Kết quả phân tích thành phần dầu B100 được cho trong Bảng 3.19 Bảng 3.19. Thành phần dầu BDF(B100) điều chế từ etanol và dầu jatropha
Tên chỉ tiêu Etyl este Monoglyxerit Điglyxerit Triglyxerit Glyxerol Hàm lượng,
%
97,4 2,4 0,2 0 0
Bảng 3.19 cho thấy dầu BDF đã tổng hợp rất sạch, không còn triglyxerit và glyxerol, hàm lượng monoglyxerit và diglyxerit rất thấp chứng tỏ với những điều kiện tối ưu đã khảo sát phản ứng chuyển hóa hoàn toàn. Hàm lượng etyl este cao (97,4%) đạt yêu cầu của tiêu chuẩn Việt Nam (96,5% min).
Từ trước đến nay BDF hầu như được điều chế từ tác chất metanol vì cho hiệu suất este cao hơn các tác chất khác nhưng kết quả phân tích cho thấy BDF điều chế từ etanol có độ tinh khiết este rất cao. Hơn nữa, metanol rất độc và được điều chế từ metan – một nhiên liệu hóa thạch nên BDF được điều chế từ metanol chưa phải là một nhiên liệu hoàn toàn sinh học.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã mở ra một hướng đi mới trong điều chế
CHƯƠNG 4 – KẾT LUẬN
Đề tài “Tổng hợp etyl este từ dầu hạt jatropha để làm nhiên liệu diesel sinh học” đã thực hiện được các nội dung sau:
1. Đưa ra qui trình điều chế BDF từ dầu hạt jatropha theo hai giai đoạn: - - Giai đoạn 1: este hóa để hạ chỉ số axit của dầu jatropha
- Giai đoạn 2: transeste hóa điều chế BDF
2. Đã khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến phản ứng este hóa. Đưa ra các tham số phản ứng để hạ chỉ số axit ban đầu của dầu hạt jatropha từ 8,2 đến 1,9 mg KOH/g như sau:
- Nhiệt độ phản ứng: 55oC - Thời gian phản ứng: 75 phút - Hàm lượng etanol: 24% (w/w)
- Hàm lượng xúc tác H2SO4: 0,6% (w/w)
Hiệu suất thu hồi của dầu sau khi este hóa là 88,4%
3. Đã khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến phản ứng transeste hóa và nhận
được các tham số phản ứng đểđạt hiệu suất etyl este cao nhất (73,7%) như
sau:
– Hàm lượng xúc tác KOH: 2% – Tỉ lệ mol etanol:dầu là 9:1 – Thời gian phản ứng: 5 phút – Nhiệt độ phản ứng: 65oC
Với điều kiện tối ưu của hai giai đoạn như trên, hiệu suất cuối cùng của etyl este thu được là 65%
4. Khảo sát trên mẻ lớn (300g). Kết quả cho thấy hiệu suất BDF thu được khi transeste hóa 300 g dầu cũng tương đương như thí nghiệm với mẫu 30 g. Hiệu suất BDF hai giai đoạn từ 65% đến 76% tùy thuộc vào việc xử lý sản phẩm giai đoạn 1.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Vũ An, Đào Văn Tường (2006), “Tổng hợp biodiesel thân thiện môi trường từ
dầu cọ”, Hóa học và ứng dụng, 3, tr. 30-33
[2]. Hà Anh, Dầu biodiesel từ tảo biển, http://www.tgvn.com.vn/Item/VN/YTuong- YKien/2009/3/C94FEFCD19C56900/
[3]. Nguyễn Minh Duệ, Nguyễn Thị Mai Anh (2008), “Đẩy mạnh hợp tác Asean nhằm phát triển nhiên liệu sinh học”, Hội nghị khoa học hàng năm lần thứ 33 của liên hiệp hội khoa học kinh tế các nước Asean
[4]. Nguyễn Phan Thùy Dương, Lê Thị Hòa, Võ Đỗ Minh Hoàng, Nguyễn Văn Quý, Hồ Sơn Lâm, Đỗ Thị Mai, Lê Văn Tiệp, Nguyễn Thị Thu Thảo (2005), “Sử
dụng dầu hạt cao su để sản xuất biodiesel”, Tuyển tập các công trình và Báo cáo Khoa học, tr. 211
[5]. Nguyễn Văn Hạnh, “Cây cọc rào (Ratropha curcas): Nguồn nguyên liệu sản xuất diesel sinh học”, http://www.kiemlam.org.vn.
[6]. Trần Thị Việt Hoa, Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trương Vũ Thanh (2007), “Điều chế Biodiesel từ mỡ cá basa bằng xúc tác p-toluen sunfonic”, Tuyển tập các công trình hội nghị khoa học và công nghệ hóa học hữu cơ toàn quốc lần thứ
tư, tr. 834-839.
[7]. Trần Thị Việt Hoa, Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân (2007), “Điều chế
biodiesel từ mỡ cá basa”, Khoa học Công nghệ, 5, tr. 16.
[8]. Bích Hòa - Hưng Thành, Giới thiệu về biodiesel – công nghệ dầu khí Việt Nam. http://congnghedaukhi.com/index.html
[9].http://www.baovietnam.vn/kinh-te/228902/24/Xuat-khau-dau-biodiesel-sang- Singapore
[10]. Hà Thanh Giang và Vũ Mai Hoàng, “Sản xuất diesel sinh học ở Chiang Mai”, http://www.khoahoc.com.vn/khampha/sinh-vat-hoc/sinh-hoc/10576_San-xuat- diesel-sinh-hoc-o-Chiang-Mai.aspx
[11].Vinh Giang (2008), “Sản xuất biodiesel từ tảo biển”, http://vietnamnet.vn/khoahoc/2008/12/819516
[12]. Nguyên Linh (2009), “Ưu đãi các dự án phát triển nhiên liệu sinh học “, http://www.binhduong.gov.vn/vn/news_detail.php?id=1242&idcat=17&idcat2=34 [13]. Lại Quang Nghĩa, Lê Ngọc Thạch (2005). “Nghiên cứu điều chế biodiesel từ
dầu dừa”. Tuyển tập các Công trình. Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa Hữu cơ Toàn quốc lần thứ 3, Hà Nội, 26/11/2005, 96-99.
[14].ĐỗĐông Nguyên (2007), Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành trên cơ sở xúc tác dị thể NaOH/MgO, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.
[15]. QCVN 1 : 2009/BKHCN. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng, nhiên liệu
điêzen và nhiên liệu sinh học, Hà Nội, 2009.
[16]. Nguyễn công Tạn (2007), “Jatropha và triển vọng phát triển nhiên liệu sinh học”, http://www.agro.gov.vn/news/newsDetail.asp?trang=0&targetID=5860 [17]. Nguyễn Công Tạn (2008), “Khi phát triển cây jatropha trên diện tích lớn ở
Việt Nam”, Báo Nông Nghiệp Việt Nam.
[18]. Lê Ngọc Thạch, Đoàn Ngọc Đan Thanh (2007), “Tổng hợp Biodiesel từ mỡ
cá tra”, Ngày hội hóa học TP-Hồ Chí Minh lần thứ năm, tr. 73-77.
[19]. Nguyễn Thị Mỹ Thanh. (2007), Tổng hợp biodiesel từ mỡ cá basa sử dụng xúc tác đồng thể KOH và xúc tác dị thể KI/yAl2O3,Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.
[20]. Le Tu Thanh (2010), Biodiesel production from virgin and waste cooking oils by ultrasonic irradiation and the co – solvent methods on pilot plant and laboratory scales, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Đại học Phủ Osaka, Nhật Bản.
[21]. Nguyễn Thị Phương Thoa (2005), Báo cáo tổng kết đề tài điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật phế thải theo phương pháp hóa siêu âm, Sở Khoa học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh.
[22]. Nguyễn Thành Tiến (2009), Tổng hợp biodiesel từ dầu hạt jatropha bằng phương pháp hóa siêu âm, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp HCM, Hồ Chí Minh.
[23]. Ngọc Trâm (2009), “Nhiên liệu sinh học từ bã cà phê”, http://www.sggp.org.vn/trithuccongnghe/2009/3/184205/
Tiếng Anh
[24]. Avinash Kumar Agarwal (2007), Biofuels (alcohols and biodiesel) applications as fuels for internal combustion engines, Progress in Energy and Combustion Science, 33, 233–271.
[25]. D. Agarwal, A.K. Agarwal (2007), “Performance and emissions characteristics of Jatropha oil (preheated and blends) in a direct injection compression ignition engine“, Applied Thermal Engineering, 27, 2314–2323.
[26]. B.Baiju, M.K.Nailk and L.M.Das (2009), “A comparative evaluation of compression ignition engine characteristic using methyl and ethyl esters of Karanja oil”, Renewable Energy, 34(6), 1616 – 1621.
[27]. Hanny Johanes Berchmans , Shizuko Hirata (2008), “Biodiesel production from crude Jatropha curcas L. seed oil with a high content of free fatty acids”, Bioresource Technology, 99, 1716–1721.
[28]. A. Demirbas (2005), “Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterification methods”, Progress in Energy and Combustion Science, 31 (5-6), 466-487.
[29]. N. Foidl, G.Foidl, M.Sanchez, M.Mittlebach, S.Hackel, “Jatropha curcas L.as a source for production of biofuel in Nicaragua”, P II, S 0960 – 8524(96) 00111-3
[31]. R. A. Korus at al, “Transesterification process to manufacture ethyl ester of rape oil”, Department of Chemical Engineering, University of Idaho Moscow, ID 83843.
[32]. Jerry W. Kram (2008)-, Catalyzing Future Fuels-Biodiesel magazine
,http://www.biodieselmagazine.com/article.jsp?article_id=2773&q=Catalyzing%20 Future%20Fuels&category_id=21
[33]. L. C. Meher, S. N. Naik, D. V. Sagar (2006), “Technical aspects of biodiesel production by transesterification—a review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 10 (3), 248-268.
[34]. J.F.G.Oliveira et al (2010), “Biodiesel production from waste coconut oil by esterification with ethanol: The effect of water removal by adsorption”, Renewable Energy, 35, 2581- 2584.
[35]. A.N. Phan, T.M. Phan (2008), “Biodiesel production from waste cooking oils”, Fuel, 87, 3490–3496.
[36]. M.L. Pisarello et al (2010), “Esterification with ethanol to produce biodiesel from high acidity raw materials. Kinetic studies and analysis of secondary reactions”, Fuel Processing Technology, 91, 1005–1014.
[37]. U. Rashid, F. Anwar (2008), “Production of biodiesel through optimized alkaline-catalyzed transesterification of rapeseed oil”, Fuel, 87, 265–273.
[38]. Saifuddin at al (2004), “Production of Ethyl Ester (Biodiesel) from used Frying Oil: Optimization of transesterification process using microwave irradiation”, Malaysian Journal of Chemistry, 6(1), 077 – 082.
[39]. R. Sarin et al (2007), “Jatropha–Palm biodiesel blends: An optimum mix for Asia”, Fuel 86, 1365–1371.
[40]. P. Sirisomboon, P. Kitchaiya, T. Pholpho, W. Mahuttanyavanitch (2007), “Physical and mechanical properties of Jatropha curcas L. fruits, nuts and kernels”,
Biosystems Engineering, 97, 201 – 207.
[41].C.Stavarache et al (2007), “Aspects of ultrasonically assisted transesterification of various vegetable oils with methanol”, Ultrasonics Sonochemistry, 14, 380–386.
[42]. N. C. O. Tapanes, D. A. Gomes Aranda, J. W. de Mesquita Carneiro, O. A. Ceva, Antunes (2008), “Transesterification of Jatropha Curcas oil glycerides: Theoretical and experimental studies of biodiesel reaction”, Fuel, 87, 2286- 2295. [43].A.K. Tiwari, A. Kumar, H. Raheman (2007), “Biodiesel production from jatropha oil (Jatropha curcas) with high free fatty acids: An optimized process”,
Biomass and Bioenergy, 31, 569–575.
[44]. University of Idaho (1994),” Production and Testing of Ethyl and Methyl Esters”. http://journeytoforever.org/biofuel_library/EthylMethylEsters.html.
5. Thử nghiệm trên máy phát điện động cơđiêzen và đo phát thải khí. Máy phát điện hoạt động tốt với cả 2 phối trộn B5 và B20. Kết quả phân tích cho thấy lượng khí CxHy, CO, SO2 do dầu B5, B20 thải ra giảm đáng kể so với dầu DO trong khi các khí CO2, NO, NO2, NOx tăng.
6. Phân tích chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu nhiên liệu của B5, B20 và B100 cho thấy tất cả các chỉ tiêu của dầu B5, B20 và hầu hết các chỉ tiêu của dầu B100 đều nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam.
7. Điều chế thành công etyl este từ dầu hạt jatropha với độ tinh khiết etyl este là 97,4%, hàm lượng diglyxerit là 2,4%, monoglyxerit là 0,2%, không còn triglyxerit và glyxerol.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Tiêu chuẩn về BDF nguyên chất (B100) của Việt Nam ( TCVN 7717: 2007)
Tính chất Đơn vị Phương pháp thử Giới hạn
Hàm lượng ester % kl TCVN….(EN 14103)1 96,5 min Nước và cặn % thể tích TCVN 7757 (ASTM D 2709) 0,050 max Nhiệt độ chưng cất, 90 % V oC ASTM D 1160 360 max Ăn mòn tấm đồng ở 50oC, 3giờ, max TCVN 2694 (ASTM D 130) Số 1 Tỷ trọng 150C kg/m3 TCVN 6594 (ASTM D 1298) 860 - 900 Độ nhớt động học tại 40 oC mm 2/s TCVN 3171 (ASTM D 445) 1,9 - 6,0 Tro sulphát % kl TCVN 2689 (ASTM D
874) 0,020 max Trị số cetan TCVN 7630 (ASTM D
613) 47 min
Trị số acid mg KOH/g TCVN 6325 (ASTM D
664) 0,50 max
Độ ổn định ôxy hoá, tại
110 oC giờ EN 14112 6 min
6584)1
Glycerol tổng % kl TCVN …(ASTM D
6584)2 0,240 max Phospho % kl ASTM D 4951 0,001 max
Hàm lượng lưu huỳnh % kl ASTM D 5453/ TCVN 6701 (ASTM D 2622) 0,05 max Điểm chớp cháy cốc kín oC TCVN 2693 (ASTM D 93) 130 min
Phụ lục 2: Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu điêzen (TCVN 5689:2005)
TT Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp
thử 1 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max. 500 2500 TCVN 6701:2002 (ASTM D 2622)/ ASTM D 5453 2 Chỉ số xêtan, min. 46 ASTM D4737 3 Nhiệt độ cất, oC, 90% thể tích, max. 360 TCVN 2698:2002/ (ASTM D 86) 4 Điểm chớp cháy cốc kín, oC, min. 55 TCVN 6608:2000 (ASTM D 3828)/ ASTM D 93 5 Độ nhớt động học ở 40oC, mm2/ s 2 - 4,5 TCVN 3171:2003 (ASTM D 445) 6 Cặn các bon của 10% cặn chưng cất, %khối lượng, max. 0,3 TCVN 6324:1997 (ASTM D 189)/ ASTM D 4530 7 Điểm đông đặc, oC, max. + 6 TCVN 3753:1995/ ASTM D 97 8 Hàm lượng tro, %khối lượng, max. 0,01 TCVN 2690:1995/ ASTM D 482 9 Hàm lượng nước, mg/kg, max. 200 ASTM E203 10 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max. 10 ASTM D2276
TT Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử 11 Ăn mòn mảnh đồng ở 50oC, 3 giờ, max. Loại 1 TCVN 2694: 2000/ (ASTM D 130-88) 12 Khối lượng riêng ở 15oC, kg/m3 820 - 860 TCVN 6594: 2000 (ASTM D 1298)/ ASTM 4052
13 Độ bôi trơn, µm, max. 460 ASTM D6079 14 Ngoại quan Sạch, trong ASTM D4176