Khảo sát quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải và methanol

Khảo sát quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải và methanol

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRƯƠNG NGUYỄN PHƯƠNG TRANG KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN PHẾ THẢI VÀ METHANOL ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HOC Người hướng dẫn THS. NGUYỄN THANH THIỆN BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRƯƠNG NGUYỄN PHƯƠNG TRANG KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN PHẾ THẢI VÀ METHANOL ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HOC Người hướng dẫn THS. NGUYỄN THANH THIỆN BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ------o0o----- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trương Nguyễn Phương Trang Ngày, tháng, năm sinh: 03/09/1990 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Hóa Học MSSV: 0852010191 Nơi sinh: Đồng Nai I. TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát quá trình tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải và methanol II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Xác định thành phần và một số chỉ tiêu của dầu ăn phế thải dùng làm nguyên liệu.  Tiến hành khảo sát quá trình tổng hợp Biodiesel qua hai giai đoạn để tìm ra các thông số tối ưu cho công nghiệp sản xuất Biodiesel.  Đo các chỉ tiêu cơ bản của Biodiesel thành phẩm. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 28/03/2012 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/07/2012 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths. Nguyễn Thanh Thiện CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 28 tháng 07 năm 2012 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CNTP Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu i MỞ ĐẦU Hiện nay, môi trường là vấn đề đang được mọi quốc gia trên thế giới quan tâm. Ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở thành mối e ngại lớn cho toàn thể xã hội, trong đó ô nhiễm không khí là một trong những dạng ô nhiễm môi trường được quan tâm nhiều nhất. Ô nhiễm không khí chủ yếu là do khói thải từ các nhà máy, khu công nghiệp và từ các phương tiện giao thông. Đặc biệt, khi các phương tiện giao thông ngày càng gia tăng thì nguy cơ thải ra môi trường các chất độc hại cũng tăng theo. Các phương tiện giao thông muốn hoạt đông cần phải có nhiên liệu, trong đó có Diesel. Do vậy, muốn giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường thì nhiên liệu cần phải đạt những yêu cầu chất lượng cần thiết. Vì thế, việc nâng cao chất lượng nhiên liệu và tìm ra những nhiên liệu mới để làm giảm hàm lượng khí thải đang ngày càng được chú trọng nghiên cứu. Trong những năm gần đây, rất nhiều nước trên thế giới đã quan tâm đến việc sản xuất ra các loại nhiên liệu sạch, đáng chú ý nhất là nhiên liệu sinh học. Biodiesel là một dạng nhiên liệu sinh học được quan tâm hơn cả do xu hướng Diesel hóa động cơ trên toàn cầu, và giá diesel khoáng ngày càng tăng cao. Hơn nữa, biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được. Ở Việt Nam đã có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp biodiesel 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 biodiesel ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu sản xuất biodiesel 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 và mỡ cá làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel là có ý nghĩa thực tế rất lớn. Bởi đây là nguồn nguyên liệu có trữ lượng tương đối lớn, lại rẻ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người dân. Chính vì Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu ii vậy trong bài luận văn này, tôi xin được nghiên cứu đề tài “ Tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải và Methanol” nhằm khảo sát các yếu tố cần thiết để có thể sản xuất Biodiesel từ dầu ăn phế thải theo qui mô công nghiệp đạt hiệu suất cao. Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin phép được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths. Nguyễn Thanh Thiện – Giáo viên hướng dẫn cho tôi trong lần làm luận văn này. Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành bài luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn toàn bộ các thầy cô giáo trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm trường đại học Bà Rịa-Vũng Tàu đã tạo điều kiện cho tôi được thực nghiệm tại phòng thí nghiệm hóa của trường với các trang thiết bị đầy đủ để tôi có thể hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các bạn bè trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm bài luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn. Vũng Tàu, ngày 3 tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trương Nguyễn Phương Trang Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu iv Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu v MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG . vii DANH MỤC SƠ ĐỒ .viii DANH MỤC HÌNH .ix TỪ VIẾT TẮT x CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT . 1 I. NHIÊN LIỆU DIESEL . 1 1. Khái quát về nhiên liệu diesel 1 2. Nhu cầu sử dụng nhiên liệu 1 3. Nhiên liệu diesel khoáng và vấn đề ô nhiễm môi trường 2 II.NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ BIODIESEL . 4 1. Nhiên liệu sinh học .4 2. Biodiese . 5 2.1. Lịch sử phát triển của nhiên liệu biodiesel . 5 2.2. Một số đặc tính của biodiesel 6 2.2.1. Sức căng bề mặt, độ nhớt và điểm vẩn đục . 6 2.2.2. Độ ổn định oxi hóa . 6 2.2.3. Chỉ số cetane 7 2.2.4. Điểm chớp cháy 7 2.2.5. Nhiệt độ sôi 7 2.2.6. Trọng lượng riêng .7 2.3.Ưu, nhược điểm khi sử dụng Biodiesel 8 2.3.1.Ưu điểm .8 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu vi 2.3.2. Nhược điểm 9 2.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và ở Việt Nam . 10 2.4.1. Trên thế giới . 10 2.4.2. Tình hình trong nước 12 2.5. Nguyên liệu sản xuất Biodiesel .13 a. Dầu ăn phế thải . 13 b. Rượu 15 2.6. Phân loại các phương pháp tổng hợp biodiesel 16 2.6.1. Phương pháp sấy nóng 16 2.6.2. Phương pháp pha loãng . 17 2.6.3. Phương pháp Cracking . 17 2.6.4. Phương pháp nhũ tương hóa . 18 2.6.5. Phương pháp ester hóa 18 a. Cơ sở hóa học . 18 b. Các phương pháp kỹ thuật để điều chế ankyl ester 20 c. Xúc tác sử dụng trong quá trình ester hóa . 21 d. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng trao đổi este . 23 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 27 I. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU . 27 II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 27 III. THỰC NGHIỆM . 27 1. Thiết bị phản ứng . 27 2. Chuẩn bị nguyên liệu 28 3. Khảo sát nguyên liệu dầu . 28 4. Xác định các chỉ số cơ bản của nguyên liệu dầu . 28 4.1. Cách xác định độ nhớt . 28