Đang tải... (xem toàn văn)
tổng hợp biodiesel từ dầu dừa trên xúc tác kiềm KOH bằng phản ứng este hóa
Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân MỤC LỤC SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 1 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân MỞ ĐẦU !"#$%&'&(&')*& +,-'!#'./'&!-#%& 0123-&2/24.&02, 56-&2(.&-.77 .7&,,,.7789 :.24;, <89.77; 96%&0- '!&#',=#89.77;!'" '>;6#?@ A ?@B@ C D@ C ,,, .;E0,?>3 >*.77FG&89/H2 HI./H !", JEKCH%&2H<B&LF2: -#" 99'2M+,NF G: .77O!-P*Q &R!,,,'2M;+, >: .77OO&CS!'J@T.K ; G77&, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 2 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL U, Khái niệm nhiên liệu sinh học và biodiesel. B(VW&.XG#*O '+,?S.&-.7&.77.&777(*, B(89&&E*;7& (77(C &7&, Bảng 1:D!('!, Nhiên liệu dầu mỏ Nhiên liệu sinh học D;CXOY D;CXO* ?Z& TZX ?G&X4 JEG&X4 J [( ?'; [(& JEG&C ?\\]C N"H !& N"H !& =77^=_`a(Q6477;CXO *&R6*,=7702.K ;G&77 ":I77&%&!C7&CH.*X4G G&O\bc8?, <3*.77C7!&'77E9X777# OR6*,?!&C.dR+8?4 4H774&XS%&!&C#ef+ 7&&,N>g(*R6*";CX .77, UU, Các đặc tính hóa lý của biodiesel. \, Chỉ số cetan. ?f+?7&4VMHQ"!!';.h!%&! #77!VS.K!V%&i jQ'; .h!,Ti j-A&.k − l7&? \m T no X';.h!&XHf+MV\pp 'qi rG&\pp]">b7&, − αb7& &7? \\ T \p X'.h!XHf+7&MVp, B X#e3s.h!f+7&&' XtI#!3f+7&X 4, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 3 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân =;X!%&7764.Vd! X&^[+d'; \ok\2Auk\a/#F +6HC6&> $! E, =77f+7&&";.;M!3!2&M!$ F >36+ /6&C&$ % &.^t(6&aH'!2f+7&M!X $ s&'>:^ '.VC&tY ; X C&HC;&M!3!12.V+ !4&XH#! XC&s .Vt64*a,<32f+7&6jF MV7OM+&!#.77,E0 H6477#*^Hupp af+7&';ou2upt+H 64#&^2\ppp afup, A, Điểm đục. N"96i .hj96+X.h'2 ,N"9gW&XM&(+H77I.'89 /!H6#X 'Q&E2,J6X 6H$ ;/2 ,B26#X 46#"93 "'2$'2 #H&##"h $0+1L2.V(64'E#6, n, Điểm chảy. N";6.6">%&i " &O"h& "Y,N"9";E+C!VK!';8 9%&.77/6X , o, Điểm chớp cháy. N"H !6/i .h.h8&!,?f+ Q" #7';!:%&S,N"H !%&7 77'24App p ?777C2 #X'!, M!3227&t1; j# X "H !,N"'"H !#C+X ,N- 07&Xt2.V'#,_*"H !O&89 6jM;gX.77O&"'"&7&O&, u, Độ nhớt. N6H"';'!#>;%&XY,E+ 9 6&!%&6 XY' XY'!,N6H %&&'E'893;'; ! ' 2.V"+L';hI2.V, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 4 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân ?>3*0&H.6 ;"!#R6* .77-H7893.776HX 4, B&t!f+'!,X;!f+!gG Cj9".77, Bảng 2:?f+&g%&.77, >X v4 ! 8 wH# N4V B6H ! ^ 4 ! +'>a xD5_yn \np p ? BHI xD5_Azpy ppu&C ]"> N6H6(/op p ? xD5_oou \ylmp A { D|& xD5_czo ppAp&C ]'+ D|: xD5_oAyobyy ppu&C ]'+ N"9 xD5_Aupp ? ?I?&. xD5_ounp ppu&C ]'+ ?f+&C xD5_mmo pc&C J@T{ TwC7 xD5_mcuo ppA&C ]'+ TwC7: xD5_mcuo pAo&C ]'+ T xD5_oyu\ \p UUU, So sánh ưu, nhược điểm của biodiesel và diesel khoáng. Bảng 3:D!!>X%&.7777'! ?!f =77 _77 Tỷ trọng, g/cm 3 pcz}pcy pc\}pcy Độ nhớt ở 40 o C, cSt \y}mp Ap}mp ?f+7& oz}zp om}uu BV&{' nzppp oncpp TD]' pp}pppAo pu ?f+UJ@T{ mp}\nu cm Điểm chớp cháy cốc hở, o C \pp}\cp mp cp Bảng 4:D!-6'>;&77.77, J>; N4 _77+ =_O =_O; SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 5 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân V B@ C pyoo \\um \\um ?@ pAn p\nm p\um T&. ppcnu pppop pppnc \, Ưu điểm của biodiesel. &, Chỉ số cetan cao. ?f+7&64V';.h!%&77,?f+ 7&&3.h!-8&+64#I4,=77 %2!&'#e*f+ 7&&477'!f+7&%&.770um2uc^77 0Oupluoa,<HV+7&*.77"! Gs %&64tYX&H';.h!+'E f+7&, ., Hàm lượng lưu huỳnh thấp. .77ZXX ';ppp\]^770O ppu]lpAu]a,NI>%&.77X+M!3893 ;!'"'>;D@ C t2.VEsE0, , Quá trình cháy sạch. − w; !;'>?@ A ;'>;&G'>, − _.77'EIG&>Z^';ppp\]H pAu]77a, − T! X'!';k?@D@ C T?&! ; !'"XH2E0G'~0, − JEG&&.4'E, − ?'; %'E6, − _ CM!3!C;& I6;!'", − w;'>;6#4h., , Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn. =77';.E4X+,7'2M;GX .77';.E4+477,J;.E4%&C! V.K 4 ! xD5_mpzyI./!VT`••^T`7M7 •77 &•a,w!VT`••X 3';.E4%& +,_77'!!VT`••H#Ioupt77FC8g Z!VT`••€upp''E 9&,<3*77 ; 9& "';.E4,B#!VT`••%&.77';App,<3* SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 6 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân .77 9&X++H77E0"';.E 4, 7, An toàn về cháy nổ tốt hơn. =776H !&\\p ?&4H77 '!^77';mpbcp ?a3*>X"%&X 4& 4-G&*", |, Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học. B89!&'77%&&C.dt- M&(E&(;CX!.dG9 ) j,,, , Về kinh tế. − D89=77X;M2EsE0tSj E !"*9P%&E 2;R6*!#'!>!V89 j, − N-0&#!E &* /QEE, − T#2* 'j77 2'M+&6';# H, A, Nhược điểm của biodiesel. a. Hàm lượng NO x &'>;,N"&G 'h 9, b. Nhiệt trị không cao. BV%&.77Y4%&'!ubc]2 89Q636489.77EX X 4, c. Dễ bị oxy hóa. >X%&.77 96 &(%& ,_*G&&C>.d'Es.VC&,<3*X .;M;X'89.77, d. Kém ổn định. =77.V %X&^ %yc]fA\a*'d: V, e. Chi phí công nghệ sản xuất cao hơn so với diesel. =77O*h4H77E0, BM!3;CX.77"#&; j 9C76X 4#H".Q# !;&%&.77, f. Quy trình sản xuất biodiesel không đảm bảo. T&.770;CX%27~,J2M;X X X; jL!' ;G'E:V,=772 8&'E#3'891!XEs#1tC t'7&C7, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 7 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân <3*S&! 9M!3;CX9"#M;& : .77; j.77 ;#jxD5_mzu\, U<, Nguyên liệu sản xuất biodiesel. \, Dầu thực vật. ?!*";CX77(k* .E(O&•& &‚Q'OH77( ;CXO-'!& B: .77-*.&-;; ;IFM&89*'EH &(%2 C7,T4yu].77&;CXO*, _*89M!3: 77( ;f+&C X 4AJ@T{,N+HF23"89&"2 ;G,B+H*E&;f+&C& !# X4'!3 ;2C8g"#.H &C>.d! # X.K!t&', &, Phân loại dầu thực vật. _&f+U+0&&*&nk − B'E'E^&C.d.Ft&akN!#f+U+X Hyu O&( 6E,,, − B8&&'Ekw-!f+U+Oyu2';\np& ƒH4*;.E.h ,,, − B&'Ekw-!f+U+\np&j,,, ., Thành phần hóa học của dầu thực vật. &(*-yu]!C7u]! &C.d, C777%&!&C.d'!&HC7,?EGX# %&C7 R 1 R 3 R 2 COO CH COO CH COO CH 2 2 • \ • A • n !+&'%&&C.d,?!+•"I 'E0G&Oc2AA8&.,B2 8C7.& +&C+&0&(C7-Xt2'!&3( C7i# ,?!#*'!&3 %# C7'!&& C7i# , 56 '!%&*!&C.d,xC.d *0X##e"'E,T !&C.dL'!&Z6O#, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 8 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân wC7L-#*/#3 %& SXY,wC7"'[ C76; j 9 X!V,=#! %223*tG& ! X'!! &X! &++‚ , Tính chất vật lý của dầu thực vật. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc. <3* 'E-Xi %&X'! &6;EI%&S'E6!V6C! V6';6,<Hi#'!&3!!VL'! &,N+H!#G&&C.d&+&C.d30'; 6;&EI&4H#G&!+&C.d&&C .d'E, Tính tan. _* %2!X'E S'E &H&>&X+E'E b 7C&C.7„7‚N6&%&E 966,J &6+#E&'2 &"&6&%& S, Màu sắc. 5h%&! XM2V,_'2'E ,B2G&&730G&|$ C&‚NE'H#G&+&C.d'EM! 3.;M;".VC!#h'!H+, Khối lượng riêng. J+%&*0K'; Ap …pypz}pyz\ †4H:.IH,_!+&C&. 3[(H, , Tính chất hóa học của dầu thực vật. &(%&*%2!C76#77%& &C.dC7S%>X%&677"3, Phản ứng trao đổi este. E0!CS!E4&CT A D@ o T?&!CS!.&4 B&@TJ@T!77*"277!&:H! .*\77‚#!77&C.dH!4G C7,<H•+&.%& ;G#:M!&k SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 9 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân R 1 R 3 R 2 COO CH COO CH COO CH 2 2 + R 1 R 2 R 3 COOR COOR COOR CH CH CH 2 2 OH OH OH + n•@T v;G ;G4.;": .77,‡7%&!&C.dH .*6"&277!6477;"6 !!'"'>6#;&E0, Phản ứng thuỷ phân : ˆ'6! XCS!XV^0CS!&C7a $C;& ;G[ 77#!C7C7+ Q&C.dC7,N! ;G*Vk R 1 R 3 R 2 COO CH COO CH COO CH 2 2 + H O 2 R 3 R 2 CH COO CH COO CH 2 2 HO + R 1 COOH + H O 2 R 3 C H COO CH 2 2 HO + CH HO R 2 COOH R 3 R 2 CH COO CH COO CH 2 2 HO R 3 CH COO CH 2 2 HO CH HO H O 2 CH CH 2 2 HO CH HO HO R 3 COOH + + v;G:M!"2&k R 1 R 3 R 2 COO CH COO CH COO CH 2 2 + R 1 R 2 R 3 COOH COOH COOH CH CH CH 2 2 OH OH OH + nT A @ Phản ứng cộng hợp: v;G!96!+E&.%&&C>.d H%&XCS!> K;++E#&. :V4#2M!3C&,B& ;Gt !9'E.V/Q'.;M;, SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Trang 10 [...]... nghệ hóa dầu GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Tuân 2 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp biodiesel a Xúc tác axit Xúc tác axít chủ yếu là xúc tác Bronsted như H 2SO4, HCl, Các xúc tác này thường là xúc tác đồng thể trong pha lỏng Các xúc tác axít cho độ chuyển hóa thành este cao, nhưng phản ứng chỉ đạt độ chuyển hóa cao khi nhiệt độ cao trên 100 oC và thời gian phản ứng lâu hơn, ít nhất trên 6 giờ mới đạt độ chuyển hóa. .. loại xúc tác trong tổng hợp biodiesel Ưu điểm Nhược điểm Xúc tác đồng thể Xúc tác dị thể − Độ chuyển hóa cao − Giá thành rẻ do tái sử − Thời gian phản ứng dụng và tái sinh được xúc tác nhanh − Tách lọc sản phẩm dễ hơn − Hạn chế phản ứng xà phòng hóa − Tách rửa sản phẩm phức tạp − Dễ tạo sản phẩm phụ là xà phòng, gây khó khăn cho phản ứng tiếp theo Xúc tác enzym − Độ chuyển hóa cao − Thời gian phản ứng. .. sử dụng: phản ứng bằng xúc tác axit cần tỷ lệ mol lớn gấp nhiều lần phản ứng xúc tác bằng bazơ để đạt được cùng một độ chuyển hoá Theo Bradshaw và Meuly khoảng tỷ lệ mol methanol /dầu thích hợp đối với quá trình este hoá sử dụng xúc tác kiềm là 5/1 đến 7,25/1 5 Đặc điểm nổi bật của biodiesel sản xuất từ dầu dừa Không như các loại nhiên liệu biodiesel khác, lượng khí thải NO x của biodiesel dừa đã giảm... các loại dầu thực vật thông thường thì khoảng nhiệt độ tiến hành phản ứng thích hợp là 55÷700C, trong công nghiệp hay tiến hành phản ứng ở 600C c Ảnh hưởng của thời gian phản ứng Tốc độ chuyển hoá este tăng theo thời gian phản ứng Freeman và các đồng nghiệp đã tiến hành este hoá chéo dầu lạc, dầu bông, dầu hướng dương và dầu đậu nành dưới điều kiện tỷ lệ mol methanol /dầu bằng 6/1, 0,5% xúc tác natri... trình phản ứng Biểu diễn bằng sơ đồ: Rượu Xúc tác kiềm Khuấy trộn Dầu Dừa SVTH: Nông Thanh Tiệp – Lớp :10H5 Rượu/ Xúc tác P/ứ Ester hóa Biodiesel/ Glycerol/ Rượu/ Xúc tác Trang 30 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Tuân Bình cầu 3 cổ Ống sinh hàn Nhiệt kế Hệ thống khuấy Cánh khuấy Giá đỡ Bếp điện Hình 1: Hệ thống thiết bị phản ứng IV Lắng và chiết tách sản... xu hướng dị thể hóa xúc tác Các xúc tác dị thể thường được sử dụng là các hợp chất của kim loại kiềm hay kiềm thổ mang trên chất mang rắn như NaOH/MgO, NaOH/-Al2O3, Na2SiO3/MgO, Na2SiO3/SiO2, Na2CO3/-Al2O3, KI/-Al2O3 Các xúc tác này cũng cho độ chuyển hóa khá cao (trên 90 %), nhưng thời gian phản ứng kéo dài hơn nhiều so với xúc tác đồng thể Kết quả thử nghiệm đối với các loại xúc tác khác nhau ở... methanol Do sử dụng cùng một mẫu dầu đã được xử lý đảm bảo như nhau nên ảnh hưởng của nước cũng như lượng axit béo tự do được giảm tối thiểu Nhiệt độ phản ứng được giữ ở 60 0C để tăng vận tốc phản ứng Tốc độ khuấy trộn không đổi Phản ứng tổng hợp biodiesel sẽ được khảo sát quan hệ của lượng xúc tác, thành phần NaOH của xúc tác, thời gian phản ứng với hiệu suất phản ứng đồng thời nghiên cứu khả năng... thông số công nghệ Xúc tác sử dụng Xúc tác kiềm Xúc tác enzym 60-70 30-40 Xà phòng hoá Tạo metyl este Tham gia vào phản ứng Không ảnh hưởng Hiệu suất metyl este Cao Rất cao Thu hồi glyxerin Khó Dễ Rửa nhiều lần Không cần rửa Rẻ tiền Rất đắt Nhiệt độ phản ứng, 0C Các axit béo tự do trong nguyên liệu Nước trong nguyên liệu Làm sạch metyl este Giá thành xúc tác Để có thể sử dụng xúc tác enzym lặp lại nhiều... hiện bằng cách chưng chân không tách nước ở nhiệt độ thích hợp hay sử dụng các chất làm khan hóa học Qúa trình đuổi nước nhằm tránh phản ứng xà phòng hoá xảy ra trong quá trình phản ứng chính làm mất mát xúc tác và giảm chất lượng sản phẩm Khi đó, dầu đã sẵn sàng cho quá trình tổng hợp biodiesel Dầu đã qua xử lý được trộn với rượu (thường là methanol hay etanol) và chất xúc tác bazơ (thường là KOH hay... hóa dầu dCH 3OH = Với: ddầu GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Tuân 0,785 g/ml = 0,916 g/ml mdầu = 50 g ⇒ VCH3OH = 3,07332.x Chọn tỷ lệ mol Rượu/ Dầu = x = 9 thì: ⇒ VCH 3OH = 27,66 ml 3 Xác định lượng xúc tác cần phản ứng Hàm lượng xúc tác tính theo lượng MeOH, như ví dụ trên hàm lượng xúc tác là 1% thì: mKOH = mtổng/99 = mdau + mCH3OH = mdau× (1+ x × 32 659 )/99 = 0,73 g III Các bước tiến hành 1 Lấy 50 g dầu Dừa . >'E&,T4&!&'77 "!64'E&:2%&64H#IX , <U, Tổng hợp biodiesel từ dầu dừa bằng phương pháp transeste hóa. =77";CX./E77!'!&,< . Xs!';.&4' !, <, Giới thiệu các phương pháp tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật. N";CX.77! 9! 4 ! C8>">X%& H77,D'!&4.;%&*H77> 6H,‘/%&6H&+X. Lớp :10H5 Trang 2 Báo cáo thí nghiệm: Công nghệ hóa dầu GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Tuân TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL U, Khái niệm nhiên liệu sinh học và biodiesel. B(VW&.XG#*O '+,?S.&-.7&.77.&777(*, B(89&&E*;7& (77(C