Tài liệu Xúc tác cho quá trình tổng hợp biodiesel

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL HV : PHÙNG THỊ CẨM VÂN GVHD : TS. NGUYỄN HỮU LƯƠNG LỚP :KTHD K2010 HCM , 15/10/2010 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THỂ HỆ 1 XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THỂ HỆ 2 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 2 ĐẶT VẤN ĐỀ NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH CẠN KIỆT BIOETHANOL Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG BIOFUEL NHU CẦU NĂNG LƯỢNG TĂNG BIODIESEL GIÁ DẦU MỎ BIẾN ĐỘNG XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 3 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THỂ HỆ 1 XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THỂ HỆ 2 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 4 BIODIESEL LÀ GÌ? Biodiesel (Diesel sinh học) là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel hóa thạch nhưng được sản xuất từ nguồn nguyên liệu dầu thực vật và mỡ động vật, và thường được ký hiệu B100. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 5 ƯU NHƯỢC ĐIỂM  ƯU ĐIỂM  Giảm ô nhiễm môi trường;  Không độc, dễ phân hủy;  Chỉ số Cetan và độ nhớt cao hơn;  Giảm phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ và thúc đẩy nông nghiệp phát triển.  NHƯỢC ĐIỂM  Nhiệt trị thấp hơn  tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn;  Độ ổn định oxy hóa thấp;  Điểm đông đặc cao;  Nguồn nguyên liệu hạn chế. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 6 NGUỒN NGUYÊN LIỆU  DầuNƯỚC thực vật: hạt cải, hướng dương, đậu nành, NGUỒN NGUYÊN LIỆU cọ dầu, jatropha, tảo,… USA Dầu đậu nành, Dầu ăn phế thải Brazil Dầumỡ đậucá,… nành  Mỡ động vật: mỡ bò, Châu Âu Dầu hạt cải  Dầu ăn phế thải Pháp, Italia Dầu hướng dương Malaysia, Indonesia Dầu cọ Autralia Mỡ bò, Dầu hạt cải Đức Dầu hạt cải Canada Dầu thực vật, Mỡ động vật Trung Quốc, Ấn Độ Jatropha XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 7 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BIODIESEL Châu lục Bắc Mỹ Châu Âu Châu Mỹ Châu Á Quốc gia USA Canada Đức Pháp Italia Balan Brazil Trung Quốc Ấn Độ Philippine Malaysia Indonesia Thái Lan Sản phẩm B2-B5, B20, B100 B2-B5 B5, B100 B5, B30 B5, B30 B5, B20 B2 B2, B5 B5 B1, B100 B2-B5 B2, B5 B2 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 8 TIÊU CHUẨN BIODIESEL NƯỚC TIÊU CHUẨN EU EN 14214-2003 MỸ ASTM 6751-09 ĐỨC DIN E51601 Ấ N ĐỘ IS 15607:2005 BRAZIL ANP42 JAPAN JIS K2390:2008 VIỆT NAM TCVN 7717:2007 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 9 MỘT SỐ NHÀ MÁY BIODIESEL Chủ đầu tư Campa Biodiesel GmbH& Co. KG Diester Industries Novaol, Livorno Biofuels Corporation PLC NEW-Natural Energy West GmbH Công nghệ AT AGRAR ESTERFIP-H BALLESTRA ENERGEA LURGI Công suất (tấn/năm) 150.000 160.000 100.000 250.000 200.000 Địa điểm Ochsenfurt, Đức Sète, Pháp Livorno, Ý Teesside, USA Marl, Đức XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 10 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THẾ HỆ 1 XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THẾ HỆ 2 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 11 PHẢN ỨNG Phản ứng este hóa RCOOH + CH3OH  RCOOCH3 + H2O Phản ứng chuyển hóa este Triglyceride + 3CH3OH  3Methyl Este + Glycerine Phản ứng phụ: RCOOH + NaOH  RCOONa + H2O XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 12 PHẢN ỨNG Giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 13 SẢN PHẨM  Biodiesel: làm nhiên liệu  Glycerine: dùng trong công nghiệp mỹ phẩm, dược phẩm, sản xuất propylene glycol,…  Axit béo tự do  Xà phòng  Muối kim loại  Nước thải XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 14 LỰA CHỌN TÁC NHÂN RƯỢU  Là rượu đơn chức bậc một từ C1-C8  Thường sử dụng methanol (CH OH) vì: Khối 3lượng Khối lượng Tên gọi  Công thức mol, g/mol riêng, g/ml Nhiệt độ sôi, oC Mạch cacbon ngắn, độ phân cực lớn→ hoạt tính mạnh; Methanol  Khối Ethanol  Giá CH3OH 32 sử dụng 0,7914 lượng phân tử thấp → lượng thấp hơn;64,7 rẻ; C2H5OH 1-Propanol  Nhiệt 46 0,7893 78,5 60 hỗn hợp 0,8035 97,4 3CH 2CH2OHdễ tách ra khỏi độCHsôi thấp→ phản ứng; Iso-propanol 0,7855 3CH(CH3)OH Dễ táchCH methanol ra khỏi nước60bằng phương pháp 82,4 chưng cất. 1-Butanol CH3CH2CH2CH2OH 74 0,8098 117,2  Iso-butanol CH3CH2CH2CH2OH 74 0,8018 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 108,0 15 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 16 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG  Nhiệt độ và thời gian phản ứng  Chủng loại và nồng độ xúc tác  Hàm lượng axit béo tự do và độ ẩm  Tỷ lệ mol rươu/dầu và chủng loại rượu  Bề mặt tiếp xúc pha  Tốc độ khuấy trộn XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 17 NỘI DUNG ĐẶT VẤN ĐỀ TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU BIODIESEL TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THẾ HỆ 1 XÚC TÁC VÀ CÔNG NGHỆ SX BIODIESEL THẾ HỆ 2 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 18 VAI TRÒ CỦA XÚC TÁC?  Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa và làm tăng tốc độ của phản ứng XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 19 PHÂN LOẠI  Xúc tác đồng thể  Xúc tác axit đồng thể  Xúc tác bazơ đồng thể  Xúc tác enzyme  Xúc tác dị thể  Xúc tác axit dị thể  Xúc tác bazơ dị thể XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL 20