Nghiên cứu đặc tính nhiên liệu của hỗn hợp Biodiesel Diesel Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu hỗn hợp B5

Nghiên cứu đặc tính nhiên liệu của hỗn hợp Biodiesel Diesel Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu hỗn hợp B5 Nghiên cứu đặc tính nhiên liệu của hỗn hợp Biodiesel Diesel Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu hỗn hợp B5 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU CỦA HỖN HỢP BIODIESEL/DIESEL – XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CHO NHIÊN LIỆU HỖN HỢP B5 NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỮU CƠ – HỐ DẦU MÃ SỐ : THÁI QUỲNH HOA Người hướng dẫn khoa học : GS TS ĐÀO VĂN TƯỜNG HÀ NỘI 2006 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Qúa trình tạo thành dầu thực vật 1.1.2 Quá trình dự trữ chất hạt dầu 1.1.3 Thành phần hoá học 1.1.4 Giới thiệu số loại làm nguyên liệu sản xuất biodiesel 1.2 Tổng quan nhiên liệu 1.2.1 Nhiên liệu khoáng truyền thống 13 13 1.2.1.1 Thành phần hoá học nhiên liệu diesel 14 1.2.1.2 Một số tiêu hoá lý nhiên liệu diesel 14 1.2.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu diesel 17 1.2.2 Nhiên liệu sinh học 1.3 Tổng quan biodiesel 18 20 1.3.1 Đặt vấn đề 20 1.3.2 Khái quát nhiên liệu biodiesel 21 1.3.2.1 Nguyên liệu cho trình sản xuất biodiesel 22 1.3.2.1 Ưu điểm, nhược điểm nhiên liệu biodiesel 23 1.3.3 Các phương pháp sản xuất biodiesel 26 1.3.4 Giới thiệu số trình sản xuất biodiesel 27 1.3.5 Quá trình trao đổi este sử dụng xúc tác bazơ 34 1.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi este 34 1.3.7 Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng nhiên liệu biodiesel Việt nam giới 1.3.8 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu biodiesel 100 % (B100) 35 38 CHƯƠNG - THỰC NGHIỆM 40 2.1 Phân tích tính chất nguyên liệu 40 2.1.1 Xác địn số axit độ axit 40 2.1.2 Xác định số xà phòng 41 2.1.3 Xác định độ ẩm hàm lượng chất bay 43 2.1.4 Xác định số iốt 43 2.2 Quá trình tổng hợp biodiesel 45 2.2.1 Nguyên liệu tổng hợp 45 2.2.2 Quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật 46 2.2.3 Cách tiến hành 46 2.2.4 Các phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm 49 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp sử dụng xúc tác đồng thể, NaOH 52 52 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 52 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 53 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ xúc tác 55 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol metanol/dầu 56 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 58 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp sử dụng xúc 59 tác dị thể Na CO 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 59 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 61 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ xúc tác 62 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol metanol/dầu 64 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 65 3.2.6 Khảo sát khả tái sử dụng xúc tác dị thể 67 3.3 So sánh hai phương pháp tổng hợp xúc tác đồng thể dị thể 68 3.4 Nghiên cứu tỷ lệ pha trộn biodiesel/diesel 69 3.5 Phân tích tiêu hố lý nhiên liệu biodiesel (B5) 73 3.6 Đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu 80 biodiesel (B5) KẾT LUẬN 86 KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 - Hàm lượng axit béo tự số loại dầu thực vật Bảng 1.2 - Hàm lượng axit béo tự số loại dầu thực vật Bảng 1.3 - Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu diesel Bảng 1.4 - Chỉ tiêu kỹ thuật cho nhiên liệu Biodiesel (B100) Bảng 2.1 - Chỉ tiêu chất lượng dầu cọ tinh luyện Bảng 2.2 - Chỉ tiêu chất lượng dầu nành sơ chế Bảng 3.1 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.2 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.3 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.4 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.5 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Bảng 3.6 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.7 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.8 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.9 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.10 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Bảng 3.11 - Ảnh hưởng việc tái sử dụng xúc tác đến độ chuyển hoá Bảng 3.12 - Chỉ tiêu chất lượng cho nhiên liệu B5, B100 diesel DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 - Dự báo nguồn cung dầu mỏ giới Hình 1.2 – Sơ đồ trình sản xuất gián đoạn Hình 1.3 – Sơ đồ trình sản xuất liên tục Hình 1.4 – Sơ đồ qúa trình sản xuất với ngun liệu đầu vào có hàm lượng axit béo cao Hình 1.5 – Sơ đồ trình Biox Hình 1.6 – Sơ đồ trình sản xuất theo phương pháp siêu tới hạn Hình 2.1 – Sơ đồ mơ tả thiết bị q trình tổng hợp Biodiesel Hình 3.1 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.2 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hố (xúc tác đồng thể) Hình 3.3 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hố (xúc tác đồng thể) Hình 3.4 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.5 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác đồng thể) Hình 3.6 - Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.7 - Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ chuyển hố (xúc tác dị thể) Hình 3.8 - Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hố (xúc tác dị thể) Hình 3.9 - Ảnh hưởng tỉ lệ mol metanol/dầu đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.10 - Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến độ chuyển hoá (xúc tác dị thể) Hình 3.11 - Ảnh hưởng việc tái sử dụng xúc tác đến độ chuyển hố Hình 3.12 - Phổ hồng ngoại metyl este tổng hợp từ dầu cọ Hình 3.13 - Phổ hồng ngoại metyl este tổng hợp từ dầu nành Hình 3.14 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu nành Hình 3.15 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu cọ Hình 3.16 - Phổ sắc ký khí mẫu metyl este tổng hợp từ dầu dừa -1MỞ ĐẦU Ngày vấn đề khai thác sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu tự nhiên đứng trước nhiều khó khăn, thách thức Nhu cầu người ngày tăng, nguồn nguyên liệu tự nhiên ngày cạn kiệt Bên cạnh đó, việc sử dụng nguyên nhiên liệu gây nhiều vấn đề nảy sinh mà người phải đối phó tình trạng nhiễm mơi trường, cân sinh thái, tình trạng nóng lên trái đất v.v….làm ảnh hưởng đến môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống Không nằm ngồi xu tất yếu đó, nhiên liệu thu từ nguồn nguyên liệu hoá thạch dần cạn kiệt gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường Đứng trước thực tế đó, nhà khoa học, nhà quản lý mơi trường chí nhà lãnh đạo quốc gia giới quan tâm đến việc giải vấn đề Một giải pháp ưu tiên hàng đầu tìm nguồn nguyên liệu thay hơn, an tồn quan trọng có khả tái tạo [23] Trong nguồn nhiên liệu sinh học đặc biệt nhiên liệu biodiesel quan tâm nhiều xu hướng diesel hoá loại động phát triển [6,29,35] Biodiesel sản xuất từ nguồn nguyên liệu sẵn có, dễ dàng tái tạo dầu mỡ động thực vật, dầu thu hồi v.v….Biodiesel sử dụng nhiên liệu, đồng thời phối trộn với nhiên liệu diesel truyền thống sản phẩm cháy hơn, an tồn với mơi trường [36] Trên giới việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu biodiesel có từ 20 năm Các nước giới có tiêu chuẩn qui định yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu biodiesel ASTM, DIN….[25, 29] Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học -2Việt nam nước nông nghiệp phát triển, với nguồn thực vật phong phú đa dạng nên thuận lợi việc nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học nhiên liệu biodiesel Ở nước ta có số nhà khoa học nghiên cứu sản xuất thành liệu đưa thị trường Tuy nhiên, nước ta chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh tiêu kỹ thuật cho sản phẩm sở tham khảo giới, đồng thời thay đổi cho phù hợp với điều kiện Việt nam cần thiết có ý nghĩa thực tiễn to lớn Trong luận văn đề cập đến vấn đề sau: − Tổng quan trình tổng hợp biodiesel từ nguồn thực vật khác xúc tác bazơ đồng thể xúc tác dị thể − Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp biodiesel như: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, nồng độ xúc tác, tỷ lệ metanol/dầu, tốc độ khuấy trộn − Nghiên cứu pha trộn biodiesel diesel với tỷ lệ % thể tích biodiesel 95 % diesel (B5) phân tích tiêu hỗn hợp nhiên liệu phối trộn − Đề xuất nội dung Tiêu chuẩn Việt nam yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho sản phẩm B5 Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học -3CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan dầu thực vật 1.1.1 Quá trình tạo thành dầu thực vật Quá trình tạo thành dầu hạt xảy hạt chín Các hợp chất hữu vô thiên nhiên chuyển vào hạt từ phần xanh (lá) từ đất thơng qua rễ, từ chuyển thành chất dự trữ hạt 1.1.2 Quá trình dự trữ chất hạt dầu Khởi đầu trình tạo chất hydratcacbon mà điển hình tinh bột Sau hạt chín dần hạt tinh dầu chuyển dần thành lipit Trong tế bào, từ ngày đầu hạt chín, số hạt tinh bột có tinh dầu chiếm chỗ, tinh bột dầu có vùng trung gian có sản phẩm tinh bột chuyển hóa thành dầu [7] Ở giai đoạn cuối q trình chín, tinh bột tế bào hạt dầu biến hoàn toàn chuyển thành dầu Giai đoạn đầu hạt chín, dầu có nhiều axit béo tự do, sau lượng axít béo tự giảm dần hàm lượng triglyxerit dạng hợp chất liên kết phân tử glyxerin với phân tử axit béo tăng dần Quá trình tạo glyxerit qua giai đoạn: H2C OH HC OH H2C OH + R1COOH Thái Quỳnh Hoa H2C OCOR1 HC OH H2C OH + H2O Luận văn thạc sĩ khoa học - 78 nhiên liệu diesel nhiên liệu B100 có mức tối đa cho phép tiêu ăn mòn đồng 50 oC sau loại TCVN 5689: 05 qui định cho tiêu loại Nhiên liệu B100 B5 tiến hành thử nghiệm đạt mức loại chúng tơi đề xuất giá trị tối đa cho tiêu nhiên liệu B5 loại 8) Hàm lượng tro xác định theo TCVN 2690: 1995/ASTM D 482 Chỉ tiêu hàm lượng tro nhiên liệu tiêu quan trọng ảnh hưởng đến việc bơm phun nhiên liệu có ảnh hưởng đến hoạt động động Các vật liệu tạo thành tro tồn nhiên liệu biodiesel ba dạng chất rắn ăn mòn, xà phòng xúc tác khơng thu hồi Trong chất rắn ăn mịn xúc tác khơng thu hồi thường làm ăn mòn kim phun, hệ thống bơm nhiên liệu, pittơng vịng đệm, cịn xà phịng làm ăn mịn lại làm bít kín phần lọc cặn động ASTM 975 : 05 TCVN 5689: 05 qui định cho tiêu với giới hạn lớn hàm lượng tro 0,01 % khối lượng Trong ASTM 6751 giới hạn lớn nhiên liệu B100 0,02 % khối lượng Theo kết thu nhiên liệu B100 B5 mà chúng tơi tổng hợp giá trị đạt yêu cầu nhỏ 0,01 % khối lượng Vì chúng tơi đề xuất giá trị giới hạn tiêu 0,01 % khối lượng 9) Nhiệt độ cất 90 % thể tích xác định theo TCVN 2698: 2002 (ASTM D 86) Thành phần chưng cất (độ bay hơi) tiêu quan trọng đánh giá tính linh động nhiên liệu thời điểm khác động Thường đánh giá qua điểm cất 90 % thể tích nhiên liệu Trong ASTM 975 giá trị qui định tiêu cho nhiên liệu diesel tối đa 282 oC, TCVN 5689 : 05 qui định tối đa 360 oC Giá trị nhiên liệu biodiesel B100 qui định ASTM 6751 tối đa 360 oC Chúng tiến hành phân tích tiêu nhiên liệu Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 79 diesel, B100 B5 cho kết 340 oC Như đề xuất mức cho tiêu này, tối đa 360 oC 10) Khối lượng riêng 15 C xác định theo TCVN 6594 : 2000 o (ASTM D 1298) ASTM D 4052 Đây tiêu quan trọng nhiên liệu, khối lượng riêng, khối lượng riêng tương đối trọng lượng API yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu Việc xác định xác khối lượng riêng, khối lượng riêng tương đối (tỷ trọng) lượng API nhiên liệu cần thiết cho việc chuyển đổi thể tích đo nhiệt độ thực thể tích nhiệt độ tiêu chuẩn 15 oC 60 oF Đây thông số quan trọng sử dụng cơng thức tính tốn số xetan nhiên liệu diesel Phương pháp tỷ trọng kế phương pháp thích hợp để xác định thơng số TCVN 5689: 2005 qui định giá trị tiêu cho nhiên liệu diesel khoảng 820 kg/m3 – 860 kg/m3 Chúng tơi tiến hành phân tích tiêu cho nhiên liệu biodiesel B10 B5 thu kết phù hợp với giá trị cho TCVN 5689 Vì chúng tơi đề xuất khoảng giá trị qui định cho nhiên liệu biodiesel B5 tiêu khối lượng riêng 15 oC từ 820 kg/m3 đến 860 kg/m3 11) Điểm chớp cháy cốc kín xác định theo TCVN 6608 : 2000 (ASTM D 3828) ASTM D 93 Điểm chớp cháy định nghĩa “nhiệt độ thấp áp suất thường mà đưa lửa vào gần mẫu nhiên liệu tự bốc cháy điều kiện qui định phép thử” Xác định điểm chớp cháy để phân loại khả bắt cháy hay tính dễ cháy vật liệu nhiên liêu Điểm chớp cháy metyl este tinh khiết thường lớn 200 oC người ta phân loại chúng “không dễ cháy” Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 80 Xác định điểm chớp cháy nhiên liệu biodiesel sử dụng cách để hạn chế lượng rượu chưa phản ứng lại nhiên liệu cuối Vì rượu cịn nhiên liệu làm tăng khả bắt cháy nhiên liệu Đây tiêu quan trọng liên quan đến an toàn việc tồn chứa vật chuyển nhiên liệu phải tuân theo qui định Nhà nước an toàn cháy nổ lưu trữ vận chuyển Trong tiêu chuẩn ASTM 6751 qui định giá trị tối thiểu tiêu cho nhiên liệu biodiesel B100 130 oC Trong ASTM 975 : 05 tiêu 52 oC TCVN 5689 : 05 tiêu 55 oC cho nhiên liệu diesel Chúng tơi tiến hành phân tích tiêu với nhiên liệu diesel, nhiên liệu B100 B5 Kết thu tương ứng 84 oC, 82 oC 80 oC Như so với yêu cầu nhiên liệu B100 Mỹ nhiệt độ thấp Tuy nhiên coi nhiệt độ an tồn chấp nhận Chính chúng tơi đề xuất mức tiêu cho nhiên liệu B5 tối thiểu 70 oC 12) Ngoại quan xác định theo ASTM D 4176 Các nhiên liệu thử theo phương pháp qui định tiêu chuẩn có ngoại quan đạt yêu cầu tức nhiên liệu phải khơng có màu sắc lạ, bị vẩn đục có cặn nhìn thấy mắt thường 3.6 Đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu biodiesel (B5) Dựa vào kết phân tích việc tham khảo tiêu chuẩn việt nam yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu diesel, đồng thời tham khảo tiêu chuẩn ASTM Mỹ đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu B5 sau: I Tên tiêu chuẩn : Nhiên liệu phối trộn biodiesel/diesel khoáng (B5) – Yêu cầu kỹ thuật Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 81 - II Nội dung tiêu chuẩn : Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn qui định tiêu chất lượng cho nhiên liệu phối trộn % biodiesel 95 % diesel khoáng dùng cho động diesel phương tiện giao thông giới đường động diesel dùng cho mục đích khác Nhiên liệu phối trộn ký hiệu B5 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành áp dụng nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi TCVN 2690 : 1995, Sản phẩm dầu mỏ - Xác định hàm lượng tro TCVN 2694 : 2000 (ASTM D 130-94), Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp phát độ ăn mòn đồng theo độ xỉn đồng TCVN 2698 : 2002 (ASTM D 86-00a), Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định thành phần cất áp suất khí TCVN 3171 : 2003 (ASTM D 445-97), Sản phẩm dầu mỏ dạng lỏng suốt không suốt – Phương pháp xác định độ nhớt động học (tính tốn độ nhớt động lực) TCVN 3753 : 1995, Sản phẩm dầu mỏ - Xác định điểm đông đặc TCVN 6324 : 1997 (ASTM D 189-88), Sản phẩm dầu mỏ - Xác định cặn Cacbon – Phương pháp Conradson Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 82 TCVN 6594 : 2000 (ASTM D 1298-90), Dầu thô sản phẩm dầu mỏ dạng lỏng – Xác định khối lượng riêng, khối lượng riêng tương đối (tỷ trọng), trọng lượng API – Phương pháp tỷ trọng kế TCVN 6608 : 2000 (ASTM D 3828-93), Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định điểm chớp cháy cốc kín có thang chia nhỏ TCVN 6701 : 2000 (ASTM D 2622-94), Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định hàm lượng lưu huỳnh phổ tia X TCVN 6777 : 2000 (ASTM D 4057-95), Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp lấy mẫu thủ công ASTM D 93, Test methods for flash point by Pensky-Martens closed cup tester (Phương pháp xác định điểm chớp cháy cốc kín Pensky-Martens) ASTM D 97, Test methods for pour point of petroleum oils (Phương pháp xác định điểm đông đặc dầu mỏ) ASTM D 482, Test method for ash from petroleum products (Phương pháp xác định hàm lượng tro sản phẩm dầu mỏ) ASTM D 2709, Test method for water and sediment in middle distillate fuels by centrifuge (Phương pháp xác định nước cạn học nhiên liệu chưng cất máy li tâm) ASTM D 4052, Test method for density and relative density of liquids by digital density metter (Phương pháp xác định khối lượng riêng khối lượng riêng tương đối dầu mỏ dạng lỏng máy đo khối lượng riêng kỹ thuật số) ASTM D 4176, Test method for free water and particulate contamination in distillate fuels (visual inspection procedures) [Phương pháp xác định nước tạp chất dạng hạt nhiên liệu chưng cất (kiểm tra mắt thường)] Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 83 - ASTM 4530, Test method for micro-cacbon residue of petroleum products (Phương pháp xác định cặn micro cacbon sản phẩm dầu mỏ) ASTM D 4737, Standard test method for calculated cetane index by four variable equation (Phương pháp xác định số xetan phương trình bốn biến số) Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau : 3.1 Biodiesel Nhiên liệu tồn dạng mono alkyl este axít béo mạch dài có nguồn gốc từ dầu thực vật mỡ động vật 3.2 Biodiesel phối trộn (B5) Nhiên liệu thu cách phối trộn % thể tích nhiên liệu biodiesel với 95 % thể tích nhiên liệu diesel khoáng Yêu cầu kỹ thuật Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu B5 qui định bảng Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 84 Bảng – Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu Biodiesel (B5) Tên tiêu Mức Phương pháp thử Hàm lượng lưu huỳnh, 500 TCVN 6701 (ASTM D2622) 47 ASTM D 976/ ASTM D 4737 TCVN 3171: 2003 (ASTM D 445) mg/kg, max Chỉ số cetan1) , Độ nhớt động học 40 oC, 2-5 mm2/s2) Cặn cacbon 10 % cặn 0,2 chưng cất, % khối lượng, max Điểm đông đặc, oC, max +6 Hàm lượng nước cặn 0,05 TCVN 6324: 1997 (ASTM D 189) ASTM D 4530 TCVN 3753 : 1995 (ASTM D 97) ASTM D 2709 học, % thể tích, max Ăn mịn đồng 50 oC, Loại TCVN 2694: 2000 (ASTM D 130) 0,01 TCVN 2690: 1995 / ASTM D 482 360 oC TCVN 2698: 2002 (ASTM D 86) 820 – 860 TCVN 6594 : 2002 (ASTM D 1298) ASTM D 4052 TCVN 6608 : 2000 (ASTM D 3828) ASTM D 93 ASTM D 4176 giờ, max Hàm lượng tro, % khối lượng, max Nhiệt độ cất, oC, 90 % thể tích, max 10 Khối lượng riêng 15 oC, kg/m3 11 Điểm chớp cháy cốc kín, o 70 oC C, 12 Ngoại quan Sạch, Phương pháp tính số cetan khơng áp dụng cho loại nhiên liệu có phụ gia cải 1) thiện số cetan 2) mm2/s = cSt Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 85 - Phương pháp thử 5.1 Lấy mẫu Lấy mẫu thử theo qui định TCVN 6777 : 2000 (ASTM D 4057 – 95) 5.2 Phương pháp thử Phương pháp thử ứng với tiêu qui định bảng Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 86 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu chúng tơi có số kết luận sau: Đã tổng hợp biodiesel từ nguồn dầu thực vật khác phản ứng trao đổi este với metanol xúc tác bazơ theo phương pháp gián đoạn sản phẩm thoả mãn yêu cầu Sau khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp, tìm điều kiện tối ưu phản ứng trao đổi este dầu thực vật với metanol xúc tác bazơ đồng thể xúc tác dị thể sau: Xúc tác đồng thể Nhiệt độ phản ứng 60 oC Thời gian phản ứng 1,5 Tốc độ khuấy 600 vòng/phút Tỷ lệ mol metanol/dầu tối ưu 6/1 Nồng độ xúc tác (% khối lượng dầu) tối ưu 1,2 % Hiệu suất khoảng 95 % Xúc tác dị thể Nhiệt độ phản ứng 70 oC Thời gian phản ứng 1,8 Tốc độ khuấy 700 vòng/phút Tỷ lệ mol metanol/dầu tối ưu 5/1 Nồng độ xúc tác (% khối lượng dầu) tối ưu 1,4 % Hiệu suất khoảng 82 % Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 87 - Đã phối thành liệu biodiesel với diesel khoáng theo tỷ lệ % tren 95 %, thu nhiên liệu biodiesel phối trộn B5 Đã tiến hành phân tích tiêu kỹ thuật nhiên liệu biodiesel 100 % nhiên liệu biodiesel B5 đề xuất Tiêu chuẩn Việt nam qui định yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử cho nhiên liệu B5 Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 88 KIẾN NGHỊ Sau nghiên cứu trình tổng hợp biodiesel hai loại xúc tác đồng thể dị thể, tìm thơng số tối ưu cho q trình Sản phẩm thu phân tích tiêu đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật cho sản phẩm phối trộn B5, chúng tơi xin có số kiến nghị cho nghiên cứu sau : Tiếp tục nghiên cứu trình tổng hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu chất lượng dầu mỡ thu hồi, dầu mỡ sơ chế Đây nguồn nguyên liệu có tiềm có giá trị cao Nghiên cứu thêm việc sử dụng xúc tác dị thể cho trình tổng hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu khác Tiếp tục nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu phối trộn với hàm lượng biodiesel cao B10 (10% biodiesel với 90 % diesel) B20 (20 % biodiesel với 80 % diesel) Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 89 - TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt [1] Vũ An (2005), Tổng hợp biodiesel thân thiện môi trường từ dầu thực vật, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Bách Khoa, Hà nội [2] Vũ An, Đào Tường (2005) “Tổng hợp biodiesel thân thiện môi trường từ dầu cọ”, Tạp chí Hố học ứng dụng [3] Vũ Thu Hà, Nguyễn Tuấn Minh, Ngô Xuân Anh, Bùi Ngọc Quỳnh, Nguyễn Mạnh Dương, “Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel từ nguồn nguyên liệu Việt nam tính chất hỗn hợp Biodiesel/Diesel”, Hội thảo cán trẻ ngành Hoá học lần thứ hai [4] Kiều Đình Kiểm (1998), Các sản phẩm dầu mỏ hoá dầu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội [5] Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hố lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội [6] Đinh Thị Ngọ (2001), Hoá học dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [7] Phạm Thế Thưởng (1992), Hoá học dầu béo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [8] Nguyễn Tất Tiến (2001), Nguyên lý động đốt trong, Nhà xuất Giáo dục [9] Nguyễn Đình Triều (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hố lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [10] Đặng thị Thu, Lê Ngọc Tú (2003), Công nghệ enzym, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [11] TCVN 5689 : 2005, Nhiên liệu diesel (DO) – Yêu cầu kỹ thuật Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 90 [12] TCVN 6120 : 1996 (ISO 662: 1980), Dầu mỡ động vật thực vật – Xác định độ ẩm hàm lượng chất bay [13] TCVN 6122 : 1996 (ISO 3961 : 1989), Dầu mỡ động vật thực vật – Xác định số iốt [14] TCVN 6126 : 1996 (ISO 3657: 1988), Dầu mỡ động vật thực vật – Xác định số xà phòng [15] TCVN 6127 : 1996 (ISO 660: 1983), Dầu mỡ động vật thực vật – Xác định số axit độ axit [16] Bình Nguyễn (2006), “Sẽ xây dựng tiêu chuẩn quốc gia cho nhiên liệu sinh học”, Tạp chí Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Số 20 II.Tiếng Anh [17] Abdullah A.Basri MNHm, Selected readings on palm oil and its uses, Malaysia: PORIM, 2002.p.25-176 [18] Adam Karl Khan, Research into biodiesel kinetics and catalyst development, Brisbane Queensland, Australia, 2002 [19] Agarwal AK, Das LM, Biodiesel development and characterization for use as a fuel in compression ignition engines, Trans Am Soc Mech Eng 2001, 123: 440-447 [20] Azhar AA, Zainol BMS, Darus AN, Investigation into the use of palm diesel as fuel in unmodified diesel engines, Proceedings of the Second ASEAN Science and Technology Week, Manila, Philippines, JanuaryFebruary 1898.p.430-480 [21] ASTM D 6751 – 03, Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Milddle Distillate [22] ASTM D 975 – 05, Standard Specification for Diesel Fuel Oils Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 91 - [23] Christopher Strong, Charlie Ericksonand, Peepak Shukla (2004), Evalution of Biodiesel fuel, Western Transportation Institute College of Engeneering, Montana State University Bozeman [24] C.J.Shiel, H-F.Liao, C.C.Lee, Optimization of lipasecatalyzed biodiesel by response surface matholodogy, Bioresource technology 88 (2003) [25] Charlie Erickson and Deepak Shukla “Evaluation of Biodiesel fuel : Literature Review by Christopher Strong”, Western Transportation Institute College of Engineering Montana State University – Bozeman, January 2004 [26] D.Darnoko and Munir Cheryan (2000), “Kinetics of palm oil transesterification in a Batch Reactor”, JAOCS Vol, 77, No.12 [27] Delucchi, M.A., “Emissions of Greenhouse gases from the use of transportation Fuel and Electricity”, Center for Transportation Research, Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, ANL/ESD/TM-22, 1993 [28] G.Knothe, R.O.Dumn, M.O Bagby, The Use of Vegetable Oils and their Dervatives as Alternative Diesel Fuel, Biomass Washington, D.C American Chemical Society [29] Gerhard.Knothe (2001), “Analytical methods used in the production and fuel quality assessment of biodiesel”JAOCS 44 (2), 193 – 200 [30] Heijungs, R., et al (eds), Environmental life cycle assessment of products, Center of Environmetal Science, University of Leiden, Netherlands, 1992 [31] Masjuki H, Zaki AM, Sapuan SM, A rapid test to measure performance, emission ans wear of diesel engine fuelled with palm oil diesel, J Am Oil Che Soc 1993; 70 : 1021-5 Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 92 - [32] McCormick, “Combustion of Fat and Vegetable Oil Derived Fuel in Diesel Engines” Progress in Energy and Combustion Science, Volume 24, no.2, pp 125-264: 1998 Cited in Prakash, Chandre B [33] J.A Kinatst, Production of biodiesel from multiple Feedstocks and properties biodiesel and biodiesel/diesel blends : Final report (PDF 1.1 MB), Report in a series of 6.57 pp; NREL/SR–510–31460, (2 – 2003) [34] Jonh Sheehan, Vince Camobreco, James Duffield, Michael Graboski, Housein Shapouri (1998), Life Cycle inventory of biodiesel and petroleum diesel for use in an Urban bus [35] Joshua Tickell (2002), From the Fryer to the Fuel tank – The complete guide to using vegetable oil as an alternative fuel, Joshua Tickell publications New Orleans, Louisiana, America [36] J.Van Gerpen, B.Shanks, R.Pruszko, D.Clements and G.Knothe (August 2002 – January 2004), Biodiesel Production Technology, National Renewable Energy Laboratory [37] Staat, F.Vallet, “Vegetable oil methyleste as a diesel substitute”, Chem.Ind.21, 863-865 [38] Williams A.Ani F, “The use of palm oil as alternative diesel fuel In : Proceedings of ImechE Seminar on Fuels for Automotive and Industrial Diesel Engines”, London : Mechnical Engineering Publications, November 1990.p.123-8 Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học ... mà sử dụng tiêu để đưa nhiên liệu diesel phù hợp với yêu cầu động yêu cầu khắt khe môi trường 1.2.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên liệu diesel Tiêu chuẩn Việt nam cho nhiên liệu diesel TCVN... án nghiên cứu có định hướng tiêu chuẩn nhiên liệu sinh học Việt nam, có tiêu chuẩn cho nhiên liệu biodiesel [17] Thái Quỳnh Hoa Luận văn thạc sĩ khoa học - 38 1.3.8 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho nhiên. .. với tiêu Ngoài qui định tiêu kỹ thuật cho nhiên liệu B100 tiêu chuẩn ASTM D 6751: 2003 cịn qui định điều kiện an tồn tồn trữ vận chuyển nhiên liệu Sau bảng tiêu kỹ thuật cho nhiên liệu Biodiesel