xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel, sử dụng xúc tác dị thể, trên cơ sở kỹ thuật tạo bong bóng hơi

Chia sẻ: Vang Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguồn nhiên liệu cung cấp cho động cơ diesel ngày càng khan hiếm, các vấn đề ô nhiễm môi trường, nhu cầu năng lượng tăng, giá dầu mỏ biến động… Sử dụng biodiesel. Biodiesel được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Ở Việt Nam cá tra, cá basa là 2 giống cá được nuôi rất nhiều ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long với trữ lượng khá lớn, hàng năm lượng mỡ cá thải ra là rất lớn

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel, sử dụng xúc tác dị thể, trên cơ sở kỹ thuật tạo bong bóng hơi

Company LOGO ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel, sử dụng xúc tác dị thể, trên cơ sở kỹ thuật tạo bong bóng hơi GVHD: TS.Nguyễn Vĩnh Khanh HVTH : Nguyễn Đình Phúc
Nội Dung I.Đặt vấn đề II.Tổng quan mỡ cá và biodiesel III.Tính cấp thiết IV.Mục tiêu và luận giải về việc đặt ra mục tiêu V.Kết Quả Nghiên Cứu Trên Thế Giới Và Việt Nam V.Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu
I.Đặt Vấn Đề Đặt vấn đề
Đặt Vấn Đề  Nguồn nhiên liệu cung cấp cho động cơ diesel ngày càng khan hiếm, các vấn đề ô nhiễm môi trường, nhu cầu năng lượng tăng, giá dầu mỏ biến động… Sử dụng biodiesel.  Biodiesel được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật. Ở Việt Nam cá tra, cá basa là 2 giống cá được nuôi rất nhiều ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long với trữ lượng khá lớn, hàng năm lượng mỡ cá thải ra là rất lớn Sử dụng mỡ cá để sản xuất biodiesel hướng giải quyết phù hợp và cấp thiết theo tình hình thực tế ở Việt Nam
Đặt Vấn Đề  Hiện tại trên thế giới cũng như tại Việt Nam, biodiesel thương phẩm được sản xuất bằng quá trình chuyển ester hoá (transeterification), với methanol hoặc ethanol, sử dụng xúc tác acid hoặc base, và thường được sản suất theo dạng mẽ. Với kiểu sản xuất này thì có rất nhiều nhược điểm dẫn đến hiệu suất cũng như chất lượng sản xuất biodiesel không được cao. { sẽ được phân tích ở phần sau} Để khác phục những vấn đề đó, đề tài này xin xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel, sử dụng xúc tác dị thể, trên cơ sở kỹ thuật tạo bong bóng hơi ( vấn đề này cũng đã được nghiên cứu ở nhiều nước Mỹ, Pháp, Nhật, Úc, Đài Loan, …)
Tổng Quan Về Mỡ Cá, Biodiesel Mỡ cá Biodiesel
Mỡ cá www.themegallery.com Tại sao chọn mỡ cá? •Cá tra, cá basa là 2 giống cá •Nếu ta tận dụng tốt nguồn mỡ cá này được nuôi rất nhiều ở các tỉnh vào việc sản xuất biodiesel thì sẽ đồng bằng Sông Cửu Long với không lo thiếu hụt nguồn nguyên liệu trữ lượng khá lớn. Cá basa có ban đầu. trọng lượng tương đối lớn •Việc tận thu mỡ cá còn góp phần (khoảng 2 – 3 kg/con), trong giảm ô nhiễm môi trường nguồn đó mỡ cá chiếm 15,7 – 23,9% nước ở khu vực chế biến cá xuất khối lượng cá. khẩu. •Năm 2006, công suất chế biến Như vậy, chuyển mỡ cá thành cá ở vào khoảng 800.000 tấn, biodiesel thì nâng cao hẳn giá trị kinh sinh ra khoảng 150.000 tấn mỡ tế của giống cá này, ngoài ra giá cá, năm 2008 đạt 1,8 triệu tấn, thành của biodiesel cũng giảm đáng tương ứng với lượng mỡ cá kể. khoảng 300.000 tấn. Đến 2010 Kết quả thử nghiệm cho thấy với con số này còn tăng thêm 25%. khoảng 1 kg mỡ cá sẽ tạo thành được 1 lít biodiesel
Mỡ Cá www.themegallery.com Tính Chất Thành phần acid béo trong các loại nguyên Tính chất hóa lý liệu (%) Hàm Acid Acid Acid Chỉ số Giá trị Nguyên lượng béo loại béo loại béo liệu chất một nối nhiều bão Hàm lượng nước (%) 0.33 béo đôi nối đôi hòa Chỉ số axit (mg KOH/g mỡ) 4.2725 Dầu dừa 47.6 5.00 1.00 94.00 Dầu cọ 44.63 40.00 10.00 50.00 MỠ CÁ Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g mỡ) 192.3 Bơ 83.5 30.00 4.00 66.00 Chỉ số Iod (g I2/100g mỡ) 51.12 Mỡ heo 20 – 30 50.00 3.00 47.00 Tỷ trọng (g/ml) 0.9043 Mỡ bò 10 – 20 43.00 12.60 44.40 Mỡ cá 25 31.52 12.72 44.35 Độ nhớt (cSt) 4.27 basa
Khái Niệm Biodiesel Biodiesel (Diesel sinh học) là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel hóa thạch nhưng được sản xuất từ nguồn nguyên liệu dầu thực vật và mỡ động vật, và thường được ký hiệu B100. 9
Ưu Nhược Điểm Của Biodiesel  ƯU ĐIỂM  Giảm ô nhiễm môi trường;  Không độc, dễ phân hủy;  Chỉ số Cetan cao hơn;  Giảm phụ thuộc vào nguồn dầu mỏ và thúc đẩy nông nghiệp phát triển.  NHƯỢC ĐIỂM  Nhiệt trị thấp hơn  tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn;  Độ ổn định oxy hóa thấp;  Điểm đông đặc cao;  Nguồn nguyên liệu hạn chế. 10
Chỉ Tiêu Chất Lượng Của Biodiesel Chỉ tiêu Phương pháp thử Giới hạn Đơn vị Nhiệt độ chớp cháy cốc kín ASTM D 93 130 min 0C Hàm lượng methanol EN 14110 0,2 max % kl Hàm lượng nước và cặn ASTM D 2709 0,05 max % tt Hàm lượng cặn cacbon (100% mẫu) ASTM D 4530 0,05 max % kl Hàm lượng tro sunphat ASTM D 874 0,02 max % kl Độ nhớt động học ở 400C ASTM D 445 1,9 – 6,0 cSt (mm2/s) Hàm lượng lưu huỳnh S500 Grade ASTM D 5453 500 max mg/kg S15 Grade 15 max Ăn mòn mảnh đồng ASTM D 130 No. 3 max Trị số axit ASTM D 664 0,5 max mgKOH/g Hàm lượng glycerin tự do ASTM D 6854 0,02 max % kl Tổng hàm lượng glycerin ASTM D 6854 0,24 max % kl Trị số cetane ASTM D 613 47 min Điểm vẩn đục ASTM D 2500 báo cáo 0C Nhiệt độ cất, 90 % thể tích ASTM D 1160 360 max 0C Hàm lượng P ASTM D 4951 10 max mg/kg Tổng hàm lượng Ca, Mg EN 14538 5 max mg/kg Tổng hàm lượng Na, K EN 14538 5 max mg/kg Độ ổn định oxy hóa EN 14112 3 min hrs
III.Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Tính cấp thiết
Tính Cấp Thiết Của Đề Tài  Hiện tại, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, biodiesel thương phẩm được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, bằng quá trình chuyển ester hoá (transeterification), với methanol hoặc ethanol, sử dụng xúc tác acid hoặc base. Trong quá trình sản xuất này, còn tồn tại những vấn đề như sau:  Tốc độ phản ứng bị giới hạn bởi quá trình truyền khối giữa pha dầu và pha rượu, bởi vì chúng không hoà tan lẫn nhau.  Quá trình chuyển este hoá là phản ứng thuận nghịch, vì vậy nếu không liên tục tách sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng, độ chuyển hoá sẽ bị giới hạn.  Quá trình sản xuất được thực hiện theo chế độ mẻ, vì vậy không có được những ưu điểm của quá trình sản xuất liên tục
Tính Cấp Thiết Của Đề Tài  Để giải quyết được những tồn đọng trên, công nghệ tại thời điểm hiện tại phải được thực hiện với thời gian phản ứng dài, tỷ lệ mol rượu/dầu cao và hàm lượng xúc tác lớn. Điều này dẫn đến những nhược điểm của quá trình sản xuất bao gồm:  Chi phí và năng lượng tiêu tốn cho quá trình tinh chế sản phẩm biodiesel và hoàn nguyên xúc tác cũng như lượng rượu dư là rất cao;  Lượng nước thải độc hại phát sinh lớn;  Thời gian phản ứng và thời gian tinh chế sản phẩm lâu, làm cho hiệu suất của quá trình là thấp.
Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Những nghiên cứu công nghệ nhằm giải quyết các nhược điểm trên đã bắt đầu được tiến hành trên thế giới (Mỹ, Pháp, Nhật, Úc, Đài Loan, …), chủ yếu tập trung vào các vấn đề sau: Nâng cao khả năng hoà trộn, hiệu suất truyền nhiệt và truyền khối giữa hai pha dầu và rượu; Phát triển các hệ xúc tác rắn tầng cố định, tầng sôi sử dụng trong các thiết bị phản ứng được thiết kế đặc dụng; Phát triển các hệ thống thiết bị phản ứng – tinh chế tích hợp
Tính Cấp Thiết Của Đề Tài  Tại Việt Nam, việc sử dụng biodiesel tuy đã được triển khai, nhưng vẫn ở quy mô nhỏ, và chưa có nhiều nhà máy sản xuất biodiesel quy mô lớn, chất lượng biodiesel sản xuất được còn chưa cao.  Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào công nghệ sản xuất biodiesel theo chế độ mẻ, sử dụng xúc tác đồng thể. Công nghệ này có nhược điểm là :  Không thu hồi được xúc tác  Việc phân tách và tinh chế sản phẩm chính (biodiesel) và phụ (glycerin) gặp nhiều khó khăn, do các sản phẩm bị nhiễm xúc tác, muối, dẫn đến chất lượng sản phẩm không tốt.  Ngoài ra sản xuất dạng mẻ, khi triển khai ở quy mô lớn, sẽ gặp nhiều khó khăn, đặc biệt ở hiệu suất sử dụng thiết bị .
Công nghệ sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác rắn giải quyết được triệt để các nhược điểm nêu trên.  Xúc tác không bị mất mát, có thể tái sử dụng  Chất lượng biodiesel đạt chuẩn và độ tinh khiết của sản phẩm phụ glycerin rất cao (>98%). Việc nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel sử dụng xúc tác rắn, vì vậy, có ý nghĩa thực tế và tính cấp thiết rất cao trong điền kiện hiện tại ở Việt Nam.
IV.Mục Tiêu Và Luận Giải Mục Tiêu Của Đề Tài Tại Sao Chọn Hệ Xúc Tác Rắn Dị Thể? Tại Sao Chọn Công Nghệ Sản Xuất Liên Tục? Tại Sao Chọn Thiết Bị Tạo Nhũ Theo Công Nghệ Tạo Bong Bóng Hơi?
Mục Tiêu Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất liên tục biodiesel, sử dụng xúc tác dị thể, trên cơ sở kỹ thuật tạo bong bóng hơi (cavitaion)
Mục Tiêu Điều chế xúc tác rắn dạng viên trên cơ sở ZnO/MgO/CaO/Al2O3 Khảo sát và đề xuất thông số công nghệ của quá trình và thiết bị tạo hệ phân tán đồng đều, dựa trên nguyên tắc tạo bong bóng hơi Mục tiêu cụ Xây dựng,lắp đặt hệ thồng quy thể trình thiết bị Sản xuất thử nghiệm (quy mô PTN) biodiesel ứng dụng công nghệ nêu trên