Đang tải... (xem toàn văn)
MÔ TẢ TOÁN HỌC CHO THIẾT BỊ SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ MỠ CÁ BASA tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bà...
MO HèNH HOA & TOI ệU TRONG CONG NGHE HOA HOẽC ti: Mễ T TON HC CHO THIT B SN XUT BIODIESEL T M C BASA Trỡnh by : Vừ Mnh Hoanh 2009 Mục lục Phần I: Giới thiệu Biodiesel Nguyên liệu sản xuất Phần II: Tiếp cận hệ thống Mô tả toán học Quy hoạch thực nghiệm Phần III: Ý nghĩa bài học Tài liệu tham khảo Phần I: Giới thiệu • Đặt vấn đề: Động cơ Diesel được sử dụng rất phổ biến trên thế giới do công suất lớn, dễ vận hành. Trong khi nguồn nguyên liệu cho động cơ này ngày càng khan hiếm, đồng thời khí thải của Diesel gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do vậy, việc tìm ra nguồn nhiên liệu sạch, ổn định kinh tế hơn người ta tiến hành sản xuất Biodiesel thay thế cho Diesel với công nghệ sản xuất đơn giản, nguồn nguyên liệu dồi dào. Phần I: Giới thiệu Giới thiệu Diesel là gì? Là sản phẩm của quá trình cracking dầu mỏ gồm có những loại 1,2,4 theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM(American Society for Testing and Meterials) ASTM (American Society for Testing and Meterials). Loại 1: gồm những sản phẩm ở phân đoạn 179 – 270 o C, sử dụng cho những động cơ có tốc độ cao, thường xuyên thay đổi tải trọng tốc độ. Loại 2: sản phẩm của phân đoạn 180-340 o C, sử dụng cho các động cơ có tốc độ cao, tải trọng và tốc độ tương đối, chứa nhiều alkyl mạch thẳng, vòng, alkyl benzen… Loại 4: gồm nhiều sản phẩm có độ nhớt cao và hợp chất của chúng với dầu, sử dụng cho động cơ có tốc độ thấp và trung bình, tải trọng và tốc độ cố định Phần I: Giới thiệu • Biodiesel là gì? Biodiesel là sản phẩm của phản ứng giữa mỡ động vật hoặc dầu thực vật với alcol trong sự hiện diện của xúc tác. Sản phẩm của phản ứng này là hỗn hợp của Methyl ester được gọi là Biodiesel và Glycerin. R 1 ; R 2 ; R 3 trong sản phẩm là các hydrocacbon mạch dài của acid béo chiếm lượng lớn trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật từ đó quyết định tính chất của Biodiesel Phần I: Giới thiệu 1. Chỉ số cetan: Là đại lượng không thứ nguyên nó đặc trưng cho sự bốc cháy của nhiên liệu Biodiesel, nó được xem là biểu thị chất lượng của Biodiesel. Chỉ số này dựa trên khái niệm giống chỉ số octan trong xăng dầu biểu thị sự bốc cháy của dầu mỏ 2. Độ nhớt: Đặc trưng cho sự cản trở của chất lỏng do ma sát nội của dòng, nó ảnh hưởng đến thiết bị phun trong buồng đốt và tạo cặn trong thiết bị, tăng lượng khói xả, giảm tuổi thọ động cơ. Điều này giải thích tại sao dầu thực vật không được chấp nhận như là một nhiên liệu thay thế cho diesel. 3. Ngoài ra còn có các chỉ số như nhiệt cháy, điểm vẫn đục, nhiệt chảy, điểm chớp cháy. Phần I: Giới thiệu Phần I: Giới thiệu Ưu điểm và Nhược điểm của Biodiesel Ưu điểm: Không chứa chất độc hại, là nhiên liệu ít gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người, có thể sản xuất từ nội địa, giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ, có thể pha trộn với diesel cho hỗn hợp đạt hiệu quả cao trong kỹ thuật, kinh tế, có tính bôi trơn cao hơn diesel… Nhược điểm: Độ nhớt cao hơn diesel, dễ bị đông đặc ở các quốc gia có nhiệt độ thấp… Trong thực tế nó thường pha trộn với Diesel và cho hỗn hợp có kí hiệu BXX, XX là phần trăm khối lượng của Biodisel Ví dụ: B100, B20… Phần I: Giới thiệu Phần I: Giới thiệu Nguyên liệu: Mỡ Cá Basa • Thuận lợi khi sản xuất Biodiesel ở Việt Nam Có nguồn thủy sản phong phú, đặt biệt Đồng bằng sông Cửu Long sản lượng cá tra, cá basa xuất khẩu hàng năm tăng lên đáng kể trên 250.000 tấn, trong khi lượng mỡ là 30.000 tấn. Do vậy, để tận dụng nguồn nhiên liệu dồi dào giá thành rẻ bằng cách dùng vào sản xuất Biodiesel [...]... chính mỡ cá basa: Phần lớn là các ester và các acid béo tự do có mạch C từ C12 đến C22 trong đó hàm luợng C18H34O2 chiếm 40% C16H32O2 chiếm 28% C18H32O2 chiếm 13% C18H36O2 chiếm 8 % C14H28O2 chiếm 4 % Còn lại là các phần khác trong mỡ cá basa Phần I: Giới thiệu Phần II: Tiếp cận hệ thống • Đối tượng: Sản xuất nhiên liệu sạch Biodiesel từ mỡ cá basa và Alcol dưới xúc tác NaOH Sạch: là loại bỏ được các... cận hệ thống • Động học của quá trình TG : triglycerid MD: monoglycerid DG : diglycerid GL: glycerin ROH: alcol Phần II: Tiếp cận hệ thống • Thiết bị sản xuất là bồn khuấy gia nhiệt có gắn thiết bị ống sinh hàn để ngưng tụ methanol bay hơi, vì sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nên cần được sản xuất với quy mô công nghiệp, dễ thực hiện Phần II: Tiếp cận hệ thống • Các yếu tố ảnh hưởng... xúc tác Tỉ lệ Methanol /mỡ cá Nhiệt độ phản ứng Thời gian phản ứng Nguyên liệu Chế độ khuấy trộn Phần II: Tiếp cận hệ thống • Ảnh hưởng của nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để điều chế Biodiesel rất đa dạng từ các loại dầu thực vật, động vật, dầu ăn phế thải Mỗi loại nguyên liêu khác nhau sẽ có thành phần khác nhau dẫn đến hiệu suất sản phẩm khác nhau ở đây được cố định là mỡ cá basa Phần II: Tiếp cận... béo tự do làm tăng độ nhớt cho sản phẩm khó khăn khi tinh chế sản phẩm Thủy phân ester tạo ra lượng nước đáng kể làm giảm hiệu suất sản phẩm Phần II: Tiếp cận hệ thống • Ảnh hưởng của tỉ lệ tác chất tham gia Dựa theo nguyên lý dịch chuyển cân bằng của Lơ Sa-tơ-li-ê Khi tăng nồng độ các chất phản ứng thì cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm nồng độ tác chất Phần II: Mô tả toán học Phần II: Quy hoạch thực... hoạch tuyến tính không tương thích với mô hình thực tế y = b0 + b1x1 + … + bkxk + b12 x1x2 + … + b11x12 + … + bkkxk2 Nhiệt độ phản ứng Thời gian phản ứng Tỉ lệ tác chất Hàm lượng xúc tác Xöû lyù mỡ Khối lượng biodiesel Phần II: Quy hoạch thực nghiệm • Xác định tâm phương án bằng phương pháp luân phiên từng biến Theo phương án này với 4 biến ta cố định 3 biến và cho biến còn lại thay đổi để khảo xác... cường hiệu quả truyền khối giữa các pha Phần II: Tiếp cận hệ thống • Ảnh hưởng của nhiệt độ Tốc độ phản ứng ứng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, theo Van’t Hoff khi tăng nhiệt độ lên 10 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên từ 2-4 lần K t + n *10 =γn Kt Phần II: Tiếp cận hệ thống • Ảnh hưởng của thời gian phản ứng Nếu thời gian phản ứng ít thì TG chưa hoàn toàn chuyển hóa thành Biodiesel, nhưng nếu thời gian... và λ như sau: • Điều kiện để k cột cuối của X trực giao với các cột đầu • Điều kiện để k cột cuối trực giao với nhau Phần II: Quy hoạch thực nghiệm Phần II: Quy hoạch thực nghiệm Phần II: Quy hoạch thực nghiệm Từ bản ma trận trên ta có nhận xét rằng: 25 ∑X i =1 ji = 0, j = 1, 2 m, ( j ≠ 0) ui X ji = 0, u ≠ j = 0,1, m 25 ∑X i =1 Trong bài toán này sẽ có m = 15 là số cột ma trận, i = 25 ... Quy hoạch thực nghiệm Phần II: Quy hoạch thực nghiệm • Từ 4 bảng số liệu trên ta có ở đây có 4 yếu tố ảnh hưởng nên số thí nghiệm qui hoạch là: N = 2k + 2k +no 2k: số thí nghiệm trong vùng quy hoạch 2k: số thí nghiệm điểm sao no: số thí nghiệm ở tâm chọn là 1 Phần II: Quy hoạch thực nghiệm • Vậy số thí nghiệm là 25 • Tổ chức thí nghiệm: Để việc tính toán thuận lợi người ta chuyển hệ trục tự nhiên Z1 đến... của thời gian phản ứng Nếu thời gian phản ứng ít thì TG chưa hoàn toàn chuyển hóa thành Biodiesel, nhưng nếu thời gian phản ứng dài dưới tác dụng của xúc tác sẽ sinh ra sản phẩm phụ làm hiệu suất của quá trình giảm và quá trình tinh chế sản phẩm gặp nhiều khó khăn Phần II: Tiếp cận hệ thống • Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác Chất xúc tác sẽ làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, thúc đẩy quá trình . MO HèNH HOA & TOI ệU TRONG CONG NGHE HOA HOẽC ti: Mễ T TON HC CHO THIT B SN XUT BIODIESEL T M C BASA Trỡnh by : Vừ Mnh Hoanh 2009 Mục lục Phần I: Giới thiệu Biodiesel Nguyên. cetan: Là đại lượng không thứ nguyên nó đặc trưng cho sự bốc cháy của nhiên liệu Biodiesel, nó được xem là biểu thị chất lượng của Biodiesel. Chỉ số này dựa trên khái niệm giống chỉ số octan. 180-340 o C, sử dụng cho các động cơ có tốc độ cao, tải trọng và tốc độ tương đối, chứa nhiều alkyl mạch thẳng, vòng, alkyl benzen… Loại 4: gồm nhiều sản phẩm có độ nhớt cao và hợp chất của