310. THU HỒI GLYXERIN
3.11. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG, TÁI SINH CỦA XÚC TÁC
* Tái sử dụng:
Trong quá trình tái sử dụng xúc tác, xúc tác MgSiO3 ựược sử dụng liên tục cho nhiều phản ứng liên tiếp. Các ựiều kiện phản ứng ựược giữ nguyên như sau:
- Lượng xúc tác là 8g. - 100 ml dầu ăn thải ựã xử lý. - Tỷ lệ thể tắch metanol/ dầu là 0,5. - Thời gian phản ứng là 6 giờ. - Tốc ựộ khuấy trộn 600 vòng/phút. - Nhiệt ựộ phản ứng là 60oC. Tiến hành tổng hợp biodiesel từ dầu thải, sau ựó tách sản phẩm ra khỏi xúc tác và tiến hành tái sử dụng lần 1, 2, 3,Ầ và ta thu ựược kết quả như sau:
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của số lần tái sử dụng ựến hiệu suất biodiesel.
Số lần tái sử
dụng, lần 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Hiệu suất, % 64,5 64,1 63,6 62,9 61,8 60,4 57,9 53,5 50,2 Từ số liệu thực nghiệm nhận thấy hoạt tắnh của xúc tác giảm theo số lần tái sử dụng, ựiều này ựược giải thắch do:
- Sau một lần phản ứng, một số tâm hoạt tắnh của xúc tác bị che phủ do lượng xà phòng tạo ra trong phản ứng phụ, do ựó làm giảm hoạt tắnh xúc tác.
- Ngoài ra, trong quá trình phản ứng có khuấy trộn mạnh nên ựộ bền cơ của xúc tác giảm, ựiều này dẫn ựến một phần xúc tác vỡ vụn lơ lửng trong sản phẩm, gạn khỏi sản phẩm khó hơn, gây hao hụt xúc tác nên làm giảm hiệu suất.
Như vậy, xúc tác này tuy hoạt tắnh không cao, cho hiệu suất chỉ khoảng 64,5 % nhưng có thể tái sử dụng nhiều lần, sau mỗi lần tái sử dụng hiệu suất giảm ắt, chắnh vì thế có thểứng dụng trong công nghiệp.
Xúc tác sau khi tái sử dụng nhiều lần (khoảng 8 lần) hiệu suất giảm nhiều so với ban ựầu vì thế ta phải tái sinh lại xúc tác.
* Tái sinh xúc tác:
Từ các lý do làm giảm hoạt tắnh của xúc tác MgSiO3 ựã nêu ở trên ta nghiên cứu tái sinh xúc tác. Muốn tăng hoạt tắnh của xúc tác ựã qua tái sử dụng nhiều lần thì ta phải loại bỏ hết xà phòng bám trên bề mặt của xúc tác và phải kết dắnh lại xúc tác ựể tăng ựộ bền cơ và giảm ựộ hòa tan.
để loại bỏ hết xà phòng ta xử lý bằng cách dùng dung môi n-hexan ựể rửa sạch xúc tác, sau ựó sấy khô.
Sau khi tái sinh xúc tác MgSiO3ựem tiến hành phản ứng ở các ựiều kiện: - Hàm lượng xúc tác là 8g.
- Tỷ lệ thể tắch metanol/dầu là 0,5. - Thời gian phản ứng là 6h.
- Tốc ựộ khuấy trộn 600 vòng/phút. - Nhiệt ựộ phản ứng là 60oC.
Sau ựó cũng tiến hành tái sử dụng nhiều lần ựể kiểm tra khả năng tái sử dụng của xúc tác ựã tái sinh, ta thu ựược kết quả như bảng sau:
Bảng 3.28: Ảnh hưởng của số lần tái sử dụng của xúc tác tái sinh ựến hiệu suất biodiesel.
Số lần tái sử dụng, lần 0 1 2 3 4 5 6 Hiệu suất, % 63,9 63,3 62,4 60,2 58 55,7 51,6
Dựa vào kết quả trên ta thấy sau khi tái sinh xúc tác hiệu suất thu biodiesel giảm không ựáng kể so với xúc tác ban ựầu, số lần tái sử dụng cũng giảm. điều này là do quá trình xử lý, rửa không loại sạch hết các cặn bẩn bám trên xúc tác. để tái sinh xúc tác ựạt hiệu quả cao hơn cần có sự kết hợp rửa xúc tác bằng n-hexan, và sau ựó ựốt xúc tác ở 400oC có thổi khắ oxy, sự kết hợp ựó sẽ dẫn ựến hiệu suất biodiesel tăng.
KẾT LUẬN
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi rút ra ựược một số kết luận như sau: 1. đã ựiều chếựược xúc tác dị thể MgSiO3, với ựiều kiện nung tốt nhất là 900oC, 3 giờ. Khảo sát các ựặc trưng của xúc tác bằng các phương pháp hóa lý hiện ựại, thấy rằng MgSiO3 là pha hoạt tắnh của xúc tác, có ựộ dị thể cao, thời gian làm việc dài, tuy nhiên hiệu suất tạo biodiesel chưa cao vì ựây là một muối có tắnh bazơ trung bình.
2. đã xác ựịnh các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu mỡ cá và dầu thải; khảo sát các yếu tốảnh hưởng ựến quá trình xử lý trung hòa nguyên liệu thu ựược ựiều kiện tối ưu cho cả hai loại nguyên liệu:
+ Dầu thải: tác nhân trung hòa là NaOH 4%, hàm lượng bazơ dư 8%, nhiệt ựộ nước rửa 70oC, số lần rửa là 4 lần.
+ Mỡ cá: tác nhân trung hòa là NaOH 4%, hàm lượng bazơ dư 8%, nhiệt ựộ nước rửa 80oC, số lần rửa là 5 lần.
3. đã tổng hợp ựược biodisel trên xúc tác MgSiO3 từ:
+ Dầu thải: ựạt hiệu suất cao nhất là 64,5% trong các ựiều kiện sau: 100ml dầu thải, hàm lượng xúc tác là 8g, 50ml metanol, nhiệt ựộ phản ứng là 60oC, thời gian phản ứng là 6 giờ, tốc ựộ khuấy 600 vòng/phút.
+ Mỡ cá: ựạt hiệu suất cao nhất là 64,4% trong các ựiều kiện sau: 100ml mỡ cá, hàm lượng xúc tác là 8g, 60ml metanol, nhiệt ựộ phản ứng là 60oC, tốc ựộ khuấy 600 vòng/phút, thời gian phản ứng là 6 giờ.
4. đã nghiên cứu tìm ựược các thông số tối ưu cho quá trình rửa sản phẩm biodiesel như sau: nhiệt ựộ nước rửa là 70oC, tỷ lệ nước rửa/biodiesel là 1,5/1, tốc ựộ khuấy trộn 500 vòng/phút.
5. Xác ựịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của biodiesel thu ựược, và thấy rằng biodiesel thu ựược từ hai loại nguyên liệu ựều ựạt yêu cầu chất lượng của biodiesel theo tiêu chuẩn ASTM-6751.
6. đã thử nghiệm B20 trên ựộng cơ diesel, kết quả cho thấy hàm lượng khói thải ựộc hại CO2, CO, NOx, RH giảm ựáng kể mà vẫn ựảm bảo ựược công suất ựộng cơ.
7. đã xây dựng quy trình thu hồi glyxerin Ờ một sản phẩm phụ có giá trị, xác ựịnh các chỉ tiêu chất lượng, và thấy rằng glyxerin thu ựược có ựộ tinh khiết cao, ựạt yêu cầu chất lượng.