Nhưđã phân tích ở trên, phương pháp transeste hóa dầu thực vật có thể dùng các alcohol mạch thẳng như metanol, etanol, propanol, butanol…, tuy nhiên trong thực tế, do yếu tố giá thành, hiện nay người ta thường dùng metanol để sản xuất BDF. Trong luận văn này, chúng tôi đề xuất sử dụng etanol thay cho metanol trên cơ sở các phân tích vềưu nhược điểm như sau:
Nhược điểm:
- Metanol có khả năng phản ứng cao hơn etanol, có mạch cacbon ngắn nhất nên ít có khả năng làm giảm tốc độ phản ứng bằng sự cản trở không gian (Bảng 1.2).
- Etanol có giá thành cao hơn metanol, hỗn hợp sau phản ứng tách pha chậm. - Độ nhớt của etyl este cao hơn metyl este [26]. Thử nghiệm trên động cơ
cho thấy metyl este sản sinh năng lượng và moment quay cao hơn etyl este
Ưu điểm:
- Etanol không độc, sử dụng và cất giữ etanol an toàn hơn metanol [36]. Metanol không sinh ra ngọn lửa nhìn thấy được khi cháy, dễ dàng hấp thụ qua da và trộn lẫn 100% với nước, vì thế bất cứ sự bất cẩn nào đối với metanol cũng gây ra vấn đề nghiêm trọng [30].
- Tính ngấm của etanol khác với metanol. Trong cơ thể, etanol nhanh chóng bị oxi hóa thành cacbonđioxit và nước còn metanol thì không. Metanol một khi đã hấp thụ vào cơ thể thì chỉ bị khử rất chậm hình thành focmanđehit và axit, những chất này đều độc. Vì sự bài tiết chậm, nên xem metanol như là một chất độc tích tụ
[44].
- Sử dụng etanol sẽ thuận lợi khi sản xuất nhiên liệu điêzen sinh học từ
hóa thạch không tái sinh. Nên sử dụng etanol trong sản xuất BDF vì nó xuất phát từ
sản phẩm nông nghiệp và về mặt sinh học nó thân thiện với môi trường [36].
- Etyl este có cặn cacbon thấp hơn metyl este vì hầu hết metanol được làm từ
metan –được chiết xuất từ khí tự nhiên [32].
- Etyl este còn có những đặc tính tốt hơn metyl este, đó là: lượng khói thải ra ít hơn, nhiệt độ xả thấp. Sự cốc hóa của etyl este cao hơn metyl este [44]. Bảng 1.3
cho thấy điểm đục và điểm đông đặc của etyl este thấp hơn metyl este.
- Etyl este đã được điều chế từ nhiều nguồn nguyên liệu: dầu chiên đã qua sử
dụng, dầu hạt cải dầu, dầu dừa thải, dầu hướng dương… Bảng 1.2. So sánh điều kiện phản ứng và hiệu suất phản ứng điều chế BDF từ metanol và etanol[20], [34], [35], 38]. Tác chất Metanol Etanol BDF từ dầu canola BDF từ dầu hạt cải dầu BDF từ dầu chiên đã sử dụng BDF từ dầu dừa thải.
Phương pháp Siêu âm Khuấy cơ
học Khuấy cơ học Hút nước bằng Zeolite 3A Điều kiện phản ứng: - Xúc tác -Tỉ lệ mol alcohol:dầu - Thời gian - Nhiệt độ 0,7% KOH 5:1 50 phút 25oC 1% KOH 6:1 70 phút 65oC 0,5% NaOH 6:1 75 phút 60oC 1% H2SO4 3:1 100 phút 100oC Hiệu suất 99% 95 – 96% 87% 99%
Bảng 1.3. Chỉ tiêu nhiện liệu của một số BDF điều chế từ metanol và etanol [20], [34], [38].
Metyl este Etyl este Dầu nguyên liệu Canola Dầu ăn thải Dầu hạt cải dầu Dầu chiên đã sử sụng Khối lượng riêng, g/cm3 0,884 0,885 0,880 - Chỉ số xetan 54 57 50,4 - Độ nhớt (40oC), mm2/s 4,5 4,5 4,2 4,8 Điểm đục, oC - -3 -7 Điểm đông đặc, oC - -5 -9 -16 Điểm chớp cháy, oC 184 180 165 -
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Luận văn này nghiên cứu điều kiện tổng hợp etyl este từ dầu hạt jatropha làm nhiên liệu điêzen sinh học bằng phương pháp transeste hóa dầu jatropha sử dụng xúc tác bazơ KOH và alcohol là etanol dùng kỹ thuật gia nhiệt và khuấy trộn.
Đề tài được thực hiện với các nội dung sau:
1. Giới thiệu tổng quan về điêzen sinh học, cây jatropha và các phương pháp, kỹ thuật điều chế biodiesel.
2. Xác định thành phần và tính chất hóa lý của dầu jatropha
3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình este hóa hạ chỉ số axit của dầu
4. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình transeste hóa dầu jatropha đã xử lý hạ chỉ số axit điều chế etyl este
5. Xác định thành phần BDF từ dầu hạt jatropha, tính chất hóa lý và chỉ
tiêu nhiên liệu của B100 và các phối trộn B5, B20
6. Thử nghiệm trên động cơ máy phát điện: phân tích khí thải động cơ
CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị và dụng cụ
Nguyên liệu
Hạt jatropha khô được cung cấp bởi Công ty TNHH Thành Bưởi, hạt được trồng và thu hái tại Hàm Thuận Bắc – Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận.
Hóa chất
- Etanol (Trung Quốc), độ tinh khiết 99,7%, tỉ trọng d20 = 0,789 (g/ml) - KOH (Merck) độ tinh khiết 84%
- axit sunfuric đậm đặc, nồng độ 98%, tỷ trọng 1.84 g/ml - NaCl rắn, Trung Quốc
- isopropanol Trung Quốc - toluen Trung Quốc - Phenolphtalein rắn
- Kali acid phthalat rắn Trung Quốc
- Ete dầu hỏa (Trung Quốc), nhiệt độ chưng cất 30 - 600C.
- CHCl3(Trung Quốc), độ tinh khiết 99,0%, tỷ trọng d = 1,471-1,484 (g/ml). - Iod (Trung Quốc), độ tinh khiết 99,5%.
- Giấy sắc ký bản mỏng 25 TLC 20x20 cm, Silicagel 60 F254, Merck. - Giấy pH (Trung Quốc).
Thiết bị và dụng cụ
- Máy ép dầu 6YL58A ( 4KW, 380V, 8.8 A, 1440r/min) xuất sứ Trung Quốc - Máy khuấy từ gia nhiệt IKA®300 RH Basic 2
- Cân điện tử Sartorius, độ chính xác 0.001 g, model TE 313S, Đức - Các thiết bị phân tích.