d. Kết luận, đề nghị và điểm:
4.4Khảo sát khả năng chiết loại lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac tái sinh
Kết quả của sự loại lƣu huỳnh của chất lỏng ion sau khi tái sinh đƣợc thể hiện trong Bảng 4.12 và Hình 4.13
Bảng 4.12: Kết quả khảo sát khả năng chiết loại lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac tái sinh
Số lần chiết Hàm lƣợng lƣu huỳnh (ppm)
Hiệu suất chiết (%) 0 399 54,5 1 402 54,1 2 412 53,0 3 422 51,8 4 440 49,8 5 457 47,8 6 468 46,6 7 485 44,6 8 514 41,3 9 561 36,0
Bùi Rạng Đông 72 72
Đồ thị khảo sát khả năng chiết loại lưu huỳnh của IL [PBy]Ac tái sinh
485 468 457 440 412 402 399 422 514 561 300 350 400 450 500 550 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số lần tái sinh Hàm lượng S (ppm )
Hình 4.13: Đồ thị khảo sát khả năng chiết loại lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac tái sinh
Nhận xét
Kết quả từ Bảng 4.12 và đồ thị Hình 4.13 cho thấy rằng khả năng khử lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac bị giảm dần sau các lần tái sinh, số lần tái sinh càng nhiều thì hiệu quả khử lƣu huỳnh càng thấp, với những lần tái sinh đầu thì hàm lƣợng lƣu huỳnh bị khử giảm không đáng kể nhƣng với số lần tái sinh từ 6 đến 9 thì hàm lƣợng lƣu huỳnh bị khử giảm đi rất nhiều. Điều này đồng thời cho thấy rằng hoạt tính của IL [BPy]Ac giảm dần sau mỗi lần chiết với dầu DO và hiệu quả tách loại các hợp chất lƣu huỳnh ra khỏi IL [BPy]Ac của cyclohexane trong quá trình tái sinh. Cyclohexane có cấu trúc vòng không phân cực, ít độc và nhiệt độ sôi thấp nên đƣợc chọn làm dung môi để tái sinh IL [BPy]Ac. Cyclohexane sẽ hòa tan các hợp chất lƣu huỳnh liên kết với IL [BPy]Ac và tất nhiên hiệu quả của sự hòa tan này sẽ giảm dần sau nhiều lần chiết, các hợp chất lƣu huỳnh còn tồn tại trong chất lỏng ion ngày một nhiều làm cho hoạt tính của nó bị giảm dần.
Đồ thị Hình 4.13 cho thấy để đạt TCVN 6701:2002 về hàm lƣợng lƣu huỳnh cho dầu DO cao cấp (500 ppm lƣu huỳnh, dùng cho động cơ tốc độ cao và ô tô đời mới) thì IL [BPy]Ac sau khi tổng hợp đƣợc chiết với dầu DO theo tỉ lệ 1:10 và chỉ có thể tái sinh 7 lần.
Bùi Rạng Đông 73 73
CHƢƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm Hóa Dầu, Bộ Môn Chế Biến Dầu Khí, Đại Học Bách Khoa TP.HCM, đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các giáo viên hƣớng dẫn và qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình với đề tài: “khử lƣu huỳnh trong dầu DO bằng phƣơng pháp chiết với chất lỏng ion n-butylpyridinium acetate (IL [BPy]Ac)”. Các kết quả đạt đƣợc của nghiên cứu cụ thể nhƣ sau:
- Tổng hợp thành công chất lỏng ion n-butylpyridinium bromide (IL [BPy]Br) bằng phản ứng bậc bốn hóa giữa 1-bromobutane và pyridine. Hiệu suất trung bình của phản ứng đạt đƣợc 86,05% trong thời gian 4 giờ, ở nhiệt độ 65oC .
- Tổng hợp thành công IL [BPy]Ac làm dung môi cho quá trình chiết các hợp chất chứa lƣu huỳnh trong dầu DO bằng phản ứng trao đổi anion giữa IL [BPy]Br và CH3COONH4 ở nhiệt độ 65oC trong thời gian 24 giờ. Hiệu suất trung bình của phản ứng đạt đƣợc 92,5%.
- Bằng cách kết hợp các phổ MS, 1H NMR và 13C NMR của từng chất lỏng ion, chúng tôi xác định đƣợc cấu trúc của chúng.
- IL [BPy]Ac có khả năng hòa tan khá tốt các hợp chất lƣu huỳnh trong dầu DO. Hàm lƣợng lƣu huỳnh giảm 76,1% (từ 876 ppm xuống còn 209 ppm) sau 1 lần chiết với tỉ lệ IL [BPy]Ac và DO là 1:1.
- Qua kết quả khảo sát thì điều kiện tối ƣu của quá trình chiết là: + Tỉ lệ DO/[BPy]Ac là 10:1
+ Nhiệt độ: 30oC
+ Thời gian khuấy: 30 phút.
Với điều kiện trên, hàm lƣợng lƣu huỳnh giảm 54,5% (từ 876 ppm xuống còn 399 ppm) sau 1 lần chiết.
- IL [BPy]Ac có khả năng tái sinh và tái sử dụng cao: sau khi tái sinh bằng cyclohexane, khả năng chiết loại lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac tái sinh giảm không đáng kể.
Bùi Rạng Đông 74 74 - Quá trình chiết đƣợc thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thƣờng nên giảm đƣợc chi
phí đầu tƣ cho thiết bị. Chất lỏng ion không bay hơi, có khả năng tái sinh và tái sử dụng cao nên tránh lãng phí dung môi. Ngoài ra, IL [BPy]Ac không gây cháy nổ, không độc hại và thân thiện với môi trƣờng. Điều này đã góp phần khắng định chất lỏng ion đem lại những lợi ích về kinh thế và môi trƣờng.
5.2 KIẾN NGHỊ
Do hạn chế về điều kiện vật chất phòng thí nghiệm và thời gian nên một số mặt còn tồn tại của đề tài chƣa đƣợc khảo sát và giải quyết thỏa đáng. Tôi có một số kiến nghị sau đây cho những nghiên cứu sau này nhƣ:
-Thực hiện phản ứng tổng hợp IL [BPy]Ac có sự hỗ trợ của vi sóng nhầm tăng hiệu suất và giảm thời gian phản ứng. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phản ứng tổng hợp chất lỏng ion với sự hỗ trợ của vi sóng có thể đạt hiệu suất lớn hơn 90% chỉ trong thời gian rất ngắn (từ 3 đến 6 phút) [15].
- Trong phản ứng tổng hợp IL [BPy]Ac, ngoài sản phẩm mong muốn là IL [BPy]Ac còn chứa một lƣợng đáng kể NH4Br không thể tách ra vì cả hai đều phân cực và nhiệt độ sôi gần bằng nhau. Điều này làm giảm khả năng chiết của IL [BPy]Ac. Vì vậy, để thu đƣợc IL [BPy]Ac tinh khiết cần tiến hành chạy sắc ký cột với dung môi giải ly thích hợp và khi đó hiệu suất khử lƣu huỳnh của IL [BPy]Ac sẽ tăng lên đáng kể.
- Tiếp tục chiết nhiều lần để hơn nữa để tìm ra tuổi thọ của dung môi [BPy]Ac. - Để mở rộng thành qui mô công nghiệp, cần phải có nghiên cứu sâu hơn để tìm ra phƣơng pháp tái sinh IL [BPy]Ac hợp lý. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bùi Rạng Đông 75 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS. TS. Nguyễn Thế Khiêm Nâng cao độ bền của sản phẩm dầu mỏ, 2000, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
2. PGS. TS. Đinh Thị Ngọ Hóa học dầu mõ và khí, 2006, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
3. Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Các quá trình xử lý để sản xuất nhiên liệu sạch, 2007, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
4. C. Kadas Dầu mỏ bôi trơn,1993, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
5. Gerritsen L., Stoop F., Low P., Towsen J., Waterfield D. Holder K., WEFA Conference, June 2000, Berlin, Germany.
6. Mayo S., Plantenga F., Leliveld B., Miyauchi Y.A. NPRA 2001 Annual Meeting, 2001, New Orleans.
7. Jemes H. Gary, Glenn E. Handwerk Petroleum Refining: Technology and Economics, 1999, New York.
8. Philips announced S Zorb Sulphua removal Technology for diesel, New of Philips Petroleum Company Media Relation, October 3, 2000.
9. Mayo S., Brevoord E., Gerritsen L., Plantenge F. Hydrocarbon Process 2, 2001, New York.
10. Vũ Thị Thu Hà Nghiên cứu công nghệ Hydrodesulfua hoá sâu các phân đoạn dầu mỏ nhằm tăng tuổi thọ của động cơ, giảm sự ô nhiễm môi trƣờng do các khí thải động cơ có chứa lƣu huỳnh, Journal of Chemistry, 43, 2005.
11. G.W.V.Raston and C.L.Scott Optimization of oxidative desulfurization of dibenzothiophene using acidic ionic liquid as catalytic solvent,Journal of chemistry society, 2005, 15, 1191–1125.
12. Chiappe, C. and D. Pieraccini Desulfurization of Diesel Fuel by Extraction with [BF4]−-based Ionic Liquids, 2005, Journal of Physical Organic Chemistry, 18,
275-297.
13. S.Sugden and H.Wilkins, An overview of new approaches to deep desulfurization for ultra-clean gasoline, diesel fuel and jet fuel, Journal of chemistry society, 2005, 15, 1291–1298.
Bùi Rạng Đông 76 76 14. Wagner, Bhebhe Biodesulfurization of Diesel Fuel 2009 International
Conference on Coal Science and Technology, 2009, 5, 32.
15. Phan Thanh Sơn Nam Hóa Học Xanh trong tổng hợp hữu cơ, 2008, NXB ĐHQG TP.HCM.
16. Wasserscheid, P. and W. Keim, Ionic liquids - New Solutions for transition metal catalysis. Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 3772–3789.
17. P. Wasserscheid and T.W. E., In Ionic Liquids in Synthesis(Ed, (Eds.), P. W. a. T. W.) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. (2002)
18. Jain, N., S. Chauhan, and S.M.S. Chauhan, Chemical and biochemical transformations in ionic liquids, 2005, 1015–1060.
19. Chiappe, C. and D. Pieraccini, Ionic liquid: Solvent properties and organic reactivity. Journal of Physical Organic Chemistry, 2005, 18, 275-297
20. Welton, T. Room-temperature ionic liquids. Solvents for synthesis and catalysis. Chem. Rev, 1999, 2071–2084.
21. Holbrey, J.D, and Seddon, K.R. ionic liquids. Clean Technol. Environ. Policy 1999, 223–236.
22. Seddon, K.R. Ionic liquids for clean technology. J. Chem. Tech. Biotech, 1997, 351–356.
23. Zhao, D., et al., Ionic liquids: applications in catalysis. Catal. Today 2002, 74, 157–189.
24. Gao Desulfurization of gasoline by extraction with N-alkyl-pyridinium-based ionic liquids Journal of Physical Organic Chemistry, 2007, 35, 78.
25. Eer, L Alonso, Wasserscheid, Ionic liquids - New Solutions for desulfurization of Diesel Fuel, 2000, Angew. Chem. Int. Ed., 39, 3772–3789.
26. Hồ Viết Quý Chiết Tách, Phân Chia, Xác Định Các Chất Bằng Dung Môi Hữu Cơ (Lý Thuyết - Thực Hành - Ứng Dụng) - Tập 1, 2002, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Hội. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
27. Lê Văn Hoàng Lý thuyết về tính toán công nghệ quá trình trích ly, 2004, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội.
28. Thomas Gamse Liquid-liquid extraction, 2007, Department of Chemical Engineering and Environmental Technology, Graz University of Technology, Australia.
Bùi Rạng Đông 77 77 29. Hồ Viết Quý Chiết Tách, Phân Chia, Xác Định Các Chất Bằng Dung Môi Hữu
Cơ (Lý Thuyết - Thực Hành - Ứng Dụng) - Tập 2, 2002, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Hội.
30. Don W. Green, Robert H. Perry Perry’s Chemical Engineerings’ Handbook ,
2008, McGraw-Hill Professional, New York,15-91.
31. McCabe, W. L., J. C. Smith and P. Harriott Unit Operations of Chemical Engineering, 7th Ed, 2005, New York: McGraw-Hill.
32. Võ Thị Ngọc Tƣơi, Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học - Tập 3- Truyền khối, 1993, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM.
33. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học - Tập 2, 1999, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
34. Ngô Hà Sơn Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu công nghệ Hydrodesulfua hoá sâu dầu diesel”, 2009, Bộ môn Lọc Hóa Dầu, Đại học Mỏ-Địa Chất Hà Nội.
35. Nguyễn Bin Quá Trình, Thiết Bị Trong Công Nghệ Hóa Chất Và Thực Phẩm - Tập 2: Phần Riêng Hệ Không Đồng Nhất, Khuấy Trộn, Đập, Nghiền, Sàng, 2001, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội.
Bùi Rạng Đông 78 Phụ lục 1: Các thiết bị đo chỉ tiêu chất lƣợng dầu DO
Thiết bị đo chỉ số cetan Thiết bị đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín
Bùi Rạng Đông 79 Phụ lục 2: Thang ăn mòn tấm đồng
Thiết bị đo độ ăn mòn tấm đồng Thiết bị đo hàm lƣợng lƣu huỳnh
Bùi Rạng Đông 80 Phụ lục 3: Phổ 1H-NMR của IL [BPy]Br
Bùi Rạng Đông 81
Bùi Rạng Đông 82
Bùi Rạng Đông 83
Bùi Rạng Đông 84
Bùi Rạng Đông 85 85 Phụ lục 8: Phổ MS của IL [BPy]Br
Bùi Rạng Đông 86
Bùi Rạng Đông 87
Bùi Rạng Đông 88
Phụ lục 11: Phổ 1
Bùi Rạng Đông 89
Bùi Rạng Đông 90
Bùi Rạng Đông 91
Phụ lục 14: Phổ 13
PHỤ LỤC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bùi Rạng Đông 92 92