Nghiên cứu quá trình chuyển hóa dầu phi thực phẩm để thu nhiên liệu lỏng

NGUYỄN HOÀI SƠN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HOÀI SƠN CƠNG NGHỆ HỮU CƠ – HĨA DẦU NGHIÊN CỨU Q TRÌNH CHUYỂN HĨA DẦU PHI THỰC PHẨM ĐỂ THU NHIÊN LIỆU LỎNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KHOÁ 2009 CƠNG NGHỆ HỮU CƠ - HĨA DẦU HÀ NỘI – 2011 Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến cô giáo, GS.TS Đinh Thị Ngọ tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu thầy cơ, cán phịng thí nghiệm trực thuộc khoa, môn trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian làm luận văn Cuối em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Em chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2011 Học viên Nguyễn Hoài Sơn Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình khoa học tơi Các số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng Các kết luận văn chưa cơng bố cơng trình khoa học Hà Nội, tháng 12 năm 2011 Người cam đoan Nguyễn Hoài Sơn Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 NHIÊN LIỆU DIESEL 1.1.1 Khái quát nhiên liệu diesel 1.1.2 Nhiên liệu diesel khoáng vấn đề ô nhiễm môi trường 14 1.2 NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ BIODIESEL 16 1.2.1 Nhiên liệu sinh học 16 1.2.2 Khái niệm biodiesel 17 1.2.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng biodiesel giới Việt Nam 18 1.2.4 Quá trình tổng hợp biodiesel 21 1.2.5 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel 33 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI DẦU THỰC VẬT LÀM NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL 37 1.3.1 Thành phần hóa học dầu thực vật mỡ động vật 37 1.3.2 Một số tính chất dầu, mỡ động thực vật 38 1.3.3 Giới thiệu dầu hạt cao su 43 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49 2.1 QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC 49 2.1.1 Phương pháp điều chế xúc tác NaOH/MgO 49 2.1.2 Điều chế xúc tác Na2CO3/γ-Al2O3 50 2.1.2.1 Điều chế nhôm hydroxit dạng Bemit 50 2.1.2.2 Điều chế γ-Al2O3 51 2.1.2.3 Chế tạo xúc tác Na2CO3/ γ-Al2O3 51 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC 51 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) nghiên cứu định tính pha tinh thể 51 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 52 2.3 PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN DẦU THỰC VẬT 53 2.3.1 Phân tích thành phần axit béo dầu thực vật 53 2.3.2 Xác định số dầu thực vật 54 2.4 XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI TỔNG HỢP BIODIEZEL 56 2.4.1 Xác định số axit dầu 57 2.4.2 Trung hoà dầu 57 2.4.3 Rửa sấy dầu 58 2.4.4 Xác định chất lượng dầu thu 58 2.5 TỔNG HỢP BIODIEZEL 58 2.5.1 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu để tổng hợp biodiezel 58 2.5.2 Tiến hành tổng hợp biodiezel 59 2.6 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN BIODIEZEL 61 2.6.1 Phưong pháp sắc kí khí GC 61 2.6.2 Phương pháp phổ hồng ngoại IR 62 2.6.3 Xác định số axit 63 2.6.4 Xác định độ nhớt động học 64 2.6.5 Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín 65 2.6.6 Xác định tỷ trọng 67 2.6.7 Phương pháp xác định số xetan 67 2.6.8 Xác định nhiệt trị 68 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70 3.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC 70 3.1.1 Đánh giá yếu tố ảnh hưởng lên hệ xúc tác NaOH/MgO 70 3.1.2 Đánh giá yếu tố ảnh hưởng lên hệ xúc tác Na2CO3/ γ-Al2O3 75 3.1.3 Kết luận xúc tác: 79 3.2 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DẦU HẠT CAO SU 79 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác (H2SO4 98%) đến số axit dầu hạt cao su phản ứng este hóa 79 3.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ metanol/ dầu đến số axit 80 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến số axit 82 3.3 NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU HẠT CAO SU THÀNH BIODIEZEL 83 3.3.1 Ảnh hưởng lượng xúc tác đến hiệu suất biodiezel 83 3.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ metanol/dầu (theo thể tích) đến hiệu suất biodiesel 84 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất biodiesel 85 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất biodiesel 87 3.4 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC SẢN PHẨM BIODIEZEL TỔNG HỢP TỪ DẦU HẠT CAO SU 89 3.5 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 90 3.6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KHÓI THẢI 91 3.6.1 Xác định hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác nhau91 3.6.2 Xác định hàm lượng NOx khói thải động tốc độ khác 92 3.6.3 Xác định hàm lượng hydroCacbon (RH) khói thải động tốc độ khác 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020………………….10 Bảng 1.2 Cân đối nhiên liệu xăng diesel đến 2020…………………………… 11 Bảng 1.3 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu theo ASTM………………….13 Bảng 1.4Sản lượng Biodiezel nước châu Âu năm 2004………………… 19 Bảng 1.5 So sánh hiệu suất Biodiezel loại xúc tác khác nhau…………29 Bảng 1.6 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiezel theo ASTM D 6751………… 34 Bảng 1.7 So Sánh tính chất nhiên liệu Diezel khoáng với biodiezel ………34 Bảng 1.8 Thành phần hóa học loại dầu…………………………………… 38 Bảng 1.9 Các tính chất vật lý hóa học dầu thực vật…………………… 42 Bảng 1.10 Thành phần Axit béo dầu hạt cao su…………………….….44 Bảng 1.11 Chỉ tiêu đánh giá DHCS tinh chế……………………………… 45 Bảng 2.1 Thành phần axit béo dầu hạt cao su………………………………54 Bảng 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến hiệu suất tạo biodiezel …… 71 Bảng 3.2 Bề mặt riêng mẫu NaOH/MgO phương pháp BET……… 72 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu suất biodiezel…………… 74 Bảng3.4 Ảnh hưởng hàm lượng Na CO đến hiệu suất biodiezel …………….76 R R R R Bảng3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác đến hiệu suất biodiezel …….78 Bảng3.6 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác H SO đến số axit……………80 R R R R Bảng3.7 Ảnh hưởng tỷ lệ methanol/dầu đến số axit……………………81 Bảng3.8 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến số axit……………… 82 Bảng3.9 Ảnh hưởng lượng xúc tác đến hiệu suất biodiezel……………………83 Bảng3.10 Ảnh hưởng tỷ lệ methanol/dầu đến hiệu suất biodiezel……… 85 Bảng3.11 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất biodiezel ……… 86 Bảng3.12 Sự phụ thuộc hiệu suất sản phẩm vào thời gian phản ứng……88 Bảng3.13 Chỉ tiêu chất lượng biodiezel từ dầu hạt cao su…………………….90 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Bảng3.14 Hàm lượng CO khói thải…………………………………….91 Bảng3.15 Hàm lượng NO x khói thải……………………………………93 R R Bảng3.16 Hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác 94 R R Bảng3.17 Hàm lượng RHC khói thải ………………………………….95 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất biodiezel ………………………………………31 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng trình tổng hợp biodiezel…………59 Hình 2.2 Phễu chiết sản phẩm ………………………………………………………60 Hình 3.1 Quan hệ hàm lượng chất hoạt hóa NaOH đến hiệu suất biodiezel 71 Hình 3.2 Ảnh SEM NaOH/MgO……………………………………………… 73 Hình 3.3 Quan hệ nhiệt độ nung NaOH/MgO đén hiệu suất biodiezel……… 74 Hình 3.4 Phổ nhiễu xạ tia X Bermit điều chế từ phèn nhơm pH = 7-8 75 Hình 3.5 Phổ nhiễu xạ tia X γ-Al O điều chế từ Bemit 4800C………………75 R R R R P P Hình 3.6 Đồ thị quan hệ hàm lượng Na CO hiệu suất biodiezel……………….77 R Hình Ảnh 3.7 SEM R R R mẫu xúc tác Na CO / R R R R γ- Al O …………………………… 77 R R R R Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác Na CO / γ-Al O đến hiệu suất R R R R R R R R biodiesel…………………………………………………………………………… 78 Hình 3.9 Đồ thị ảnh hưởng hàm lượng H SO R R R R 98% đến số axit……………… 80 Hình 3.10 Đồ thị ảnh hưởng tỷ lệ mol metanol/dầu đến số axit……………… 81 Hình 3.11 Đồ thị ảnh thời gian phản ứng đến số axit………………………….82 Hình 3.12 Ảnh hưởng lượng xúc tác đến hiệu suất biodiezel …………………… 84 Hình 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ metanol/dầu đến hiệu suất biodiezel…………… 85 Hình 3.14 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp biodiezel…87 Hình 3.15 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất biodiezel ………….89 Hình 3.16 Phổ GC-MS biodiezel từ dầu hạt cao su………………………… 90 Hình 3.17 Hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác nhau………92 Hình 3.18 Hàm lượng NO x khói thải động tốc độ khác nhau…… 93 R R Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Hình 3.19 Hàm lượng CO khói thải động tốc dộ khác nhau…… 94 R R Hình 3.20 Hàm lượng RH khói thải động tốc độ khác nhau…… 95 MỞ ĐẦU Vào đầu kỷ XX, Rudolf Diesel dùng dầu lạc làm nhiên liệu cho động diesel mà ông phát minh Tuy nhiên, lúc nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ rẻ trữ lượng dồi dào, nên không quan tâm đến nguồn nhiên liệu từ dầu thực vật Gần kỷ trơi qua, tình hình dân số giới ngày tăng nhanh, tốc độ phát triển kinh tế - xã hội ngày tăng mạnh, kéo theo nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày nhiều, để phục vụ cho lĩnh vực khác Điều dẫn đến tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch vốn có hạn, ngày cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày đắt đỏ 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 toàn cho mơi trường loại nhiên liệu Chính điều đặt vấn đề cho nhà khoa học, phải nỗ lực tìm nguồn nhiên liệu thay thế, nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, nhiên liệu sinh học thật lên Nhiên liệu sinh học 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 sinh học, diesel sinh học (biodiesel) quan tâm cả, xu hướng diesel hóa động cơ, giá diesel khoáng ngày tăng cao Hơn nữa, biodiesel xem loại phụ gia tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, nguồn nhiên liệu tái tạo Ở Việt Nam có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu sẵn có nước dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao su, mỡ cá,…và thu kết tốt Tuy nhiên công nghiệp sản xuất dầu mỡ nước ta Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Hiệu suất, % 100 80 60 40 20 Thời gian, h Na2CO3/γ-Al2O3 NaOH/MgO Hình 3.15: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất biodiesel Từ đồ thị ta thấy thời gian phản tối ưu 5h Nếu thời gian phản ứng 5h chưa đủ thời gian để phản ứng xảy hoàn toàn Nếu thời gian phản ứng cao 5h hiệu suất phản ứng khơng tăng mà lại tốn lượng 3.4 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC SẢN PHẨM BIODIEZEL TỔNG HỢP TỪ DẦU HẠT CAO SU Qua khảo sát nêu trên, ta kết luận rằng xúc tác NaOH/MgO có họat tính cao hẳn có nhiều ưu điểm so với xúc tác Na CO /γ-Al O Để R R R R R R R R xác định cấu trúc sản phẩm biodiezel thu được, tiến hành tổng hợp biodiezel xúc tác Na CO /γ-Al O điều kiện tối ưu vừa khảo sát trên, nghĩa là: R R R R R R R R -khối lượng xúc tác 3,5g/100ml dầu hạt cao su -tỷ lệ metanol/dầu 0.3 (thể tích) -thời gian phản ứng 5h -nhiệt độ phản ứng 60 oC P P -tốc độ khuấy: 600 vòng/phút Phổ GC - MS sảm phẩm biodiezel tổng hợp thể hình: Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 89 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Hình 3.16: Phổ GC-MS biodiezel từ dầu hạt cao su Kết phân tích GC-MS cho thấy mẫu biodiesel tổng hợp có pic có thời gian lưu tương ứng với metyleste loại axit có mặt dầu hạt cao su như: Hexandecanoic,Panmitic(10);Magaric9,12-OCtadecadienoic(30%); P P 9-OCtandecenoic(8%); 9,12,15-OCtadecatrienoic(42%) Như sản phẩm tạo P P P P biodiezel chiếm 98% hỗn hợp sản phẩm thu 3.5 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Khi đo tiêu chất lượng biodiezel thu kết sau: Bảng 3.13: Chỉ tiêu chất lượng biodiezel từ dầu hạt cao su Chỉ tiêu phân tích Phương pháp Biodiezel chuẩn Biodiezel từ dầu ASTM 6751-02 hạt cao su Tỷ trọng ASTM D4052 0,87 – 0,9 0,882 Nhiệt trị, MJ/kg ASTM D240 _ 37,00 Độ nhớt, mm2/s 400C ASTM D445 1,9 – 6,0 5,52 Nhiệt độ chớp cháy, 0C ASTM D93 Min 130 130 Điểm vẩn đục, 0C ASTM D2500 -3 đến 12 Điểm chảy, 0C ASTM D97 -15 đến 10 -8 Chỉ số axit, ASTM D974 0,8 0,22 P P P P P P P P mg KOH/g dầu Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 90 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Qua bảng ta thấy biodiezel tổng hợp từ dầu hạt cao su đảm bảo yêu cầu chất lượng, dùng làm nhiên liệu chạy động diezel 3.6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KHÓI THẢI Hiện người ta thường sử dụng hỗn hợp 5% 20%, biodiesel (ký hiệu B5, B20), để chạy động Nếu pha biodiesel nhiều giảm lượng khí thải độc hại, khơng có lợi kinh tế, giá thành biodiesel cao diesel truyền thống, cần phải điều chỉnh kết cấu động diesel cũ Chúng tiến hành chạy thử nghiệm nhiên liệu biodiezel B20 (trong nhiên liệu có 20% biodiezel theo thể tích) động diezel phịng thử nghiệm động đốt môn Động - Khoa khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nội dung thử nghiệm: Xác định thành phần khí thải động sử dụng nhiên liệu biodiezel B20 so sánh với nhiên liệu diezel khoáng 3.6.1 Xác định hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác Kết xác định thành phần CO khói thải động chạy nhiên liệu B20 diezel khoáng tốc độ khác thể bảng sau: Bảng 3.14: Hàm lượng CO khói thải Tốc độ Hàm lượng CO, ppm (vịng/ phút) B20 Diezel khống 1400 1119 1180,37 1500 1140 1213,51 1600 1170 1257,29 1700 1140 1239,22 1800 1192 1295,41 1900 1168 1273,35 2000 1100 1203,53 2100 1080 1162,10 Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 91 Lớp: CH KTHH2009 Lun thc s Hàm lượng CO, ppm 1400 1300 1200 1100 Biodiezel Diezel 1000 900 1400 1600 1800 2000 Tốc độ vịng quay (vịng/ phút) Hình 3.17: Hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác Từ đồ thị ta thấy hàm lượng CO khói thải động diezel chạy nhiên liệu biodiezel giảm đáng kể (khoảng 8%) tuỳ theo tốc độ vòng quay so với chạy nhiên liệu diezel khống Sự giảm hàm lượng CO khói thải biodiezel có hàm lượng oxy cao diezel khống nên q trình cháy triệt để 3.6.2 Xác định hàm lượng NO x khói thải động tốc độ khác R R Sau đo hàm lượng NO x khói thải động chạy nhiên liệu R R biodiezel diezel khoáng tốc độ khác thu kết sau: Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 92 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Bảng 3.15: Hàm lượng NO x khói thải R Tốc độ (vịng/ phút) R Hàm lượng NO x , ppm R R B20 Diezel khoáng 1400 1150 1274 1500 1040 1249 1600 946 1148 1700 880 1085 1800 787 973 1900 739 887 2000 717 880 2100 646 823 Hàm lượng NOx, ppm 1400 1200 1000 800 600 Biodiezel 400 Diezel 200 1400 1600 1800 2000 Tốc độ vòng quay ( vßng/ ) Hình 3.18: Hàm lượng NO x khói thải động tốc độ khác R R Từ đồ thị ta thấy hàm lượng NO x khí thải động sử dụng nhiên R R liệu biodiezel giảm đáng kể (khoảng 18%) so với sử dụng nhiên liệu diezel khoáng tốc độ khác Lượng NO x tạo giảm đáng kể so với sử dụng nhiên liệu R R diezel khoáng trinh cháy dùng nhiên liệu biodiezel nhiên liệu cháy triệt để nên lượng oxy dư không nhiều để tham gia phản ứng tạo NO x R R 3.6.3.2 Xác định hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác R R Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 93 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Kết xác định thành phần CO khói thải động diezel chạy nhiên R R B20 nhiên liệu diezel khoáng tốc độ khác thể bảng sau Bảng 3.16: Hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác R Tốc độ (vòng/ phút) R Hàm lượng CO , ppm R R B20 Diezel khoáng 1400 87031,13 93680 1500 83541,71 89997 1600 79345,79 86265 1700 78314,07 86130 1800 77650,01 84566 1900 79065,38 85250 2000 79875,73 85840 2100 77201,34 83120 Hàm lượng CO2, ppm 100000 80000 60000 40000 Biodieze l Diezel 20000 1400 1600 1800 2000 Tốc độ vòng quay ( vòng/ ) Hình 3.19: Hàm lượng CO khói thải động tốc độ khác R R Từ bảng số liệu đồ thị ta thấy động chạy nhiên liệu biodiezel (B20) hàm lượng CO giảm đáng kể (khoảng 7%) so với sử dụng nhiên liệu diezel R R khoáng tốc độ khác động Điều giải thích sau: Do nhiên liệu diezel khoáng hàm lượng hydroCacbon thơm cao (tỷ lệ H/C thấp Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 94 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ hơn) so với nhiên liệu biodiezel (tỷ lệ H/C cao hơn) nên khói thải động chạy nhiên liệu diezel cho lượng CO lớn dùng nhiên liệu biodiezel R R 3.6.3 Xác định hàm lượng hydroCacbon (RH) khói thải động tốc độ khác Kết xác định thành phần RH khói thải động diezel chạy nhiên B20 nhiên liệu diezel khoáng tốc độ khác thể bảng sau: Bảng 3.17: Hàm lượng RHC khói thải Tốc độ (vòng/ phút) Hàm lượng RH, ppm B20 Diezel khoáng 1400 560,46 964 1500 841,34 1012 1600 913,42 1020 1700 908,12 1005 1800 910,66 994 1900 842,55 920 2000 768,69 829 2100 626,98 770 Hàm lượng RH, ppm 1200 1000 800 600 400 Biodieze l Diezel 200 1400 1600 1800 2000 Tốc độ vòng quay ( vòng/ ) Hình 3.20: Hàm lượng RH khói thải động tốc độ khác Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 95 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Qua bảng số liệu đồ thị ta thấy rằng: Hàm lượng hydroCacbon khí thải động sử dụng nhiên liệu biodiezel giảm đáng kể (khoảng 18%) so với sử dụng nhiên liệu diezel khoáng tốc độ khác Điều cố thể giảI thích sau: Do nhiên liệu biodiezel có hàm lượng oxy cao nhiên liệu diezel khoáng nên trình cháy triệt để nên hàm lượng hydroCacbon khói thải động chạy nhiên liệu diezel thấp Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 96 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1.Đã xử lý dầu hạt cao su để giảm số axit đến 1,6 mg KOH/g điều kiện sau: - Nhiêt độ phản ứng: 600C P P - Lượng H SO 98%: 1,5 ml/100 ml dầu R R R R - Thời gian phản ứng 2h Tổng hợp hai loại xúc tác dị thể NaOH/MgO điều kiện : - Hàm lượng tẩm tối ưu Na CO 15% khối lượng R R R R - Nhiệt độ nung 4000C P P Na CO / γ- Al O điều kiện : R R R R R R R R - Hàm lượng tẩm tối ưu Na CO 40% khối lượng R R R R - Nhiệt độ nung 4000C P P Trong hai loại xúc tác này, xúc tác NaOH/MgO cho hiệu suất chuyển hóa cao Do MgO bazo yếu, vùa làm chất mang, vừa tăng hoạt tính xúc tác Tổng hợp thành cơng biodiezel từ dầu hạt cao su xử lý xúc tác hai xúc tác vừa điều chế được, hiệu suất cao 97% xúc tác NaOH/MgO với thông số tối ưu: - Thời gian phản ứng: 5h; - Lượng xúc tác: 3,5g/100 ml dầu - Nhiệt độ phản ứng 600C, P P - Tốc độ khuấy trộn: 600 vòng/ phút Xác định cấu trúc đặc trưng hoá lý metyleste thu được, thấy biodiezel thu đạt tiêu chuẩn nhiên liệu chạy động diezel Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 97 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ Tiến hành thử nghiệm B20 động diezel, kết cho biết: Hàm lượng khói thải độc hại CO , CO, NO x , RH giảm đáng kể, công suất động không thay R R R R đổi Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 98 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Phạm Nguyên Chương (chủ biên) (2002), Hóa kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Hồng Cơn (2008), Cơng nghiệp hóa học vơ cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Giáo dục Trương Đình Hợi, Đặng Hồng Vân (2006), Hướng dẫn kỹ thuật viên phân tích dầu mỏ sản phẩm dầu, Trung tâm nghiên cứu phát triển chế biến dầu khí Kiều Đình Kiểm (2006), Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Văn Khoa (chủ biên) (2006), Khoa học môi trường, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Văn Vinh (1997), Kỹ thuật ép dầu chế biến dầu mỡ, thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hóa lý, phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật PGS.TS.Đinh Thị Ngọ (2008), Hóa học dầu mỏ khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 10 Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), Nhiên liệu q trình xử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 11 Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vơ cơ, tập 2, Nhà xuất Giáo dục 12 Phạm Công Tạc (2005), “Nhiên liệu sinh học: nhìn từ nhiều phía”, Tạp chí Cơng nghiệp hóa chất số 5, trang 7-9 13 Tập thể giảng viên mơn Silicat, Đại học Bách khoa Hà Nội (1977), Hóa học silicat, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội 14 Nguyễn Văn Thanh, Đinh Thị Ngọ (2006), “Nghiên cứu tổng hợp tính chất biodiesel từ dầu đậu nành xúc tác NaOH”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng số 12, trang 38-41 15 Phạm Thế Thưởng (1992), Hóa học dầu béo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 99 Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ 16 Nguyễn Tất Tiến (2001), Nguyên lý động đốt trong, Nhà xuất Giáo dục 17 GS.TS Đào Văn Tường (2006), Động học xúc tác, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 18 Hồng Trọng m (chủ biên) (1999), Hóa học hữu cơ, tập 3, Nhà xuất Giáo dục Tiếng Anh 19 Abdullah A., Basri MNH (2002), Selected reading on palm oil and its uses, Malaysia: PORIM 20 Adam Karl Khan (2002), Research into biodiesel kinetics and catalyst development, Brisbane Queensland, Australia 21 Agarwal AK., Das LM (2001), “Biodiesel development and characterization for use as a fuel in compression ignition engines”, Tran Am SoC Mech Eng 123, pp.440-447 22 Ayato Kawashima, Koh Matsubara, Katsuhisa Honda (2008), “Development of heterogeneous base catalysts for biodiesel production”, Biosoure Technology 99, pp 3439-3443 23 Ayhan Demirbas (2008), “Relationships derived from physical properties of vegetable oil and biodiesel fuels”, Fuel 87, pp 1743-1748 24 Bradshaw G.B., Mently W.C (1994), “Preparation of detergents”, US Patent 2, pp.366-844 25 Canakci M., Vangerpan J (2001), “Biodiesel production from oils and fats with hight free fatty acids”, Tran AASE 44, pp 1429-1436 26 Canakci M., Vangerpan J (1999), “Biodiesel production via acid catalysis”, Tran Am SoC Mech Eng 42, pp 1203-1210 27 Christopher Strong, Charlie Ericksonand, Peepak Shukla (2004), Evalution of biodiesel fuel, Western Transportation Institute College of Engeneering, Montana State University Bozeman 28 David Harvey (2000), Modern analytical chemistry, Mc Graw hill 29 Encinar J.M., Gonzalez J.F., Rodriquez J.J., Tejedor A (2002), “Biodiesel production from vegetable oils: transesterification of cynaracardunculus L oil ethanol”, Energy 16, pp.443-450 30 Fangrui Ma, Milford A Hanna (1999), “Biodiesel production: a review”, Bioresource Technology 70, pp.1-15 P P P Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 100 Lớp: CH KTHH2009 P Luận văn thạc sĩ 31 Gauglitz G., Tuan Vo Dinh (2003), Handbook of specstroCopy, volume 2, Wiley-VCH 32 Gerhard Knothe (2001), “Analytical method used in the production and fuel quality assessment of biodiesel “, JAOCS 44, pp.193-200 33 Gerhard Knothe, Jon Van Gerpen, Jurgen Krakl (2005), The biodiesel handbook, AOCS press 34 Helmut Gunzler, Alex William (2001), Handbook of analytical techniques, volume 2, Wiley-VCH 35 Hemmerlein et all (1991), “Performance exhaust emission and durability of modern diesel energy running on rapessed oil”, SAE Technical Paper 910848, SoCiety of Automotive Engineer Warrendale, PA 36 Hestela Hernandez Martin, Cristina Otero (2008), “Different requirements for the synthesis of biodiesel: Novozym 435 and Lipozyme TLIM”, Bioresource Technology 99, pp.277-286 37 Hideki Fukuda, et al (2001), “Biodiesel fuel production by transesterification of oil”, J.Biosci.Bioeng 38 Iknuagwu O.E.,Ononogbu I.C., Njoku O.U (2000), “Production of biodiesel using rubber seed oil”, In Crops Prod 12, pp.57-62 39 Jakob J (1952), PetroChemischen Laboratoriums, Verlag Birkhauser Basel 40 James G Speight (2002), Chemical and proCess design handbook, McGrawHill 41 John Sheehan, Vince Camobreco, James Duffield, Michael Graboski, Housein, Shapouri (1998), Life cycle inventory of biodiesel and petroleum diesel for use in an urban bus, NREL 42 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 43 Kokichi Ito, Li Zhidong and Ryoichi Komiyama (2005), Asian enegy outlook to 2020, Research and Information System for the Non – A ligned and other developing countries 44 Kunchana B., Sukunya M., Ruengwit S., Somkiat N (2006), “Continuous production of biodiesel via transesterification from vegetable oils in supercritical methanol”, Energy & Fuel20, pp 812-817 P P P P P P P P P P P Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 101 P Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ 45 Magin Laquerta, OCtovio Armas, Jose Rodrigues Fernander (2008), “Effect of biodiesel fuels on diesel engine emmisions”, Progress in Energy and Combustion Science 34, pp.198-223 46 J.M Marchetti, V.U Miguel, A.F Errazu (2007), “Possible methods for biodiesel production”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, pp.1300-1311 47 J.M Marchetti, V.U Miguel, A.F Errazu (2007), “Heterogeneous esterification of oil with high amount of free fatty acids ”, Fuel 86, pp.906-910 48 Masato Kouzu, Takekazu Kasuno, Masashiko Tajika, Yoshikazy Sugimoto, Shinya, Yamanaka, Jusuke Hikada (2008), “Active phase of calcium oxide used as solid base catalyst for transesterification of soybean oil with refluxing methanol”, Applied Catalyst A: General 334, pp.357-365 49 Masjuki H., Sohif M (1991), “Performance evalution of palm oil diesel blend on small engine”, J.Energy, Heat Mass Transfer 13, pp.125-133 50 Manoru Iso, Baoxu Chen, Massashi Eguchi, Takashi Kudo, Surekha Sherestha (2001), “Production of biodiesel fuel from triglyxerites and alcohol using immobilized lipase”, Journal of Molecular Catalysis B, Enzymmatic 16, pp.53-58 51 L.C Meher, D Vidya Sagar, S.N Naik (2006), “Technical aspects of biodiesel production by transesterification – a review ”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 10, pp.248-268 52 Patnick K., Gallagher (2003), Handbook thermal analysis and calorimetry: applications to inorganic and miscellaneous materials, volume 2, Elsevier 53 Pradyot Patnaik Ph.D.(2003), Handbook of inorganic chemicals, McGrawHill 54 Prof.Dr.R.K.Khotoliya, Dr.Harminder Kaur, Rupinder Singh (2007), Biodiesel productions from jatropha, Source – Kurukshetra, vol 55, No 55 Reep A, Selim C, Huseyin SY (2001), “The potential of using vegetable oil as fuel for diesel engines”, Energy Conv Mgmt 18, pp.77-88 56 Romano S (1982), “Vegetable oils – A.new alternative” in vegetable oils fuel – ProCeeding of the international conference on plant and vegetable oils as fuel, American SoCiety of Agricultural Engineer, St Joseph [MI], p.106-116 57 Selmi B., Thomas D (1998), “Immobilized lipase catalyzed ethanollysis of sunflower oil in solvent free medium”, J.Am.Oil.Chem.SoC 75, pp.691-695 P P P P P P P Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 102 P Lớp: CH KTHH2009 Luận văn thạc sĩ 58 K Shaine Tyson, Joseph Bozel, Robert Wallace, Eugene Petersen, Luc Mosens (2004), Biomass oil analysis research needs and recommendation, National Renewable Energy Laboratory 59 C.J Shiel, H.F Liao, C.C Lee (2003), “Optimization of lipase catalyzed biodiesel by response surface metholodogy”, Bioresource Technology 88, pp.103-106 60 Stat, F Vallet (2001), “Vegetable oil methyleste as a diesel substitute”, Chem Ind 21, pp.863-866 61 Tomasevic AV, Siler – Marinkovic SS (2003), “Methanolysis of used frying oil”, Fuel ProCess Technol 81, pp.1-6 62 J Van Gerpen, B Shanks, R.Pruszko, D Clement, G Knothe (2004), Biodiesel production technology, NREL Technical Monitor 63 J D Winefordner (2003), Chemical analysis, volume 162, John Wiley & Son 64 www.agbiotech.com.vn/ 65 www.biodiesel.com 66 www.biodieselnow.com/ 67 www.biodieselamerica.org 68 www.congnghedaukhi.com 69 www.electricitybook.com/bio0113003 70 www.greenfuelonline.com 71 www.minsoCam.org/ammin/AM69/ 72 www.sciencemag.org/cgi/ 73 www.vinachem.com.vn 74 www.vinatech.org/ 75 www.vietbao.vn/ P P 2T T P P Học Viên: Nguyễn Hoài Sơn 103 Lớp: CH KTHH2009 ... tác dị thể cho q trình Chính ý nghĩa thực tiễn mà chọn đề tài ? ?Nghiên cứu q trình chuyển hóa dầu phi thực phẩm để thu nhiên liệu lỏng? ?? Luận văn đạt điểm sau: - Đã tổng hợp hệ xúc tác dị thể Na... nhỏ so với dầu diesel Trong số dầu thực vật nghiên cứu dầu dừa có trị số xetan gần dầu diesel Muốn tăng trị số xetan cho dầu thực vật nên chuyển thành este dầu thực vật  Tính chất hóa học: Thành... viện nghiên cứu trường đại học nước ta, có thành công việc nghiên cứu sản xuất biodiesel từ nhiều nguồn nguyên liệu khác dầu cọ, dầu dừa, dầu bông, dầu hạt cải, dầu nành, dầu hạt cao su, dầu ăn