Luận án hóa môi trường

Biodiesel còn được gọi là diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chấttương tự với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thựcvật hay mỡ động vật.. Đề tài “

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

KHOA HÓA HỌC

BÀI TẬP MÔN HỌC

Nghiên cứu áp dụng bài thực hành “Tổng hợp nhiên liệu sinh học biodiesel từ dầu thực vật” vào học phần thực hành Hóa Công nghệ- Môi Trường phục vụ giảng dạy sinh viên ngành Sư phạm Hóa học

Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

Người hướng dẫn khoa học : TS Hồ Phương Hiền Sinh viên : Vũ Văn Thịnh

Lớp : K63B

Hà Nội – 2016

LỜI CẢM ƠN

Bài tập môn học này đã được thực hiện tại Khoa Hóa học, Trường Đại học

Sư phạm Hà Nội Để hoàn thành bài tập môn học này, em đã nhận được rất nhiều

sự hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của các thầy cô, bạn bè.

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cám ơn cô giáo

TS Hồ Phương Hiền – người đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em hoàn thành bài tập môn học này.

Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, cùng toàn thể bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình làm bài tập môn học này.

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Vũ Văn Thịnh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

I.1 Giới thiệu chung về biodiesel 3

I.1.1 Khái niệm 3

I.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển 3

I.1.3 Ưu nhược điểm của nhiên liệu Biodiesel 4

I.2 Tổng hợp biodiesel 6

I.2.1 Phản ứng transester hóa điều chế biodiesel 6

I.2.2 Tác nhân phản ứng tổng hợp 7

I.2.3 Xúc tác dùng trong quá trình tổng hợp biodiesel 7

I.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp biodiesel 9

I.3 Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới 10

I.3.1 Trên thế giới 10

I.3.2 Tình hình sản xuất biodiesel ở Việt Nam 12

II.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 13

II.1.1 Hóa chất 13

II.1.2 Dụng cụ 13

II.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

II.2.1 Quy trình tổng hợp biodiesel 13

II.2.2 Khảo sát lựa chọn xúc tác tổng hợp biodiesel 14

II.2.3 Cách tiến hành 14

II.2.4 Điều kiện của phản ứng tổng hợp biodiesel với các hệ xúc tác khác nhau 15

II.2.5 Phương pháp tính toán hiệu suất phản ứng 16

II.2.6.Phổ hồng ngoại IR 16

II.2.6 Xác định độ nhớt của biodiesel bằng thiết bị Zahn Viscocity cup 405/2 18

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

III.1 Thế tích của biodiesel và glyxerol và hiệu suất tổng hợp biodiesel với các hệ

xúc tác khác nhau 22

III.2 Phổ hồng ngoại của biodiesel 22

III.3 Độ nhớt của biodiesel bằng thiết bị Zahn Viscocity cup 405/2 24

III.4 Xác định độ nhớt của biodiesel bằng thiết bị Zahn Viscocity cup 405/2 28

III.5 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN KẾT QUẢ 32

KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751 5 Bảng I.2 So sánh đặc tính Biodiesel với Diesel 5 Bảng II.1 Điều kiện của phản ứng tổng hợp biodiesel với các hệ xúc tác khác nhau

15Bảng II.2 Chuyển đổi từ thời gian chất lỏng chảy sang giá trị độ nhớt của chất lỏng[12] 19

Bảng III.1: Thế tích của biodiesel và glyxerol và hiệu suất tổng hợp biodiesel với

các hệ xúc tác khác nhau 22Bảng III.2 Thời gian biodiesel và dầu thực vật chảy ra khỏi cốc Zahn 24Bảng III.3 Chuyển đổi từ thời gian chất lỏng chảy sang giá trị độ nhớt của chất lỏng 29

DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình II.1 Quy trình tổng hợp nhiên liệu sinh học biodiesel 14

Hình II 2 Hình ảnh quá trình tổng hợp biodiesel 16Hình III.1: Phổ hấp thụ hồng ngoại của biodiesel (a) và dầu thực vật (b) 23

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, vấn đề năng lượng và môi trường đang được cả thếgiới quan tâm hàng đầu Con người phụ thuộc vào nguồn năng lượng chính là dầu

mỏ và nó đang bị cạn kiệt trong tương lai Vì vậy nhiều nước trên thế giới đang tìm

ra các nguồn nguyên liệu thay thế khác và ít ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.Trong đó, nhiên liệu sinh học thay thế biodiesel cần phải được kể đến

Biodiesel còn được gọi là diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chấttương tự với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thựcvật hay mỡ động vật Biodiesel là một loại năng lượng sạch, ít gây độc hại và dễphân giải trong tự nhiên Nhiên liệu thay thế được ưa chuộng vì có săn trong điềukiện thường, khả năng tái sinh, phát triển bền vững, khả năng phân hủy sinh học,giúp tạo thêm việc làm, phát triển sản xuất nông nghiệp và giảm tác động đến môitrường Nhiều loại nguyên liệu đã được thử nghiệm trong sản xuất biodiesel, từnguyên liệu truyền thống đến các nguyên liệu thải Trong đó nguyên liệu rẻ và cósẵn nhất là dầu ăn và mỡ động vật đã qua sử dụng Những nghiên cứu về lĩnh vựcnày đã góp phần giảm tác động đến môi trường cũng như giảm chi phí xử lí chônlấp Trên thực tế, người ta đã và đang nghiên cứu gần như tất cả những nguồn dầu

mỡ có thể sử dụng đế sản xuất biodiesel Việc lựa chọn loại dầu thực vật hoặc mỡđộng vật nào phụ thuộc vào nguồn tài nguyên có sẵn và khí hậu từng vùng

Trong bối cảnh thị trường dầu mỏ biến động và ô nhiễm môi trường tăng cao,việc nghiên cứu thành công và đưa vào sử dụng nhiên liệu sinh học biodiesel làmgiảm sự phụ thuộc quá nhiều vào nhiên liệu hóa thạch, giảm thiểu ô nhiễm môitrường là một hướng đi tốt cho bài toán sử dụng nhiên liệu trong tương lai

Đề tài “Nghiên cứu áp dụng bài thực hành tổng hợp nhiên liệu sinh học biodiesel từ dầu thực vật vào học phần thực hành Hóa Công nghệ- Môi Trường phục vụ giảng dạy sinh viên ngành Sư phạm Hóa học” với mục đích đổi mới học

phần Thực hành Hóa Công nghệ- Môi trường nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy

và đào tạo cũng như cho sinh viên tiếp cận những xu hướng công nghệ, nhiên liệumới của thế giới

2 Mục đích nghiên cứu

- Đưa ra được quy trình sản xuất biodiesel từ dầu thực vật tối ưu

- Xây dựng bài thực hành “Tổng hợp nhiên liệu sinh học biodiesel từ dầu thực vật” nhằm đổi mới học phần thực hành Hóa Công nghệ-Môi trường phục vụ

giảng dạy cho sinh viên Sư phạm Hóa học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tối ưu quy trình sản xuất biodiesel từ dầu thực vật

- Kiểm tra sản phẩm biodiesel tạo thành bằng phương pháp đo phổ IR

- Xây dựng nội dung bài thực hành “Tổng hợp nhiên liệu sinh học Biodiesel từ dầu thực vật”.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I.1 Giới thiệu chung về biodiesel

I.1.1 Khái niệm [11]

Biodiesel (diesel sinh học) là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầudiesel hóa thạch nhưng được sản xuất từ nguồn nguyên liệu dầu thực vật và mỡđộng vật và thường được kí hiệu là B100

Bản chất của Biodiesel là sản phẩm este hóa giữa methanol hoặc ethanol vàaxit béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật

I.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển [12]

Biodiesel bắt đầu được sản xuất giữa năm 1800, trong thời gian đó người tachuyển hóa dầu thực vật để lấy glyxerol ứng dụng làm xà phòng và thu được cácsản phẩm phụ là methyl hoặc ethyl ester gọi chung là biodiesel Ngày 10/08/1893,lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng biodiesel do ông sáng chế ra để chạy máy.Năm 1912, ông đã dự báo: “Hiện nay, việc dùng dầu thực vật cho nhiên liệu động

cơ có thể không quan trọng, nhưng trong tương lai chắc chắn sẽ có giá trị khôngthua gì các sản phẩm nhiên liệu từ dầu mỏ và than đá” Trong bối cảnh nguồn tàinguyên dầu mỏ đang cạn kiệt và những tác động xấu lên môi trường của việc sửdụng nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu tái sinh sạch trong đó có biodiesel đang ngàycàng khẳng định vị trí là nguồn nhiên liệu thay thế hữu ích Để tưởng nhớ người đã

có công đầu tiên đoán được giá trị to lớn của biodiesel, Nation Board Biodiesel đãquyết định lấy ngày 10 tháng 8 hằng năm bắt đầu từ năm 2002 làm ngày Dieselsinh học Quốc tế (International Biodiesel Day)

Trong những năm của thập niên 90, Pháp đã triển khai sản xuất biodiesel từdầu hạt cải Và dùng được ở dạng B5 (5% biodiesel với 95% diesel) và B30 (30%biodiesel và 70% diesel)

I.1.3 Ưu nhược điểm của nhiên liệu Biodiesel [10]

Hiện nay, trên thế giới, phần lớn năng lượng được sử dụng đều khai thác từdầu mỏ, than đá và khí tự nhiên Tuy nhiên tất cả các nguồn năng lượng này đề cóhạn và tốc độ sử dụng như hiện nay thì sẽ cạn kiệt vào cuối thế kỉ 21 Sự cạn kiệtnguồn năng lượng dầu mỏ và vấn đề môi trường thì sự nghiên cứu và phát triểnnguồn năng lượng thay thế cho dầu mỏ như biodiesel là một tiềm năng lớn nhờ tínhchất tương tự như diesel và những ưu điểm vượt trội của nó

 Có khả năng tự phân hủy và không độc

 Biodiesel có chỉ số xetan cao hơn diesel

 Biodiesel rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào

 Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn và an toàntrong bồn chứa cũng như sử dụng

 Sử dụng nhiên liệu biodiesel ngoài giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nócòn thúc đẩy ngành công nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngànhnông nghiệp như dầu phế thải, mỡ động vật, các loại dầu khác ít có giá trị sử dụngtrong thực phẩm

Theo hiệp hội đo lường và thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ (ASTM), chỉ ra chất lượng của biodiesel được quy định theo bảng sau:

Bảng I.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751

Độ nhớt (40 o C, mm 2 /s) 1,9-6,0 Nhiệt độ chớp cháy, o C min 130 Hàm lượng nước, % thể tích max 0,05

Glyxerin tự do, % khối lượng max 0,02

Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng max 0,05

Hàm lượng photpho, % khối lượng max 0,001

Chỉ số axit, mg KOH/g nhiên liệu max 0,8

Độ ăn mòn tấm (3h, 50 o C) < N o 3

Cặn ccbon, % khối lượng <0,05 Tổng lượng glyxerin, % khối lượng max 0,24

Bảng I.2 So sánh đặc tính Biodiesel với Diesel.

mà không cần phải thay đổi kết cấu động cơ, thực tế các động cơ diesel sẽ chạy tốt hơn khipha chế 20% biodiesel.

I.2 Tổng hợp biodiesel

I.2.1 Phản ứng transester hóa điều chế biodiesel

Phương pháp chuyển hóa este tạo biodiesel là sự lựa chọn tốt nhất vì các đặctính của các alkyl este rất gần với nhiên liệu diesel thông dụng và các quá trình nàycũng tương đối đơn giản, chi phí không cao Hơn nữa, các alkyl este có thể cháytrong động cơ mà không cần thay đổi chi tiết của động cơ với sự tạo cặn thấp Bảnchất hóa học của phản ứng trao đổi este như sau:

Dầu thực vật Rượu Glyxerol Biodiesel

Thực chất quá trình chuyển hóa này này gồm một loạt các phản ứng thuậnnghịch nối tiếp nhau Tức là triglyxerit chuyển hóa từng bước thành diglyxerit,rồi từ diglyxerit chuyển hóa tiếp thành monoglixerit và cuối cùng là glyxerol:

Triglyxerit + ROH diglyxerit + R1COORDiglyxerit + ROH monoglyxerit + R2COORMonoglyxerit + ROH glyxerol + R3COORNhư vậy, sản phẩm của quá trình là hỗn hợp các alkyl este, glyxerol, ancol,tri-, di, monoglyxerit chưa phản ứng hết Các monoglyrexit là nguyên nhân làmcho hỗn hợp sản phẩm bị mờ đục

nguyên tử cacbon: metanol, etanol, butanol Metanol và etanol là các loại rượuhay được sử dụng nhất Nhưng hiệu quả kinh tế cao trong sản xuất biodiesel làrượu methanol.

Methanol là một hợp chất hóa học với công thức phân tử CH3OH (thườngviết tắt MeOH), khối lượng phân tử M = 32 đvC, khối lượng riêng d420 = 0,791g/

cm3

Methanol là rượu đơn giản nhất, nhẹ, phân cực, dễ bay hơi, không màu, dễcháy Tuy ethanol có ưu điểm là sản phẩm của nông nghiệp, có thể tái tạođược, dễ bị phân hủy sinh học, ít ô nhiễm môi trường nhưng metanol (CH3OH)lại được sử dụng nhiều hơn do giá thành thấp hơn rất nhiều (khoảng một nửa giáethanol), và cho phép tách đồng thời pha glyxerol, do metanol là rượu mạch ngắnnhất và phân cực

Tuy nhiên, chúng ta phải hết sức thận trọng khi làm việc vớimetanol vì metanol là một chất độc, có thể gây chết người nếu uống phải dù mộtlượng rất nhỏ, nếu tiếp xúc trực tiếp với mắt có thể gây mù mắt Metanol là chất

dễ bay hơi, hơi của nó kích ứng hệ thần kinh rất mạnh, gây đau đầu, chóng mặt,ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe Do đó, tất cả các thao tác với metanol cần phảithực hiện trong tủ hút, đeo khẩu trang phòng độc, đeo găng tay, đeo kính mắt,dùng phễu rót, không để metanol đổ ra ngoài

I.2.3 Xúc tác dùng trong quá trình tổng hợp biodiesel [1, 2, 6]

Xúc tác bazơ đồng thể thường được sử dụng nhất vẫn là các bazơ mạnhnhư NaOH, KOH, …vì xúc tác này cho độ chuyển hóa rất cao, thời gian phảnứng ngắn (từ 1 – 1,5 h), nhưng yêu cầu không được có mặt của nước trong phảnứng vì dễ tạo xà phòng gây đặc quánh khối phản ứng, giảm hiệu suất tạobiodiesel, gây khó khăn cho quá trình sản xuất công nghiệp Quá trình tinh chếsản phẩm khó khăn

Để khắc phục tất cả các nhược điểm của xúc tác đồng thể, các nhà khoahọc hiện nay đang có xu hướng dị thể hóa xúc tác Các xúc tác dị thể thườngđược sử dụng là các hợp chất của kim loại kiềm hay kiềm thổ mang trênchất mang rắn như NaOH/MgO, NaOH/-Al2O3, Na2SiO3/MgO, Na2SiO3/SiO2, Na2CO3/-Al2O3, KI/-Al2O3 Các xúc tác này cũng cho độ chuyểnhóa khá cao (trên 90 %), nhưng thời gian phản ứng kéo dài hơn nhiều so với xúctác đồng thể.

- Cơ chế của phản ứng trao đổi ester sử dụng xúc tác bazơ được mô tả như sau:

 Giai đoạn 1: đầu tiên là phản ứng của phân tử rượu với xúc tác bazơ tạo thànhcác alkoxit ion

- Giai đoạn 3: hợp chất trung gian này không bền, tiếp tục tạo một anion vàmột alkyl este tương ứng

R'COO CH2R"COO CH|

|

CH2 O

-+ CH3 O C

O R'''

 Giai đoạn 4: phản ứng giữa anion và methanol

R'COO CH2R"COO CH|

Trong đó: R’, R”, R’” là mạch carbon của axít béo

I.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp biodiesel[2, 5]

a Ảnh hưởng của độ ẩm và các axít béo tự do

Nguyên liệu cho quá trình este hóa triglyxerit với xúc tác kiềm theo Wrightcần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: nguyên liệu cần phải có trị số axít thấp, phảiđược làm khan hoàn toàn; hàm lượng nước phải rất nhỏ (nước có tác hại vì gây raphản ứng xà phòng hóa, làm tiêu tốn và giảm hiệu suất phản úng) Mặt khác,glyxerol sinh ra làm tăng độ nhớt, tạo gel làm quá trình tách pha glyxerol gặp khókhăn Nếu lượng glyxerol nhiều có thể làm cho khối phản ứng đông đặc lại

Như vậy hàm lượng nước và axit béo tự do trong nguyên liệu có ảnh hưởngrất mạnh đến hiệu suất chuyển hóa của quá trình trao đổi este Do vậy công nghệsản xuất diesel sinh học phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu Nếu nguyênliệu có hàm lượng nước và axít béo tự do cao thì nhất thiết phải qua công đoạn xử

lý sơ bộ trước khi đưa vào phản ứng

b Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Phản ứng trao đổi este có thể tiến hành ở các nhiệt độ khác nhau phụ thuộcvào loại dầu sử dụng Nhiệt độ càng cao thì tốc độ tạo thành metyl este càng cao.Đối với các loại dầu thông dụng, nhiệt độ thường nằm trong khoảng 55oC đến

70oC Thông thường phản ứng xảy ra tốt nhất ở gần nhiệt độ sôi của rượu Vì khinhiệt độ quá cao tốc độ tạo thành gyxerin sẽ tăng lên, vì nhiệt độ sôi của methanol

là 64,7oC nên nhiệt độ quá cao sẽ làm bay hơi methanol dẫn đến độ chuyển hòa củaphản ứng sẽ giảm xuống.

c Ảnh hưởng của tốc độ khuấy

Do các chất phản ứng tồn tại trong hai pha tách biệt nên tốc độ khuấy trộn đóngvai trò rất quan trọng Để tăng khả năng tiếp xúc pha, người ta thường sử dụng cáchkhuấy trộn cơ học Có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng: với cùng một điều kiện phảnứng, phản ứng trao đổi este mỡ cá chỉ đạt hiệu suất chuyển hóa 40 % sau 8 giờ, phảnứng với tốc độ khuấy 300 vòng/phút, trong khi ở tốc độ khuấy 600 vòng/phút, độchuyển hóa đạt 97 % chỉ sau gần 2 giờ

d Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Thời gian phản ứng từ khi bắt đầu đến khi đạt cân bằng rất khác nhau đối vớitừng loại xúc tác Vì đây là phản ứng thuận nghịch nên nếu thời gian quá ngắn phảnứng chưa đạt đến trạng thái cân bằng, độ chuyển hóa thấp, còn nếu quá dài sẽ xảy

ra phản ứng xà phòng hóa đối với xúc tác kiềm

e Ảnh hưởng của tỷ lệ mol alcol: dầu

Một yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng tới khả năng chuyển hóa phản ứng là tỷ

lệ mol alcol và triglyxerit Tỷ lệ phụ thuộc vào loại xúc tác sử dụng Theo lý thuyết

tỷ lệ này là 3 mol alcol và 1mol triglyxerit để tạo thành 3 mol este của axit béo và 1mol glyxerol Trên thực tế phản ứng xảy ra với hiệu suất cao hơn nếu sử dụng mộtlượng thừa rượu để phản ứng chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận

I.3 Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới

I.3.1 Trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có 50 quốc gia có chương trình nghiên cứu và sử dụngnhiên liệu sinh học Các nước APEC đã chọn nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiênliệu khoáng sản Theo như dự báo của các chuyên gia, đến năm 2025 thế giới sẽ sử

dụng 12% nhiên liệu sinh học trong toàn bộ nhu cầu năng lượng, đến năm 2020 cácnước EU sẽ dử dụng 20% nhiên liệu sinh học.

Trong chương trình nghị sự của diễn đàn hợp tác Đông Á – Mỹ La tinh(FEALAC) cũng đã bàn đến các nội dụng liên quan đến sản xuất và sử dụng nhiênliệu sinh học Những nội dung báo cáo chính bao gồm: nguyên liệu cho sản xuấtbiodiesel, công nghiệp sản xuất biodiesel, sản xuất ôtô sử dụng nhiên liệu thay thế,

cơ chế chính hỗ trợ

Biodiesel được sử dụng hầu hết ở các quốc gia có nền khoa học kĩ thuật pháttriển tiên tiến như: Mỹ, Pháp, Đức, Canada,… Trữ lượng tiêu thụ gia tăng theohàng năm và nguyên liệu chủ yếu là dầu thực vật

Với điều kiện ở châu Âu thì cây dầu (Brassica napus) với lượng dầu từ 40%đến 50% là cây thích hợp để dùng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học Dầu ép

ra từ cây cải dầu, phần còn lại được dùng trong công nghiệp sản xuất thức ăn chogia súc Bằng một phản ứng hóa học transester hóa đơn giản giữa dầu cải (thànhphần chính là triglycerit) và methanol có sự xuất hiện của xúc tác NaOH hoặc KOHtạo thành methyl ester của axit báo và glyxerol

Năm 1979, Nam Phi tổng hợp dầu biodiesel từ dầu hướng dương Năm 1988,Đức sản xuất từ hạt cải dầu Năm 1978, Mỹ sản xuất từ tảo thực vật

I.3.2 Tình hình sản xuất biodiesel ở Việt Nam

Ở nước ta hiện nay một số dự án sản xuất dầu diesel sinh học cũng đã đượctriển khai gần đây như dự án điều chế biodiesel từ dầu ăn phế thải Hệ thống thiết

bị sản xuất với công suất 2 tấn/ngày sẽ được triển khai tại công ty Phú Xương,thành phố Hồ Chí Minh Theo tính toán ban đầu, với giá thu gom dầu ăn phế thải từ

1500 đến 4000 đồng/lít, biodiesel sẽ được sản xuất với giá thành 7500 đồng/lít,thấp hơn giá diesel trên thị trường Dự án sẽ được triển khai với lượng nguyên liệuđầu vào khoảng 4 đến 5 tấn/ngày và liên tục mở rộng cùng với quá trình thiết kế hệthống thu gom dầu ăn phế thải trên toàn địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

II.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

II.1.1 Hóa chất

- Natri hyđroxit: chất rắn, tinh khiết, Trung Quốc

- Kali hyđroxit: chất rắn, tinh khiết, Trung Quốc

- Metanol tinh khiết

- Etanol tinh khiết

- Pipet, erlen, ống đong, ống hút

II.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.2.1 Quy trình tổng hợp biodiesel

NaOH/KOH

CH3OH/C2H5OH

Tách lớp

Rửa nước Tách, làm khan

Hình II.1 Quy trình tổng hợp nhiên liệu sinh học biodiesel II.2.2 Khảo sát lựa chọn xúc tác tổng hợp biodiesel

Để có quy trình điều chế tối ưu, chúng tôi đã tiến hành khảo sát với các điều kiện xúc tác khác nhau:

- Thêm 15 ml CH3OH vào bình tam giác 50 ml, có con từ

- Đặt bình tam giác lên bếp khuấy từ, chọn tốc độ khuấy mạnh nhưng khônglàm bắn dung dịch ra ngoài

- Thêm từ từ 0,5 g NaOH, cho rất cẩn thận Không cho dư NaOH

Phản ứng transester hóaDầu thực vật

Lớp trênBiodieselLớp dưới Glyxerol

Biodiesel sạch

- Quan sát quá trình hòa tan NaOH diễn ra hoàn toàn, lúc này CH3ONa đã đượchình thành, CH3ONa là bazo mạnh nên cần thận trọng trong thao tác thínghiệm.

- Đồng thời thêm 60 ml dầu thực vật vào cốc 200 ml Đặt cốc lên bếp và giữ ởnhiệt độ 50oC Khuấy trộn dung dịch với tốc độ khuấy trung bình

- Sau khi bước 4 kết thúc, thêm từ từ CH3ONa vào dầu thực vật đã đun nóng.Chú ý không cho NaOH còn dư vào trong dầu, dung dịch sẽ trở lên vẩn đục

- Tiếp tục khuấy trộn trong 20 phút

- Chuyển hỗn hợp vào phễu chiết 125 ml Đợi 20 phút cho hỗn hợp ổn định,glyxerol được hình thành ở lớp dưới Nếu không quan sát thấy 2 lớp được tách

ra, cần làm lại phản ứng để chắc chắn rằng lượng NaOH được cho vào khôngvượt quá 0,5 g

- Chuyển glyxerol vào ống đong, đo thể tích

- Chuyển biodiesel vào ống đong, đo thể tích

- Với các hệ xúc tác CH3OH/KOH, C2H5OH/NaOH, trình tự thí nghiệm cũng được tiến hành tương tự như trên

II.2.4 Điều kiện của phản ứng tổng hợp biodiesel với các hệ xúc tác khác nhau Bảng II.1 Điều kiện của phản ứng tổng hợp biodiesel với các hệ xúc tác khác nhau

Vdầu(ml)

T(phút)

Tốc độ khuấy(vòng/phút)

T(oC)