Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ۞ Nguyễn Mạnh Thắng NGHIÊN CƯ ́ U ĐIÊ ̀ U CHÊ ́ BIODIESEL TƯ ̀ DÂ ̀ U THƯ ̣ C VÂ ̣ T VA ̀ ETANOL TRÊN HÊ ̣ XU ́ C TA ́ C RĂ ́ N LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ۞ Nguyễn Mạnh Thắng NGHIÊN CƯ ́ U ĐIÊ ̀ U CHÊ ́ BIODIESEL TƯ ̀ DÂ ̀ U THƯ ̣ C VÂ ̣ T VA ̀ ETANOL TRÊN HÊ ̣ XU ́ C TA ́ C RĂ ́ N Chuyên ngành : Hóa dầu v xc tc hu cơ Mã số : 60 44 35 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢƠ ̀ I HƢƠ ́ NG DÂ ̃ N KHOA HO ̣ C: PGS. TS. LÊ THANH SƠN Hà Nội –2011 MC LU ̣ C M U 1 NG QUAN V BIODIESEL 2 1.1. Biodiesel là gì? 2 2 1.1.2. Biodiesel nhiên liu sinh hc 3 1.2. Các ngun nguyên li sn xut biodiesel 4 1.2.1. Du thc vt 4 1.2.2. M ng vt 6 1.2.3. Du m thi trong công nghip thc phm 7 1.2.4. Vi sinh vt và to bin 8 1.2.5. Mt s loi nguyên liu khác 9 1.3. Các lou ch biodiesel 9 1.3.1. Xúc tác kim tính 10 1.3.2. Xúc tác axit 13 1.3.3. Xúc tác enzyme 15 ng rn 19 1.3.5. Các siêu axit rn 20 1.4. S dn phm biodiesel 25 m ca biodiesel 25 ng sn phm biodiesel 27 1.4.3. S dng biodiesel 30 2.1. u ch xúc tác 32 2.1.1. Hóa cht và thit b 32 u ch xúc tác 32 a xúc tác 33 u x tia X (XRD) 33 2.2.2. Ph hng ngoi (IR) 33 i h (TPD-NH3) 34 n t quét (Scanning Electron Microscopy SEM) 34 nh din tích b mt riêng theo BET 34 c kí khi ph (GC-MS) 35 t tính xúc tác 35 3: 37 t cu trúc và b mc 37 3.1.1. Kt qu nhiu x tia X 37 3.1.2. Kt qu ph hng ngoi 39 3.1.3. Kt qu phân tích nhit TG-DTA 40 3.1.4. Kt qu n t quét (SEM) 41 3.1.5. Kt qu nh b mt riêng theo BET và phân b l xp 41 3.1.6. Phân tích sn phm bng GC-MS 42 3.1.7. u B20 45 KT LUN 47 TÀI LIU THAM KHO 48 53 DANH MU ̣ C BA ̉ NG Bng 1.1 Các thông s k thut ca du Diesel 2 Bng 1.2 Thành phn acid béo ca mt s loi du thc vt 5 Bng 1.3 Thành phn axit béo ca mt s loi m ng vt 7 Bng 1.4 Ch tiêu cht lng B100 27 Bng 1.5 tiêu cht lng ca B100 28 Bng 3.1 42 3.2 Kt qu phâc trng nhiên liu B20 46 DANH MU ̣ C HI ̀ NH A ̉ NH Hình 1.1 ca phn ng transester hóa vi xúc tác kim tính 11 Hình 1.2 c quan trng trong sn xut biodiesel vi xúc tác kim 12 Hình 1.3 Thit b phn ng liên tc sn xut biodiesel, xúc tác kim 13 Hình 1.4 ca phn ng transester hóa vi xúc tác axit 14 Hình 1.5 Quy trình công ngh sn xut biodiesel liên tc vi xúc tác rn . 15 Hình 1.6 ca phn ng transester hóa vi xúc tác enzyme 18 Hình 1.7 - Quy trình công ngh sn xut biodiesel liên tc vi xúc tác lipase c nh 19 Hình 1.8 Mt s dng tinh th ca ZrO2 22 Hình 1.9 Mô hình cu trúc ca siêu axit SO42-/ZrO2 24 Hình 3.1 Gi nhiu x a mu SBA-15 37 Hình 3.2 Gi nhiu x a mu 5% SO 4 2- - ZrO 2 38 Hình 3.3 Gi nhiu x a mu 10% SO 4 2- - ZrO 2 38 Hình 3.4 Hình nh ph hng ngoi mu 5% SO42 ZrO2 39 Hình 3.5 Hình nh ph hng ngoi mu 10% SO 4 2- - ZrO 2 39 Hình 3.6 TG-DTA mu 10% SO 4 2- - ZrO 2 40 Hình 3.7 Hình nh SEM ca mu xúc tác 5% SO 4 2- - ZrO 2 /SBA-15 41 Hình 3.8 th biu din s ph thuc ca P/V(P0-P) vào P/Po 41 Hình 3.9 l 43 Hình 3.10 44 1 MỞ ĐẦU 3: fuel ( ); feed ( ); food ( ). . i t , . . . lâu. . . Các qu c phát trin t u nh40 n xut ln là E.I. duPont và ColgatePalmolivePeet. Nói chung thì mn nht vào thm này là phát tri có hiu qu sn phm. Vit Nam, sau khi B ng b khoa hc công ngh án phát trin nhiên liu sinh h, nhiu d án nhiên liu sinh hc thc hin, ngun nhiên liu dc thay thcho g. Vii ln phát trin cho nhc nông nghip có thi tic ta. Chính vì nh tài: “nghiên cứu điều chế Biodiesel từ dầu thực vật và etanol trên hệ xúc tác rắn” c tin hành nhm m c nhiên liu sinh hc thay th mt phn nhiên liu hóa thn kit, gim thiu ô nhing và tìm ra h xúc tác rn t tng hp biodiesel. 2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL 1.1. Biodiesel là gì? 1.1.1. Diesel và động cơ diesel Du diesel là mt loi nhiên liu lng, sn phm tinh ch t du m có thành phn t nm gia du ho (kesosene) và d ng có nhi b 175 o n 370 o C. Các nhiên liu Diesel nng i nhi b C còn gi là du ma dút. Dt tên theo nhà sáng ch Rudolf Diesel, và có th c dùng trong loi t trong mang cùng tên, [7]. ng 1.1 Các ch tiêu chng: - Tính t cháy tính chng kích n: Nu du khó t cháy s gây cháy kích n, khó khng hp xy ra: Cháy bình ng, cháy kích n. Nguyên nhân gây cháy kích n chính là do trong du có phân 3 t khó t cháy (hoc là phân t c nh hay phân t có cu tc). Ch ng kích n _ tính t cháy ca du là ch s xêtan C 16 H 34 . Du có tr s xêtan càng cao thì càng d t cháy có tính chng kích n càng cao. - p: u DO ch có th cháy khi d cháy ca d xy ra i tác dng ca áp sut và nhi, cho nên du php. Du không l c quá - nht thích hp: Du DO s dng trong máy có 2 cht cháy su ph nht thích h va d t cháy, cháy sinh nhing cao và va bôi nht thích hp ca du DO theo TCVN là 1,8 n 5,0 cSt 20 o C. - Nhi bt cháy: Nhi bt cháy là nhi cn thi hn hp u và không khí gp tia la s bùng cháy và tt ngay. Nhi bt cháy ca du DO biu th kh xy ra khi bo qun, vn chuyn hoc s dng nhiên li n bt cháy ca dc nh -60 o C, vì d m bo trong khâu tn tr. - Không có tp ch c: u là nhiên liu cho t trong nên dc phép có tp chng keo nha và các ch) phc khng ch trong phm vi cho phép. 1.1.2. Biodiesel – nhiên liệu sinh học c gi là diesel sinh hc bc sn xut kh gia nh i ta chuyn hóa du thc v thu Glycerin ng dc các ph phm là metyl hoc ethyl Este gi chung là biodiessel [7,11, 25]. phn ng thu biodiesel: 4 Phn c gi là phn ng chuyn v este (transesterification). Bn cht ca phn ng nm ch u trúc cng knh ca triglyxerit và to thành este vc nh u ln. Do vc s nht gi bi du thc vu. y cp v bn cht biodiesel là mt loi nhiên liu có tính cht ging vi du, là nhng metyl, ethyl este ca nhng axit béo, nó có th c sn xut t m ng vt, hoc du thc vt, t các lai m ng vt hng, kém chng, hoc t d dng. M ngi ta sn xut biodiesel t du hi ta phân lai biodiesel da vào th tích ca biodiesel nguyên cht pha vào diesel, nu pha 2% biodiesel nguyên cht vào diesel, ta gi là biodiesel B2, còn nu là biodiesel nguyên cht thì B100. Hin nay trên th ng có bán 2 lai biodiesel ph bi [9, 17, 36]. M c và d phân gii trong t nhiên nên Biodiesel c bit tng xanh, sch chng li ô nhing mà t lâu các nhà khoa hu và nht là trong lúc giá d mc cao thì vic tn dng ngun m sn xut gii pháp hiu qu. 1.2. Các nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel 1.2.1. Dầu thực vật Nói chung, các ht qu ca thc vu cha du thc vt ch ch du ca các cây có du vng lu phu nành, ci da, c các cây này, nhiu cây ly du [...]... dầu đậu nành (He và cs., 2008) Các loại dầu ăn được nghiên cứu để sản xuất biodiesel bởi các xúc tác sinh học bắt đầu từ dầu đậu nành (Nelson và cs., 1996; Kaieda và cs., 1999; Kaieda và cs., 2001; Shieh và cs., 2003), dầu hướng dương (Mittlebach, 1990; Bélafi-Bakó và cs., 2002; Soumanou và Bornscheuer, 2003a) và hạt cải dầu (Nelson và cs., 1996) Tuy nhiên, một vài loại có dầu, dầu không ăn được... trình công nghệ sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác lipase cố định 1.3.4 Xúc tác đường rắn Trên tạp chí Nature, tháng 11, năm 2005 lần đầu tiên xúc tác đường được nghiên cứu và công bố bởi các nhà khoa học Nhật Bản Xúc tác “đường rắn được 19 tổng hợp trên phản ứng sulfat hóa D-glucose, tỏ ra rất hiệu quả trong phản ứng chuyển vị este hơn cả zeolite và rẻ hơn xúc tác Zr Mới đây, trên tạp chí... là loại thực vật có thể phát triển ở vùng đất khô cằn và hạt của nó 16 có chứa 40–60% dầu (w/w) Thực vật này không thể dùng để ăn vì dầu của nó có chứa một vài chất độc như các ester phorbol (Shah và cs., 2004) Các nguồn triglyceride khác cũng đã được thăm dò như dầu hạt cọ và dầu dừa (Abigor và cs., 2000), dầu cám (Kamini và Iefuji, 2001; Lai và cs., 2005), dầu hạt bông tinh chế (Köse và cs.,... Dầu mỡ thải trong công nghiệp thực phẩm Dầu mỡ thải thực chất là các loại dầu thực vật và mỡ động vật đã được sử dụng qua trong ngành công nghiệp thực phẩm Sử dụng nhiều lần dầu mỡ sẽ sinh ra độc tố, do đó ngành công nghiệp thực phẩm mỗi năm thải ra một sản lượng rất lớn dầu mỡ đã qua sử dụng Thành phần hóa học của dầu mỡ thải là gần tương tự dầu thực vật và mỡ động vật, tuy nhiên qua các quá trình... transester hóa và các xúc tác sử dụng trong quá trình transester hóa Quá trình này cũng có thể diễn ra khi không xúc tác, hoặc thay thế xúc tác bằng phương pháp sóng siêu âm, hoặc không dùng xúc tác với rượu siêu tới hạn… Có nhiều cách phân loại xúc tác cho quá trình transester hóa tạo biodiesel: phân biệt dựa vào pha xúc tác (đồng thể hoặc dị thể); phân biệt dựa vào tính chất xúc tác (kiềm, axit,... lượng xúc tác nhỏ… Quy trình sản xuất bidiesel dùng xúc tác axit rắn được mô tả ở hình 1.5 Hình 1.5 – Quy trình công nghệ sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác rắn Đầu tiên nguyên liệu thô được xử lý bằng phương pháp lọc và đehyrate hóa để loại tạp chất và nước Sau đó dòng nguyên liệu đầu vào đi qua lần lượt các nồi phản ứng R-1, R-2, R-3 chứa xúc tác rắn và dòng methanol hóa hơi được cho vào... sinh học chế biến từ các nguồn nguyên liệu khác nhau (dầu cây hạt cải dầu, từ thực vật, từ mỡ động vật) sẽ áp dụng các tiêu chuẩn riêng Một số yêu cầu cơ bản nhất của tiêu chuẩn là : Loại bỏ hoàn toàn các chất glycerin, xúc tác, cồn, a xít béo tự do và hàm lượng lưu huỳnh phải thấp 1.4.3 Sử dụng biodiesel Pha trộn : Thực ra, Biodiesel ít khi sử dụng một mình mà thường được pha chế với dầu diesel... 1% 10 Hình 1.1 – Cơ chế của phản ứng transester hóa với xúc tác kiềm tính 11 Quy trình sản xuất biodiesel từ methanol, mỡ bò và xúc tác NaOH được mô tả như hình 1.2 Hình 1.2 – Các bước quan trọng trong sản xuất biodiesel với xúc tác kiềm Hình 1.3 là thiết bị phản ứng transester hóa liên tục sử dụng xúc tác kiềm Các tác chất cho vào thiết bị thông qua bộ trao đổi nhiệt ở phần trên của thiết bị Phản... (Chisti Y, 1980) Năm 1994, Roessler và cộng tác viên đã nghiên cứu sản xuất biodiesel từ vi tảo, sau đó nhiều tác giả khác đã nghiên cứu Hàm lượng dầu trong tảo tính trung bình trên thế giới, theo Chisti từ 15 77% tuỳ loài Qua thí nghiệm của nhóm nghiên cứu Trường ĐH Nông Lâm cho thấy, hàm lượng dầu ở tảo tại VN còn thấp, cần có những bước cải tiến để nâng hàm lượng dầu lên Theo tính toán của các... tinh chế (Köse và cs., 2002), dầu đậu phộng (Soumanou và Bornscheuer, 2003b) và dầu thầu dầu (De Oliveira và cs., 2004) Đối với quá trình xúc tác sinh học, hầu hết các nguồn glyceride đều có thể được coi như là nguồn cơ chất Tỷ lệ chuyển hoá thu được từ dầu hạt cọ và dầu dừa với lipase PS30 đã được thực hiện với nhiều alcohol khác nhau (ethanol và butanol) (Abigor và cs., 2000) Một số lipase . tic ta. Chính vì nh tài: nghiên cứu điều chế Biodiesel từ dầu thực vật và etanol trên hệ xúc tác rắn c tin hành nhm m c nhiên liu sinh. 1.3. Các loại xúc tác và quá trình điều chế biodiesel Có nhi sn xut biodiesel và các nhiên liu bán sinh hc (nhiên liu cha c các sn phm nhiên liu sinh hc và nhiên liu hóa. khi không xúc tác, hoc thay th xúc tác bc không dùng xúc tác vi u siêu ti h Có nhiu cách phân loi xúc tác cho quá trình transester hóa to biodiesel:
Ngày đăng: 07/01/2015, 17:12
Xem thêm: nghiên cứu điều chế biodiesel từ dầu thực vật và etanol trên hệ xúc tác rắn, nghiên cứu điều chế biodiesel từ dầu thực vật và etanol trên hệ xúc tác rắn, Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL, Chương 3: KÊT QUA VA THAO LUÂN, TÀI LIỆU THAM KHẢO