CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.6. GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XÚC TÁC DỊ THỂ THƯƠNG
CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL
Xúc tác dị thể thương mại được biết nhiều hiện nay là hệ xúc tác STR- 111 được chế tạo bởi Viện dầu mỏ Pháp, IFP, có thành phần là các oxit kim loại (chủ yếu là nhôm và kẽm dạng spinel), được nung ở 600oC trong khoảng 12 giờ. Xúc tác được sử dụng trong công nghệ sản xuất biodiesel bản quyền của hãng Axens Esterfip-H. Công nghệ này được thực hiện nhiệt độ phản ứng cao khoảng 200-
250oC, yêu cầu lượng metanol dư lớn, nguyên liệu đầu vào phải có chất lượng cao (hàm lượng axit béo tự do < 0.5% kl), do đó để đảm bảo hiệu quả kinh tế, công nghệ này chỉ thích hợp đối với các nhà máy có cơng suất lớn. Ưu điểm của công nghệ là khơng u cầu q trình tách rửa sản phẩm, glyxerin sản xuất được đạt đến 98% độ tinh khiết, không chứa muối với các ưu nhược điểm trên, so với quá trình sản xuất biodiesel truyền thống, Axens đã đưa ra giá thành sản phẩm biodiesel theo công nghệ này đã giảm được 2/3 [67]. Năm 2002, Viện dầu mỏ Pháp bắt đầu nghiên cứu sử dụng xúc tác dị thể và áp dụng cơng nghệ Esterfip-H (hình 1.17) [83] trong quá trình sản xuất biodiesel ở qui mô công nghiệp. Năm 2004, công nghệ này được lựa chọn cho nhà máy sản xuất biodiesel ở Sète, Pháp với công suất 160.000 tấn/ năm. Năm 2006, nhà máy chính thức khởi động và đi vào vận hành. Đến nay có 8 nhà máy sản xuất biodiesel trên thế giới theo công nghệ và sử dụng xúc tác này, trong đó lớn nhất là nhà máy tại Malaysia, Mission New Energy với công suất 250.000 tấn/năm.
Hình 1.17. Sơ đồ cơng nghệ Esterfip-H sản xuất biodiesel trên xúc tác STR-111
Hãng Catilin đã giới thiệu một số xúc tác dị thể rắn dùng trong quá trình sản xuất biodiesel với tên thương mại là GoBio TS-15 và T300. Từ năm 2007, các loại xúc tác này được thử nghiệm trong phịng thí nghiệm Carver Lab, sau đó được thử nghiệm trên hệ thống pilot phịng thí nghiệm vào năm 2008 và đưa ra quy trình sản
xuất biodiesel trên hệ thống pilot theo công nghệ CFP (Continous Flow Process) [70]. Trong thời gian này, xúc tác T300 được nghiên cứu và thử nghiệm qua 3 thế hệ, thứ nhất là MCS (merosorous calcium silicate), thế hệ thứ 2 và 3 là các xúc tác dị thể sử dụng cho dầu nguyên liệu có hàm lượng axit béo tự do thấp. Năm 2009, nhà máy sản xuất biodiesel theo công nghệ CFP đầu tiên đã được khởi động, xúc tác thương mại T300 thế hệ thứ 3 chính thức được đưa vào sử dụng ở quy mô công nghiệp. Hiện nay, loại xúc tác này dùng chủ yếu theo công nghệ sản xuất biodiesel NExBTL. Xúc tác làm việc ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn công nghiệp với ưu điểm là tính tương hợp hữu cơ cao, khuếch tán tốt, có khả năng tái sinh, cho sản phẩm biodiesel và glyxerin có chất lượng cao. Tuy nhiên, loại xúc tác này chỉ hoạt động được với các nguồn dầu nguyên liệu có hàm lượng axit béo tự do thấp, khơng có nước và sử dụng trong các nhà máy quy mơ nhỏ.
Với mục đích làm giảm giá thành sản phẩm, sản xuất sản phẩm biodiesel “sạch” hơn, công ty Ireland-based Ceimici Novel Ltd đã tiến hành sản xuất xúc tác dị thể sử dụng cho các nhà máy sản xuất biodiesel có tên thương mại là SCRO-80. Đây là loại xúc tác có khả năng tái sinh và tái sử dụng tốt, có thể sử dụng thay thế cho các loại xúc tác bazơ đồng thể trong các nhà máy biodiesel đang hoạt động hiện nay trên thế giới mà không cần thay đổi công nghệ hay thiết bị. Để nâng cao hiệu quả kinh tế khi sử dụng xúc tác này chỉ cần lắp đặt thêm thiết bị phân tách nhằm tái sinh xúc tác [117].
Ngoài ba loại xúc tác dị thể thương mại được sử dụng rộng rãi trên cịn có 1 số các dạng xúc tác thương mại khác như xúc tác KC 111 (Kairui Chemical Co.Ltd), K3PO4 đã được dị thế hóa (tại Nhật Bản), NaOH/NaY (tại Thái Lan), Na2SiO3 (tại Trung Quốc), xúc tác dị thể được sản xuất bởi Nation Chemical Laboratory (Ấn Độ)…