Luận văn thạc sĩ: Phát triển công nghệ tích hợp sản xuất biodiesel và chất ổn nhiệt từ dầu hạt cao su

• Tác giả: Đỗ Tuyết Anh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Sơn
• Trường học: Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Phát triển công nghệ tích hợp sản xuất chất ổn nhiệt và diesel sinh học từ dầu hạt cao su
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC ĐỒ THỊ
• DANH MỤC SƠ ĐỒ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• BẢNG NHIỆT ĐỘ SÔI CỦA CÁC DUNG MÔI
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL, CHẤT ỔN NHIỆT VÀ DẦU HẠT CAO SU
• 1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu biodiesel
• 1.2. Biodiesel hay "diesel sinh học" là nhiên liệu dùng cho động cơ diesel được chế tạo từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật
• 1.3. Biodiesel được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 20
• 1.4. Vào cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21 giá nhiên liệu đã thay đổi đột biến
• 1.5. Biodiesel – dạng nhiên liệu sạch có thể tái tạo, là một trong các lựa chọn tốt nhất để đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai
• 1.6. Biodiesel là este của các axít béo mạch dài và các rượu chứa gốc alkyl thấp (metyl hay etyl)
• 1.7. Biodiesel được chế tạo bằng phản ứng chuyển đổi este (transesterification) của dầu thực vật hoặc mỡ động vật với các ancol thấp
• 1.8. Người ta có thể dùng biodiesel riêng hoặc pha với petrodiesel (diesel từ dầu mỏ trong các động cơ)
• 1.9. Trên thế giới người ta thường pha trộn biodiesel và petrodiesel theo một tỉ lệ nhất định
• 1.10. Nhiên liệu chứa 20% biodiesel và 80% petrodiesel được gọi là “B20”
• 1.11. Ở Mỹ người ta hay sử dụng diesel B20, ở Pháp sử dụng B20 và B60, còn Đức sử dụng cả B100
• 1.12. Những sản phẩm này rất dễ phối trộn và không đòi hỏi một công đoạn phụ trợ đặc biệt nào
• 1.13. Thông thường, biodiesel được đựng trong thùng chứa, sau đó người ta đổ từ từ diesel vào đó gọi là splash blended và khuấy tiếp
• 1.14. Khi đã đổ lẫn vào nhau, trạng thái trộn lẫn của chúng rất ổn định
• 1.15. Biodiesel là một loại hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên, không độc, lại dễ phân hủy sinh học
• 1.16. Khi trộn lẫn với petrodiesel, điều kiện bảo quản biodiesel hoàn toàn giống điều kiện bảo quản diesel dầu mỏ
• 1.17. Khi thành phần biodiesel (metyl este) là 100%, nhiên liệu cần được bảo quản giống như dầu thực vật
• 1.18. Nó cũng được cất giữ trong thùng chứa giống như thùng chứa petrodiesel
• 1.19. Do biodiesel có tính axít, nên phải tránh sử dụng thùng chứa làm bằng bê tông xi măng
• 1.20. Một số biodiesel không có phụ gia có thể bị gel hóa ở nhiệt độ thấp giống như petrodiesel
• 1.21. Sự gel hóa của biodiesel phụ thuộc vào bản chất dầu gốc
• 1.22. Ví dụ, biodiesel từ dầu Jatropha, dầu cao su không bị gel hóa ở nhiệt độ cao hơn -14oC
• 1.23. Trong khi đó biodiesel từ dầu cọ bị gel hóa ở nhiệt độ thấp hơn
• 1.24. Do đó biodiesel từ dầu Jatropha và dầu hạt cao su có ưu thế vượt trội là không cần phải sử dụng phụ gia khi gặp thời tiết lạnh
• 1.25. Biodiesel là nguồn nhiên liệu tái tạo được và ở mức độ nào đó thì đó là nguồn nhiên liệu vô hạn
• 1.26. Trong tình hình kinh tế các nước trên thế giới đang ngày càng phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày càng cao
• 1.27. Trong khi nguồn nhiên liệu hóa thạch đang có dần cạn kiệt, thì việc nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel để thay thế là một nhiệm vụ rất quan trọng
• 1.28. Để sản xuất biodiesel người ta cho hỗn hợp dầu thực vật hoặc mỡ động vật tác dụng với metanol có mặt chất xúc tác kiềm (KOH hoặc NaOH)
• 1.29. Quá trình chuyển hóa hóa học đó gọi là quá trình chuyển đổi este (transesterification process)
• 1.30. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là metyl este của các axít béo, hay còn gọi là biodiesel và glyxerin
• 1.31. Nhiên liệu biodiesel có thể được chế tạo từ triglyxerit của nhiều loại dầu thực vật và mỡ động vật khác nhau như dầu Jatropha, dầu cọ, dầu dừa, dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu hạt cao su, mỡ gia cầm
• 1.32. Trong sản xuất biodiesel cần chú ý đến hai vấn đề quan trọng, đó là nguyên liệu và công nghệ
• 1.33. Về nguyên liệu, có hai chỉ tiêu cốt lõi, là hàm lượng axít béo tự do FFA và nước chứa trong dầu mỡ
• 1.34. Nếu hàm lượng axít béo cao (>1%), trong quá trình sản xuất biodiesel, FFA sẽ tác dụng với xúc tác kiềm tạo thành xà phòng và nước làm tổn hao xúc tác và giảm hiệu suất
• 1.35. Nếu hàm lượng nước > 1%, sẽ làm giảm hoạt tính của xúc tác, thu phân dầu mỡ, tạo ra FFA, sau đó tác dụng với xúc tác kiềm tạo thành xà phòng
• 1.36. Do đó, trước khi sản xuất biodiesel, cần kiểm tra nguyên liệu, đảm bảo hàm lượng FFA và nước không vượt quá giới hạn cho phép
• 1.37. Đối với quá trình công nghệ, cần quan tâm đến việc sử dụng loại ancol nào: metanol, etanol hay butanol cùng tỉ lệ giữa dầu mỡ và ancol
• 1.38. Metanol thường được dùng để sản xuất biodiesel vì không tạo hỗn hợp đẳng phí, thời gian phản ứng nhanh, nhũ tương tách lớp dễ dàng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su

Công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su đang trở thành một trong những giải pháp tiềm năng cho vấn đề năng lượng tái tạo. Biodiesel là một loại nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu thực vật và động vật. Dầu hạt cao su, với hàm lượng axít béo tự do cao, là một nguồn nguyên liệu phong phú cho quá trình sản xuất này. Việc phát triển công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn góp phần vào việc bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.

1.1. Giới thiệu về biodiesel và dầu hạt cao su

Biodiesel là một loại nhiên liệu tái tạo, được sản xuất từ dầu hạt cao su và các loại dầu thực vật khác. Dầu hạt cao su chứa nhiều axít béo, có thể chuyển đổi thành biodiesel thông qua quá trình este hóa và chuyển đổi este. Việc sử dụng dầu hạt cao su không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam.

1.2. Lợi ích của biodiesel từ dầu hạt cao su

Sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường và tạo ra nguồn năng lượng bền vững. Ngoài ra, việc phát triển công nghệ này còn giúp tăng giá trị kinh tế cho nông sản và tạo ra việc làm cho người dân địa phương.

II. Thách thức trong sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là hàm lượng axít béo tự do (FFA) cao trong dầu hạt cao su, điều này có thể gây khó khăn trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, chi phí đầu tư cho thiết bị và công nghệ cũng là một yếu tố cần xem xét.

2.1. Vấn đề về hàm lượng axít béo tự do

Hàm lượng FFA cao trong dầu hạt cao su có thể dẫn đến việc hình thành xà phòng trong quá trình sản xuất biodiesel, làm giảm hiệu suất và tăng chi phí sản xuất. Cần có các phương pháp xử lý thích hợp để giảm thiểu vấn đề này.

2.2. Chi phí đầu tư và công nghệ

Đầu tư vào công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su yêu cầu một khoản chi phí lớn cho thiết bị và quy trình. Việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ hiệu quả và tiết kiệm chi phí là rất cần thiết để đảm bảo tính khả thi của dự án.

III. Phương pháp sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su

Có nhiều phương pháp để sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su, bao gồm phương pháp este hóa và chuyển đổi este. Các phương pháp này có thể được tối ưu hóa để tăng hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Việc áp dụng công nghệ sinh học cũng là một xu hướng mới trong sản xuất biodiesel.

3.1. Phương pháp este hóa

Este hóa là quá trình chuyển đổi FFA thành este, giúp giảm thiểu sự hình thành xà phòng trong quá trình sản xuất biodiesel. Phương pháp này thường sử dụng xúc tác axít để đạt hiệu suất cao hơn.

3.2. Phương pháp chuyển đổi este

Chuyển đổi este là bước tiếp theo trong quy trình sản xuất biodiesel. Quá trình này thường sử dụng xúc tác kiềm và có thể được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất từ dầu hạt cao su.

IV. Ứng dụng thực tiễn của biodiesel từ dầu hạt cao su

Sản phẩm biodiesel từ dầu hạt cao su có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ giao thông vận tải đến sản xuất điện. Việc áp dụng biodiesel không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng bền vững cho tương lai.

4.1. Sử dụng trong giao thông vận tải

Biodiesel có thể được sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế cho diesel truyền thống trong các phương tiện giao thông. Việc sử dụng biodiesel giúp giảm phát thải khí độc hại và bảo vệ môi trường.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất điện

Ngoài giao thông, biodiesel từ dầu hạt cao su còn có thể được sử dụng trong các nhà máy điện, giúp tạo ra nguồn năng lượng sạch và bền vững.

V. Kết luận và tương lai của biodiesel từ dầu hạt cao su

Sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su là một hướng đi tiềm năng cho ngành năng lượng tái tạo. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu, tương lai của biodiesel từ dầu hạt cao su hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho nền kinh tế và môi trường.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ

Công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu hạt cao su đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ. Các giải pháp công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí.

5.2. Tác động đến môi trường và kinh tế

Việc phát triển biodiesel từ dầu hạt cao su không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm và tăng trưởng kinh tế cho cộng đồng địa phương.