Tài liệu Khảo sát quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải và methanol

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Vũ ng Tà u KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM a- TRƯƠNG NGUYỄN PHƯƠNG TRANG Rị KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN PHẾ THẢI VÀ METHANOL Bà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HOC Tr ườ ng ĐH Người hướng dẫn THS. NGUYỄN THANH THIỆN BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 u TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Vũ ng Tà KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Rị a- TRƯƠNG NGUYỄN PHƯƠNG TRANG Bà KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN PHẾ THẢI VÀ METHANOL Người hướng dẫn THS. NGUYỄN THANH THIỆN Tr ườ ng ĐH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HOC BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc u TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MSSV: 0852010191 Nơi sinh: Đồng Nai Vũ ng Họ và tên sinh viên: Trương Nguyễn Phương Trang Ngày, tháng, năm sinh: 03/09/1990 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Hóa Học Tà ------o0o----- I. TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát quá trình tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải và methanol II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xác định thành phần và một số chỉ tiêu của dầu ăn phế thải dùng làm nguyên liệu.  Tiến hành khảo sát quá trình tổng hợp Biodiesel qua hai giai đoạn để tìm ra các thông số tối ưu cho công nghiệp sản xuất Biodiesel.  Đo các chỉ tiêu cơ bản của Biodiesel thành phẩm. Rị a-  III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 28/03/2012 Bà IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/07/2012 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ng ĐH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Tr ườ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Ths. Nguyễn Thanh Thiện Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 28 tháng 07 năm 2012 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) ng ườ Tr ĐH Bà Rị a- Vũ ng u Tà u MỞ ĐẦU Tà Hiện nay, môi trường là vấn đề đang được mọi quốc gia trên thế giới quan tâm. Ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở thành mối e ngại lớn cho toàn thể xã hội, trong đó ô nhiễm không khí là một trong những dạng ô nhiễm môi trường Vũ ng được quan tâm nhiều nhất. Ô nhiễm không khí chủ yếu là do khói thải từ các nhà máy, khu công nghiệp và từ các phương tiện giao thông. Đặc biệt, khi các phương tiện giao thông ngày càng gia tăng thì nguy cơ thải ra môi trường các chất độc hại cũng tăng theo. Các phương tiện giao thông muốn hoạt đông cần phải có nhiên liệu, trong đó có Diesel. Do vậy, muốn giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường thì nhiên liệu cần phải đạt những yêu cầu chất lượng cần thiết. Vì thế, việc nâng a- cao chất lượng nhiên liệu và tìm ra những nhiên liệu mới để làm giảm hàm lượng khí thải đang ngày càng được chú trọng nghiên cứu. Rị Trong những năm gần đây, rất nhiều nước trên thế giới đã quan tâm đến việc sản xuất ra các loại nhiên liệu sạch, đáng chú ý nhất là nhiên liệu sinh học. Biodiesel là một dạng nhiên liệu sinh học được quan tâm hơn cả do xu hướng Bà Diesel hóa động cơ trên toàn cầu, và giá diesel khoáng ngày càng tăng cao. Hơn nữa, biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được. ĐH Ở Việt Nam đã có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước như dầu đậu nành, dầu hạt cải, dầu cao su, mỡ cá,…và đã thu được kết quả khá tốt. Tuy nhiên vì nền công nghiệp sản xuất dầu mỡ nước ta còn khá non trẻ, chưa đáp ứng được nguồn nguyên liệu cho sản xuất ng biodiesel ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu sản xuất biodiesel từ dầu ăn tinh chế thì giá thành khá cao, và còn ảnh hưởng đến an ninh lương thực. Do đó, việc tìm kiếm ườ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện của đất nước vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Với mục đích đó, Tr việc tận dụng nguồn dầu ăn phế thải và mỡ cá làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel là có ý nghĩa thực tế rất lớn. Bởi đây là nguồn nguyên liệu có trữ lượng tương đối lớn, lại rẻ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người dân. Chính vì i vậy trong bài luận văn này, tôi xin được nghiên cứu đề tài “ Tổng hợp Biodiesel từ Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- Vũ ng Tà Biodiesel từ dầu ăn phế thải theo qui mô công nghiệp đạt hiệu suất cao. u dầu ăn phế thải và Methanol” nhằm khảo sát các yếu tố cần thiết để có thể sản xuất ii Tà u LỜI CẢM ƠN Tôi xin phép được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths. Nguyễn Thanh Thiện – Giáo viên hướng dẫn cho tôi trong lần làm luận văn này. Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ Vũ ng bảo để tôi có thể hoàn thành bài luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn toàn bộ các thầy cô giáo trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm trường đại học Bà Rịa-Vũng Tàu đã tạo điều kiện cho tôi được thực nghiệm tại phòng thí nghiệm hóa của trường với các trang thiết bị đầy đủ để tôi có thể hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp đúng thời gian quy định. a- Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các bạn bè trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm bài luận văn này. Rị Tôi xin chân thành cảm ơn. Bà Vũng Tàu, ngày 3 tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện Tr ườ ng ĐH Trương Nguyễn Phương Trang iii iv ng ườ Tr ĐH Bà Rị a- Vũ ng u Tà MỤC LỤC u Trang Tà LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................iii MỤC LỤC................................................................................................................ iv Vũ ng DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii DANH MỤC SƠ ĐỒ ............................................................................................. viii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. ix TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................... x a- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................. 1 I. NHIÊN LIỆU DIESEL ......................................................................................... 1 Rị 1. Khái quát về nhiên liệu diesel .............................................................................. 1 2. Nhu cầu sử dụng nhiên liệu.................................................................................. 1 Bà 3. Nhiên liệu diesel khoáng và vấn đề ô nhiễm môi trường .................................... 2 II.NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ BIODIESEL....................................................... 4 1. Nhiên liệu sinh học............................................................................................... 4 ĐH 2. Biodiese ................................................................................................................. 5 2.1. Lịch sử phát triển của nhiên liệu biodiesel ....................................................... 5 2.2. Một số đặc tính của biodiesel ............................................................................ 6 2.2.1. Sức căng bề mặt, độ nhớt và điểm vẩn đục ....................................................... 6 ng 2.2.2. Độ ổn định oxi hóa ........................................................................................... 6 2.2.3. Chỉ số cetane .................................................................................................... 7 ườ 2.2.4. Điểm chớp cháy................................................................................................ 7 2.2.5. Nhiệt độ sôi ...................................................................................................... 7 Tr 2.2.6. Trọng lượng riêng............................................................................................. 7 2.3.Ưu, nhược điểm khi sử dụng Biodiesel .............................................................. 8 2.3.1.Ưu điểm............................................................................................................. 8 v 2.3.2. Nhược điểm ...................................................................................................... 9 u 2.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và ở Tà Việt Nam ................................................................................................................. 10 2.4.1. Trên thế giới ................................................................................................... 10 2.4.2. Tình hình trong nước ...................................................................................... 12 Vũ ng 2.5. Nguyên liệu sản xuất Biodiesel ........................................................... 13 a. Dầu ăn phế thải..................................................................................................... 13 b. Rượu .................................................................................................................... 15 2.6. Phân loại các phương pháp tổng hợp biodiesel.............................................. 16 2.6.1. Phương pháp sấy nóng.................................................................................... 16 a- 2.6.2. Phương pháp pha loãng................................................................................... 17 2.6.3. Phương pháp Cracking ................................................................................... 17 Rị 2.6.4. Phương pháp nhũ tương hóa ........................................................................... 18 2.6.5. Phương pháp ester hóa.................................................................................... 18 a. Cơ sở hóa học....................................................................................................... 18 Bà b. Các phương pháp kỹ thuật để điều chế ankyl ester................................................ 20 c. Xúc tác sử dụng trong quá trình ester hóa ............................................................. 21 ĐH d. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng trao đổi este ................................................. 23 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM ............................................................................ 27 I. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................................... 27 ng II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................... 27 III. THỰC NGHIỆM ............................................................................................. 27 ườ 1. Thiết bị phản ứng ............................................................................................... 27 2. Chuẩn bị nguyên liệu.......................................................................................... 28 Tr 3. Khảo sát nguyên liệu dầu ................................................................................... 28 4. Xác định các chỉ số cơ bản của nguyên liệu dầu ............................................... 28 4.1. Cách xác định độ nhớt ....................................................................................... 28 vi 4.2. Cách xác định chỉ số axit ................................................................................... 29 u 5. Khử nước trong dầu ăn trước khi phản ứng..................................................... 29 Tà 6. Khảo sát quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải ............................... 30 6.1. Thực hiện phản ứng giai đoạn 1......................................................................... 30 Vũ ng 6.2. Thực hiện phản ứng giai đoạn 2......................................................................... 33 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 35 I. KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU ............................................................................ 35 II. KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG METHYLESTER TRONG HỖN HỢP GIỮA DẦU NGUYÊN LIỆU VÀ METHYLESTER ĐẾN ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC .... 36 a- III. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ .......................................... 38 1. Giai đoạn 1.......................................................................................................... 38 Rị 1.1. Ảnh hưởng của thời gian đến độ nhớt và chỉ số axit........................................... 38 1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt và chỉ số axit .......................................... 40 1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ Methanol/dầu đến độ nhớt và chỉ số axit (theo thể tích)..... 41 Bà 1.4. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến độ nhớt và chỉ số axit............................ 42 2. Giai đoạn 2.......................................................................................................... 43 2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất tổng hợp Biodiesel................................ 43 ĐH 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp Biodiesel................................. 44 2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ Methanol/bán sản phẩm đến hiệu suất tổng hợp Biodiesel. 45 2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp Biodiesel................. 47 ng IV. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM .......................... 48 ườ CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN.................................................................................... 49 I. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 49 Tr II. HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU................................................................ 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................... 52 vii u DANH MỤC BẢNG Tà Trang Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020 .................................... 2 Vũ ng Bảng 1.2. Sản lượng Biodiesel ở các nước Châu Âu năm 2004................................. 11 Bảng 3.1. Kết quả kiểm nghiệm................................................................................ 35 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Methylester đến độ nhớt của hỗn hợp................. Methylester và dầu nguyên liệu ................................................................................ 36 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của độ nhớt và chỉ số axit theo thời gian ................................ 38 a- Bảng 3.4. Ảnh hưởng của độ nhớt và chỉ số axit theo nhiệt độ.................................. 40 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của độ nhớt và chỉ số axit theo tỷ lệ Methanol/dầu ................. 41 Rị Bảng 3.6. Ảnh hưởng của độ nhớt và chỉ số axit theo hàm lượng xúc tác ................. 42 Bảng 3.7. Bảng kết quả khảo sát thời gian ................................................................ 43 Bà Bảng 3.8. Bảng kết quả khảo sát nhiệt độ ................................................................. 44 Bảng 3.9. Bảng kết quả khảo sát tỷ lệ ....................................................................... 45 Bảng 3.10. Bảng kết quả khảo sát lượng xúc tác....................................................... 47 ĐH Bảng 3.11. Bảng so sánh chỉ tiêu chất lượng của biodiesel sản phẩm với biodiesel....... Tr ườ ng chuẩn theo tiêu chuẩn ASTM 6751-02 ..................................................................... 48 viii u DANH MỤC SƠ ĐỒ Tà Trang Sơ đồ 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Methylester đến độ nhớt của hỗn hợp................ Vũ ng Methylester và dầu nguyên liệu ................................................................................ 38 Sơ đồ 3.2. Sự phụ thuộc của độ nhớt theo thời gian .................................................. 39 Sơ đồ 3.3. Sự phụ thuộc của chỉ số axit theo thời gian .............................................. 39 Sơ đồ 3.4. Sự phụ thuộc của độ nhớt theo nhiệt độ ................................................... 40 Sơ đồ 3.5.Sự phụ thuộc của chỉ số axit theo nhiệt độ ............................................... 40 a- Sơ đồ 3.6. Sự phụ thuộc của độ nhớt vào tỷ lệ Methanol/dầu.................................... 41 Sơ đồ 3.7. Sự phụ thuộc của chỉ số axit vào tỷ lệ Methanol/dầu................................ 41 Rị Sơ đồ 3.8. Sự phụ thuộc của độ nhớt vào hàm lượng xúc tác .................................... 42 Sơ đồ 3.9. Sự phụ thuộc của chỉ số axit vào hàm lượng xúc tác ................................ 42 Sơ đồ 3.10. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất................................... 43 Bà Sơ đồ 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất.................................... 44 Sơ đồ 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ Methanol/bán sản phẩm đến hiệu suất ................... 46 Tr ườ ng ĐH Sơ đồ 3.13. Ảnh hưởng của lượng xúc tác đến hiệu suất........................................... 47 ix Tà u DANH MỤC HÌNH Trang Vũ ng Hình 1.1. Quá trình hydrocraking dầu thực vật ......................................................... 17 Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị phản ứng ............................................................................. 27 Hình 2.2. Thao tác khử nước trong dầu nguyên liệu ................................................. 30 Hình 2.3. Thiết bị sử dụng tiến hành phản ứng ......................................................... 31 Hình 2.4. Phễu chiết ................................................................................................. 32 a- Hình 4.1. Bán sản phẩm sau giai đoạn 1 ................................................................... 49 Hình 4.2. Sự phân pha sau giai đoạn 2...................................................................... 50 Tr ườ ng ĐH Bà Rị Hình 4.3. Biodiesel sản phẩm sau khi sấy, lọc .......................................................... 50 x Tà u TỪ VIẾT TẮT : European Union (Khối liên minh Châu Âu) ASTM : American Society for Testing and Materials (Hiệp hội Mỹ về kiểm nghiệm và vật liệu) Vũ ng EU : Tert-ButylHydroQinone HFRR : High-frequency receiprocating rig (Tần số qua lại thiết bị) B5 : Biodiesel 5% B20 : Biodiesel 20% Tr ườ ng ĐH Bà Rị a- TBHQ xi Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT u CHƯƠNG I Tà TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I. NHIÊN LIỆU DIESEL Vũ ng 1. Khái quát về nhiên liệu diesel Diesel là một loại nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ. Thường thì diesel là phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi từ 250 đến 350oC, chứa các hydrocacbon có số cacbon từ C16 đến C20, C21, với thành phần chủ yếu là n-parafin, iso-parafin và một lượng nhỏ hydrocacbon thơm, trong đó có một số hợp chất phi hydrocacbon (hợp chất chứa N, O, S). Phân đoạn này được dùng làm nhiên liệu cho một loại động cơ đốt a- trong tự bắt cháy do nhà bác học Rudolf Diesel sáng chế, nên gọi là nhiên liệu diesel. [2] Rị 2. Nhu cầu sử dụng nhiên liệu Ngày nay cùng với sự gia tăng dân số mạnh mẽ và nhịp độ phát triển kinh tế ngày càng tăng cao, kéo theo nhu cầu sử dụng các nguồn nhiên liệu ngày càng nhiều để Bà phục vụ các lĩnh vực khác nhau. Khối lượng nhiên liệu sử dụng đến năm 2020 dự đoán đạt tới 13.6 tỉ tấn dầu quy đổi, gấp 1.5 lần so với 9.1 tỉ tấn năm 2000. Nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu và khí tự nhiên) được dự đoán là đóng góp tới ĐH 90% trong mức tăng sự tiêu thụ năng lượng nói trên, và vì thế nó tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong các dạng năng lượng. Sự tiêu thụ dầu mỏ dự báo là lớn nhất trong các dạng nhiên liệu hóa thạch, ước tính khoảng 35% trong tổng mức tiêu thụ năng lượng chủ yếu, tiếp sau đó là khí tự nhiên 30% và than đá là 26%. Mức tiêu thụ dầu mỏ được ng dự đoán tăng từ 70 triệu thùng/ngày trong năm 2000 đến 102 triệu thùng/ngày vào năm 2020, tốc độ tăng trung bình hàng năm khoảng 1.9%. Trong đó, Châu Á góp phần tăng ườ 50% mức tiêu thụ trên và sử dụng nhiều nhất là lĩnh vực giao thông vận tải (chiếm 60%). Tr Đối với nước ta là một nước đang phát triển, nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày càng tăng, vì vậy nhu cầu về năng lượng sẽ tăng mạnh trong thời gian tới. Dự báo tỷ lệ nhập khẩu năng lượng ở nước ta đến năm 2020 khoảng 11 – 20%, và tăng lên 50 – 58% vào năm 2050. Riêng nguồn dầu mỏ, theo thống kê của Tổng công ty Xăng dầu Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - 1- Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT Việt Nam (Petrolimex) vào năm 2004, thì mức tiêu thụ xăng dầu của cả nước khoảng đoạn 2005 – 2020. Số liệu cụ thể ở bảng 1.1. Tà u 13.5 triệu tấn. Dự báo nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ở Việt nam sẽ tăng mạnh trong giai Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020 Sản phẩm 2005 2010 Vũ ng Đơn vị: Nghìn tấn 2015 2020 2.829 4.156 5.090 6.024 Diesel 5.800 8.740 11.140 13.024 Kerosen 440 420 392 360 Nhiên liệu JA1 419 615 844 1.023 Dầu FO 2.878 3.665 4.350 5.089 Tổng số nhiên liệu 12.362 17.596 21.816 26.036 Tổng số xăng diesel 8.629 12.896 16.230 19.564 Rị a- Gasoline (Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư) Bà Từ bảng số liệu trên ta thấy, trong các loại nhiên liệu thì diesel là loại nhiên liệu được tiêu thụ nhiều nhất. Điều này cho thấy diesel có tầm quan trọng rất lớn. Do đó việc tìm cách nâng cao chất lượng diesel, cũng như tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế ĐH diesel khoáng đang ngày càng cạn kiệt và thiếu hụt là hết sức cần thiết. [5] 3. Nhiên liệu diesel khoáng và vấn đề ô nhiễm môi trường Các thành phần phi hydrocacbon trong nhiên liệu diesel khoáng, như các hợp chất ng chứa lưu huỳnh, nitơ, nhựa, asphanten…khá cao. Các thành phần này không những không tốt cho động cơ, mà còn gây ô nhiễm môi trường. Các loại khí thải chủ yếu là ườ SO2, NOx, CO, CO2, hydrocacbon, vật chất dạng hạt… Khí SO2 không những gây ăn mòn động cơ mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của con Tr người, gây mưa axit… Khí CO2 là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - 2- Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT Khí CO rất độc, với lượng CO khoảng 70 ppm có thể gây ra các triệu chứng như u đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn. Lượng CO khoảng 150 - 200 ppm gây bất tỉnh, mất trí Tà nhớ và có thể gây chết người. Các thành phần hydrocacbon trong khí thải của nhiên liệu diesel đặc biệt là các hợp Vũ ng chất thơm rất có hại cho con người, là nguyên nhân gây ra các bệnh về ung thư. Khí thải diesel chứa các phần tử có kích thước rất nhỏ và các khí dễ cháy có thể đi vào sâu bên trong phổi. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh có sự liên hệ giữa các thành phần hữu cơ trong khí thải diesel với dị ứng, viêm đường hô hấp và biến đổi chức năng đường hô hấp. Nguy cơ tắc nghẽn phổi mãn tính (COPD) gia tăng 2.5% a- mỗi năm ở các công nhân bị phơi nhiễm trực tiếp với khói diesel. Như vậy, cùng với những lợi ích to lớn của nhiên liệu diesel khoáng, thì nó lại gây ra tác động xấu đến môi trường sống và sức khỏe con người. Chính vì vậy mà vấn đề Rị đặt ra là phải tìm giải pháp để nâng cao chất lượng nhiên liệu diesel, để nâng cao năng suất thiết bị, tuổi thọ động cơ, cũng như bảo vệ môi trường sinh thái. Hiện nay thì có Bà bốn phương pháp nâng cấp chất lượng nhiên liệu diesel: - Phương pháp pha trộn: pha trộn giữa nhiên liệu diesel sạch với nhiên liệu diesel kém sạch để thu được nhiên liệu diesel đảm bảo chất lượng. Phương pháp này có hiệu quả kinh tế khá cao, có thể pha trộn với các tỷ lệ khác nhau để có nhiên liệu diesel thoả ĐH mãn yêu cầu. Tuy nhiên, dầu mỏ trên thế giới chủ yếu là dầu có chứa nhiều hợp chất phi hydrocacbon (dầu không sạch) nên phương pháp này cũng không phải là khả thi. - Phương pháp hydro hoá làm sạch: phương pháp này có ưu việt là hiệu quả làm ng sạch rất cao. Tuy nhiên phương pháp này ít được lựa chọn vì vốn đầu tư khá cao, khoảng 60 - 80 triệu USD cho một phân xưởng hydro hoá. ườ - Phương pháp nhũ hoá nguyên liệu diesel: người ta đưa nước vào nhiên liệu diesel và tạo thành dạng nhũ tương. Loại nhiên liệu này có nồng độ oxy cao nên quá trình cháy sạch hơn. Phương pháp này nếu thực hiện được thì không những giảm được ô Tr nhiễm môi trường mà còn có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, hiện tại phương pháp này vẫn còn đang nghiên cứu, chưa được ứng dụng thực tế. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - 3- Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT - Dùng kết hợp với biodiesel: biodiesel là methylester của các axit béo. Dạng nhiên u liệu này có nồng độ oxy cao hơn, ít tạp chất, vì vậy quá trình cháy sạch, ít tạo cặn, Tà khói thải ít độc hại. Biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho diesel khoáng, nó có thể trộn lẫn với diesel khoáng theo mọi tỷ lệ. Trong bốn phương pháp trên thì sử dụng biodiesel là phương pháp được nhiều Vũ ng nước quan tâm và tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Bởi biodiesel được sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học, đó là một nguồn nguyên liệu vô tận, tái tạo được, dễ phân huỷ, không gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa khi trộn diesel với biodiesel thì sản phẩm cháy chứa rất ít các khí thải độc hại như COx, SOx, H2S, hydrocacbon thơm. [5, 7] a- II.NHIÊN LIỆU SINH HỌC VÀ BIODIESEL 1. Nhiên liệu sinh học Rị Nhiên liệu sinh học (biofuel) là loại nhiên liệu được sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học – sinh khối như dầu thực vật, mỡ động vật, tinh bột, thậm chí là chất thải Bà nông nghiệp, lâm nghiệp (rơm rạ, bã mía, trấu, mùn cưa, phân chuồng…). Đây là nguồn nhiên liệu sạch (chất thải ít độc hại) và đặc biệt là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được (renewable fuel) nên nó làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu khoáng vốn có hạn. Chính hai đặc điểm nổi bật này mà nhiên liệu sinh học là sự ĐH lựa chọn của nhiều nước trên thế giới hiện nay và cả trong tương lai. Nhiên liệu sinh học có nhiều loại như xăng sinh học (biogasoil), diesel sinh học (biodiesel), và khí sinh học (biogas) - loại khí được tạo thành do sự phân hủy yếm khí ng các chất thải nông nghiệp, chăn nuôi và lâm nghiệp. Trong các dạng trên thì chỉ có biogasoil và biodiesel được quan tâm nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng trong quy mô ườ công nghiệp. Một số nước đã đặt ra mục tiêu thay thế dần nguyên liệu truyền thống sang nhiên liệu sinh khối. Mỹ đặt ra mục tiêu thay thế khoảng 30% lượng xăng tiêu thụ bằng các Tr sản phẩm có nguồn gốc từ sinh khối vào năm 2025. Ấn Độ đặt mục tiêu tăng dần sử dụng nhiên liệu sinh khối từ 5% lên 20% vào năm 2012. EU đặt ra thị phần nhiên liệu sinh học chiếm 6% trong tổng nhiên liệu tiêu thụ. Braxin là nước đang đứng đầu thế Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - 4- Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT giới về nhiên liệu sinh học với nhiên liệu sản xuất từ sinh khối chiếm tới 30% trong 2. Biodiesel 2.1. Lịch sử phát triển của nhiên liệu biodiesel Vũ ng Tà u tổng nhiên liệu đang sử dụng cho ngành giao thông vận tải. [1] a- Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu thực vật hay mỡ động vật, có chỉ tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khoáng. Về bản chất hóa Rị học nó là ankylester của các axit béo. Biodiesel được xem là một loại phụ gia rất tốt cho diesel truyền thống. Cách đây hơn 100 năm, nhà phát minh Rudolf Diesel đã phát minh ra động cơ chạy Bà bằng dầu thực vật. Vào những năm 1930 và 1940, dầu thực vật được sử dụng như là nhiên liệu diesel nhưng chỉ được sử dụng trong tình trạng khẩn cấp. Bắt đầu từ năm 1980, có nhiều cuộc tranh cãi lớn về việc sử dụng dầu thực vật làm một nhiên liệu. ĐH Cũng vào năm 1980, Caterpilla Brazil đã sử dụng hỗn hợp 10% dầu thực vật cho động cơ diesel mà không có sự thay đổi cũng như thay thế gì. Tại thời điểm này, chưa có một thực hành nào sử dụng 100% dầu thực vật để thay thế cho nhiên liệu diesel, nhưng hỗn hợp pha trộn 20% dầu thực vật với 80% dầu diesel đã mang lại thành công rực rỡ. ng Một thời gian ngắn sau đó, người ta đã tiến hành thử nghiệm đến tỷ lệ 50/50. Tháng 8 năm 1982, hội nghị đầu tiên của thế giới về việc sử dụng dầu thực vật như ườ là nhiên liệu được diễn ra tại Fargo, phía nam Dakota. Năm 1982 là năm đáng được ghi nhận vì đây cũng chính là năm bắt đầu dử dụng dầu ăn phế thải, cũng là thời điểm Tr Viện Hóa Hữu Cơ của Graz (Áo) đầu tiên sử dụng ester của dầu hạt cải. Năm 1985, thí điểm đầu tiên trên thế giới sản xuất methylester dầu hạt cải được thực hiện tại trường Nông Nghiệp Silberberg, Styria (Áo). Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học - 5- Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm