4. đối tượng và phạm vi nghiên cứụ
2.1.2.Tắnh chất dầu Biodisel
Biodiesel còn gọi là Diesel sinh học hay là nhiên liệu sinh học. Diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tắnh chất tương ựương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải ựược sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ ựộng vật. Diesel sinh học nói riêng, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là một loại năng lượng tái tạọ Nhìn theo phương diện hóa học thì Diesel sinh học là methyl este của những axắt béọ
Phương pháp Este hóa dầu thực vật là phương pháp ựược chú ý ựến trong thời gian gần ựây, nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể miêu tả như là phản ứng của một phần tử Glyceride (axit béo không no, có ựộ nhớt cao) và ba nguyên tử rượu tạo thành Este của axit béo và một nguyên tử Glycerin.
Nhiên liệu dầu thực vật và rượu ắt nước (ựiều kiện phản ứng là xúc tác và nhiệt ựộ trung bình) lúc này lần lượt các liên kết R1CO_, R2CO_, R3CO_, bị tách ra khỏi phân tử Glyceride và ựắnh vào các nguyên tử Hydro và rượụ Các
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 36
sản phẩm ựầu tiên là Diglyceride và cuối cùng là Glycerin, Glycerin dễ dàng ựược tách ra khỏi Este và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác. Sản phẩm cuối cùng có thể ựạt 95 ọ 98% về trọng lượng sản phẩm ban ựầu tham gia phản ứng.
Biodisel là những mono Ankyl Este, là sản phẩm của quá trình Este hóa của các axắt hữu cơ có nhiều trong dầu mỡ ựộng thực vật. Biodiesel có thể thay thế Diesel truyền thống sử dụng trong ựộng cơ ựốt trong.
Dưới tác dụng của chất xúc tác, dầu thực vật + Metanol hoặc Etanol cho sản phẩm Este + Glycerine + axit béo (Este hóa dầu thực vật bằng Etanol khó hơn bằng Metanol). Thông thường Biodiesel ựược sử dụng ở dạng nguyên chất hay dạng hỗn hợp với dầu Diesel.
Quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học bắt ựầu từ dầu thực vật tinh khiết ( hình 2.2). Các cấu trúc mol phân nhánh lớn của dầu thực vật ựược chuyển sang các cấu trúc mol hình chuỗi thẳng nhỏ hơn gọi là các este metyl- hoặc etyl giống như các thành phần của dầu diesel truyền thống. Quá trình biến ựổi ester hoá này cần có cồn (thường là metanol) và các quá trình diễn ra là phức tạp và hai sản phẩm chắnh ựược tạo thành là glycerol và ester axắt béo, hai loại này khó trộn lẫn với nhau do ựó tạo thành các pha tách biệt với pha ester ở bên trên. Quá trình này loại bỏ glycerol ra khỏi hỗn hợp phản ứng và tạo thuận lợi cho sự biến ựổi caọ
O O CH2 Ờ O Ờ C Ờ R1 R2 Ờ C Ờ O Ờ CH3 CH2 Ờ OH O O CH Ờ O Ờ C Ờ R2 + 3CH3OH R2 Ờ C Ờ O Ờ CH3 + CH2 Ờ OH O O CH2 Ờ O Ờ C Ờ R1 R2 Ờ C Ờ O Ờ CH3 CH2 Ờ OH
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 37
Quá trình sản xuất dầu Diesel sinh học thể hiện như trên (hình 2.3), sự biến ựổi ester hoá có một chất xúc tác ựồng nhất giả ựịnh.
Có một công nghệ khác là công nghệ xúc tác không ựồng nhất hy vọng sẽ ựược sử dụng ở mức ựộ công nghiệp trong thời gian gần.
Công nghệ này sẽ cho phép ựơn giản hoá cả hai quá trình và sản phẩm có ựộ tinh khiết cao hơn so với công nghệ xúc tác ựồng nhất. Dầu Diesel sinh học sản xuất thông qua quá trình này có ựộ tinh khiết gần 100% . Trong trường hợp biến ựổi ester hoá không ựồng nhất, việc trung hoà bằng các axắt khoáng bị loại bỏ. Hơn nữa, không có sản phẩm phụ từ việc thu hồi metanol ựể tạo ra cglycerol thô. Bằng cách này, glycerol thô có thể ựạt tới ựộ tinh khiết là 98-99.5 % dầu thực vật tinh khiết.
Chất xúc
tác
TT DTV
tinh khiết Ester hóa Tách pha
DTV tinh khiết Biodiesel/ metanol Làm tinh khiết bằng trung hòa TTBiodies el (tinh khiết 98.5 -99.5%) Metanol A xắt khoáng Metanol (tái chế) Glycerol/met anol
A xắt Trung hòa +thu
hồi metanol
DTV tinh khiết
Sản phẩm phụ 2%
Glycerine thô Metanol
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 38
đặc tắnh của Biodiesel.
Tắnh chất vật lý của Biodiesel tương tự như Diesel nhưng tốt hơn Diesel về mặt chất thảị Biodiesel khắc phục ựược những các nhược ựiểm của dầu thực vật như ựộ nhớt quá lớn (cao gấp 6 Ờ 14 lần Diesel), chỉ số Cêtan thấp . . .Các loại Biodiesel ựều có tỷ lệ % trọng lượng Oxy khá lớn, ựây là ựiều mà dầu Diesel không có.
Ưu ựiểm của Biodiesel.
Biodiesel là nguồn nhiên liệu tái sinh giúp ta chủ ựộng ựược về nhiên liệu không phụ thuộc vào tình hình biến ựộng trên thế giớị Biodiesel làm giảm ựáng kể thành phần khắ thải gây ô nhiễm môi trường và cải thiện môi trường do O2
sinh ra từ các vụ mùạBiodiesel tốt cho sức khỏe người và hoàn toàn không chứa lưu huỳnh, chất tạo ra SO2, H2SO4 và muối Amonium. Biodiesel có ựặc tắnh gần giống Diesel, nó thỏa mãn ựược các yêu cầu của nhiên liệu sử dụng trong ựộng cơ ựốt trong.Biodiesel có thể pha trộn với Diesel thành hỗn hợp nhiên liệu ựồng nhất.điểm chớp lửa của Biodiesel cao hơn Diesel do ựó Biodiesel an toàn trong bảo quản và vận chuyển. Biodiesel không mất chi phắ vận chuyển và thuế nhập khẩu, giảm ựược ngoại tệ nhập khẩu nhiên liệu, khuyến khắch ựầu tư và phát triển nông thôn trong nước. Các cây lấy dầu ựược trồng cho việc chế biến Biodiesel ở quy mô lớn, chuyên canh giá thành có thể thấp hơn Diesel.Biodiesel trong nước sẽ tạo nhiều việc làm giải quyết các sản phẩm ựầu ra cho bà con nông dân.
Nhược ựiểm của Biodiesel.
Biodiesel còn là một khái niệm rất mới ựối với người dân Việt Nam. Việc thực hiện dự án dùng Biodiesel cho ựộng cơ ựốt trong cần có thời gian ựể phổ cập kiến thức. Mất thời gian quy hoạch ựất ựai trồng các loại cây lấy dầụ Năng suất các cây lấy dầu ở nước ta vẫn còn thấp. Việc sử dụng phân bón hóa học, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 39
thuốc trừ sâu trên diện tắch ựất lớn sẽ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng ựến cân bằng sinh tháị
Hiện nay giá thành Biodiesel vẫn còn khá cao so với Diesel, trong quá trình sản xuất cần ựầu tư lớn về nhà máy công nghệ ựiều chế, chỉ phù hợp với những doanh nghiệp lớn.
Các thông số quan trọng của ựộng cơ khi sử dụng Biodiesel
Biodiesel là chứa nhiều Oxy do ựó có thể cháy với dư lượng không khắ nhỏ mà vẫn ựảm bảo cháy hoàn toàn.
Chỉ số Cetane của Biodiesel hơn Diesel một chút, do ựó thời gian cháy trễ có lớn hơn. tốc ựộ cháy của Biodiesel nhanh hơn Diesel, do ựó khi sử dụng Biodiesel thì thay ựổi góc phun sớm 1- 20 hoặc có thể không thay ựổi góc phun sớm. độ nhớt của Biodiesel gần bằng Diesel, ựể tăng hiệu quả kinh tế và hiệu suất ựộng cơ ta có thể sấy nóng nhiên liệụ
Suất tiêu nhiên liệu của Biodiesel lớn hơn Diesel khoảng 10% chủ yếu do nhiệt trị của Biodiesel nhỏ hơn Diesel.