Ứng Dụng Kỹ Thuật Tạo Bong Bóng Hơi Trong Tổng Hợp Biodiesel

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu biodiesel

1.2. Tính chất của biodiesel

1.2.1. Tính chất vật lý

1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của biodiesel

1.3. Ưu nhược điểm của Biodiesel so với Diesel truyền thống

1.4. Tình hình sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và tại Việt Nam

1.4.1. Thị trường biodiesel trên thế giới

1.4.2. Khả năng phát triển biodiesel ở Việt Nam

1.5. Nguyên liệu mỡ cá

1.5.1. Các tính chất hóa lý cơ bản của mỡ cá

1.5.2. Vai trò và ứng dụng khác của mỡ cá

1.5.3. Ưu nhược điểm của nguyên liệu mỡ cá

1.6. Phương pháp transester hóa

1.6.1. Cơ chế phản ứng

1.6.2. Các kỹ thuật thực hiện phản ứng transester hóa

1.6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng

1.7. Quy trình sản xuất biodiesel

1.8. Chỉ tiêu chất lượng

1.9. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

1.10. Lựa chọn công nghệ

1.10.1. Lý do chọn công nghệ tạo bong bóng hơi

1.10.2. Khái niệm về hiện tượng tạo bong bóng hơi

1.10.3. Kỹ thuật tạo bong bóng hơi bằng phương pháp thủy động lực học

2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

2.1. Mục đích thí nghiệm

2.2. Nguyên liệu và hóa chất

2.3. Thiết bị thực hiện

2.3.1. Hệ thống thiết bị Khuấy_TT

2.3.2. Hệ thống thiết bị Cav

2.4. Quy trình thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel

2.4.1. Thực hiện phản ứng trong hệ thống Khuấy_TT

2.4.2. Thực hiện phản ứng trong hệ thống thiết bị Cav

2.5. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu

2.6. Các phương pháp phân tích

2.6.1. Phân tích tính chất nguyên liệu

2.6.2. Tính chất của xúc tác

2.6.3. Phân tích kích thước và mật độ hạt nhũ

2.6.4. Xác định đường chuẩn

2.6.5. Phân tích tính chất sản phẩm

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

3.1. Khảo sát nguyên liệu

3.1.1. Thành phần acid béo

3.1.2. Phân tử lượng trung bình của mỡ cá

3.1.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của % metyl ester đến độ nhớt của hỗn hợp sản phẩm

3.2. Tổng hợp biodiesel với xúc tác đồng thể NaOH

3.2.1. Trong hệ thống thiết bị Khuấy_TT

3.2.2. Trong hệ thống thiết bị Cav

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng trong hệ thống thiết bị Cav

3.4. Tổng hợp biodiesel với xúc tác rắn CaO

3.5. Kết quả đo được thể hiện trong phần phụ lục

3.5.1. Tổng hợp biodiesel trong hệ thống thiết bị Khuấy_TT

3.5.2. Tổng hợp biodiesel trong hệ thống thiết bị Cav

3.5.3. Tính chất sản phẩm biodiesel

3.5.4. Xác định FAME trong biodiesel bằng phổ GC/MS

3.5.5. Xác định các tính chất cơ bản của biodiesel theo ASTM D6751

4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Kỹ thuật tạo bong bóng hơi

Kỹ thuật tạo bong bóng hơi là phương pháp sử dụng thủy động lực học để tăng diện tích tiếp xúc giữa các pha trong quá trình phản ứng. Trong tổng hợp biodiesel, kỹ thuật này giúp cải thiện hiệu suất phản ứng bằng cách tạo ra các bong bóng nhỏ, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa dầu thực vật hoặc mỡ động vật và methanol. Phương pháp này được đánh giá cao nhờ khả năng rút ngắn thời gian phản ứng và giảm chi phí năng lượng so với các phương pháp truyền thống như khuấy trộn cơ học.

1.1. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý của kỹ thuật tạo bong bóng hơi dựa trên việc tạo ra các bong bóng nhỏ trong dung dịch phản ứng. Các bong bóng này làm tăng diện tích tiếp xúc giữa các pha, từ đó thúc đẩy quá trình chuyển hóa dầu thực vật hoặc mỡ động vật thành biodiesel. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý các nguyên liệu có độ nhớt cao như mỡ cá.

1.2. Ưu điểm của kỹ thuật

Kỹ thuật tạo bong bóng hơi mang lại nhiều ưu điểm như giảm thời gian phản ứng, tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu suất tổng hợp. Ngoài ra, phương pháp này còn giúp giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn, từ đó nâng cao chất lượng của biodiesel.

II. Tổng hợp biodiesel

Tổng hợp biodiesel là quá trình chuyển hóa dầu thực vật hoặc mỡ động vật thành methyl ester thông qua phản ứng transester hóa. Trong luận văn này, quá trình được thực hiện với hai loại xúc tác là NaOH (đồng thể) và CaO (rắn). Kết quả cho thấy, việc sử dụng kỹ thuật tạo bong bóng hơi giúp cải thiện đáng kể hiệu suất phản ứng so với phương pháp khuấy trộn truyền thống.

2.1. Phản ứng transester hóa

Phản ứng transester hóa là quá trình chính trong tổng hợp biodiesel, trong đó dầu thực vật hoặc mỡ động vật phản ứng với methanol để tạo thành methyl ester và glycerol. Hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ lệ methanol/dầu, hàm lượng xúc tác và thời gian phản ứng.

2.2. So sánh hiệu suất

Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi sử dụng kỹ thuật tạo bong bóng hơi, hiệu suất phản ứng đạt cao hơn so với phương pháp khuấy trộn truyền thống. Điều này chứng tỏ tính ưu việt của phương pháp mới trong việc tối ưu hóa quá trình tổng hợp biodiesel.

III. Ứng dụng công nghệ

Ứng dụng công nghệ trong tổng hợp biodiesel không chỉ giới hạn ở việc cải thiện hiệu suất phản ứng mà còn hướng đến việc phát triển các quy trình sản xuất bền vững và thân thiện với môi trường. Kỹ thuật tạo bong bóng hơi là một ví dụ điển hình cho sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và nhu cầu sản xuất năng lượng tái tạo.

3.1. Công nghệ xanh

Việc áp dụng kỹ thuật tạo bong bóng hơi trong tổng hợp biodiesel góp phần thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xanh. Phương pháp này giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại và tận dụng hiệu quả các nguồn nguyên liệu tái tạo như dầu thực vật và mỡ động vật.

3.2. Tiềm năng thương mại

Với những ưu điểm vượt trội, kỹ thuật tạo bong bóng hơi có tiềm năng lớn trong việc thương mại hóa biodiesel. Đây là hướng đi đầy hứa hẹn để giải quyết các vấn đề về năng lượng và môi trường trong tương lai.

Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Kỹ Thuật Tạo Bong Bóng Hơi Trong Phản Ứng Tổng Hợp Biodiesel