thải dạng bột 73 Hình 2.3 Sơ thiết b chưng cất phân oạn 74 Hình 3.1 th bi u di n ph thuộc sản ph m theo nhiệt ộ 82 Hình 3.2 th bi u di n ph thuộc sản ph m theo hàm lượng xúc tác 84 Hình 3.3 th bi u di n ph thuộc sản ph m theo th i gian phản ứng .85 Hình 3.4 Kết sử lý màu bentonit sản ph m phân oạn diesel qua lần lọc 89 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 chu n TCVN ối với loại xăng 10 Bảng 1.4 Chỉ tiêu ánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM 12 Bảng 1.5 Sản lượng Biodiesel nước châu Âu năm 2004 17 Bảng 1.6 So sánh hiệu suất biodiesel loại x c tác khác 25 Bảng 1.7 Chỉ tiêu ánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751 27 Bảng 1.8 So sánh tính chất nhiên liệu diesel khống với biodiesel 28 Bảng 1.9 Thành phần hóa học loại dầu 31 Bảng 1.10 Các tính chất vật lý hóa học dầu thực vật .35 Bảng 1.11 So sánh tính chất biodiesel green diesel .41 Bảng 1.12 Thành phần x c tác FCC 48 Bảng 1.13 Hàm lượng số kim loại x c tác FCC thải x c tác FCC .48 Bảng 1.14 Thành phần xi măng x c tác FCC thải (% khối lượng) 49 Bảng 1.15 Một số loại chất kết dính ược sử d ng ể chế tạo vật liệu xây dựng, giao thông từ x c tác FCC thải 50 Bảng 1.16 ộ chuyển hóa ộ chọn lọc phản ứng Fisher – Tropsch xúc tác Fe/FCC 51 Bảng 1.17 So sánh số thông số kỹ thuật x c tác FCC thải FCC 52 Bảng 1.18 Khả tạo cốc phương pháp oxi hóa thơng thư ng phương pháp oxi hóa có sử d ng chất trợ oxi hóa Ce 0,68 Zr 0,32O2 53 Bảng 2.1 Lượng mẫu thử thay ổi theo chi số iốt dự kiến 59 Bảng 3.1 Các số hoá lý dầu nguyên liệu 80 Bảng 3.2 Lượng sản ph m thu ược nhiệt ộ khác 82 Bảng 3.3 Lượng sản ph m thu ược với hàm lượng x c tác khác 83 Bảng 3.4 Sự ph thuộc sản ph m theo th i gian phản ứng 85 Bảng 3.5 Các tiêu sản ph m sau cracking 86 Bảng 3.6 Kết chưng cất phân oạn (mẫu – mẫu 5) 87 Bảng 3.7 Tính chất hố lý mẫu DO 89 Bảng 3.8 Tiêu chu n nhiên liệu diesel .90 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 s n 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 c n non tr , 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, c n ảnh hưởng đến an ninh lương thực Do đó, việc tìm kiếm ngu n ngun liệu r tiền, ph hợp với điều kiện đất nước v n tiếp tục nghiên cứu Với mục đích đó, việc tận dụng ngu n dầu ăn phế thải làm nguyên liệu để t ng hợp sản ph m có giá trị có ý ngh a thực tế lớn Việc tận dụng ngu n nguyên liệu c n góp phần bảo vệ mơi trường sức khỏe người dân Chính ý ngh a thực tiễn mà chọn đề tài “Quá trình cracking dầu ăn thải thu nhiên liệu xanh sử d ng hệ x c tác sở biến tính xúc tác FCC thải” CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái quát nhiên liệu 1.1.1 Nhu cầu sử dụng nhiên liệu Ngày c ng 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 l nh vực khác Khối lượng nhiên liệu sử dụng đến năm đoán đạt tới , t dầu quy đ i, gấp , lần so với , t năm dự [ 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 lượng chủ yếu, tiếp sau khí tự nhiên mỏ dự đoán tăng t % t ng mức tiêu thụ % than đá % Mức tiêu thụ dầu triệu th ng ngày năm đến triệu thùng/ngày vào năm 2020, tốc độ tăng trung bình hàng năm khoảng 1,9% Trong đó, Châu Á góp phần tăng thơng vận tải (chiếm % mức tiêu thụ sử dụng nhều l nh vực giao %) [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 t lệ nhập kh u lượng nước ta đến năm lên 50 – 8% vào năm – %, tăng Riêng ngu n dầu mỏ, theo thống kê T ng công ty Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) vào năm nước khoảng khoảng 4, mức tiêu thụ xăng dầu , triệu Dự báo nhu cầu tiêu thụ xăng dầu Việt nam tăng mạnh giai đoạn – [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 ầu tư) ơn 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 JA 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 d ng cho giao thông vận tải thường chiếm đến % nhu cầu lượng nước, phải nhập kh u hoàn toàn Đến năm 2009, nhà máy Lọc dầu số Dung Quất bắt đầu hoạt động, ch cung cấp khoảng 5,3 triệu xăng diesel dùng cho giao thông vận tải, t ng nhu cầu 15,5 – 16 triệu Đến trước năm nhà máy lọc dầu, với t ng công suất dầu thô vào hoạt động cung cấp – – triệu triệu xăng diesel, t ng nhu cầu khoảng 27 – 28 triệu [4] Như vậy, lượng xăng dầu nước cung cấp v n 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 ầu tư) Năm T ng 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 d ng 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 Ngồi thành phần hố học xăng c n chứa hàm lượng nhỏ hợp chất phi hydrocacbon lưu hu nh, 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 n nhiên liệu Nó % thể tích isooctan hỗn hợp chất chu n có độ kích n với m u 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 t trọng thấp, phao bình xăng n i ít, mức tiêu thụ xăng nhiều, hóa chế h a khí khó, cơng suất giảm tạo cặn than Xăng có t trọng cao, phao n i nhiều, mức tiêu thụ xăng thấp, hỗn hợp khí ngh o xăng d n đến cơng suất giảm.Do t 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 h a 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 t ng 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 ch tiêu nguyên liệu để đưa phương án t ng hợp tốt Qua trình thực nghiệm nghiên cứu nhóm chúng tơi thu số kết sau: Bảng 3.1 Các số hố lý dầu ngun liệu Tính chất Dầu ăn phế thải Đơn vị T trọng 0.89 g/cm3 Độ nhớt oC 50 Cst Ch số xà ph ng 180 - Ch số axit 1.8 mgKOH/g Ch số iod 19.8 Điểm chớp cháy 117 oC Điểm v n đục 20 oC Điểm chảy 23 oC Hàm lượng nước Vết % tt Cặn cacbon 0.3 % KL Độ ăn m n đ ng 3A - Điểm đông đặc 17 oC gm u mgI2 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 80 làm việc nhiệt độ cao có thêm thành phần khác thức ăn trình sử dụng tan l n dầu Độ nhớt tương đối cao gây khó khăn việc t ng hợp biodiesel Điểm v n đục điểm chảy nằm mức nhiệt độ ph ng, điểm thuận lợi cho trình khuấy trộn gia nhiệt để kiểm tra ch tiêu khác Nhiệt độ cho thấy lượng acid béo mức trung bình ph hợp với điều kiện phản ứng để đạt điểm chảy điểm v n đục theo yêu sản ph m Tương tự điểm đơng đặc cho thấy r chất dầu nguyên liệu có mạch cacbon dài Các ch số acid, iod hay xà ph ng đánh giá lượng este có dầu, hàm lượng acid tự nhỏ nên sau t ng hợp lượng nhỏ khơng gây ảnh hưởng đến khả ăn m n khả tạo bọt Khả xà ph ng hóa thấp( ch số xà ph ng tương đối thấp) Ngoài c n ch tiêu khác hàm lượng nước, hàm lượng cacbon có dầu tương đối nên thuận lợi q trình xử lí ngun liệu cho giai đoạn sau Độ ăn m n đ ng mức cho phép dầu, đánh giá hàm lượng lưu hu nh có dầu Với mức A lượng lưu hu nh lớn %, khơng có lợi nhiên liệu nên cần phải giảm hàm lượng Mặt khác, ta thấy nhiệt chớp cháy dầu cháy nhiệt độ cao để ph hợp với điều kiện sử dụng Đây thuận lợi an toàn cháy n 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 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 ml m ( lít m ) 81 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 ml, nhiệt độ o C, 380 oC, 400 oC, 420 oC, 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 cặn khí 90 80 70 hiệu suất 60 50 40 30 20 10 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 nhiệt độ Hình 3.1 th bi u di n ph thuộc sản ph m 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 , % lên , % Khi nhiệt độ phản ứng lớn , % đạt hiệu suất chuyển hóa 82 C hiệu suất thu lỏng , % Khi nhiệt độ tăng lên 48 0C hiệu suất thu lỏng giảm ch c n 8%, lượng sản ph m khí q trình tăng lên , % 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 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 d n đến tăng lượng sản ph m khí, hiệu suất thu sản ph m lỏng thấp hơn, điều không mong muốn Tuy nhiên vượt q 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 o C 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 , h 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 (%) 83 lỏng khí rắn 90 80 70 HIỆU SUẤT 60 50 40 30 20 10 0 10 12 14 16 % XÚC TÁC Hình 3.2 th bi u di n ph thuộc sản ph m theo hàm lượng x c tác T số liệu ta nhận thấy, hàm lượng xúc tác tăng t % độ chuyển hóa tăng tương ứng t lên % Ở hàm lượng xúc tác độ chuyển hóa lên đến % lên đến % lên % hiệu suất thu lỏng tăng t % hiệu suất thu lỏng lớn đạt , % , % Khi tăng hàm lượng xúc tác lên % hiệu suất thu lỏng lại giảm, lượng khí thu tăng lên Điều giải thích sau: Khi hàm lượng xúc tác thấp trình cracking xảy không triệt để hàm lượng xúc tác không đủ, d n 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 % 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 84 phút c ng nhiệt độ C hàm lượng xúc tác % Kết thu sau: 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 76,0 100 90 80 Hiệu suất 70 60 50 40 30 20 10 50 70 90 110 130 150 170 thời gian lỏng khí cặn Hình 3.3 th bi u di n ph thuộc sản ph m theo th i gian phản ứng Qua thí nghiệm nhận thấy, tăng thời gian trình t 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 trình tăng lên t 8% lên 8, % Tiếp theo tăng t phút đến phút cho số liệu tương tự Điều giải thích sau: Khi thời gian phản ứng nhỏ độ chuyển hóa 85 lượng sản ph m lỏng thu thấp, không đủ thời gian để phản ứng xảy nên ch 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 phút lên phút độ chuyển hóa q trình v n tăng, hiệu suất tạo sản ph m lỏng gần khơng tăng, q trình lúc ch sinh sản ph m khí chủ yếu Điều thời gian lưu sản ph m phản ứng lâu d n đến sản ph m bị b thành phân tử mạch ngắn Do mục đích trình tối ưu sản ph m lỏng, nên định chọn thời gian cho trình 90 phút Qua trình thực nghiệm nghiên cứu thơng số q trình cracking xúc tác với quy mơ lít m thu kết Sau q trình phân tích số liệu nhóm chung tơi rút điều kiện tối ưu cho q 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: % - Nhiệt độ phản ứng: 4500C - Thời gian phản ứng: 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 ch tiêu độ nhớt cảm quan màu sắc m u sản ph m lựa chọn m u 1, m u 2, m u m u 4, thu kết sau: Bảng 3.5: Các tiêu sản phẩm sau cracking Ch tiêu M u M u M u M u4 Độ nhớt(cSt) 5.12 5.1 4.93 Điểm v n đục(oC) 18 17 16.5 17.2 Ch số acid (mgKOH g m u) 0.32 0.3 0.28 0.29 0.86 0.85 0.84 0.85 T trọng d 20 Màu sắc S m màu 86 Nhận xét: so với tiêu chuân DO sản ph m sau Cracking có t trọng độ nhớt cao Tuy nhiên giảm đáng kể so với m 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 m n tính n định sau Điểm đơng đặc giảm đáng kể, giải 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, c ng mạch chiều dài hydrocacbon có khối lượng phân tử nhiệt độ sơi thấp d n 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 v n c n chứa hợp chất lớn C 20 giá trị ch 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 khoảng nhiệt độ sôi C( bao g m xăng kerozen) thu diesel nằm o C- 3500C Tiến hành chưng cất phân đoạn với m u o 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) M u M u M u M u4 M u 8.5 7.5 13 18 25 22 20 58 65 67 75 68 Tất m u c ng 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% 87 Trong đó, phân đoạn hai phân đoạn c n lại chiếm t lệ thấp, xăng chiếm khoảng – % kerozen chiếm t -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 ph 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 – 4700C tạo hiệu suất phân đoạn Diezel cao nhất, khoảng nhiệt độ – 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 ch 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, Al 2O3 đất sét trắng Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ: Có thể kể tới là: ề 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 xử lí g bentonite sau hoạt hóa g dầu Trên cở sở chúng tơi tiến hành xử lí màu m i sản ph m phân đoạn diesel, sau trộn hỗn hợp dầu bentonite theo t lệ trên( kết hợp khuấy) sau thời gian h, đem lọc so sánh màu, m i với sản ph m trước xử lí 88 Qua nhận xét ban đầu nguyên nhân d n tới màu dầu bị đỏ th m tối dần màu để lâu có hợp chất oxit Nitơ C n nguyên nhân gây m i có hợp chất lưu hu nh Nên xử lý bentonit chất lượng diesel cải thiện cách đáng kể Màu sáng m i giảm độ n ng Hình 3.4 Kết sử lý màu bentonit sản ph m 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 T 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 m n đ ng 1A 2A 1A 1A 1A Điểm chảy, oC