ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
Môn học: Nhiên liệu tái tạo & nhiên liệu sinh học
KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BUTANOL LÀM
NHIÊN LIỆU SINH HỌC
GVHD: TS. NGUYỄN HỮU LƯƠNG
HV: VÕ ĐỨC MINH MINH
MSHV: 10401077
TP.HCM, 2011
MỤC LỤC
I. MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
II. Tính chất của biobutanol ................................................................................. 2
II.1 Khái niệm về biobutanol .......................................................................... 2
II.1.1 n-Butanol ........................................................................................... 2
II.1.2 Iso-butanol ......................................................................................... 3
II.1.3 Sec-butanol ........................................................................................ 3
II.1.4 Tert-butanol ....................................................................................... 3
II.1.5 So sánh các đồng phân của butanol .................................................... 3
II.2 Tiềm năng sử dụng biobutanol ................................................................. 4
II.3 So sánh giữa bioethanol vs biobutanol khi pha vào xăng .......................... 6
II.3.1 Khả năng tăng RON ........................................................................... 6
II.3.2 Ảnh hưởng đến đường cong chưng cất TBP....................................... 7
II.3.3 Áp suất hơi RVP ................................................................................ 8
II.3.4 Nhiệt trị ........................................................................................... 10
II.3.5 Tương tác với nước .......................................................................... 11
II.3.6 Độ ăn mòn ....................................................................................... 12
II.3.7 Ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường .......................................... 13
II.4 Sản xuất butanol..................................................................................... 13
II.4.1 Quá trình lên men ABE .................................................................... 14
II.4.2 Sản xuất butanol trong hóa dầu ........................................................ 14
II.4.3 Tính kinh tế của sản xuất butanol ..................................................... 15
II.5 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 16
III. KẾT LUẬN ................................................................................................. 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 17
Trang 1
I. MỞ ĐẦU
Hiện tại, thế giới đang đứng trước thử thách to lớn về vấn đề năng lượng trên toàn
cầu. Khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch có nguy cơ cạn kiệt trong những thập niên
tới. Nguồn nguyên liệu sử dụng phổ biến là dầu thô thì biến động không ngừng.
Giá dầu thô có xu hướng ngày càng tăng. Và chính giá dầu thô cũng là nguyên
nhân của sự bất ổn và xung đột về chính trị nhiều nơi trên thế giới.
Ngoài ra, vấn đề ô nhiễm do sự phát thải các khí thải từ quá trình sử dụng nhiên
liệu hóa thạch, tăng hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính. Do đó, khí hậu trên thế
giới hiện tại thay đổi theo chiều xấu đi…
Trước tình hình đó, nhu cầu về nguồn nhiên liệu thay thế đang là vấn đề đang được
nhiều nước tập trung nghiên cứu. Có rất nhiều nguồn nhiên liệu thay thế đã và đang
được đề xuất và sử dụng hiệu quả như thủy điện, năng lượng gió, nhiên liệu sinh
học, năng lượng mặt trời, địa nhiệt… Trong đó, nhiên liệu sinh học đang nhận được
sự quan tâm lớn với khả năng thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống đang sử
dụng cho các động cơ hiện nay.
Bioethanol, biodiesel và biogas là các dạng nhiên liệu sinh học đã và đang được
ứng dụng nhiều trên thế giới. Với ưu điểm về khả năng tái tạo, giảm khí thải gây
hiệu ứng nhà kính, giảm lệ thuộc vào nguồn dầu thô ở những khu vực không có
nguồn tài nguyên dầu phong phú và góp phần phát triển nông nghiệp ở khu vực
nông thôn. Tuy nhiên, hiện tại các loại nhiên liệu sinh học vẫn còn nhiều nhược
Trang 2
điểm làm giảm khả năng mở rộng quy mô ứng dụng. Đặc biệt là bioethanol khi
dùng pha vào xăng truyền thống. Trước khó khăn này, nhiều nhà nghiên cứu đã đề
xuất sử dụng biobutanol pha vào xăng bởi biobutanol có nhiều ưu điểm vượt trội
hơn so với bioethanol. Để tìm hiểu về vấn đề này, báo cáo đánh giá khả năng ứng
dụng của biobutanol pha vào xăng truyền thống.
II. Tính chất của biobutanol
II.1 Khái niệm về biobutanol
Butanol là hợp chất hóa học thuộc nhóm của rượu đơn chất có 4 nguyên tử carbon
với công thức C4H9OH.
Butanol có các đồng phân: n-butanol, iso-butanol, sec-butanol và tert-butanol.
Trong đó, bằng con đường lên men thì hiện tại sản phẩm chính thu được là n-
butanol.
II.1.1 n-Butanol
Là chất lỏng trong suốt, không màu, có thể cháy được và có mùi chuối.
Thị trường toàn cầu: 3 triệu tấn/năm (giá trị thị trường trên 4 tỷ $).
Ứng dụng:
Dung môi dùng trong sơn, lớp phủ, véc ni (lớp sơn ngoài);
Chất hóa dẻo – để cải thiện tính chất vật lý của nhựa;
Trang 3
Là chất trung gian, nguyên liệu cho các ngành hóa học và plastic khác;
Dùng trong ngành dệt – chất trương nở cho sơ sợi;
Mỹ phẩm – sản phẩm trang điểm, chăm sóc móng;
Ngành dược phẩm – thuốc kháng sinh, hormone, vitamins;
Phụ gia pha xăng và dầu phanh (thành phần tổng hợp).
II.1.2 Iso-butanol
Là chất lỏng không màu với mùi mốc ngọt (sweet musty odor). Hòa tan vô hạn với
tất cả các dung môi hữu cơ (miscible), tan rất ít trong nước.
Giá trị thị trường hiện tại khoảng 560 triệu $/năm.
Ứng dụng:
Dung môi trong công nghiệp (lớp phủ bề mặt, chất kết dính, chất trích ly);
Hóa chất trung gian cho ngành hóa dầu;
Chất phân tán;
Phụ gia pha vào xăng và dùng giảm khả năng đóng băng của lưu chất.
II.1.3 Sec-butanol
Chất lỏng không màu, có thể bắt cháy, ít tan trong nước và tan hoàn toàn với dung
môi hữu cơ phân cực.
Ứng dụng:
Dùng làm dung môi;
Chủ yếu được chuyển hóa thành butanone ("MEK” - methyl ethyl ketone);
Ester của sec-butanol có mùi dễ chịu và được dùng với lượng nhỏ trong sản
xuất nước hoa hoặc làm chất tạo mùi nhân tạo.
II.1.4 Tert-butanol
Chất lỏng trong suốt, có mùi long não (camphor-like). Tan tốt trong tốt và tan vô
hạn trong ethanol và diethyl ether. Đóng rắn ở nhiệt độ phòng (điểm chảy khoảng
25 °C)
Ứng dụng:
Dung môi;
Chất biến tính ethanol,
Thành phần trong chất tẩy sơn;
Phụ gia xăng (tăng chỉ số octane);
Chất trung gian trong tổng hợp các hợp chất như MTBE, ETBE, TBHP, chất
mùi khác…
II.1.5 So sánh các đồng phân của butanol