đồ án công nghệ phương án điều chế biodiesel với xúc tác kiềm

Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Lời mở đầu
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nền kinh tế trên thế giới, các
nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng bị cạn kiệt. Sự phát triển này cũng dẫn tới
nhu cầu sử dụng dầu mỏ rất mạnh mẽ, làm cho kinh tế toàn cầu cân bằng một cách
mong manh. Thế giới đã bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ vì tính dễ dùng của nó.
Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng
tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng thay thế cho năng
lượng có nguồn gốc dầu mỏ. Biodiesel là một sự thay thế đầy tiềm năng cho diesel
dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó. Đây chắc
chắn sẽ là xu hướng nhiên liệu của cả thế giới trong tương lai.
Ở Việt Nam, ngành sản xuất nhiên liệu sinh học cũng đã bắt đầu được quan tâm
phát triển. Tuy vẫn còn sơ khai nhưng đây hứa hẹn sẽ trở thành ngành sản xuất
mang lại nhiều hiệu quả phát triển kinh tế cũng như bảo vệ môi trường của Việt
Nam.
Thấy được tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học, chúng em chọn đồ án môn
học: “Thiết kế phân xưởng điều chế Biodiesel từ dầu ăn phế thải” với mong muốn
phát triển thêm nguồn nhiên liệu xanh với những lợi ích thiết thực của nó đối với
đời sống hàng ngày; đồng thời có thể giải quyết bớt một phần nào đó lượng dầu ăn
thải vốn là một vấn đề nan giải hiện nay.
Trong đồ án này sẽ đi khảo sát phương án điều chế Biodiesel với xúc tác kiềm
năng suất 1000l/ngày để xem có đạt hiệu quả kinh tế không, để đưa vào hoạt động.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Hải và các thầy cô khoa
Hóa và CNTP đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em
hoàn thành đồ án môn học này.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL
1.1Giới thiệu về BD

1.1.1 Sơ lược về BD
1.1.1.1 Khái niệm về Diesel
BD đã manh nha từ rất sớm năm 1853 nhờ công trình nghiên cứu của E.Dufy và
J.Patrick về chuyển hóa este của dầu thực vật, nhưng BD chỉ được chính thức ghi
nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel
cho ra mắt động cơ Diesel chạy bằng dầu lạc, sau đó ngày 10/08 được chọn là Ngày
BD quốc tế ( International BD Day). Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập
công ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho ra đời chiếc xe bằng Etanol. Nhưng
do xăng dầu có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch có giá rẻ hơn nên nhiên liệu sinh
học chưa được coi trọng. Nhưng trong thời gian gần đây, do giá xăng dầu tăng
nhanh, nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch đe dọa và yêu cầu bức thiết về chống
sự biến đổi khí hậu tòan cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành một nhu cầu thiết thực
của nhân loại, nhất là khi các công nghệ biến đổi gen góp phần làm tăng đột biến
sản lượng một số sản phẩm nông lâm nghiệp.
Tóm lại, có thể hiểu một cách tổng quát Diesel là loại nhiên liệu bất kì dùng cho
động cơ Diesel. Dựa theo nguồn gốc, có thể chia Diesel thành 2 loại:
− Petrodiesel ( thường được gọi tắt là Diesel) là 1 loại nhiên liệu lỏng thu được
khi chưng cất dầu mỏ ở phân đoạn có nhiệt độ từ 175
0
C đến 370
0
C, thành phần
chủ yếu là hidrocacbon từ C
16
– C
21
.
− Biodiesel: có nguồn gốc từ dầu thực vật ( cỏ, tảo, cây Jatropha, cây cao su…)
hay mỡ động vật. Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải tuy rằng có thể cháy
ở điều kiện thường nhưng vì có độ nhớt cao, một số loại có chỉ số acid lớn nên

chúng không thể dùng trực tiếp cho các động cơ mà chúng cần phải được chuyển
hóa thành Monoankyl – Este rồi mới đem đi sử dụng. Theo phương diện hóa học,
BD là metyl este của những acid béo ( trong đó, thành phần tạo năng lượng chủ yếu
là gốc hidrocacbon)
1.1.1.2 Tại sao phải sử dụng BD
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
− Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, áp lực về năng lượng và môi trường
càng lớn. Trữ lượng dầu mỏ ngày càng giảm dần, do đó vấn đề đặt ra là cần tìm
những nguồn năng lượng thay thế. Đó là có thể là năng lượng hạt nhân, năng lượng
mặt trời, năng lượng gió, sóng biển, năng lượng nhiệt trong lòng đất. Tất cả nguồn
năng lượng đó hiện đang được nghiên cứu ứng dụng nhưng vấn đề an tòan khi sản
xuất và giá thành của nó còn cao nên việc áp dụng đại trà còn nhiều trở ngại.
− Một nguồn năng lượng mới từ Biomass đang được chú ý và có nhiều triển
vọng vì tính hiện thực cũng như khả năng tái sinh và phù hợp với sinh thái của môi
trường
− Etanol đi từ mía đường, tinh bột cũng sẽ là một dạng nhiên liệu sinh học có
triển vọng.
− Dầu mỡ động thực vật cũng là một dạng nguyên liệu để tạo ra không chỉ các
hợp chất hữu cơ cơ bản mà còn tạo ra nhiên liệu cho các động cơ đốt trong tương tự
dầu DO hay FO của dầu mỏ. Đó chính là Biodiesel. Dự báo nguồn nhiên liệu này sẽ
chiếm 15-20% trong tổng nhu cầu nhiên liệu của thế giới trong vòng 50 năm tới.
1.1.2 Ưu điểm của BD so với Diesel truyền thống
− BD là một trong những nguồn nhiên liệu thay thế ít gây ảnh hưởng đến môi
trường và sức khoẻ con người; là loại nhiên liệu sạch hơn vì khí thải khi đốt BD hầu
như sẽ không có SO
x
, hàm lượng CO và hidrocacbon thơm giảm so với khi đốt
diesel truyền thống (chẳng hạn như benzofluoranthense ít hơn 56%, benzopysenes

ít hơn 71% ).
− Là nguồn nhiên liệu thay thế cho diesel khi sử dụng cho động cơ diesel mà
không ảnh hưởng đến động cơ.
Là loại nhiên liệu có thể được dùng dạng tự do hoặc pha trộn với diesel
nhằm đạt được hiệu quả sử dụng và kinh tế theo yêu cầu của từng quốc gia.
− Là loại nhiên liệu tái sinh nên BD sẽ là thế mạnh của các nước có nền nông
nghiệp phát triển.
− Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên khi thất thoát ra ngoài môi
trường sẽ ít độc hại hơn rất nhiều so với các loại xăng dầu từ dầu mỏ.
− Khi đạt các tiêu chuẩn thì BD sẽ là nhiên liệu ít ăn mòn động cơ hơn so với
diesel.
1.1.3 Một số thông số kỹ thuật được đưa ra so sánh giữa hai loại nhiên liệu
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Khí thải Đơn vị Diesel truyền thống BD từ dầu nành BD từ dầu thải
NOx g 0.944 1.156 1.156
CO g 0.23 0.136 0.156
Hidrocacbo
n
g 0.0835 0.0040 0.0038
Bảng1.1.3.1: So sánh nồng độ khí thải giữa DO và Biodisel
Nhiên liệu Năng suất toả nhiệt (MJ/Kg)
DO 44,8
BDO 37,2
Methanol 18,2
Glyxerin 18,3
Dầu dừa 35,3
Dầu Jatropha 39,6
Dầu hạt cao su 39.18

Bảng1.1.3.2: Bảng so sánh năng suất toả nhiệt của một số loại nhiên liệu
Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel
Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17
Độ nhớt động học ở 40
0
C, mm
2
/s 1,3 – 4,1 4,0 – 6,0
Tỉ trọng ở 15
0
C, lb/gal 7,079 7,328
Hàm lượng nước và cặn cơ học, 0,05 0,05
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
max
Điểm chớp cháy,
0
C 60 - 80 100 – 170
Điểm đông đặc,
0
C -15 - 5 -3 _ -12
Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65
Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel [5]
1.1.4 Các thông số hóa lý kỹ thuật của Biodiesel:
1.1.4.1 Chỉ số Cetan
Chỉ số Cetan là đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả năng tự bắt cháy của
các loại nhiên liệu diesel, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng
khả năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm 2 hidrocacbon:
− n – Cetan C

16
H
34
là chất có khả năng bắt cháy cao nhất với chỉ số qui định là
100 , khi đó “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetan
− α - metyl naphtalen C
11
H
10
là chất khó bắt cháy nhất với chỉ số cetan qui định
là 0
Những hợp chất có mạch thẳng thì dễ bắt cháy nên có chỉ số Cetan cao, trong
khi hợp chất vòng hoặc mạch nhánh thì có chỉ số Cetan thấp hơn. Bản chất cháy của
diesel trong động cơ là bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) ở dạng
đã phối trộn với Oxy và có nhiệt độ cao thích hợp sẽ cháy và sinh công.
Biodiesel cần có chỉ số cetan cao để đảm bảo quá trình cháy, nếu cao quá sẽ gây
lãng phí nhiên liệu vì 1 số thành phần ở nhiệt độ cao trong xilanh sẽ phân hủy thành
cacbon tự do (còn gọi là muội than) trước khi cháy, tuy nhiên nếu chỉ số cetan quá
thấp sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ (do có nhiều thành phần khó bị oxy hóa đòi hỏi
phải phun rất nhiều nhiên liệu vào xylanh mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến
lượng nhiên liệu bị đốt cháy nhiều hơn yêu cầu, nhiệt lượng sinh ra rất lớn gây tăng
mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị mòn và động cơ rung giật).Vì thế, chỉ số Cetan là
một trong những tiêu chuẩn đã được quy định theo từng quốc gia cho các loại nhiên
liệu trong đó có Biodiesel.Thông thường, với động cơ Diesel chậm (dưới 500 rpm),
chỉ số cetan khoảng 45 đến 50; còn đối với động cơ chạy nhanh (đến 1000 rpm) chỉ
cần trên 50.
1.1.4.2 Điểm đục
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải

Điểm đục là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục do có một số chất bắt đầu
kết tinh. Điểm đục có ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel, đặc biệt khi nó được
sử dụng ở các nước có nhiệt độ hạ thấp khi mùa đông đến. Khi nhiệt độ thấp, độ
nhớt sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu. Nếu nhiệt độ hạ thấp hơn
nhiệt độ tạo điểm đục thì những tinh thể kết tinh sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành
những mạng tinh thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn cũng như thiết bị lọc làm động
cơ không hoạt động được.
1.1.4.3 Điểm chảy
Điểm chảy là nhiệt độ mà toàn bộ thể tích của hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn
sang thể lỏng. Điểm đục và điểm chảy là thông số được xác định nhằm dự đóan khả
năng sử dụng của Biodiesel ở nhiệt độ thấp.
1.1.4.4 Điểm chớp cháy
Điểm chớp cháy là nhiệt độ mà ở đó hỗn hợp bắt đầu bắt lửa và cháy. Chỉ số
này dùng để phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Điểm chớp cháy
của Metyl este tinh khiết là hơn 200
0
C, và Metyl este được xếp loại vào những chất
khó cháy. Tuy nhiên, trong quá trình điều chế và tinh chế, Methanol dư còn lẫn
trong sản phẩm và làm hạ thấp điểm chớp cháy. Điều này gây nguy hiểm khi điểm
chớp cháy hạ xuống thấp. Đồng thời Methanol là chất ăn mòn thiết bị kim loại. Do
vậy điểm chớp cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn quản lý chất lượng
Biodiesel vừa để kiểm tra lượng Methanol dư thừa.
1.1.4.5 Độ nhớt
Độ nhớt: thể hiện khả năng kháng lại tính chảy của chất lỏng. Thông số này
phụ thuộc vào sự ma sát của một phần chất lỏng khi trượt lên phần chất lỏng khác.
Độ nhớt của nhiên liệu càng cao càng không có lợi khi sử dụng vì nó làm giảm khả
năng phân tán khi được phun vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắng
cặn trong thiết bị. Chính vì vậy người ta mới buộc phải chuyển các loại dầu mỡ
động thực vật thành Biodiesel rồi mới đem đi sử dụng vì Biodiesel có độ nhớt thấp
hơn nhiều.

SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Ngoài ra còn có các chỉ số khác. Tất cả các chỉ số hóa lý này được nghiên cứu
và xây dựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho Biodiesel.
Bảng 1: Tiêu chuẩn cụ thể của Biodiesel
Tính chất Phương pháp thử Giới hạn Đơn vị
Nhiệt độ chớp cháy
(phương pháp cốc kín)
ASTM D 93 130 min
0
C
Nước và cặn ASTM D 2709 0,05 max % thể tích
Độ nhớt động học ở 40
0
C ASTM D 445 1,9 – 6,0 mm2/s
Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max % khối lượng
Sulfur tổng ASTM D 4294 - 99 0,05 max % khối lượng
Điểm đục ASTM D 2500 oC
Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối lượng
Chỉ số acid ASTM D 664 0,8 max mg KOH/g
Hàm lượng Glyxerin tự
do
ASTM D 6854 0,02 max % khối lượng
Hàm lượng Glyxerin tổng ASTM D 6854 0,24 max % khối lượng
Hàm lượng photpho ASTM D 4951 10 Ppm
1.2Các nguồn nguyên liệu để sản xuất BD
1.2.1 Các nguồn nguyên liệu chính
1.2.1.1 Dầu thực vật
Bảng 2: Nguồn gốc các loại dầu thực vật.

Cọ
dầu
Từ hơn 10 năm trước đã trồng tại Long An, đạt 4 tấn dầu /ha. Tuy nhiên có 1 số
khó khăn: trồng qui mô lớn mới hiệu quả vì cần đầu tư dây chuyền xử lý ngay sau
thu hoạch do trong hạt chứa mem lipase phân hủy dầu trong vòng 24 giờ thành
este và glycerin nên cần diệt men lipase (bằng nồi hơi); cọ dầu không khó trồng
nhưng cần mưa quanh năm – khó đạt được ở Việt Nam. Hiện nay hầu như không
phát triển được.
Vừng Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, hiện đang trồng đại trà tại Nghệ An, Thanh
Hóa, Gia Lai, An Giang.Hiện nay vừng chủ yếu được xuất khẩu sang Nhật (cả hạt
và dầu).
Dừa Diện tích trên 180000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ha, bằng
¼ so với cọ dầu. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa rất hiệu quả đối với nông
dân do các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ công mỹ
nghệ từ gỗ dừa… nên giá dừa trái tăng (khoảng 15000 đ/l).
Đậu Hạt thu mua trong dân 5000 đ/kg, đậu nành nhập khẩu từ Mỹ 3500 đ/kg ( kể cả
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
nành thuế nhập khẩu).
Hướng
dương
Trồng thử nghiệm ở Củ Chi (đạt khoảng 2.5 tấn /ha), Lâm Đồng ( đạt 3.5 – 5
tấn/ha). Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể. Do đó
hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng.
Bông
vải
Theo chính sách Nhà nước về tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diện tích trồng cây
bông sẽ phát triển nhanh chóng. Diện tích 2003, 2005, 2010 tương ứng là 33000
ha, 60000ha và 120000ha. Dầu hạt bông cải có thể là nguồn nguyên liệu tốt để

sản xuất BD và ta chưa loại được độc tố gossypol nên không thể dùng để sản xuất
dầu ăn. Dầu bông vải thô hiện nay giá khoảng 7000 đ/l.
(Theo báo cáo khoa học lần thứ nhất về nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (Biofuel
và BD ở Việt Nam) 23/08/2006 trang 18)
Bảng 3: Tính chất các loại dầu thưc vật
Tính chất
Dầu hạt
cao su
Dầu hoa
hướng
dương
Dầu hạt
cải
Dầu hạt
bông cải
Dầu hạt
dậu nành
Thành phần acid béo
(i) Acid panmitic C(16:0)
(ii) Acid stearic C(18:0)
(iii) Acid oleic C(18:1)
(iv) Acid linoleic C(18:2)
(v) Acid linolenic C(18:3)
10,2
8,7
24,6
39,6
16,3
6,8
3,26

16,93
73,73
0
3,49
0,85
64,4
22,3
8,23
11,67
0,89
13,27
57,51
0
11,75
3,15
23,26
55,53
6,31
Tỉ trọng 0,91 0,918 0,914 0,912 0,92
Độ nhớt ở 40
0
C (mm
2
/s) 66,2 58 39,5 50 65
Điểm chớp cháy (
0
C) 198 220 280 210 230
Nhiệt trị (MJ/kg) 37,5 39,5 37,6 39,6 39,6
Chỉ số acid 34 0,15 1,14 0,11 0,2
SVTH: Phan Ngọc Quyết

Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Nước ta tuy là nước nông nghiệp nhưng hàng năm chúng ta vẫn phải nhập một
lượng rất lớn dầu thực vật để tinh luyện phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Sở dĩ như vậy vì giá mua nguyên liệu hạt, quả có dầu ở nước ta đôi khi bằng hoặc
cao hơn so với giá nhập dầu thực vật thô từ những nước có tiềm năng như
Malayxia, Mỹ…Do đó ta nên định hướng nghiên cứu sản xuất BD từ các loại dầu
thực vật không có giá trị thực phẩm có giá thành thấp như dầu bông, dầu hạt cao su,
dầu hạt Jatropha …
1.2.1.2 Mỡ động vật
Mỡ động vật được chia ra làm 2 nhóm : mỡ động vật trên cạn và mỡ động vật
dưới nước.
− Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu là palmaitic và axit
stearic (mỡ heo, mỡ bị). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhóm
omêga-6 hơn, hầu như không có omêga-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điều
kiện nhiệt độ thường. Các axit béo thuộc nhóm omêga-6 có tác dụng làm co mạch,
tăng huyết áp.
− Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhóm
omêga-3 tương đối lớn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường.
Việc lựa chọn loại dầu thực vật hoặc mỡ động vật nào phụ thuộc vào nguồi tài
nguyên sẵn có và điều kiện khí hậu cụ thể của từng vùng. Chẳng hạn như ở Châu
Âu sử dụng chỉ yếu là cải dầu và dầu hướng dương; ở Mỹ- dầu đậu nành; ở Châu
Mỹ- dầu đậu nành, hướng dương và thầu dầu; ở miền Nam Châu Phi- dầu đậu nành,
dầu mè; ở Đông Nam Á- dầu cọ, dầu dừa và dầu mè; ở Châu Úc- cải dầu, dầu lanh
và dầu cọ nhập từ Đông Nam Á. Sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có, các nguyên liệu
phế thải như dầu ăn vừa góp phần bảo vệ môi trường vừa giúp tạo ra nguồn nhiên
liệu mới thay thế cho các sản phẩm dầu mỏ đang dần cạn kiệt.
1.2.1.3 Giới thiệu về dầu ăn phế thải
Thành phần hoá học của dầu ăn phế thải
Tương tự như dầu thực vật, dầu ăn phế thải có thành phần chính là

triglycerit, ngoài ra còn có một lượng nhỏ acide béo tự do. Thành phần acid béo
trong dầu ăn phế thải không thay đổi nhiều so với dầu nguyên chất.
Bảng 4. So sánh thành phần dầu ăn phế thải và thành phần dầu ăn nguyên chất.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Thành phần acid béo (% khối lượng) Đơn vị tính Dầu dừa Dầu ăn phế thải
C 6 : 0 % 0.03 1.3131
C 8 : 0 % 6.11 9.9753
C 10 : 0 % 5.94 7.3156
C 12 : 0 % 52.29 49.5915
C 14 : 0 % 17.56 16.2820
C 15 : 0 % 0 0
C 16 : 0 % 8.22 7.3434
C 16 : 1 % 0 0
C 18 : 0 % 2.11 2.0109
C 18 : 1 % 6.28 4.8262
C 18 : 2 % 1.45 1.3420
Bảng 5: Tính chất hoá lý của dầu ăn phế thải và dầu ăn nguyên chất:
Tính chất Đơn vị
Dầu ăn nguyên
chất
Dầu ăn phế thải
Tỉ trọng ở 40
0
C - 0.22 0.176
Độ nhớt ở 40
0
C mm
2

/g 4.17 8.39
Chỉ số axide mgKOH/g 4.74 8.639
Chỉ số Iod g/100g 9.15 8.5657
Chỉ số xà phòng hoá mgKOH/g 255.57 270.0
Điểm chớp cháy
0
C 287.25 243
Điểm vẩn đục
0
C 25 16.5
Điểm chảy
0
C 22 14
Dầu rán phế thải ở Việt Nam đang có hàm lượng acid béo tự do thấp, nên có thể sử
dụng công nghệ sản xuất biodiesel một giai đoạn, đơn giản. Còn sản phẩm biodiesel
từ các loại nguyên liệu đầu vào khác nhau có chất lượng như nhau, miễn là công
nghệ chuyển hóa đạt trên 98%. Dầu rán phế thải từ nhà máy mì ăn liền thường dùng
qua nhiều lần, giá thành rất rẻ. Giá sản phẩm biodiesel phụ thuộc cơ bản vào giá dầu
rán phế thải. Trong khi đó giá dầu rán phế thải lại rẻ cộng với công nghệ sản xuất có
chi phí thấp chắc chắn giá sản phẩm biodiesel chỉ bằng 1/2 giá diesel dầu mỏ –
“PGS Phạm Ngọc Lân cho biết”
1.3Công nghệ sản xuất BD
1.3.1 Các phương pháp điều chế BD từ dầu thực vật
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 10
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Để sản xuất BD cần áp dụng các phương pháp xử lí VO để tính chất của nó gần
với nhiên liệu Diesel. Sự khác nhau cơ bản của VO so với nhiên liệu Diesel chính là
độ nhớt. Ảnh hưởng của độ nhớt cao làm cho hệ thống cấp nhiên liệu của động cơ
làm việc không bình thường, nên chất lượng của quá trình phun và cháy kém hơn.

Do chất lượng của quá trình phun và cháy kém nên các chỉ tiêu của động cơ Diesel
sẽ kém đi khi sử dụng VO. Vì lý do trên, trong số các giải pháp xử lý VO để tính
chất của gần với Diesel thì các giải pháp làm giảm độ nhớt được quan tâm trước
tiên.
1.3.1.1 Phương pháp sấy nóng
Hiện ít sử dụng vì không thích hợp, cần có nhiệt độ trên 80
0
C.
1.3.1.2 Phương pháp pha loãng
Đây là phương pháp đơn giản, dễ dàng thực hiện ở mọi qui mô. Pha trộn được
tiến hành bằng phương pháp cơ học, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận
được bền vững và ổn định trong thời gian dài. Nhược điểm của phương pháp này là
khi tỷ lệ dầu thực vật lớn hơn 50% thì không thích hợp, vì lúc này độ nhớt của hỗn
hợp lớn hơn độ nhớt Diesel nhiều. Khi pha loãng Diesel bằng dầu thực vật, hỗn hợp
10% VO có độ nhớt thay đổi không đáng kể so với Diesel và thể hiện tính năng kỹ
thuật tốt đối với động cơ Diesel.
1.3.1.3 Phương pháp cracking
Quá trình này gần giống với quá trình cracking dầu mỏ. Nguyên tắc cơ bản của
quá trình là cắt ngắn mạch hydrocacbon của VO dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc
tác thích hợp. Sản phẩm của quá trình cracking VO thông thường bao gồm khí,
xăng, Diesel và một số sản phẩm phụ khác. Phương pháp này có nhược điểm là tốn
năng lượng, khi thực hiện ở qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu.
1.3.1.4 Phương pháp nhũ tương hóa
Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai chất lỏng mà thông thường không tan
được với nhau. Thể trong ( thể phân tán) là các giọt nhỏ được phân tán trong thể
ngồi ( chất phân tán). Tùy theo môi trường chất phân tán mà người ta gọi thí dụ như
là nhũ tương nước trong dầu hàu nhũ tương dầu trong nước.
Để tạo độ bền cho nhũ tương có thể cho thêm các chất hoạt tính bề mặt ( như
chất nhũ hóa, xà phòng…), các chất này ngăn hỗn hợp tự tách ra thành các thành
SVTH: Phan Ngọc Quyết

Trần Phước Sang 11
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
phần riêng lẻ. Nhìn về mặt nhiệt động lực học thì nhũ tương lại là một hệ thống
không bền.
Nguyên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt. Với
thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương VO – rượu trong đó các hạt rượu có kích
thước hạt khoảng 150 µm được phân bố đều trong nhũ tương.
Nhược điểm: khó khăn trong việc tạo và duy trì nhũ, lọc nhiên liệu và do rượu
bay hơi ( nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp) làm cản trở hoạt động bình thường của hệ
thống cấp nhiên liệu cho động cơ.
1.3.1.5 Phương pháp transeste hóa
Este là sản phẩm khi thay thế 1 hoặc nhiều nguyên tử hidro trong phân tử acid
bằng gốc hidrocacbon.
Phản ứng transeste có thể hiểu nôm na là phản ứng có dạng:
R-COO- R’ + R”- → R-COO- R” + R’-
Đây là phương pháp không phức tạp có thể thực hiện ở qui mô nhỏ với điều
kiện cần có các hiểu biết cơ bản về phản ứng este hóa.
Trong các phương pháp trên, phản ứng transete hóa là lực chọn tối ưu do quá
trình phản ứng đơn giản và tạo ra sản phẩm este có tính chất hó lý gần với nhiên
liệu Diesel. Hơn nữa, các este có thể đốt cháy trực tiếp trong buồng đốt động cơ và
khả năng hình thành cặn rất thấp.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 12
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Các kỹ thuật thực hiện phản ứng transeste hóa:
So với các phương pháp khác, phương pháp khuấy gia nhiệt có nhiều triển
vọng áp dụng trong công nghiệp do tính dễ thực hiện. Nhược điểm của phương
pháp này là thời gian phản ứng dài. Để khắc phục nhược điểm này, ta sẽ dùng xúc
tác thích hợp.
1.3.2 Các loại xúc tác thường sử dụng cho phản ứng chuyển hóa este

1.3.2.1 Xúc tác acid
Thường sử dụng các acid Bronsted như H
2
SO
4
, HCl và acid sulfonic ( acod p-
toluensulfomic). Phản ứng cho độ chuyển hóa các ankyl cao. Tuy nhiên phản ứng
diễn ra chậm, thời gian phản ứng là hơn 3 giờ để đạt đến độ chuyển hóa hoàn toàn.
Phản ứng chọn lọc, đòi hỏi nhiệt độ cao (trên 100
0
C). Ngoài ra xúc tác acid có giá
thành khá cao và còn gây ăn mòn thiết bị phản ứng, đây cũng là một trong những
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 13
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
nguyên nhân chính làm cho loại xúc tác này ít được sử dụng rỗng rãi trong công
nghiệp. Thường ta chỉ dùng xúc tác khi dầu thực vật có hàm lượng acid béo tự do
FFA ( Free fatty acid) cao.
1.3.2.2 Xúc tác base
Phản ứng diễn ra nhanh hơn khi ta dùng xt acid. Vì lý do này, cũng với việc
xúc tác base ít ăn mòn thiết bị hơn acid nên loại xúc tác này rất được ưa chuộng
trong công nghiệp, như là alkoxit kim loại kiềm, các hidroxit cũng như các muối
cacbonat của kali và natri.
1.3.2.3 Xúc tác enzyme
Do tính sẵn có và sự thân thiện với môi trường, các enzyme thủy phân ngày
càng được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Chúng còn có tính chọn lọc
cao, tương đối ổn định và chịu được môi trường dung môi hữu cơ.
Mặc dù phản ứng chuyển hóa este với xúc tác lipase chưa được đưa vào sản
xuất công nghiệp, những nghiên cứu về xúc tác enzyme vẫn được phát triển mạnh
mẽ. Điểm chủ yếu của những công trình này là tối ưu hóa các điều kiện phản ứng

(dung môi, nhiệt độ, pH, cơ chế sinh enzyme…) để thiết lập những đặc tính phù
hợp để áp dụng vào sản xuất. Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng vẫn chưa hiệu quả
bằng khi ta dùng xúc tác base và thời gian phản ứng còn khá dài ( hàng chục giờ).
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 14
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Như đã nêu ở trên, dầu ăn phế thải chứa một lượng ít acid béo tự do FFA. Khi
dùng kiềm làm xúc tác cho phản ứng transeste hóa, khả năng phản ứng với xúc tác
kiềm tạo ra xà phòng là rất ít do có thể sử dụng xúc tác kiềm.
Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa este :
Nguyên liệu: Thành phần và bản chất của nguyên liệu có ảnh hưởng quan
trọng đến quá trình điều chế biodiesel. Theo công trình nghiên cứu “Điều chế nhiên
liệu diesel sinh học(biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo phương pháp hóa siêu
âm” do tác giả Nguyễn Thị Phương Thoa làm chủ nhiệm đề tài [14], trong khi có
thể sử dụng NaOH làm xúc tác cho quá trình ester hóa dầu đậu nành, việc sử dụng
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 15
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
NaOH trong quá trình ester hóa dầu cọ sẽ dẫn đến phản ứng xà phòng hóa quá
mức làm giảm hiệu suất thu methyl ester. Các tác giả này khuyến cáo rằng, trong
trường hợp ester hóa dầu cọ, xúc tác KOH nên được sử dụng thay cho NaOH.
Ngoài ra, lượng axít béo tự do có trong nguyên liệu ban đầu cũng cần được xử lý
trước khi tiến hành phản ứng ester hóa.
Nhiệt độ phản ứng: đây là lọai phản ứng thu nhiệt nên nhiệt độ phản ứng tăng
thì tốc độ phản ứng tăng, dẫn đấn hiệu suất phản ứng tăng. Tuy nhiên, khi thực hiện
phản ứng ở điều kiện áp suất thường thì nhiệt độ phản ứng không nên vượt quá
nhiệt độ sôi của methanol.
Thời gian phản ứng: thời gian phản ứng ở một giai đọan nhất định tăng thì hiệu
suất phản ứng cũng tăng. Tuy nhiên, vì đây là một phản ứng thuận nghịch nên đến
một lúc nào đó, phản ứng sẽ đạt cân bằng. Nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng sẽ

làm giảm hiệu suất do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng chủ yếu có thể là do
thời gian phản ứng quá lâu sinh ra những sản phẩm không mong muốn làm giảm
họat tính xúc tác, hoặc do sự gia tăng phản ứng xà phòng hóa (trong trường hợp sử
dụng xúc tác kiềm) dẫn đến giảm hiệu suất phản ứng và khả năng phân tách sản
phẩm.
Tỷ lệ (methanol:dầu): theo lý thuyết thì 1 mol dầu chỉ cần 3 mol alcol, tuy
nhiên, khi tăng tỷ lệ mol methanol thì hiệu suất phản ứng tăng.
Tỷ lệ (xúc tác:dầu): Sự gia tăng tỷ lệ xúc tác:dầu sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất
phản ứng. Vì vậy, ta cần khảo sát tìm tỷ lệ xúc tác:dầu cho hợp lý đối với mỗi lọai
xúc tác.
Tốc độ khuấy trộn: Phản ứng chuyển hóa ester dầu thực vật với alcol mạch
ngắn là hỗn hợp phản ứng hai pha. Sự hòa trộn các pha rất khó khăn. Vì vậy, tốc
độ khuấy phải lớn để tăng hiệu suất phản ứng. Ở một số nước người ta sử
dụng tetrahydrofurane (THF) trong hỗn hợp phản ứng. Lúc này tốc độ khuấy không
ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng nữa [12]. Tuy nhiên, giá thành của THF tương
đối cao [13]. Ngoài ra, thành phần, bản chất và cấu trúc của xúc tác cũng đóng một
vai trò quan trọng lên hiệu suất của phản ứng.
1.3.3 Phản ứng điều chế Biodiesel
1.3.3.1 Các loại phản ứng thường sử dụng
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 16
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Trong dầu thực vật và mỡ động vật, thành phần chính là Triglycerit và acid
béo tự do (lượng ít hơn Triglycerit nhiều). Quá trình chuyển hóa dầu mỡ thành
nhiên liệu sinh học có thể chia làm hai loại phản ứng:
− Phản ứng chuyển hóa acid béo : được gọi phản ứng este hóa
− Phản ứng chuyển hóa Triglycerit: được gọi là phản ứng ancol phân
1.3.3.2 Phản ứng este hóa
Phản ứng este hóa điều chế Biodiesel là phản ứng giữa axit béo với ancol tạo
thành este và nước.

Trong trường hợp axit hay ancol có nhiều hơn hai chức thì sản phẩm phản ứng
có thể là monoeste hoặc polyeste tuỳ thuộc vào tỷ lệ mol sử dụng:
Trong trường hợp cả hai chất tham gia phản ứng đều đa chức thì phản ứng có
thể xảy ra theo nhiều chiều hướng khác nhau. Thông thường người ta áp dụng loại
phản ứng này trong việc tổng hợp các polyme là các polyeste.
Các phản ứng trên đều là thuận nghịch. Khi tiến hành ở điều kiện thường,
không xúc tác, phản ứng vẫn xảy ra nhưng rất chậm. Thậm chí ngay cả khi gia
nhiệt đến nhiệt độ cao (200
o
C – 300
o
C) thì phản ứng xảy ra cũng khá chậm.
Khi có sự hiện diện của xúc tác acid Bronsted mạnh như H
2
SO
4
, HCl phản
ứng ester ở nhiệt độ 70
o
C – 150
o
C đã xảy ra với tốc độ khá cao. Phương pháp này
thường được sử dụng để tổng hợp nhiều ester do hiệu suất thu được khá cao và tinh
chế sản phẩm dễ dàng.
Các xúc tác acid Lewis dị thể như Al
2
O
3
, AlCl
3

cũng cho kết quả khá tốt
nhưng phản ứng phải được tiến hành trong pha khí. Chính vì vậy mà phương pháp
này khá tốn kém và chỉ được sử dụng để điều chế các ester đặc biệt mà phương
pháp phản ứng trong pha lỏng không đáp ứng được.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 17
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Nước sinh ra trong quá trình phản ứng sẽ làm giảm tốc độ cũng như hoạt tính
của xúc tác nên để tăng khả năng phản ứng người ta thường sử dụng các dẫn xuất
của axit như : anhydryt axit, clorua axit

Mạch hydrocacbon của axit béo càng dài thì khả năng phản ứng càng giảm.
Tương tự, bậc và mức độ phân nhánh mạch của ancol càng cao thì càng giảm khả
năng phản ứng.
1.3.3.3 Phản ứng ancol phân
Phản ứng ancol phân điều chế Biodiesel là phản ứng giữa rượu và este dạng
TriGlyxerit thành este của rượu đó và Glyxerin. Phương trình phản ứng tổng quát:
Trong đó R
1
,R
2
,R
3
là những mạch hydrocacbon mạch dài. Đây là loại phản ứng
thuận nghịch và tốc độ phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và nồng độ của
loại xúc tác sử dụng, nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ tác chất, tốc độ khuấy trộn và thời
gian phản ứng.
1.3.4 Cơ chế phản ứng
Đã có nhiều cơ chế phản ứng được đề nghị nhưng cơ chế sau đây được ứng
dụng rộng rãi nhất

Sử dụng xúc tác kiềm
Giai đoạn đầu tiên của phản ứng là phản ứng của bazơ với ancol tạo anion
ancolat và xúc tác proton hóa:
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 18
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
ROM
RO
-
M
+
MOH
ROH
M
2
CO
3
HMCO
3
+
+
RO
-
+
H
2
O M
+
+
+ ROH RO

-
+
+
M
+
Anion ancolat tấn công lên nguyên tử cacbon ở nhóm C=O của este
O
R
3
O
O
O
R
1
O
R
2
O
-
OR
O
R
3
O
O
R
1
O
R
2

O
O R
O
-
O
R
3
O
-
O
O
R
2
O
R
1
O
O R
O
R
3
O
O
O
R
2
O
H
R O H
+

-
OR
+
δ
+
δ
−
R – Nhóm ankyl trong phân tử ancol
R
1
,R
2
,R
3
– Gốc của axit béo
M – K,Na
Anion này deproton hóa xúc tác và giải phóng kim loại kiềm trạng thái hoạt
động để bắt đầu tấn công một phân tử ancol mới. Cứ như thế vòng tuần hoàn của
phản ứng được thực hiện.
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết để tạo ra liên kết giữa anion (–OR)
này với nhóm cacbonyl. Các nhóm thế R hay R’ có xu hướng làm thay đổi tính chất
của nhóm C=O và cần tạo điều kiện dễ dàng cho phản ứng tạo ra bằng cách giảm
năng lượng hoạt hóa.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 19
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Năng lượng hoạt hóa của phản ứng ancol phân bằng Methanol có giá trị trong
khoảng 6 – 20 Kcal/mol. Hằng số tốc độ phản ứng k tăng theo nhiệt độ đối với
TriGlyxerit (TG), DiGlyxerit và MonoGlyxerit cho cả chiều thuận và chiều nghịch.
Tuy nhiên, hằng số tốc độ phản ứng tạo Glyxerin giảm theo thời gian. Giá trị kt –

hằng số tốc độ phản ứng theo chiều thuận- ở nhiệt độ 60 0C tuân theo thứ tự sau:
kMGt > kDGt > kTGt.
Phản ứng ancol phân với xúc tác kiềm xảy ra với vận tôc lớn ngay cả ở nhiệt độ
thường. Tuy nhiên chỉ có lợi khi chất béo sử dụng có hàm lượng axít béo tự do thấp
và hỗn hợp thật khan. Nếu hỗn hợp chứa nhiều nước và axit béo tự do thì xà phòng
hình thành làm mất hoạt tính kiềm vì xúc tác sẽ chuyển sang dạng muối tức mất đi
khả năng xúc tác cho phản ứng. Ngoài ra xà phòng còn tạo thành cấu trúc gel làm
cản trở giai đoạn tinh chế sản phẩm sau này.
Ví dụ ta có phản ứng xà phòng hóa:
COH
O
(CH
2
)
7
CH CH(CH
2
)
7
CH
3
KOH CK
+-
O
O
(CH
2
)
7
CH CH(CH

2
)
7
CH
3
H
2
O
+
+
Axit oleic
Kali hydroxit
Kali oleate (xa phong)
Nước trong hỗn hợp còn gây ra một hiện tượng bất lợi khác là phản ứng thuỷ
phân Và với sự có mặt của xúc tác kiềm, các axit béo phản ứng với kiềm lại tạo
thành xà phòng. Xà phòng của các loại axit béo no có xu hướng đóng rắn ở nhiệt độ
thường vì thế sản phẩm có chứa nhiều xà phòng thường quánh lại thành khối rất
khó tinh chế.
CH
2
CH
O C
O
OR
1
CH
2
O
C
O

OR
2
O
C
O
OR
3
+
Triglyxerit
H
2
O
CH
2
CH
CH
2
O C
O
OR
2
O C
O
OR
3
OH
C
O
OH R
1

+
Diglyxerit
Nöôù c
Axít beo
'
Xúc tác bazơ chỉ tốt với trường hợp chất tham gia phản ứng là methanol tuyệt đối
hay có nồng độ cao.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 20
R
2
R
1
R
3
R
2
R
3
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Mỗi loại dầu mỡ động thực vật đều có một hàm lượng acid béo tự do (FFA)
nhất định.
Loại mỡ Hàm lượng FFA (% khối lượng)
Dầu mỡ sau xử lý 0,05
Dầu thực vật tinh luyện 0,3 – 0,7
Dầu ăn phế thải 1 - 3
Dầu mỡ đv chưa xử lý 5 - 30
Bảng 1.5: Hàm lượng acid béo tự do trong dầu mỡ
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 21

1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
4
1
1
6
1
1
Số
Tên thiết bò
Bình chứa dầu nhập liệu
Sinh hàn nước
Động cơ cánh khuấy
Bình chứa Methanol và xúc tác bazơ
Thiết bò phản ứng chính
Thiết bò tách pha
Thiết bò rửa Biodiesel
Bình chứa Methanol,Glixerin và tạp chất
Số lượng
Ghi chú
9
1

Thiết bò lọc dầu ăn phế thải
10
Thiết bò gia nhiệt dầu tải
1
Đồ án mơn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
PHẦN B: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2.1. Quy trình cơng nghệ
2.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị
1
7
5
4
3
2
Dầu ăn phế thải
Metanol và xúc
tác baz
o
Biodiesel
Nước
Nước rửa
Glixerin
Metanol
Nước rửa
Nước rửa
Nước ra
Nước vào
Nước ra
Nước vào
6

9
8
10
PID

Chú thích
Bẫy hơi
Nhiệt kế
PID
Cụm xử lí công
nghệ
2.1.2 Sơ đồ khối qui trình
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 22
Biodies
el
Este hóa bằng
bazơ
Dầu ăn phế thải
Metyl este
Tách pha
Trung hòa bazơ
dư
Rửa
( khuấy, tách)
Làm khan
(khuấy)
90
Methanol, xúc tác kiềm
Nước nóng 70

o
C
Glixerin
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
2.1.3 Qui trình công nghệ
Hệ thống được được nhập liệu gián đoạn và được tháo liệu liên tục.
+ Dầu ăn phế thải sau khi được lọc cặn được dẫn vào bể chứa số (1). Methanol
và xúc tác bazơ nhiệt độ 25
0
C ở bể chứa (4).
+ Tiến hành khuấy sơ bộ (nhờ động cơ khuấy 3) để hỗn hợp đạt độ đồng nhất
tương đối (thời gian khuấy khoảng 1 phút).
+ Nguyên liệu và xúc tác được chuyển xuống thiết bị phản ứng (5)
+ Tiến hành bơm dầu tải nhiệt để nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 65
0
C, lúc này
phản ứng đã diễn ra một phần. Nhiệt lượng cần cung cấp cho giai đoạn này tương
đối lớn.
+ Giữ nhiệt độ ổn định trong thiết bị (5) và khuấy trong vòng 30 – 40 phút ở áp
suất thường, nhằm giúp phản ứng xảy ra triệt để hơn.
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 23
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
+ Nhiệt độ được giữ ổn định bằng hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động.
+ Trong bình (5), nồng độ metanol khoảng 18% - 24%, do đó trong thành phần
pha hơi, nồng độ metanol chiếm khoảng 60%. Metanol là một chất rất độc đối với
cơ thể con người, vì thế ta dùng sinh hàn để hồn lưu hơi metanol. Nhiệt độ hơi bão
hòa Metanol duới áp suất khí quyển dưới 65
0
C, do đó dùng sinh hàn nước thích

hợp.
Sau khi phản ứng dòng sản phẩm trên thiết bị phản ứng (5) được đưa xuống thiết bị
(6) để thực hiện quá trình tách pha.
+ Lớp dưới, chủ yếu chứa tạp chất và glixerin, được lấy ra trước ( chứa trong
thiết bị (8); Ester vẫn còn nằm ở lớp trên
+ Lớp trên chứa Methyl ester (chủ yếu) được dẫn vào bình (7) để rửa nhằm
loại bỏ tạp chất và glixerin còn sót. Nước nóng (khoảng 10% thể tích) được xịt lên
bề mặt của lớp ester và khuấy nhẹ. Lớp dưới được bỏ, còn lớp có màu vàng ở phía
trên (thành phần chính là biodiesel) được giữ lại trong thiết bị. Tiến hành gia nhiệt
để làm khan nước còn sót lại ( lượng nước còn lại trong BD phải thỏa tiêu chuẩn
về BD).
+ Do nước bay lên có khả năng lơi kéo theo các chất như Metanol, Biodiesel,
các chất trong dung dịch rửa, dù lượng rất thấp nhưng vẫn có, vì thế ta cần dùng
sinh hàn ngưng tụ để thu hồi hơi bay lên.
+ Thời gian tiến hành phản ứng và thời gian xúc rửa thiết bị (5) khoảng (40)
phút, trong khi thời gian tách pha khoảng 4 giờ . Do đó ta cần
6
40
604
=
×
thiết bị
tách pha( mỗi bình có thể tích sử dụng bằng thể tích của hỗn hợp cần tách pha trong
1 mẻ).
2.2. Nhiệm vụ đồ án
2.2.1 Thiết kế hệ thống gián đoạn, liên tục hay bán liên tục
Hệ thống được thiết kế theo hình thức bán liên tục cho phép nhập liệu gian
đoạn và tháo liệu liên tục.
2.2.2 Tác nhân gia nhiệt
Nhiệt độ của các hỗn hợp cần gia nhiệt trung bình (65

0
C), trong thiết bị phản
ứng có đặt thiết bị khuấy nên ta dùng gia nhiệt dạng vỏ áo.
2.3.1 Chọn thiết bị thiết kế
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 24
Đồ án môn học QT&TB GVHD ThS. Nguyễn Quốc Hải
Các quá trình cần cấp nhiệt: quá trình tăng nhiệt độ của hỗn hợp dòng vào, quá
trình phản ứng, quá trình bay hơi của Methanol và tổn thất nhiệt qua vỏ thiết bị
Nhiệt lượng cần cung cấp ở thiết bị phản ứng 5 và ở thiết bị 7 (theo sơ đồ nguyên lý
ở trên) là lớn nhất. Tuy nhiên, thể tích lượng lỏng trong thiết bị 5 nhiều hơn ở thiết
bị 7 nên ta sẽ thực hiện tính toán thiết kế và kiểm tra các điều kiện bền cũng như
quá trình khuấy trộn, trao đổi nhiệt trên thiết bị này. Các thông số thu được cũng sẽ
là thông số thiết kế cho các thiết bị tương tự còn lại trong hệ thống.
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
3.1 Các thông số kỹ thuật phục vụ cho tính toán thiết kế
Phân tử lượng trung bình của axit béo: M
tb
= 278 Kg/Kmol.
TryGlyxerit quy đổi cùng axit béo trung bình:M
TG
= 874 Kg/Kmol
Dầu ăn phế thải có phân tử lượng trung bình là M
d
= 856 Kg/Kmol.
Khối lượng riêng của NaOH là D
NaOH
= 1050(kg/m
3
)

Các thông số hóa lý:
Thông số hóa lý Dầu nhập liệu Methanol Glyxerin Dầu BD
Phân tử lượng TB M
i
,Kg/Kmol 856 32 92 287,41
SVTH: Phan Ngọc Quyết
Trần Phước Sang 25