Giải pháp hố học làm giảm độ nhớt của nhiên liệu dầu dừa

Một phần của tài liệu nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel cỡ nhỏ (Trang 41 - 49)

- Vốn đầu tư phát triển nguồn nguyên liệu: 2.612,4 ¸3.733,2 tỷ đồng

R H+ O2 + H1 + H2O2 + 1 (3) Phát triển

2.1.2.1. Giải pháp hố học làm giảm độ nhớt của nhiên liệu dầu dừa

Dầu dừa nguyên chất cĩ độ nhớt cao và khả năng bốc hơi thấp. Để tăng khả năng bay hơi và làm giảm độ nhớt đảm bảo tính năng kỹ thuật làm nhiên liệu cho động cơ diesel, cần xử lý dầu dừa thơ để đạt được các chỉ tiêu cho động cơ diesel. Đạt được điều này ta cĩ thể pha trộn dầu dừa với cồn etylic hoặc rượu metylic.

1. Thành phần và tính chất chung của dầu dừa.

Khái niệm: Dầu dừa là một loại lipit trung tính, khơng đồng nhất cĩ trong tế bào sống được đặc trưng bởi sự cĩ mặt trong phân tử của chúng một este axit béo cao phân tử với alcol. Dầu dừa cĩ độ nhớt cao tan tốt trong dung mơi hữu cơ khơng phân cực như: este, axeton, clorofoc và benzen. Màu vàng nhạt, nhiệt độ đơng đặc thấp như mỡ (20 ¸ 28 oC), cĩ mùi thơm đặc trưng của dừa.

Đồ án tốt nghiệp 42

Trong đĩ: R, R’, R’’ là gốc của các axit béo

Tính chất chung của dầu dừa:

+ Dầu dừa là một chất béo tỷ trọng nhỏ hơn nước.

+ Khơng tan trong nước. Tuy nhiên ở những điều kiện nhất định dưới tác dụng của một số chất cĩ thể tạo thành nhũ tương bền. Những chất cĩ tác dụng này gọi là chất tạo nhũ tương.

- Thành phần các axit cĩ trong dầu dừa:

· Axit Lauric : CH3(CH2)10COOH - Chiếm 48% · Axit Miriơtic : CH3(CH2)12COOH - Chiếm 17% · Axit Panmitic : CH3(CH2)14COOH - Chiếm 9% · Axit Caprilic : CH3(CH2)6COOH - Chiếm 8% · Axit Capric : CH3(CH2)8COOH - Chiếm 7% · Axit Ơlêic : C17H33COOH - Chiếm 6% CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7 COOH

· Axit Linolênic : C17H29COOH - Chiếm 2,3% · Axit Stearic : C17H35COOH - Chiếm 0,5% · Axit Panmitolic : C15H29COOH - Chiếm 0,2%

CH3(CH2)5CH = CH(CH2)7COOH

2. Thành phần và tính chất chung của Etanol

Khái niệm: Etanol (C2H5OH) là rượu no đơn chức, là chất lỏng khơng màu được sản xuất bằng cách lên men các sản phẩm nơng nghiệp như: Ngũ cốc, khoai tây, mía đường,...

Etanol được sử dụng ở quy mơ cơng nghiệp làm nhiên liệu cho động cơ, làm dung mơi dùng để pha chế nước hoa, dùng trong y học…

Thành phần hố học của Etanol : C H O % trọng lượng : 52,1 13,1 34,8

Đồ án tốt nghiệp 43

GVHD: Th.S : Phùng Minh Lộc SVTH: Nguyễn Minh Tồn K.S : Hồ Đức Tuấn

Một số thơng số của Etanol được trình bày trong bảng 2-1

3. Thành phần và tính chất chung của Metanol

Khái niệm: Metanol là chất lỏng trong suất cĩ mùi đặc trưng được sản xuất bằng cách chưng khơ gỗ hoặc tổng hợp từ than và hydro. Khác với etanol, metanol cĩ thể gây nhiễm độc nặng cho cơ thể người và động vật khi thâm nhập vào cơ thể.

Một số thơng số của metanol được trình bày trong bảng 2-2

Bảng 2-1. Một số thơng số của Etanol

Chỉ tiêu kỹ thuật Giá trị

Nhiệt cháy, [kcal/kg] 7100

Nhiệt độ chớp lửa, [oC] 12 Nhiệt độ nĩng chảy, [oC] -114,2 Nhiệt độ sơi, [oC] 78,39 Nhiệt độ bắt cháy, [oC] 426 Tỷ trọng 15 4 d 0,79356

Aùp suất tới hạn, [kgf/cm2] 63,1

Độ nhớt, [cP] ở nhiệt độ: · 0 oC · 20 oC · 50 oC · 70 oC 1,776 1,221 0,625 0,506 Áp suất hơi bão hồ, [mmHg] ở nhiệt độ:

· 0 oC · 50 oC · 100 oC 12,24 219,82 1692,30 Giới hạn nồng độ tạo thành hỗn hợp nổ, % thể tích 3,28 ¸ 18,95

Đồ án tốt nghiệp 44

Nhiệt bay hơi trung bình, [oC] 210

Bảng 2-2. Một số thơng số của Metanol

Chỉ tiêu kỹ thuật Giá trị

Nhiệt cháy, [kcal/kg] 5320

Nhiệt độ chớp lửa, [oC] 9 Nhiệt độ nĩng chảy, [oC] -97,49 Nhiệt độ sơi, [oC] 64,509 Nhiệt độ bắt cháy, [oC] 240 Tỷ trọng khí ở 15,5 oC (k2 = 1) Tỷ trọng lỏng ở 15,5 oC (nước = 1) 1,11 0,796

Aùp suất tới hạn, [kgf/cm2] 82,6

Độ nhớt, [cP] ở nhiệt độ: · 0 oC · 21 oC · -40oC 0,59 1,2 3,4 Áp suất hơi bão hồ, [mmHg] ở nhiệt độ:

· 0 oC · 50 oC · 100 oC 26,8 381,7 2400,1 Giới hạn nồng độ tạo thành hỗn hợp nổ, % thể tích 6,1 ¸ 36,5

Nhiệt bay hơi trung bình, [oC] -263

4. So sánh tính chất của metanol và etanol:

Theo bảng thơng số của metanol và etanol ta thấy etanol cĩ nhiều ưu điểm hơn so với metanol:

Đồ án tốt nghiệp 45

GVHD: Th.S : Phùng Minh Lộc SVTH: Nguyễn Minh Tồn K.S : Hồ Đức Tuấn 0% 25% 50% 75% 100% D 100%B 100%A C B cS t S -S W S - R E E A B A o

Nhiệt trị của etanol cao hơn so với nhiệt trị của metanol là tính chất quan trọng nhất của nhiên liệu (khi cháy toả ra nhiều nhiệt).

Metanol cĩ nhiệt độ bắt cháy thấp hơn nhiều so với nhiệt độ bắt cháy của etanol điều này cĩ ảnh hưởng khơng tốt đối với yêu cầu của động cơ vì; ở nhiệt độ thấp mà nhiên liệu đã bắt cháy sẽ làm giảm hiệu suất của động cơ và hao phí nhiên liệu tăng, điều này cịn gây nguy hiểm trong quá trình bảo quản và sử dụng.

Metanol rất khĩ sản xuất, giá thành cao.

Ngồi ra, metanol rất độc gây nguy hiểm cho người sử dụng, khơng được sử dụng phổ biến. Etanol sản xuất dễ, được sử dụng phổ biến và giá thành thấp.

Với những ưu điểm hơn hẳn metanol nên ta chọn etanol để sử dụng etanol làm chất pha vào dầu dừa, làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel.

5. Lý thuyết về pha trộn nhiên liệu

Tỉ lệ pha trộn: Trên cơ sở độ nhớt, độ nhớt của nhiên liệu khơng cĩ tính chất cộng do đĩ việc tính tốn để pha trộn nhiên liệu phải theo biểu đồ trộn dầu của Malinkievich.

Đồ án tốt nghiệp 46

Đồ án tốt nghiệp 47

GVHD: Th.S : Phùng Minh Lộc SVTH: Nguyễn Minh Tồn K.S : Hồ Đức Tuấn

Cách xác định tỷ lệ pha trộn nhiên liệu:

Căn cứ vào biểu đồ xác định tỷ lệ pha trộn nhiên liệu (hình 2-3). Ta xác định tỷ lệ pha trộn nhiên liệu như sau:

Tìm trên trục (100%A) điểm A tương ứng với độ nhớt hA của nhiên liệu A. Xác định trên trục thứ 2 (100%B) điểm B tương ứng với hB của nhiên liệu B. Nối A với B.

Từ điểm C tương ứng với độ nhớt hC yêu cầu của hỗn hợp pha trộn, kẻ đường song song với trục ngang cắt AB tại D, từ D giĩng một đường vuơng gĩc với trục hồnh ta tìm được tỷ lệ cần pha trộn để cĩ độ nhớt hC.

Chú ý các độ nhớt của nhiên liệu đều phải quy về một nhiệt độ.

6. Pha trộn dung mơi etanol vào dầu dừa kết hợp gia nhiệt làm giảm độ nhớt của dầu dừa.

Khi ta pha dầu dừa với etanol, tỷ trọng của hỗn hợp nhỏ hơn tỷ trọng của dầu dừa nguyên chất do tỷ trọng của etanol nhỏ và lúc này sẽ tạo thành este của các axit béo của dầu dừa với etanol.

C3H5(COOR)3 + 3 C2H5OH ® 3C2H5(COOR)3 + C3H5(OH)3

Các phản ứng este hố xảy ra rất chậm chủ yếu là sự hồ tan của các chất hữu cơ vào nhau. Muốn phản ứng xảy ra nhanh ta phải nâng nhiệt độ và áp suất lên.

7. Phẩm chất nhiên liệu sau khi pha trộn.

Nhiên liệu sau khi pha trộn cĩ tính khơng ổn định, tạo cặn cacbon trong khi dự trữ và sử dụng, lượng cặn bẩn lớn làm tắc phin lọc, tạo nhiều cặn bẩn bám trong các bầu hâm gây sự cố cho máy lọc, nếu cặn bẩn nhiều cĩ thể làm chết máy.

Đồ án tốt nghiệp 48

Nguyên nhân của việc tạo cặn trong nhiên liệu dầu dừa.

Phần cặn trong nhiên liệu được tạo ra từ hai nguồn gốc: Phần tạo ra từ nhiên liệu; các hợp chất hydrocacbon (sáp) và phần tạo ra từ các hợp chất hữu cơ. Nguồn gốc thứ hai là quá trình lắng đọng tự nhiên của nước và các tạp chất vơ cơ.

Nguyên nhân của việc tạo cặn sáp và các hợp chất hữu cơ là do tính khơng tương hợp và khơng ổn định của nhiên liệu.

Pha trộn dầu dừa với etanol ở điều kiện mơi trường vẫn chưa đảm bảo yêu cầu đối với nhiên liệu cho động cơ diesel, do độ nhớt vẫn cịn quá cao vì vậy cần phải gia nhiệt cho nhiên liệu dầu dừa, gia nhiệt sẽ làm giảm độ nhớt và giảm các cặn bẩn trong dầu dừa. Nhiệt độ cao làm cho sự hồ trộn giữa dầu dừa và etanol được hồ tan hồn tồn, tạo thành một hợp chất đồng nhất và liên tục, cĩ tính ổn định.

Bảng 2-3

Độ nhớt của nhiên liệu dầu dừa phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn và nhiệt độ

Thơng số độ nhớt 33°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C

Dầu dừa nguyên chất, [°E] 5,1 4,84 3,49 2,76 1,98 1,759 Dầu dừa pha 10% etanol, [°E] 4,95 4,68 3,45 2,43 1,94 1,709 Dầu dừa pha 15% etanol, [°E] 4,79 4,45 3,21 2,18 1,78 1,563 Dầu dừa pha 20% etanol, [°E] 4,64 4,27 3,18 2,07 1,49 1,436

Đồ án tốt nghiệp 49

GVHD: Th.S : Phùng Minh Lộc SVTH: Nguyễn Minh Tồn K.S : Hồ Đức Tuấn 33 40 50 60 70 80 0 5.1 4.84 3.49 1.89 2.76 1.759 T ( C) E o o 1 2 3 4 Hình 2 - 4

Đồ thị biểu diễn độ nhớt phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn giữa dầu dừa- etanol và nhiệt độ.

Một phần của tài liệu nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel cỡ nhỏ (Trang 41 - 49)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(79 trang)