Tài liệu 118923128-72468191-do-an-biodiesel

Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về BD 1.1.1 Sơ lược về BD 1.1.1.1 Khái niệm về Diesel: BD đã manh nha từ rất sớm năm 1853 nhờ công trình nghiên cứu của E.Dufy và J.Patrick về chuyển hĩa este của dầu thực vật, nhưng BD chỉ được chính thức ghi nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho ra mắt động cơ Diesel chạy bằng dầu lạc, sau đĩ ngày 10/08 được chọn là Ngày BD quốc tế ( International BD Day). Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập công ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho ra đời chiếc xe bằng Etanol. Nhưng do xăng dầu cĩ nguồn gốc từ nhiên liệu hĩa thạch cĩ giá rẻ hơn nên nhiên liệu sinh học chưa được coi trọng. Nhưng trong thời gian gần đây, do giá xăng dầu tăng nhanh, nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu hĩa thạch đe dọa và yêu cầu bức thiết về chống sự biến đổi khí hậu tồn cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành một nhu cầu thiết thực của nhân loại, nhất là khi các công nghệ biết đổi gen gĩp phần làm tăng đột biến sản lượng một số sản phẩm nông lâm nghiệp. Tĩm lại, cĩ thể hiểu một cách tổng quát Diesel là loại nhiên liệu bất kì dùng cho động cơ Diesel. Dựa theo nguồn gốc, cĩ thể chia Diesel thành 2 loại: − Petrodiesel ( thường được gọi tắt là Diesel) là 1 loại nhiên liệu lỏng thu được khi chưng cất dầu mỏ ở phân đoạn cĩ nhiệt độ từ 175 0C đến 370 0C, thành phần chủ yếu là hidrocacbon từ C16 – C21. − Biodiesel: cĩ nguồn gốc từ dầu thực vật ( cỏ, tảo, cây Jatropha, cây cao su…) hay mỡ động vật. Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải tuy rằng cĩ thể cháy ở điều kiện thường nhưng vì cĩ độ nhớt cao, một số loại cĩ chỉ số acid lớn nên chúng không thể dùng trực tiếp cho các động cơ mà chúng cần phải được chuyển hố thành Monoankyl – Este rồi mới đem đi sử dụng. Theo phương diện hĩa học, BD là metyl este của những acid béo ( trong đĩ, thành phần tạo năng lượng chủ yếu là gốc hidrocacbon). 1.1.1.2 Tại sao phải sử dụng BD? SVTH: Hồ Thanh Tuyền 1 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải − Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, áp lực về năng lượng và môi trường càng lớn. Trữ lượng dầu mỏ ngày càng giảm dần, do đĩ vấn đề đặt ra là cần tìm những nguồn năng lượng thay thế. Đĩ là cĩ thể năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng giĩ, sĩng biển, năng lượng nhiệt trong lịng đất. Tất cả nguồn năng lượng đĩ hiện đang được nghiên cứu ứng dụng nhưng vấn đề an tồn khi sản xuất và giá thành của nĩ cịn cao nên việc áp dụng đại trà cịn nhiều trở ngại. − M ột nguồn năng lượng mới từ Biomass đang được chú ý và cĩ nhiều triển vọng vì tính hiện thực cũng như khả năng tái sinh và phù hợp với sinh thái của nĩ. − Etanol đi từ mía đường, tinh bột cũng sẽ là một dạng nhiên liệu sinh học cĩ triển vọng. − Dầu mỡ động thực vật cũng là một dạng nguyên liệu để tạo ra không chỉ các hợp chất hữu cơ cơ bản mà cịn tạo ra nhiên liệu cho các động cơ đốt trong tương tự dầu DO hay FO của dầu mỏ. Đĩ chính là Biodiesel. Dự báo nguồn nhiên liệu này sẽ chiếm 15-20% trong tổng nhu cầu nhiên liệu của thế giới trong vịng 50 năm tới. − Biodiesel không đơn thuần là nhiên liệu sinh học, mà kèm theo nĩ là trồng cây cĩ dầu để phủ xanh đất trống đồi trọc, chống xĩi mịn đất, tăng lượng oxy khí quyển, giảm khí CO2, xĩa đĩi giảm nghèo cho vùng trung du miền núi. Bên cạnh VO là một loạt sản phẩm cĩ giá trị khác thu được qua quá trình sản xuất Biodiesel như glixerin, vitamin, đạm từ bả và các chất cĩ hoạt tính sinh học khác như saponin, photpholipit, gluxit… 1.1.2 Ưu nhược điểm của BD so với diesel truyền thống: 1.1.2.1 Ưu điểm: − BD là một trong những nguồn nhiên liệu thay thế ít gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ con người; là loại nhiên liệu sạch hơn vì khí thải khi đốt BD hầu như sẽ không cĩ SOx , hàm lượng CO và hidrocacbon thơm giảm so với khi đốt diesel truyền thống (chẳng hạn như benzofluoranthense ít hơn 56%, benzopysenes ít hơn 71% ). SVTH: Hồ Thanh Tuyền 2 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải − Là nguồn nhiên liệu thay thế cho diesel khi sử dụng cho động cơ diesel mà không ảnh hưởng đến động cơ. − Là loại nhiên liệu cĩ thể được dùng dạng tự do hoặc pha trộn với diesel nhằm đạt được hiệu quả sử dụng và kinh tế theo yêu cầu của từng quốc qia. − Là loại nhiên liệu tái sinh nên BD sẽ là thế mạnh của các nước cĩ nền nông nghiệp phát triển. − Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên khi thất thốt ra ngồi môi trường sẽ ít độc hại hơn rất nhiều so với các loại xăng dầu từ dầu mỏ. − Khi đạt các tiêu chuẩn thì BD sẽ là nhiên liệu ít ăn mịn động cơ hơn so với diesel. 1.1.2.2 Nhược điểm: − Trong phân tử biodiesel cĩ chứa nguyên tử oxy nên nhiệt trị thấp hơn diesel truyền thống. Vì vậy, khi sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sẽ tiêu hao hơn nhiều so với nhiên liệu diesel truyền thống. − Dễ bị oxy hố nên vấn đề bảo quản là vấn đề hàng đầu khi sử dụng BD ( Lưu trữ trung bình 6 tháng). − Hàm lượng NOx cao trong khí thải. Đây là nhược điểm đang được nghiên cứu khắc phục. − Nhiệt trị thấp hơn so với diesel nên cần một lượng nhiên liệu lớn hơn để đi được cùng một quãng đường. − Chi phí sản xuất cịn cao so với diesel. Hiện tại BD trở thành thương phẩm vẫn phải cần chính sách hỗ trợ của chính phủ nhằm thúc đẩy nền công nghiệp năng lượng này. Với tình trạng nguồn nhiên liệu hĩa thạch đang cạn dần, diesel truyền thống ngày càng tăng giá, thì trong tương lai, BD gần như là giải pháp thay thế duy nhất. 1.1.3Một số thông số kỹ thuật được đưa ra so sánh giữa hai loại nhiên liệu: Khí thải Đơn Diesel truyền BD từ dầu BD từ dầu vị thống nành thải NOx g 0.944 1.156 1.156 CO g 0.23 0.136 0.156 Hidrocacb g 0.0835 0.0040 0.0038 on − Bảng1.1.3.1: So sánh nồng độ khí thải giữa DO và Biodisel Nhiên liệu Năng suất toả nhiệt (MJ/Kg) DO 44,8 BDO 37,2 Methanol 18,2 Glyxerin 18,3 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 3 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Dầu dừa 35,3 Dầu Jatropha 39,6 Dầu hạt cao su 39.18 Bảng1.1.3.2: Bảng so sánh năng suất toả nhiệt của một số loại nhiên liệu Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17 1,3 – 4,0 – 6,0 Độ nhớt động học ở 400C, mm2/s Tỉ trọng ở 150C, lb/gal 4,1 7,079 7,328 0,05 0,05 Điểm chớp cháy, 0C 60 - 80 100 – 170 Điểm đông đặc, 0C -15 - 5 -3 _ -12 Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65 Hàm lượng nước và cặn cơ học, max Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel [5] 1.1.4 Các thông số hố lý kỹ thuật của Biodiesel: 1.1.4.1 Chỉ số Cetan: Chỉ số Cetan là đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả năng tự bắt cháy của các loại nhiên liệu diesel, cĩ giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn cĩ cùng khả năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm 2 hidrocacbon: − n – Cetan C16H34 là chất cĩ khả năng bắt cháy cao nhất với chỉ số qui định là 100 , khi đĩ “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetan − α - metyl naphtalen C11H10 là chất khĩ bắt cháy nhất với chỉ số cetan qui định là 0 Những hợp chất cĩ mạch thẳng thì dễ bắt cháy nên cĩ chỉ số Cetan cao, trong khi hợp chất vịng hoặc mạch nhánh thì cĩ chỉ số Cetan thấp hơn. Bản chất cháy của diesel trong động cơ là bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) ở dạng đã phối trộn với Oxy và cĩ nhiệt độ cao thích hợp sẽ cháy và sinh công. Biodiesel cần cĩ chỉ số cetan cao để đảm bảo quá trình cháy, nếu cao quá sẽ gây lãng phí nhiên liệu vì 1 số thành phần ở nhiệt độ cao trong xilang sẽ phân hủy thành cacbon tự do (cịn gọi là muội than) trước khi cháy, tuy nhiên nếu chỉ số cetan quá thấp sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ (do cĩ nhiều thành phần khĩ bị oxy hĩa địi hỏi phải phun rất nhiều nhiên liệu vào xylanh mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến lượng nhiên liệu bị đốt cháy nhiều hơn yêu cầu, nhiệt lượng sinh ra rất lớn gây tăng mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị mịn và động cơ rung giật).Vì thế, chỉ số Cetan là một trong những tiêu chuẩn đã được quy định theo từng quốc gia cho các loại nhiên liệu trong đĩ cĩ Biodiesel.Thông SVTH: Hồ Thanh Tuyền 4 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải thường, với động cơ Diesel chậm (dưới 500 rpm), chỉ số cetan khoảng 45 đến 50; cịn đối với động cơ chạy nhanh (đến 1000 rpm) chỉ cần trên 50. 1.1.4.2 Trị số octan: là một đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng chống kích nổ nhiên liệu, cĩ giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn (ở điều kiện tiêu chuẩn) gồm iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18) và nhelptan ( n- C7H16). Hỗn hợp chuẩn cĩ trị số octan là x ( x cĩ giá trị từ 0 đến 100) tức là hỗn hợp cĩ chứa x% (thể tích) iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18). Nhiên liệu cĩ trị số octan càng cao thì càng tốt. Để tăng trị số octan, ta cĩ 3 cách chính: − Pha thêm phụ gia: +Hợp chất cơ kim: Pb (hiện cấm dùng), Mn và Fe (dùng hạn chế)… +Phụ gia Ferrocene- Diclopentadienyl (C2H5)2Cl. Phụ gia này rẻ tiền, ít độc với môi trường nhưng lại độc với động cơ. Khi cháy, Ferrocene tạo ra lớp oxit sắt ( lớp màu đỏ trên bugi) ảnh hưởng đến các lớp xúc tác trong oto hiện đại, gây mài mịn các vịng piston, lỗ khoan trên xylanh và trục cam ...Hiện Ferrocene không được cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ chấp nhận cho sử dụng. +MMT ( Methylcyclopentadienyl Maanganese Tricabonyl): hiện được dùng thay thế cho phụ gia Pb +… − Pha trộn với nhiên liệu cĩ trị số octan cao − Chuyển các hidrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh, hoặc vịng no, vịng thơm cĩ trị số octan cao như cracking, reforming … 1.1.4.3 Điểm đục: Điểm đục là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục do cĩ một số chất bắt đầu kết tinh. Điểm đục cĩ ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel, đặc biệt khi nĩ được sử dụng ở các nước cĩ nhiệt độ hạ thấp khi mùa đông đến. Khi nhiệt độ thấp, độ nhớt sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu. Nếu nhiệt độ hạ thấp hơn nhiệt độ tạo điểm đục thì những tinh thể kết tinh sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành những mạng tinh thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn cũng như thiết bị lọc làm động cơ không hoạt động được. 1.1.4.4 Điểm chảy: Điểm chảy là nhiệt độ mà tồn bộ thể tích của hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn sang thể lỏng. Điểm đục và điểm chảy là thông số được xác định nhằm dự đốn khả năng sử dụng của Biodiesel ở nhiệt độ thấp. 1.1.4.5 Điểm chớp cháy: Điểm chớp cháy là nhiệt độ mà ở đĩ hỗn hợp bắt đầu bắt lửa và cháy. Chỉ số này dùng để phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Điểm chớp cháy của Metyl este tinh khiết là hơn 200 0C, và Metyl este được xếp loại vào những chất khĩ cháy. Tuy nhiên, trong quá trình điều chế và tinh chế, Methanol dư cịn lẫn trong sản phẩm và làm hạ thấp điểm chớp cháy. Điều này gây nguy hiểm khi điểm chớp cháy hạ xuống thấp. Đồng thời Methanol là chất ăn mịn thiết bị kim loại. Do vậy điểm chớp cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn quản lý chất lượng Biodiesel vừa để kiểm tra lượng Methanol dư thừa. 1.1.4.6 Độ nhớt: Độ nhớt: thể hiện khả năng kháng lại tính chảy của chất lỏng. Thông số này phụ thuộc vào sự ma sát của một phần chất lỏng khi trượt lên phần chất SVTH: Hồ Thanh Tuyền 5 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải lỏng khác. Độ nhớt của nhiên liệu càng cao càng không cĩ lợi khi sử dụng vì nĩ làm giảm khả năng phân tán khi được phun vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắng căn trong thiết bị. Chính vì vậy người ta mới buộc phải chuyển các loại dầu mỡ động thực vật thành Biodiesel rồi mới đem đi sử dụng vì Biodiesel cĩ độ nhớt thấp hơn nhiều. Ngồi ra cĩn cĩ các chỉ số khác. Tất cả các chỉ số hố lý này được nghiên cứu và xây dựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho Biodiesel. Tính chất Phương pháp Giới hạn Đơn vị thử Nhiệt độ chớp cháy (phương pháp cốc kín) Nước và cặn ASTM D 93 ASTM D 2709 Độ nhớt động học ở ASTM D 445 130 min 0 C 0,05 max % thể tích 1,9 – 6,0 mm2/s 400C Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max Sulfur tổng ASTM D 4294 - % khối lượng 0,05 max % 99 lượng Điểm đục ASTM D 2500 oC Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối khối lượng Chỉ số acid ASTM D 664 Hàm lượng Glyxerin tự ASTM D 6854 0,8 max 0,02 max % do Hàm mg KOH/g khối lượng lượng Glyxerin ASTM D 6854 0,24 max % tổng khối lượng Hàm lượng photpho ASTM D 4951 10 ppm 1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất BD 1.2.1 Các nguồn nguyên liệu chính 1.2.1.1 Dầu thực vật: Cọ dầu Từ hơn 10 năm trước đã trồng tại Long An, đạt 4 tấn dầu /ha. Tuy nhiên cĩ 1 số khĩ khăn: trồng qui mô lớn mới hiệu quả vì cần đầu tư dây chuyền xử lý ngay sau thu hoạch do trong hạt chứa mem lipase phân hủy dầu trong vịng 24 giờ thành este và glycerin nên cần diệt men lipase (bằng nồi hơi); cọ dầu không khĩ trồng nhưng cần mưa quanh năm – khĩ đạt được ở Việt Nam. Hiện nay hầu như không phát triển được. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 6 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Vừng Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, hiện đang trồng đại trà tại Nghệ An, Thanh Hĩa, Gia Lai, An Giang.Hiện nay vừng chủ yếu được xuất khẩu sang Nhật (cả hạt và dầu). Dừa Diện tích trên 180000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ha, bằng ¼ so với cọ dầu. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa rất hiệu quả đối với nông dân do các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ công mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá dừa trái tăng (khoảng 15000 đ/l). Đậu Hạt thu mua trong dân 5000 đ/kg, đậu nành nhập khẩu từ Mỹ 3500 nành đ/kg ( kể cả thuế nhập khẩu). Hướng Trồng thử nghiệm ở Củ Chi (đạt khoảng 2.5 tấn /ha), Lâm Đồng ( đạt dương 3.5 – 5 tấn/ha). Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể. Do đĩ hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu cĩ triển vọng. Bông vải Theo chính sách Nhà nước về tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diện tích trồng cây bông sẽ phát triển nhanh chĩng. Diện tích 2003, 2005, 2010 tương ứng là 33000 ha, 60000ha và 120000ha. Dầu hạt bông cải cĩ thể là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất BD và ta chưa loại được độc tố gossypol nên không thể dùng để sản xuất dầu ăn. Dầu bông vải thô hiện nay giá khoảng 7000 đ/l. (Theo báo cáo khoa học lần thứ nhất về nhiên liệu cĩ nguồn gốc sinh học (Biofuel và BD ở Việt Nam) 23/08/2006 trang 18) Tính chất Thành phần acid béo (i) Acid panmitic C(16:0) (ii) Acid stearic C(18:0) (iii) Acid oleic C(18:1) (iv) Acid linoleic C(18:2) (v) Acid linolenic C(18:3) Tỉ trọng Độ nhớt ở 400C (mm2/s) Điểm chớp cháy (0C) Nhiệt trị (MJ/kg) Chỉ số acid Dầu hạt cao su Dầu hoa hướng dương Dầu hạt cải Dầu hạt Dầu hạt bông cải dậu nành 10,2 8,7 24,6 39,6 16,3 0,91 66,2 198 37,5 34 6,8 3,26 16,93 73,73 0 0,918 58 220 39,5 0,15 3,49 0,85 64,4 22,3 8,23 0,914 39,5 280 37,6 1,14 11,67 0,89 13,27 57,51 0 0,912 50 210 39,6 0,11 11,75 3,15 23,26 55,53 6,31 0,92 65 230 39,6 0,2 Nước ta tuy là nước nông nghiệp nhưng hàng năm chúng ta vẫn phải nhập một lượng rất lớn dầu thực vật để tinh luyện phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Sở dĩ như vậy vì giá mua nguyên liệu hạt, quả cĩ dầu ở nước ta đôi khi bằng hoặc cao hơn so với giá nhập dầu thực vật thô từ những nước cĩ tiềm năng như Malayxia, Mỹ…Do đĩ ta nên định hướng nghiên cứu sản xuất BD từ các loại dầu thực vật không cĩ giá trị thực phẩm cĩ giá thành thấp như dầu bông, dầu hạt cao su, dầu hạt Jatropha … 1.2.1.2 Mỡ động vật: Mỡ động vật được chia ra làm 2 nhĩm : mỡ động vật trên cạn và mỡ động vật dưới nước. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 7 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải − Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu là palmaitic và axit stearic (mỡ heo, mỡ bị). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhĩm omêga-6 hơn, hầu như không cĩ omêga-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ thường. Các axit béo thuộc nhĩm omêga-6 cĩ tác dụng làm co mạch, tăng huyết áp. − Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhĩm omêga-3 tương đối lơn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường. Nước ta thuộc vùng nhiệt đới, cĩ nhiều sông nước nên nghề nuôi và chế biến thủy sản phát triển mạnh về cả chất và lượng, không chỉ phục vụ nhu cầu trong nước mà cịn hướng đến xuất khẩu. Trong đĩ phải kể đến nghề nuôi và chế biến cá da trơn ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Hoạt động chế biến các sản phẩm từ cá da trơn thải ra ngồi một lượng lớn các phế phẩm, ảnh hưởng đến môi trường, mà trong đĩ chiếm chủ yếu là dầu hạt cao su. Do đĩ, nếu sử dụng dầu hạt cao su như nguồn nguyên liệu cho nhiên liệu mới là một phương án cĩ hiệu quả về mặt kinh tế lẫn cho môi trường. Việc lựa chọn loại dầu thực vật hoặc mỡ động vật nào phụ thuộc vào nguồi tài nguyên sẵn cĩ và điều kiện khí hậu cụ thể của từng vùng. Chẳng hạn như ởÛ Châu Aâu sử dụng chỉ yếu là cải dầu và dầu hướng dương; ở Mỹ- dầu đậu nành; ở Châu Mỹ- dầu đậu nành, hướng dương và thầu dầu; ở miền Nam Châu Phi- dầu đậu nành, dầu mè; ở Đông Nam Á- dầu cọ, dầu dừa và dầu mè; ở Châu Uùc- cải dầu,dầu lanh và dầu cọ nhập từ Đông Nam Á. Sử dụng nguồn tài nguyên sẵn cĩ, các nguyên liệu phế thải sẽ gĩp phần làm giảm giá BD, đưa BD vào sử dụng rộng rãi hơn. 1.2.2 Giới thiệu dầu hạt cao su Cây cao su (danh pháp khoa học là Hevea brasiliensis) là một lồi cây thân gỗ thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae). Nhân hạt cao su ( chiếm 50 – 60% hạt) chứa 40 – 50 % (khối lượng hạt) là dầu cĩ màu nâu. Hạt cao su cĩ hình elipxoid với nhiều kích cỡ, dài 2.5 – 3 cm. Hạt bĩng, nặng 2- 4 g/hạt, trên hạt cĩ các chấm nâu. Hàng năm, khoảng tháng 8 hoặc tháng 9 là thời điểm cao su cho trái rộ nhất với năng suất khoảng 1 tấn hạt/ 1 ha. Theo thống kê trên thế giới, khi ép 1 tấn hạt, trung bình ta thu được 100 kg dầu hạt cao su. Tại Việt Nam, theo thống kê năm 2007, diện tích trồng cao su hơn 500000 ha( Theo SVTH: Hồ Thanh Tuyền 8 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải http://www.hochiminhcity.gov.vn/left/tin_tuc/tin_thoi_su/2007/08/27-082007.02). Thu nhập từ cây cao su chỉ chú ý đến mủ và thân, cịn hạt cao su thì bị bỏ quên. Như vậy, với 500000 ha ta sẽ thu được 5000 tấn hạt, tương đương 500 tấn dầu. Dầu hạt cao su cĩ chứa cyanogenic glycosides, hợp chất này dưới tác dụng của enzyme đặc hiệu hoặc trong môi trường acid yếu sẽ chuyển hĩa thành hợp chất cyanua. Do đĩ dầu cao su không thể sử dụng được trong thực phẩm. Thực ra, hạt dầu cao su cũng cĩ khả năng chế biến ra Methyl Ester như các loại dầu thực vật khác để sử dụng trong công nghiệp. Vỏ bọc rớt trên đất được thu về và tách lấy nhân hạt.Những nhân hạt này được sấy khô để tách ẩm. Sau đĩ, hạt được đưa vào máy nghiền và dầu được lọc lấy. Dầu qua lọc sẽ được dùng làm nguyên liệu để sản xuất Biodiesel. Tại thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận cĩ khoảng 20 cơ sở thủ công hoặc bán thủ công ép hạt cao su lấy dầu với hiệu suất khoảng 17% là cao nhất và mỗi cơ sở chỉ làm khoảng vài tấn hạt trong một ngày, mặc khác do nguồn nguyên liệu không ổn định ( cao su cho trái rộ chỉ trong khoảng 2 tháng) nên giá thành dầu hạt cao su rất cao, khoảng 17000 đồng/kg ( giá hạt trung bình khoảng 2500 đồng/kg). SVTH: Hồ Thanh Tuyền 9 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Để sử dụng hiệu quả hạt cao su đang cĩ ta phải đổi mới công nghệ chiết, tách nhằm tăng hiệu suất lên 30% và qua đĩ ta cĩ thể dùng dầu này để sản xuất Metyl Este giá thành khoảng 10000 đồng/ lít nhưng chất lượng tương đương với chất lượng Metyl Este của dầu đậu nành mà ở Mỹ đang sản xuất sử dụng và xuất khẩu với tên thương mại là Soyat. Thành phần dầu cao su thu được: − Chứa trên 90% gốc Acid cĩ mạch C18 và phân tử lượng khoảng 870± 10, Kg/m3 − Chỉ số Iot 130 ± 5 g iot/ 100g. − Chỉ số xà phịng 185 ± 5 mg KOH/g. − Chỉ số acid 50 ± 5 mg KOH/g. − Acid trong dầu hạt cao su gồm 2 nhĩm chính: + Acid béo bão hịa: o Acid Palmitic o Acid Stearic + Acid béo không bão hịa: o Acid oleic o Acid linoleic o Acid linolenic Trong dầu hạt cao su, các metyl este của các acid béo no làm tăng điểm đông, trị số cetan và tăng độ bền trong khi những polymer không no làm giảm điểm đông, trị số cetan và cả độ bền, Loại và thành phần acid béo cĩ trong dầu thực vật phụ thuộc vào vùng đất trồng cây và điều kiện chăm sĩc. Mặc dù cây thực vật thuộc nhĩm cĩ độ bay hơi thấp trong tự nhiên, nĩ lại nhanh chĩng tạo ra các hợp chất dễ cháy cĩ khả năng bay hơi khi cháy. 1.3 Công nghệ sản xuất BD : 1.3.1 Các phương pháp điều chế BD từ dầu thực vật: Để sản xuất BD cần áp dụng các phương pháp xử lí VO để tính chất của nĩ gần với nhiên liệu Diesel. Sự khác nhau cơ bản của VO so với nhiên liệu Diesel chính là độ nhớt. Aûnh hưởng của độ nhớt cao làm cho hệ thống cấp nhiên liệu của động cơ làm việc không bình thường, nên chất lượng của quá trình phun và cháy kém hơn. Do chất lượng của quá trình phun và cháy kém nên các chỉ tiêu của động cơ Diesel sẽ kém đi khi sử dụng VO. Vì lý do trên, trong số các giải pháp xử lý VO để tính chất của nĩ gần với Diesel thì các giải pháp làm giảm độ nhớt được quan tâm trước tiên. 1.3.1.1 Phương pháp sấy nĩng: Hiện ít sử dụng vì không thích hợp, cần cĩ nhiệt độ trên 80 0C. 1.3.1.2 Phương pháp pha lỗng: Đây là phương pháp đơn giản, dễ dàng thực hiện ở mọi qui mô. Pha trộn được tiến hành bằng phương pháp cơ học, không địi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận được bền vững và ổn định trong thời gian dài. Nhược điểm của phương pháp này là khi tỷ lệ dầu thực vật lớn hơn 50% thì không thích hợp, vì lúc này độ nhớt của hỗn hợp lớn hơn độ nhớt Diesel nhiều. Khi pha lỗng Diesel bằng dầu thực vật, hỗn hợp 10% VO cĩ độ nhớt thay đổi không đáng kể so với Diesel và thể hiện tính năng kỹ thuật tốt đối với động cơ Diesel. 1.3.1.3 Phương pháp cracking: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 10 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Quá trình này gần giống với quá trình cracking dầu mỏ. Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hydrocacbon của VO dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp. Sản phẩm của quá trình cracking VO thông thường bao gồm khí, xăng, Diesel và một số sản phẩm phụ khác. Phương pháp này cĩ nhược điểm là tốn năng lượng, khĩ thực hiện ở qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu. 1.3.1.4 Phương pháp nhũ tương hĩa: Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai chất lỏng mà thông thường không tan được với nhau. Thể trong ( thể phân tán) là các giọt nhỏ được phân tán trong thể ngồi ( chất phân tán). Tùy theo môi trường chất phân tán mà người ta gọi thí dụ như là nhũ tương nước trong dầu hau nhũ tương dầu trong nước. Để tạo độ bền cho nhũ tương cĩ thể cho thêm các chất hoạt tính bề mặt ( như chất nhũ hĩa, xà phịng…), các chất này ngăn hỗn hợp tự tách ra thành các thành phần riêng lẻ. Nhìn về mặt nhiệt động lực học thì nhũ tương lại là một hệ thống không bền. Nguyên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt. Với thiết bị tạo nhũ cĩ thể tạo ra nhũ tương VO – rượu trong đĩ các hạt rượu cĩ kích thước hạt khoảng 150 µm được phân bố đều trong nhũ tương. Nhược điểm: khĩ khăn trong việc tạo và duy trì nhũ, lọc nhiên liệu và do rượu bay hơi ( nhiệt độ hĩa hơi của rượu thấp) làm cản trở hoạt động bình thường của hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ. 1.3.1.5 Phương pháp transeste hĩa: Este là sản phẩm khi thay thế 1 hoặc nhiều nguyên tử hidro trong phân tử acid bằng gốc hidrocacbon. Phản ứng transeste cĩ thể hiểu nôm na là phản ứng cĩ dạng: R-COO- R’ + R”→ R-COO- R” + R’Đây là phương pháp không phức tạp cĩ thể thực hiện ở qui mô nhỏ với điều kiện cần cĩ các hiểu biết cơ bản về phản ứng este hĩa. Trong các phương pháp trên, phản ứng transete hĩa là lực chọn tối ưu do quá trình phản ứng đơn giản và tạo ra sản phẩm este cĩ tính chất hĩa lý gần với nhiên liệu Diesel. Hơn nữa, các este cĩ thể đốt cháy trực tiếp trong buồng đốt động cơ và khả năng hình thành cặn rất thấp. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 11 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Các kỹ thuật thực hiện phản ứng transeste hĩa: So với các phương pháp khác, phương pháp khuấy gia nhiệt cĩ nhiều triển vọng áp dụng trong công nghiệp do tính dễ thực hiện. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian phản ứng dài. Để khắc phục nhược điểm này, ta sẽ dùng xúc tác thích hợp. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 12 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải 1.3.2Các loại xúc tác thường sử dụng cho phản ứng chuyển hĩa este 1.3.2.1 Xúc tác acid Thường sử dụng các acid Bronsted như H2SO4, HCl và acid sulfonic ( acod p-toluensulfomic). Phản ứng cho độ chuyển hĩa các ankyl cao. Tuy nhiên phản ứng diễn ra chậm, thời gian phản ứng là hơn 3 giờ để đạt đến độ chuyển hĩa hồn tồn. Phản ứng chọn lọc, địi hỏi nhiệt độ cao (trên 1000C). Ngồi ra xúc tác acid cĩ giá thành khá cao và cịn gây ăn mịn thiết bị phản ứng, đây cũng là một trong những nguyên nhân chính làm cho loại xúc tác này ít được sử dụng rỗng rãi trong công nghiệp. Thường ta chỉ dùng xúc tác khi dầu thực vật cĩ hàm lượng acid béo tự do FFA ( Free fatty acid) cao. 1.3.2.2 Xúc tác base Phản ứng diễn ra nhanh hơn khi ta dùng xt acid. Vì lý do này, cũng với việc xúc tác base ít ăn mịn thiết bị hơn acid nên loại xúc tác này rất được ưa chuộng trong công nghiệp, như là alkoxit kim loại kiềm, các hidroxit cũng như các muối cacbonat của kali và natri. 1.3.2.3 Xúc tác enzyme Do tính sẵn cĩ và sự thân thiện với môi trường, các enzyme thủy phân ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Chúng cịn cĩ tính chọn lọc cao, tương đối ổn định và chịu được môi trường dung môi hữu cơ. Mặc dù phản ứng chuyển hĩa este với xúc tác lipase chưa được đưa vào sản xuất công nghiệp, những nghiên cứu về xúc tác enzyme vẫn được phát triển mạnh mẽ. Điểm chủ yếu của những công trình này là tối ưu hĩa các điều kiện phản ứng (dung môi, nhiệt độ, pH, cơ chế sinh enzyme…) để thiết lập những đặc tính phù hợp để áp dụng vào sản xuất. Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn chưa hiệu quả bằng khi ta dùng xúc tác base và thời gian phản ứng cịn khá dài ( hàng chục giờ). SVTH: Hồ Thanh Tuyền 13 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Như đã nêu ở trên, dầu hạt cao su chứa một lượng lớn acid béo tự do FFA. Khi dùng kiềm làm xúc tác cho phản ứng transeste hĩa, những acid béo tự do này phản ứng với xúc tác kiềm tạo ra xà phịng, gây kiềm hãm sự phân tách của este và glixerin. Một quá trình chuyển vị este 2 giai đoạn được phát triển để chuyển hĩa dầu cĩ FFA cao thành những đơn este của nĩ. Bước đầu, phản ứng este hĩa với xúc tác acid làm giảm hàm lượng FFA trong dầu xuống dưới 2%. Bước thứ hai, quá trình chuyển vị este với xúc tác kiềm chuyển sản phẩm của bước đầu thành những đơn este và glixerin. 1.3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hĩa este : Nguyên liệu: Thành phần và bản chất của nguyên liệu cĩ ảnh hưởng quan trọng đến quá trình điều chế biodiesel. Theo cơng trình nghiên cứu “Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo phương pháp hĩa siêu âm” do tác giả Nguyễn Thị Phương Thoa làm chủ nhiệm đề tài [14], trong khi cĩ thể sử dụng NaOH làm xúc tác cho quá trình ester hĩa dầu đậu nành, việc sử dụng NaOH trong quá trình ester hĩa dầu cọ sẽ dẫn đến phản ứng xà phịng hĩa quá mức làm giảm hiệu suất thu methyl ester. Các tác giả này khuyến cáo rằng, trong trường hợp ester hĩa dầu cọ, xúc tác KOH nên được sử dụng thay cho NaOH. Ngịai ra, lượng axít béo tự do cĩ trong nguyên liệu ban đầu cũng cần được xử lý trước khi tiến hành phản ứng ester hĩa. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 14 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Nhiệt độ phản ứng: đây là lọai phản ứng thu nhiệt nên nhiệt độ phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng tăng, dẫn đấn hiệu suất phản ứng tăng. Tuy nhiên, khi thực hiện phản ứng ở điều kiện áp suất thường thì nhiệt độ phản ứng khơng nên vượt quá nhiệt độ sơi của methanol. Thời gian phản ứng: thời gian phản ứng ở một giai đọan nhất định tăng thì hiệu suất phản ứng cũng tăng. Tuy nhiên, vì đây là một phản ứng thuận nghịch nên đến một lúc nào đĩ, phản ứng sẽ đạt cân bằng. Nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng sẽ làm giảm hiệu suất do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng chủ yếu cĩ thể là do thời gian phản ứng quá lâu sinh ra những sản phẩm khơng mong muốn làm giảm họat tính xúc tác, hoặc do sự gia tăng phản ứng xà phịng hĩa (trong trường hợp sử dụng xúc tác kiềm) dẫn đến giảm hiệu suất phản ứng và khả năng phân tách sản phẩm. Tỷ lệ (methanol:dầu): theo lý thuyết thì 1 mol dầu chỉ cần 3 mol alcol, tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ mol methanol thì hiệu suất phản ứng tăng. Tỷ lệ xúc tác:dầu: Sự gia tăng tỷ lệ xúc tác:dầu sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Vì vậy, ta cần khảo sát tìm tỷ lệ xúc tác:dầu cho hợp lý đối với mỗi lọai xúc tác. Tốc độ khuấy trộn: Phản ứng chuyển hĩa ester dầu thực vật với alcol mạch ngắn là hỗn hợp phản ứng hai pha. Sự hịa trộn các pha rất khĩ khăn. Vì vậy, tốc độ khuấy phải lớn để tăng hiệu suất phản ứng. Ở một số nước người ta sử dụng tetrahydrofurane (THF) trong hỗn hợp phản ứng. Lúc này tốc độ khuấy khơng ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng nữa [12]. Tuy nhiên, giá thành của THF tương đối cao [13]. Ngịai ra, thành phần, bản chất và cấu trúc của xúc tác cũng đĩng một vai trị quan trọng lên hiệu suất của phản ứng. 1.3.4 Phản ứng điều chế Biodiesel 1.3.4.1 Các loại phản ứng thường sử dụng : Trong dầu thực vật và mỡ động vật, thành phần chính là Triglycerit và acid béo tự do ( lượng ít hơn Triglycerit nhiều). Quá trình chuyển hĩa dầu mỡ thành nhiên liệu sinh học cĩ thể chia làm hai loại phản ứng: − Phản ứng chuyển hĩa acid béo : được gọi phản ứng este hĩa − Phản ứng chuyển hĩa Triglycerit: được gọi là phản ứng ancol phân 1.3.4.1.1 Phản ứng este hố: Phản ứng este hố điều chế Biodiesel là phản ứng giữa axit béo với ancol tạo thành este và nước. Trong trường hợp axit hay ancol cĩ nhiều hơn hai chức thì sản phẩm phản ứng cĩ thể là monoeste hoặc polyeste tuỳ thuộc vào tỷ lệ mol sử dụng: Trong trường hợp cả hai chất tham gia phản ứng đều đa chức thì phản ứng cĩ thể xảy ra theo nhiều chiều hướng khác nhau. Thông thường người ta áp dụng loại phản ứng này trong việc tổng hợp các polyme là các polyeste. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 15 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Các phản ứng trên đều là thuận nghịch. Khi tiến hành ở điều kiện thường, không xúc tác, phản ứng vẫn xảy ra nhưng rất chậm. Thậm chí ngay cả khi gia nhiệt đến nhiệt độ cao (200 oC – 300 oC) thì phản ứng xảy ra cũng khá chậm. Khi cĩ sự hiện diện của xúc tác acid Bronsted mạnh như H2SO4 , HCl ... phản ứng este ở nhiệt độ 70 oC – 150 oC đã xảy ra với tốc độ khá cao. Phương pháp này thường được sử dụng để tổng hợp nhiều este do hiệu suất thu được khá cao và tinh chế sản phẩm dễ dàng. Các xúc tác acid Lewis dị thể như Al2O3 , AlCl3 ... cũng cho kết quả khá tốt nhưng phản ứng phải được tiến hành trong pha khí. Chính vì vậy mà phương pháp nàykhá tốn kém và chỉ được sử dụng để điều chế các este đặc biệt mà phương pháp phản ứng trong pha lỏng không đáp ứng được. Nước sinh ra trong quá trình phản ứng sẽ làm giảm tốc độ cũng như hoạt tính của xúc tác nên để tăng khả năng phản ứng người ta thường sử dụng các dẫn xuất của axit như : anhydryt axit, clorua axit... Mạch hydrocacbon của axit béo càng dài thì khả năng phản ứng càng giảm. Tương tự, bậc và mức độ phân nhánh mạch của ancol càng cao thì càng giảm khả năng phản ứng. 1.3.4.1.2 Phản ứng ancol phân: Phản ứng ancol phân điều chế Biodiesel là phản ứng giữa rượu và este dạng TriGlyxerit thành este của rượu đĩ và Glyxerin. Phương trình phản ứng tổng quát: Trong đĩ R1,R2,R3 là những mạch hydrocacbon mạch dài. Đây là loại phản ứng thuận nghịch và tốc độ phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và nồng độ của loại xúc tác sử dụng, nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ tác chất, tốc độ khuấy trộn và thời gian phản ứng. 1.3.4.2 Cơ chế phản ứng: Đã cĩ nhiều cơ chế phản ứng được đề nghị nhưng cơ chế sau đây được ứng dụng rộng rãi nhất 1.3.4.2.1 Với xúc tác kiềm: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 16 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Giai đoạn đầu tiên của phản ứng là phản ứng của bazơ với ancol tạo anion ancolat và xúc tác proton hố: O O R3 R3 AnionO ancolat tấn công lênOnguyên tử cacbon ở nhĩm C=O của este O δ+ − O- - O OR O R R1 O O Oδ O R2 O R1 O R2 R3 O R3 O O H + O O R2 - OR O O RO H - + O R1 O R O R2 O R – Nhĩm ankyl trong phân tử ancol R1,R2,R3 – Gốc của axit béo M – K,Na Anion này deproton hố xúc tác và giải phĩng kim loại kiềm trạng thái hoạt động để bắt đầu tấn công một phân tử ancol mới. Cứ như thế vịng tuần hồn của phản ứng được thực hiện. Năng lượng hoạt hố là năng lượng cần thiết để tạo ra liên kết giữa anion (– OR) này với nhĩm cacbonyl. Các nhĩm thế R hay R’ cĩ xu hướng làm thay đổi tính chất của nhĩm C=O và cần tạo điều kiện dễ dàng cho phản ứng tạo ra bằng cách giảm năng lượng hoạt hố. Năng lượng hoạt hố của phản ứng ancol phân bằng Methanol cĩ giá trị trong khoảng 6 – 20 Kcal/mol. Hằng số tốc độ phản ứng k tăng theo nhiệt độ đối với TriGlyxerit (TG), DiGlyxerit và MonoGlyxerit cho cả chiều thuận và chiều nghịch. Tuy nhiên, hằng số tốc độ phản ứng tạo Glyxerin giảm theo thời gian. Giá trị kt – hằng số tốc độ phản ứng theo chiều thuận- ở nhiệt độ 60 0C tuân theo thứ tự sau: kMGt > kDGt > kTGt. Phản ứng ancol phân với xúc tác kiềm xảy ra với vận tôc lớn ngay cả ở nhiệt độ thường. Tuy nhiên nĩ chỉ cĩ lợi khi chất béo sử dụng cĩ hàm lượng axít SVTH: Hồ Thanh Tuyền 17 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải béo tự do thấp và hỗn hợp thật khan. Nếu hỗn hợp chứa nhiều nước và axit béo tự do thì xà phịng hình thành làm mất hoạt tính kiềm vì xúc tác sẽ chuyển sang dạng muối tức mất đi khả năng xúc tác cho phản ứng. Ngồi ra xà phịng cịn tạo thành cấu trúc gel làm cản trở giai đoạn tinh chế sản phẩm sau này. Ví dụ ta cĩ phản ứng xà phịng hố: O O OH C (CH2 )7CH CH(CH2 ) 7CH3 + KOH K+-O C (CH2 )7CH CH(CH2 ) 7CH3 + H2 O Kali hydroxit Axit oleic Kali oleate (xa phong) Nước trong hỗn hợp cịn gây ra một hiện tượng bất lợi khác là phản ứng thuỷ phân.. Và với sự cĩ mặt của xúc tác kiềm, các axit béo phản ứng với kiềm lại tạo thành xà phịng. Xà phịng của các loại axit béo no cĩ xu hướng đĩng rắn ở nhiệt độ thường vì thế sản phảm cĩ chứa nhiều xà phịng thường quánh lại thành khối rất khĩ tinh chế. O CH2 O CH O C O OR2 O C Triglyxerit OR3 CH2 C O OR1R CH 2 1 O + H2 O R2 R3 OH 'ùc Nöô O CH O C O OR 2 + OH CH2 O OR3 C R2 Diglyxerit C R1 R3beo Axít Xúc tác bazơ chỉ tốt với trường hợp chất tham gia phản ứng là methanol tuyệt đối hay cĩ nồng độ cao. Mỗi loại dầu mỡ động thực vật đều cĩ một hàm lượng acid béo tự do (FFA) nhất định. Loại mỡ Hàm lượng FFA (% khối lượng) Dầu mỡ sau xử lý Dầu thực vật tinh luyện Dầu thải Dầu mỡ chưa xử lý 0,05 0,3 – 0,7 2 -7 5 - 30 Bảng 1.5: Hàm lượng acid béo tự do trong dầu mỡ 1.3.4.2.2 Với xúc tác axit: Cơ chế phản ứng ancol phân với xúc tác axit cĩ thể tĩm tắt bởi quá trình sau: Đầu tiên, các nhĩm cacbonyl của TG được proton hố bởi xúc tác axit. Sau đĩ các nhĩm cacbonyl đã được proton hố bị tấn công bởi ancol theo cơ chế ái nhân tạo hợp chất trung gian. Giai đoạn tiếp theo dung môi sẽ giúp cho quá trình dịch chuyển điện tích tạo điều kiện cho sự tách nhĩm. Giai đoạn 4 là sự SVTH: Hồ Thanh Tuyền 18 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải hình thành hợp chất trung gian, ankyl este được proton hố và một phân tử DG. Giai đoạn 5 cĩ sự chuyển hố proton làm tái tạo xútác axit. Quá trình trên được lặp lại cho este và 1 phân tử Glyxerin. O O đến khi tạo thành 3 ankyl R3 R3 O O O O δ - − H δ+ O R O+ O (1 ) R1 O O A H A- O R2 H R1 O R2 (2 ) O O R3 O O H H - H+,+ H+ O O+ R3 (3) R1 O O R2 O+ R1 O R O O O O R H R2 (4) O R3 O H O -H + O O R1 O+ AO R O (5) R1 + O H A R R2 A – H Xúc tác axit R1,R2,,R3 Gốc của axit béo Yếu tố khiến cho xúc tác cĩ khả năng làm tăng hiệu quả quá trình phản ứng là nhờ vào quá trình proton hố nhĩm cacbonyl của TG. Sự tác động qua lại giữa xuc tác và chất mang làm tăng tính ái điện tử của nguyên tố cacbon của nhĩm cacbonyl kế cận làm cho nĩ bị tấn công bởi tác nhân ái nhân. SVTH: Hồ Thanh Tuyền 19 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải So với xúc tác axít, cơ chế phản ứng xúc tác bazơ thực hiện sự hoạt hố phản ứng một cách trực tiếp hơn hay sự khác biệt giữa hai loại xúc tác này là xúc tác axit tạo tác nhân ái điện tử cịn xúc tác bazơ tạo tác nhân ái nhân. CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1. 2.1.1 Quy trình cơng nghệ: Sơ đồ bố trí thiết bị: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 20