CHUYÊN ĐỀ PHÁT TRIỂN XÚC TÁC TRONG SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT

L/O/G/O

GVHD: TS. ĐỖ QUÝ DIỄM
HVTH: TRẦN THỊ HƯƠNG

NHIÊN LIỆU MỚI


CHUYÊN ĐỀ
PHÁT TRIỂN XÚC TÁC
TRONG SẢN XUẤT BIODIESEL
TỪ DẦU THỰC VẬT


NỘI DUNG

1
2
3
4

Giới thiệu chung về Biodiesel
Xúc tác sử dụng sản xuất Biodiesel
Hướng lựa chọn xúc tác
Kết luận


Biodiesel còn được gọi Diesel sinh học là một loại nhiên
liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng khơng phải
được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ
động vật. Biodiesel, hay nhiên liệu sinh học nói chung,

là một loại năng lượng sạch. Mặt khác chúng không độc
và dể phân giải trong tự nhiên.

4


5


1. Giới thiệu
1.1 Biodiesel
Nguồn cung cấp nguyên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần trong
khi nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng tăng. Do đó việc
nghiên cứu tìm ra nguyên liệu tái sử dụng thì ngày càng cấp
thiết. Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu thích hợp do nó
khơng độc vì phân hủy bằng vi sinh.
Sản xuất nhiên liệu sinh học dựa vào phản ứng chuyển hóa giữa
triglycerid với methanol khi có mặt của chất xúc tác, tương ứng
là phản ứng giữa các acid béo và sản phẩm là metyleste và
glycerol.


1. Giới thiệu
1.2 Nguyên liệu: Dầu thực vật Tường An
Tên chỉ tiêu

Phương pháp thử

Kết quả thủ nghiệm

1.Hàm lượng nước (g/100g)

TCVN 6118-1996

0.05

2.Thành phần acid béo %

AOAC 2012 (969.33)

 

C16:0

 

39.6

C18:0

 

4.1

C18:1

 

44.7

C18:2

 

11.6


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
a. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH
Ưu điểm:
- Rẻ tiền
- Hiệu suất phản ứng cao
- Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng với nồng độ xúc tác, nhiệt độ
và thời gian phản ứng thấp, ít bị ăn mịn thiết bị.


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
a. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH
Quy trình:
KOH

MeOH

Dầu ăn

Khuấy 20 phút

Hoàn lưu 50 phút

Chiết, tách

Glyxerin
FAME

Rửa

Biodiesel


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
a. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
b. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác PTSA (Para
toluensunfonic acid)
-Kích thích khả năng tiếp xúc giữa các phân tử metanol và
trglyxerit tăng lên
-Thúc đẩy phản ứng diễn ra dễ dàng, rút ngắn được thời gian
phản ứng.


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
b. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác PTSA
Quy trình:
MeOH

PTSA

Dầu ăn

Khuấy 20 phút
Hoàn lưu 6 giờ
Chờ nguội, Chiết tách

MeOH dư
Nước

Metyl este

Rửa

Biodiesel


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
b. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác PTSA


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
c. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH/γAl2O3
-Rẻ tiền
-Hiệu suất phản ứng cao
-Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng với nồng độ xúc tác, nhiệt độ và
thời gian phản ứng thấp, ít bị ăn mòn thiết bị.


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
c. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH/γAl2O3
Quy trình: Tạo chất mang γ-Al2O3

KOH

γ-Al2O3

Tẩm 3 giờ

Sấy 120OC (24 giờ)

Nung 550OC (2 giờ)
 

KOH/γ-Al2O3
(cần điều chế)


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
c. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH/γAl2O3
Quy trình:
Dầu ăn

Methanol
KOH/ γ-Al2O3

Khuấy

 
 

Phản ứng chuyển ester
hóa

Lắng

Lớp trên: methylester
 

Lớp dưới: Glyxerin
 

Lọc

Xúc tác thu hồi


2. Xúc tác sử dụng điều chế Biodiesel
a. Phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác KOH/γAl2O3


3.Hướng lựa chọn xúc tác
So sánh sự thay đổi hệ phản ứng khi sử dụng xúc tác KOH và xúc tác
PTSA
KOH

PTSA

Tách pha nhanh

Tách pha chậm

Thời gian phản ứng nhanh

Thời gian phản ứng chậm

Tách 2 pha

Tách 3 pha


4. kết luận

19


3.Hướng lựa chọn xúc tác
kết luận:
Thời gian phản ứng của xúc tác chuyển pha PTSA dài hơn rất
nhiều so với thời gian phản ứng của xúc tác bazo đồng thể KOH
-Do PTSA khó phân tán trong q trình khuấy.
-Cần thời gian để phân li thành H+ để kết hợp với OH- trong
MeOH tạo thành H2O. Tách 3 lớp: nước, metyleste, xúc tác dư.


3.Hướng lựa chọn xúc tác
- Xúc tác dị thể: xơ dừa
+ Chuẩn bị xúc tác: nghiền nhỏ kích thước <500 microns
+ Sấy 110oC trong 5h để loại ẩm
+ Cho sản phẩm vào H2SO4 tỉ lệ khối lượng 1:5 , sấy ở 110oC,
trong1h, sau 24h lọc rửa về pH trung tính.
+Sau đó sấy tiếp 120oC trong 2h để loại tất cả ẩm
+ Thu được xúc tác

Quy trình tổng hợp
1:12
Dầu ăn

500 rpm

Methanol

Khuấy

Xúc tác

10% wt.%
130oC

Gia nhiệt

Lọc rửa

Sản
phẩm

22


Bảng so sánh hiệu quả xúc tác với các xúc tác khác

23

Đặc tính của Biodiesel tổng hợp từ xúc tác

24


4. Kết luận:
Xúc tác từ xơ dừa là một trong những xúc tác dị thể thân thiện với
môi trường, dễ tìm được nguồn sơ dừa, tận dụng sử dụng triệt để
nguyên liệu dư thừa của trái dừa. Là xúc tác có thể thu hồi và tái sử
dụng được. Tuy nhiên theo bài viết của tác giả thì việc sử dụng xơ
dừa làm xúc tác cho cho hiệu suất chưa cao so với các xúc tác khác.
Địi hỏi phải có một hướng nghiên cứu và phát triển mới làm tăng
hiệu suất điều chế Biodiesel