CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL 2.1 Khái quát về Biodiesel
2.4.4. Đánh giá tính nhiên liệu dầu Jatropha Sản xuất dầu Jatropha từ hạt cây Jatropha:
Sản xuất dầu Jatropha từ hạt cây Jatropha:
Li tâm là quá trình tách tạp chất rắn của dầu bằng tác động của lực li tâm, nhờ lực li tâm, hỗn hợp dầu và tạp chất sẽ phân chia thành hai phần: dầu sạch và tạp chất. Phương pháp này dùng để tách dầu nhiều cặn và dùng để tách những cặn có kích thước bé, không thể tách được bằng phương pháp lắng, lọc.
Hạt Jatropha của giống Trung Quốc đã được Viện Công nghiệp thực phẩm phân tích, kết quả như sau:
• Hàm lượng dầu trong hạt: 37,53%.
• Chỉ số axit của dầu: 5,98mgKOH/g.
• Chỉ số xà phòng của dầu: 190mgKOH/g.
• Chỉ số Iot của dầu: 90gI2/100g.
• Tỷ trọng của dầu: 0,96. Công đoạn sản xuất tóm tắt :
Quy trình tách Biodiesel từ hạt Jatropha bằng phương pháp Ester
Khi sử dụng nhiên liệu dầu sinh học trên động cơ thì khác nhau cơ bản so với nhiên liệu diesel chính là độ nhớt. Ảnh hưởng của độ nhớt đến làm việc của động cơ thể hiện ở chổ làm cho hệ thống nhiên liệu hoạt động không bình thường, làm chất lượng của quá trình phun và cháy kém hơn. Do chất lượng phun và cháy kém nên các chỉ tiêu của động cơ diesel sẽ giảm. Vì lý do trên nên trong các giải pháp xử lý dầu thì đều là phương pháp làm giảm độ nhớt của dầu.
Để thu được nhiên liệu Biodiesel người ta cho dầu Jatropha tác dụng với rượu (thường là metanol CH3OH) với sự có mặt của xúc tác (thường là kiềm). Sau phản ứng ta thu được sản phẩm chính là este (metyl este trong trường hợp CH3OH) và sản phẩm phụ là glyxerin, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Este thu được có khả năng tự cháy tốt (chỉ số xetan trong khoảng 54 -58) và độ nhớt thích hợp để có thể dùng trong động cơ Diesel thông thường.
Phản ứng chuyển hóa Ester là phản ứng giữa các acid béo trong dầu và rượu tạo thành Ester và Glycerin:
Phản ứng trên được gọi là phản ứng chuyển vị este (transesterification). Bản chất của phản ứng nằm ở chỗ “phá vỡ” cấu trúc cồng kềnh của triglyxerit và tạo thành este với kích thước nhỏ hơn nhiều lần.
Dầu nguyên liệu, rượu và chất xúc tác được trộn trong lò phản ứng trong thời gian thích hợp (1-2 tiếng) ở nhiệt độ khoảng 600C. Quá trình thu biodiesel có thể liên tục hoặc theo chu kỳ. Trên thực tế quá trình thường được thực hiện liên tục qua hai giai đoạn (2 lò phản ứng): khoảng 80% lượng rượu và xúc tác được dùng ở lò phản ứng thứ nhất. Hỗn hợp phản ứng sau khi tách khỏi pha glixerin được đưa vào lò phản ứng thứ hai để kết thúc phản ứng với lượng rượu và xúc tác còn lại.
Glixerin tạo thành được tách ra khỏi pha este ở máy phân ly hoặc máy ly tâm. Quá trình tách thường xảy ra dễ dàng vì glixerin hầu như không tan trong este. Lượng rượu dư có thể làm chậm quá trình tách vì rượu hòa tan tốt cả glixerin lẫn este. Nhưng không thể loại bỏ lượng rượu dư trước quá trình tách pha vì như thế sẽ dịch chuyển cân bằng về phía tạo ra triglixerit.
Este sau khi tách khỏi glixerin được đưa đến khâu trung hòa và qua tháp tách metanol. Ở khâu trung hòa người ta dùng axit như HCl, axit xitric để trung hòa lượng xúc tác kiềm dư và lượng xà phòng tạo thành:
Tất cả lượng dư xúc tác, xà phòng, muối, metanol và glixerin tự do được tách khỏi biodiesel bằng quá trình rửa nước. Trung hòa bằng axit trước khi rửa nước nhằm giảm tối đa lượng xà phòng và lượng nước rửa cần dùng do đó hạn chế được quá trình tạo nhũ tương (nước trong biodiesel với tác nhân tạo nhũ tương là xà phòng), gây khó khăn cho việc tách nước khỏi biodiesel. Biodiesel được làm sạch nước trong tháp bay hơi. Nếu sản xuất ở qui mô nhỏ người ta thường dùng các muối khô để hút nước.
Do vậy, Biodiesel thu được sẽ có độ nhớt giảm và độ bền oxi hóa tăng so với dầu Jatropha ban đầu. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay do sản phẩm thu được có những tính chất tương tự như nhiên liệu diesel, và sản phẩm phụ glycerin có giá trị sử dụng cao trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm.