Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu thực vật thải của công nghiệp chế biến thực phẩm bằng phương pháp cracking xúc tác axit rắn đa mao quản

VIỆN HOÁ HỌC







BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU
SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT THẢI CỦA CÔNG
NGHIỆP CHẾ BIẾN THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CRACKING XÚC TÁC AXIT RẮN ĐA MAO QUẢN


CNĐT : LÊ THỊ HOÀI NAM










9395

HÀ NỘI – 2010





i

Lời cám ơn

Đề tài này được hoàn thành với sự tài trợ của Bộ Công Thương theo
đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025.
Tập thể cán bộ khoa học thực hiện đề tài xin bày tỏ sự cám ơn chân
thành tới Bộ Công Thương, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện
Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Hóa học Công nghiệp,
Trung tâm nghiên cứu chế biến và phát triển dầ
u khí, và tất cả cán bộ, cơ
quan chức năng đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cần thiết để đề tài được tiến
hành một cách thuận lợi và kết quả.
Tập thể cán bộ khoa học thực hiện đề tài xin gửi lời cám ơn tới
Phòng thí nghiệm Hoá học vật liệu vô cơ, Trường Đại học Notre Dame,
Namur, Vương quốc Bỉ và Phòng thí nghiệm Hóa họ
c và vi sinh trong
nước Trường Đại học Poitiers, Pháp đã giúp đỡ chúng tôi đặc trưng các
mẫu vật liệu xúc tác.

Chủ nhiệm đề tài


PGS. TS. Lê Thị Hoài Nam

ii

MỤC LỤC

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 01
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 14
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 16
DANH MỤC CÁC BẢNG 19
MỞ ĐẦU 20
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 24
1.1. Tiềm năng thay thế của nhiên liệu sinh học cho nhiên liệu hóa thạch 24
1.1.1.Nhiên liệu hóa thạch – nh
ững thách thức 24
1.1.2. Nhiên liệu sinh học – tiềm năng thay thế cho NLHT 25
1.1.2.1. Khái quát chung về nhiên liệu sinh học 25
1.1.2.2. Ưu điểm của nhiên liệu sinh học 25
1.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học 28
1.2.1.Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng NLSH trên thế giới. 28
1.2.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng NLSH trong nước 31
1.3. Dầu thực vật thải – nguồn nguyên liệu tạo nhiên liệu sinh h
ọc 32
1.3.1. Nguồn sinh khối thế hệ thứ nhất và NLSH thế hệ thứ nhất 32
1.3.2. Nguồn sinh khối thế hệ thứ hai và NLSH thế hệ thứ hai 33
1.3.3. Dầu thực vật thải – nguồn nguyên liệu tạo NLSH 33

1.4. Phương pháp cracking xúc tác tạo nhiên liệu sinh học 35
1.4.1. Giới thiệu về phản ứng cracking 35
1.4.1.1. Cracking nhiệt 36
1.4.1.2. Cracking xúc tác 41
1.4.2. Chất xúc tác cho phản ứng cracking. 45
1.4.2.1. Vật liệu zeolit. 45
1.4.2.2.Vật liệu mao quản trung bình 53
1.4.2.3. Vật liệu đa mao quản Zeolit/MQTB. 56
iii

1.4.2.4. Trấu và nguồn silic tách chiết từ trấu cho tổng hợp vật
liệu xúc tác 58
1.5. Tình hình nghiên cứu chế tạo NLSH bằng phương pháp cracking xúc
tác 60
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 64
2.1. Tách chiết silic từ trấu 64
2.1.1. Phương pháp chiết silic gián tiếp 64
2.1.2. Phương pháp chiết silic trực tiếp 64
2.2. Tổng hợp zeolit HY sử dụng các nguồn silic khác nhau 65
2.2.1. Nguyên li
ệu 65
2.2.2. Chuẩn bị các dung dịch 65
2.2.3. Quy trình thực hiện 65
2.3. Tổng hợp zeolit HZSM-5 sử dụng các nguồn silic khác nhau 68
2.3.1. Nguyên liệu 68
2.3.2. Phương pháp tổng hợp 68
2.4. Tổng hợp Nano-meso Y từ nguồn silic vỏ trấu 71
2.4.1. Nguyên liệu 71
2.4.2. Quy trình tổng hợp 72
2.5. Tổng hợp vật liệu Nano-meso ZSM-5 sử dụng chất t

ạo cấu trúc sử
dụng các nguồn silic khác nhau 73
2.5.1. Chuẩn bị dung dịch 73
2.5.2. Quy trình tổng hợp 74
2.6. Tổng hợp vật liệu zeolit/mao quản trung bình SBA-15 từ các nguồn
silic khác nhau có sử dụng chất tạo cấu trúc 76
2.6.1. Nguyên liệu 76
2.6.2. Chuẩn bị dung dịch 76
2.6.3. Quy trình tổng hợp 77
2.7. Xác định hoạt tính xúc tác trong phản ứng cracking n-hexan và Tri-
isopropylbenzen (TIPB) trên hệ vi dòng (MAT) 78
iv

2.8. Nghiên cứu quá trình chuyển hóa dầu thực vật thải thành nhiên liệu
sinh học 79
2.9. Các phương pháp hóa lý nghiên cứu cấu trúc vật liệu 81
2.9.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) 81
2.9.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 82
2.9.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 84
2.9.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 84
2.9.5. Phương pháp đo bề mặt riêng (BET) 85
2.9.6. Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 88
2.10. Xử lý dầu thực vật thải làm nguyên liệu cho phản ứng cracking xúc
tác tạo nhiên liệu sinh học 89
2.10.1. Quá trình xử lý dầu thực vật thải 89
2.10.2. Quá trình metyleste nguyên liệu sau khi xử lý 90
2.10.3. Xác định các chỉ số đặc trưng 91
2.11. Cracking dầu thực vật thải tạo nhiên liệu sinh học trên hệ thiết bị
MAT5000 91
2.11.1. Sơ bộ c

ấu tạo hệ thiết bị phản ứng MAT5000 91
2.11.2. Vận hành hệ thống 93
2.12. Phương pháp phân tích sản phẩm 94
2.12.1. Phương pháp sắc ký khí 94
2.12.2. Phương pháp sắc ký khối phổ (GC/MS) 96
CHƯƠNG 3. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 99
3.1. Các kết quả thực nghiệm tách chiết silic từ vỏ trấu 99
3.1.1. Kết quả thu được bằng phương pháp chiết silic gián ti
ếp 99
3.1.2. Kết quả thu được bằng phương pháp chiết silic trực tiếp 100
3.2. Kết quả đặc trưng zeolit HY sử dụng các nguồn silic khác nhau 100
3.2.1. Phổ hồng ngoại – IR 100
3.2.2. Phổ Rơn Ghen – XRD 102
3.2.3. Ảnh SEM 104
v

3.2.4. Ảnh TEM 104
3.2.5. Cộng hưởng từ hạt nhân
27
Al NMR 107
3.2.6. Kết luận 108
3.3. Kết quả đặc trưng zeolit HZSM-5 từ các nguồn silic khác nhau 109
3.3.1. Kết quả đặc trưng phổ hồng ngoại (IR) 109
3.3.2. Phương pháp XRD 110
3.3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 112
3.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 113
3.3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 (BET) 113
3.3.6. Cộng hưởng từ hạt nhân
27
Al NMR 115

3.3.7. Kết luận 116
3.4. Kết quả đặc trưng vật liệu Nano-meso Y từ nguồn silic vỏ trấu 116
3.4.1. Phổ hồng ngoại – IR 116
3.4.2. Giản đồ RơnGhen – XRD 117
3.4.3. Ảnh SEM 118
3.4.4. Ảnh TEM 118
3.4.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 (BET) 119
3.4.6. Cộng hưởng từ hạt nhân
27
Al NMR 120
3.4.7. Kết luận 121
3.5. Kết quả đặc trưng vật liệu Nano-meso ZSM-5 sử dụng các nguồn silic
khác nhau 121
3.5.1. Kết quả đặc trưng phổ hổng ngoại (IR) 121
3.5.2. Kết quả chụp Rơnghen 122
3.5.3. Ảnh SEM và TEM 123
3.5.4. Đặc trưng BET 125
3.5.5. KẾT LUẬN 127
3.6. Kết quả đặc trưng vật liệu zeolit/mao quản trung bình Al-SBA-15 từ
các nguồn silic khác nhau 128
3.6.1. Giản đồ XRD 128
vi

3.6.2. Ảnh SEM 129
3.6.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM 130
3.6.4. Kết luận 130
3.7. Hoạt tính xúc tác trong phản ứng cracking n-Hexan và TIPB 130
3.8. Kết quả nghiên cứu quá trình chuyển hóa dầu thực vật thải thành nhiên
liệu sinh học 133
3.8.1. Xử lý nguyên liệu đầu 133

3.8.2. Kết quả quá trình chuyển hóa dầu thực vật thải tạo nhiên
liệu sinh học 140
3.8.3. Kết luận 153
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 154
TÀI LIỆU THAM KHẢO 156

PHỤ LỤC 1: Danh mục các kết quả đào tạo 167
PHỤ LỤC 2: Danh mục các công trình đã công bố
PHỤ LỤC 3: Đăng ký sáng chế











1

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG
NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HÓA HỌC
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

, ngày tháng năm 20


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG

1. Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ
dầu thực vật thải của công nghiệp chế biến thực phẩm bằng phương
pháp cracking trên xúc tác axit rắn đa mao quản
Thuộc: Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn
đến năm 2025
2. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Lê Thị Hoài Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 29-9-1955 Nam/ Nữ: Nữ
Học hàm, học vị: Phó Giáo Sư, Tiến s
ĩ.
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính Chức vụ
Điện thoại: Tổ chức: 04.22192481 Nhà riêng: 04.22250809
Mobile: 0953.376.268 E-mail:

Tên tổ chức đang công tác: Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam
Địa chỉ tổ chức: 18 Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy – Hà Nội.
Địa chỉ nhà riêng: Phòng 11.1, CT3 Vimeco (Đường Phạm Hùng) –
Hà Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam.

Điện thoại: 04.37564312 Fax: 04.38361283
E-mail:

2

Website:
Địa chỉ: Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
18 Hoàng Quốc Việt - Cầu Giấy – Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Nguyễn Văn Tuyến
Số tài khoản: 301.01.045
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Quận Cầu Giấy
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Viện Hóa học - Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1. Thời gian thực hiện đề tài:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 1/ năm 2009 đến tháng 12/ năm 2010
- Thực tế thực hiện: từ tháng 1/năm 2009 đến tháng 12/năm 2010
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 960 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 960 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:

Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời
gian

Kinh phí

Đồng
Thời
gian

Kinh phí
Đồng
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 Năm
2009
500.000.000 Năm
2009
433.000.000 433.000.000
2 Năm
2010
460.000.000 Năm
2010
522.414.409 522.414.409

Còn lại 4.585.591 đồng – không chi hết của nội dung công tác nước ngoài
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:






3

Đơn vị tính: triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNK
H
Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồ
n
khác
1 Trả công lao
động (khoa học,
phổ thông)
466 466 466 466

2 Nguyên, vật
liệu, năng
lượng
300 300 300 300

3 Thiết bị, máy
móc


4 Xây dựng, sửa
chữa nhỏ

5 Chi khác 194 194 189,4144
09
189,4144
09

6 Trích lập quỹ
phát triển hoạt
động sự nghiệp
Viện Hóa học
0 0 4,585591 4,585591


Tổng cộng 960 960

960 960

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1
3551/QĐ-BCT
14/07/2009
Quyết định về việc giao nhiệm vụ
khoa học và công nghệ năm 2009
thuộc đề án phát triển nhiên liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhìn

đến năm 2025.

2 10/HĐ-Hợp đồng nghiên cứu khoa học

4

ĐT.10.09/NLSH
03/08/2009
và phát triển công nghệ dùng cho
đề tài khoa học và công nghệ
thuộc đề án phát triển nhiên liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhìn
đến năm 2025

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia
chủ yếu
Sản phẩm
chủ yếu
đạt được
Ghi

chú*
1 Khoa Công
nghệ Hóa học
- Trường Đại
học Bách
Khoa Hà Nội
Tên cơ quan
chủ quản:
Trường Đại
học Bách
Khoa Hà Nội.
Khoa Công
nghệ Hóa học -
Trường Đại
học Bách Khoa
Hà Nội
Tên cơ quan
chủ quản:
Trường Đại
học Bách Khoa
Hà Nội.
Thực hiện
theo mục 18
theo thuyết
minh đề tài
Theo mục
19 trong
thuyết
minh đề tài

5

2 Phòng Thí
nghiệm
Trọng điểm
Công nghệ
Lọc Hóa dầu
- Viện Hóa
học Công
nghiệp Việt
Nam.
Tên cơ quan
chủ quản:
Viện Hóa học
Công nghiệp
Việt Nam.
Phòng Thí
nghiệm Trọng
điểm Công
nghệ Lọc Hóa
dầu - Viện Hóa
học Công
nghiệp Việt
Nam.
Tên cơ quan
chủ quản: Viện
Hóa học Công
nghiệp Việt
Nam.

Thực hiện
theo mục 18
theo thuyết
minh đề tài
Theo mục
19 trong
thuyết
minh đề tài


5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm chủ
yếu đạt được
Ghi
chú*
1 PGS.TS. Lê
Thị Hoài Nam
PGS.TS. Lê
Thị Hoài Nam

Chủ nhiệm
đề tài
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

2 KS. Nguyễn
Thị Thanh
Loan
KS. Nguyễn
Thị Thanh
Loan
Thư kí đề tài Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

3 ThS. Trần
Quang Vinh
ThS. Trần
Quang Vinh
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

4 TS. Văn Đình
Sơn Thọ
TS. Văn Đình
Sơn Thọ

Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

5 PGS.TS. Vũ
Thị Thu Hà
PGS.TS. Vũ
Thị Thu Hà
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết


6

minh đề tài
6 TS. Vũ Thị
Hồng Liên
TS. Vũ Thị
Hồng Liên
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

7 ThS. Đỗ Xuân

Đồng
ThS. Đỗ Xuân
Đồng
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

8 CN. Lê Thị
Kim Lan
CN. Lê Thị
Kim Lan
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

9 ThS. Nguyễn
Anh Vũ
ThS. Nguyễn
Anh Vũ
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài

10 KS. Đỗ Mạnh

Hùng
KS. Đỗ Mạnh
Hùng
Thực hiện
theo mục 18
Theo mục 19
trong thuyết
minh đề tài


6. Tình hình hợp tác quốc tế
Số
TT
Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Ghi
chú*
1 Gửi một số mẫu vật liệu xúc
tác sang các phòng thí
nghiệm tại Bỉ, Pháp để đánh
giá cấu trúc các vật liệu tổng
hợp được.
Đã đặc trưng được cấu trúc
một số vật liệu tổng hợp
được bằng phương pháp đặc
trưng hiện đại như cộng
hưởng từ hạt nhân
27

Al-
NMR, Kính hiển vi điện tử
quét và kính hiển vi điện tử
truyền qua (TEM) tại các
phòng thí nghiệm ở Pháp, Bỉ.
Bỉ: Phòng thí nghiệm vật liệu
Hoá vô cơ - Trường đại học


7

Namur - Thành phố Namur -
Vương Quốc Bỉ.
Pháp: Laboratoire de Chimie
et Microbiologie de l'Eau
(LCME). UMR CNRS 6008

7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh
phí, địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Ghi
chú*
1 Năm 2009 – tổ chức hội thảo
Kinh phí: 4.000.000 đồng

2 Năm 2010 – tổ chức Hội
thảo
Kinh phí: 4.000.000 đồng
27/10/ 2010 – tổ chức Hội thảo
Năng lượng tái tạo lần thứ hai
tại Viện Hóa học
Kinh phí: 8.000.000 đồng



8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ
yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Nội dung 1: Chế tạo các hệ

xúc tác mới axít rắn đa mao
quản có cấu trúc nano-
meso, có hoạt tính xúc tác,
độ chọn lọc sản phẩm cao,
ổn định và rẻ tiền.
Từ 02/2009
đến 07/2010
Từ 02/2009
đến
07/2010
Viện Hóa học -
Viện Khoa học
và Công nghệ
Việt Nam cơ
quan chủ trì đề
tài
2 Nội dung 2: Sử dụng vật Từ 10/2009 Từ 10/2009 Phối kết hợp của

8

liệu mới axít rắn đa mao
quản để chuyển hóa dầu
thực vật thải thành nhiên
liệu sinh học bằng phương
pháp cracking xúc tác.
đến 08/2010 đến
08/2010
ba cơ quan Viện
Hóa học - Viện
Khoa học và

Công nghệ Việt
Nam, Trường
Đại học Bách
Khoa Hà Nội và
Viện Hóa học
Công nghiệp
Việt Nam.
3 Nội dung 3: Đưa ra quy
trình sản xuất nhiên liệu
sinh học gốc từ dầu thực
vật thải của công nghiệp
chế biến thực phẩm. Sản
phẩm nhiên liệu sinh học
gốc từ dầu thực vật thải của
công nghiệp chế biến thực
phẩm có nhiệt độ sôi của
các phân đoạn sản phẩm
tương đương như nhiệt độ
sôi của các phân đoạn sản
phẩm của quá trình
cracking dầu mỏ.
Từ 09/2010
đến 11/2010
Từ 09/2010
đến
11/2010
Phối kết hợp của
ba cơ quan Viện
Hóa học - Viện
Khoa học và

Công nghệ Việt
Nam, Trường
Đại học Bách
Khoa Hà Nội và
Viện Hóa học
Công nghiệp
Việt Nam.

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1 Vật liệu xúc tác
mới đa mao quản
kg 1 1 1

9

sử dụng làm chất
xúc tác cho quá
trình cracking dầu
thực vật thải tạo
nhiên liệu sinh học
gốc.
b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản
phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú

1 Qui trình
tổng hợp
vật liệu
mới định
hướng làm
xúc tác
cho quá
trình
cracking
dầu thực
vật thải.

Đưa ra qui trình hoàn
chỉnh tổng hợp vật liệu
mới trong phòng thí
nghiệm sử dụng thiết bị
autoclave có dung tích
làm việc hiệu dụng
khoảng 250ml:
thành phần gel có tỷ số
Si/Al ≤ 100
nhiệt độ tổng hợp ≤
170
0
C
thời gian kết tinh dưới
48 giờ
Đưa ra qui trình hoàn
chỉnh tổng hợp vật liệu
mới trong phòng thí
nghiệm sử dụng thiết bị
autoclave có dung tích
làm việc hiệu dụng
khoảng 250ml:
thành phần gel có tỷ số
Si/Al ≤ 100
nhiệt độ tổng hợp ≤
170
0
C
thời gian kết tinh dưới
48 giờ

1 qui
trình
2 Qui trình
sản xuất
nhiên liệu
sinh học
gốc từ dầu
thực vật
thải của
công
nghiệp chế
Qui trình hoàn chỉnh
(qui mô phòng thí
nghiệm trên hệ thiết bị
MAT5000) sản xuất
nhiên liệu sinh học từ
nguồn phế thải dầu thực
vật để thu được sản
phẩm có nhiệt độ sôi của
các phân đoạn sản phẩm
Qui trình hoàn chỉnh
(qui mô phòng thí
nghiệm trên hệ thiết bị
MAT5000) sản xuất
nhiên liệu sinh học từ
nguồn phế thải dầu thực
vật để thu được sản
phẩm có nhiệt độ sôi
của các phân đoạn sản
1 qui

trình

10

biến thực
phẩm
bằng
phương
pháp
cracking
xúc tác.
tương đương như nhiệt
độ sôi của các phân đoạn
sản phẩm của quá trình
cracking dầu mỏ.
Nhiệt độ cracking ≤
550
0
C
Sản phẩm chính của quá
trình cracking là:
- Khí khô (Dry Gasses):
chứa chủ yếu các khí H
2
,
CO, CO
2
, CH
4
, C

2
H
6
,
C
2
H
4
.
- Khí hoá lỏng (LPG):
chứa các khí từ C
3
÷ C
4

- Phân đoạn xăng
(Gasoline): có nhiệt độ
sôi thấp hơn 221
o
C và
bao gồm cả các khí C
5
+

trong sản phẩm khí.
- Phân đoạn LCO (Light
Cycle Oil): có khoảng
nhiệt độ sôi từ 221 ÷
343
o

C
phẩm tương đương như
nhiệt độ sôi của các
phân đoạn sản phẩm
của quá trình cracking
dầu mỏ.
Nhiệt độ cracking ≤
550
0
C
Sản phẩm chính của quá
trình cracking là:
- Khí khô (Dry Gasses):
chứa chủ yếu các khí
H
2
, CO, CO
2
, CH
4
,
C
2
H
6
, C
2
H
4
.

- Khí hoá lỏng (LPG):
chứa các khí từ C
3
÷ C
4

- Phân đoạn xăng
(Gasoline): có nhiệt độ
sôi thấp hơn 221
o
C và
bao gồm cả các khí C
5
+

trong sản phẩm khí.
- Phân đoạn LCO (Light
Cycle Oil): có khoảng
nhiệt độ sôi từ 221 ÷
343
o
C

c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên

sản
phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1 Công
bố 3-5
bài báo
Chất
lượng
công trình
- 09 bài
đăng trong
tạp chí
Tạp chí trong nước:
- Tạp chí Advances in Natural Science:
01 bài;

11

trong
nước
cao, đăng
ở các tạp
chí có uy
tín trong

nước và
quốc tế.
trong nước
- 02 bài
đăng trên
tạp chí
quốc tế

- Tạp chí Hóa học: 05 bài.
- Tạp chí Khoa học và Công nghệ: 01
bài
- Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ-Địa
chất: 02 bài.
Tạp chí quốc tế:
- Fuel Journal: 01 bài
- JEN (Journal of Experimental
Nanoscience): 01 bài.
2 02 báo
cáo
tham
dự các
hội
nghị
trong
nước
và quốc
tế
Chất
lượng
công trình

cao, đăng
ở các hội
nghị trong
nước và
quốc tế.
- 03 bài
đăng trên
tuyển tập
hội nghị
trong nước
- 04 bài
đăng trong
tuyển tập
hội nghị
quốc tế
Hội nghị trong nước
- Hội nghị 35 năm Viện Khoa học và
Công nghệ Việ
t Nam: 01 bài.
- Hội nghị khoa học trường Mỏ-Địa
chất: 01 bài.
- Hội nghị xúc tác và hấp phụ toàn
quốc lần thứ V: 01 bài.
Hội nghị quốc tế:
- Second International workshop on
nanotechnology and application
(IWNA 2009): 01 bài
- 3
rd
International Conference of

Engineering for waste and biomass
valorisation: 01 bài
- Asian workshop on Polymer
processing 2010: 02 bài
Tổng số bài báo thực tế được đăng trong các tạp chí và trong các hội nghị trong
nước và Quốc tế là 18 bài

d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian
kết thúc)
1 Cử nhân 2-4 07 03/2009

12

04/2010
2 Thạc sỹ 1-2 1 2010

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp:
Kết quả
Số

TT
Tên sản phẩm
đăng ký
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Ghi chú
(Thời
gian kết
thúc)
1
Quy trình tổng hợp vật liệu composit
ZSM-5/MCM-41 bằng kỹ thuật gây mầm
có sử dụng silic tách chiết từ vỏ trấu và
vật liệu thu được từ quy trình này
Đăng ký
bảo hộ
quyền sở
hữu trí tuệ
Đăng ký
bảo hộ
quyền sở
hữu trí tuệ

2
Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học
gốc từ dầu thực vật thải bằng phương
pháp cracking xúc tác
Đăng ký

bảo hộ
quyền sở
hữu trí tuệ
Đăng ký
bảo hộ
quyền sở
hữu trí tuệ


2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Đã tổng hợp được các vật liệu xúc tác tiên tiến, mới không chỉ ở Việt
Nam mà còn đối với thế giới. Các vật liệu được tổng hợp bằng các phương
pháp hiện đại, đã được tối ưu về quy trình để có thể áp dụng các nguồn
nguyên liệu rẻ ti
ền sẵn có trong nước để giảm được giá thành tổng hợp vật
liệu, mở ra khả năng sản xuất các vật liệu này ở Việt Nam ở quy mô lớn
hơn.
- Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu thực vật thải bằng phương
pháp cracking xúc tác có tính mới so với cả Việt Nam và thế giới. Bằng
phương pháp tiến hành trên hệ mô phỏng quá trình cracking dầu mỏ
MAT5000, quy trình này có thể áp dụ
ng các thiết bị sẵn có trong các nhà
máy chế biến dầu mỏ. Quy trình có tính ổn định cao, sản phẩm thu được có
chất lượng tốt, thành phần các phân đoạn sản phẩm có nhiệt độ sôi tương
đương như các sản phẩm đi từ quá trình cracking dầu mỏ.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

13

Sản phẩm thu được từ quá trình cracking dầu thực vật thải có các
thành phần có nhiệt độ sôi tương tự như các sản phẩm thu được từ quá trình
cracking dầu mỏ. Nếu các sản phẩm này có thể áp dụng làm nhiên liệu sinh
học gốc pha cùng các loại nhiên liệu từ dầu mỏ trên thị trường sẽ có hiệu
quả kinh tế, làm cho chất lượng nhiên liệu tốt hơn, giảm bớt ảnh hưởng v
ề
sự ngày càng thiếu hụt của nhiên liệu từ dầu mỏ, đồng thời nếu được sản
xuất ở quy mô công nghiệp có thể hạ được giá thành nhiên liệu.
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ Lần 1 11/11/2010 Đã hoàn thành về cơ bản
các nội dung công việc đã
đăng ký trong thuyết
minh đề tài. Chủ nhiệm
đề tài cần thu thập đầy đủ
các kết quả, tài liệu và
hoàn thành các thủ tục để
tiến hành bào vệ đề tài
các cấp.

Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS. Lê Thị Hoài Nam





Thủ trưởng tổ chức chủ trì

14

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
STT Tên Ký hiệu
1 Nhiên liệu sinh học NLSH
2 Secondary Building Unit SBU
3 Mao quản trung bình MQTB
4 Mao quản trung bình từ trấu MQTBTrấu
5 Chất hoạt động bề mặt HĐBM
6 Khối lượng phân tử KLPT
7 Biodiesel fuel BDF
8 Organic Liquid Product OLP
9 Nano-Meso Y NM-Y
10 Nano-Meso ZSM-5 NM-ZSM-5
11 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR
12 Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen XRD
13
Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-
khử hấp phụ Nitơ

BET
14 Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM
15 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM
16 Cộng hưởng từ hạt nhân NMR
17 Microactivity Test MAT
18 Tri – isopropylbenzen TIPB
19 Liquified Petroleum Gas LPG
20 Light Cycle Oil LCO
21 Heavy Cycle Oil HCO
22
Tổ chức phát triển công nghiệp Liên
hiệp quốc
UNIDO
23
Mitteldeutsche Umesterungswerke
GmbH & Co KG
MUW

15

24 Ủy ban dầu cọ Malaysia MPOB
25 Ủy ban etanol nhiên liệu quốc gia NEC
26 Tổ chức lương nông liên hiệp quốc FAO
27 Fluid Catalytic Cracking FCC
28
International Union of Pure and
Applied Chemistry
IUPAC
29 Faujasite-type zeolites FAU
30 Tetrapropyl amoni hydroxit TPAOH

16

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG
1 Hình 1.1
Cơ chế phản ứng quá trình nhiệt phân của
triglxerit bão hòa

38
2 Hình 1.2
Cơ chế phản ứng quá trình nhiệt phân của
triglyxerit chưa bão hòa
39
3 Hình 1.3
Cơ chế phản ứng nhiệt phân triglyxerit bão hòa và
chưa bão hòa
40
4 Hình 1.4
Cơ chế đề xuất quá trình cracking dầu cọ trên H-
ZSM-5
44
5 Hình 1.5 Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit 46
6 Hình 1.6 Các SBU tạo ra cấu trúc zeolit 46
7 Hình 1.7 Sơ đồ minh họa quá trình hình thành Zeolit 47
8 Hình 1.8 Sự chọn lọc hình dạng chất tham gia phản ứng 49
9 Hình 1.9 Sự chọn lọc hình dạng sản phẩm phản ứng 50
10 Hình 1.10 Sự chọn lọc hình dạng hợp chất trung gian 50
11 Hình 1.11 Hệ thống mao quản của ZSM-5 52
12 Hình 1.12 Cấu trúc zeolit ZSM-5 52
13 Hình 1.13 Cấu trúc zeolit Y 53
14 Hình 1.14 Các dạng cấu trúc của vật liệu MQTB 54
15 Hình 1.15 Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng 55
16 Hình 1.16
Cơ chế đề xuất quá trình cracking dầu cọ trên H-
ZSM-5
36
17 Hình 2.1
Sơ đồ quá trình tách chiết silic từ trấu bằng

phương pháp gián tiếp
64
18 Hình 2.2
Sơ đồ quá trình tách chiết silic từ trấu bằng
phương pháp trực tiếp
64
19 Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp zeolit HY 67
20 Hình 2.4 Quy trình tổng hợp HZSM-5-trấu 69
21 Hình 2.5 Quy trình tổng hợp HZSM-5 từ thủy tinh lỏng 70
22 Hình 2.6 Quy trình tổng hợp ZSM-5 từ TEOS 71
23 Hình 2.7 Sơ đồ tổng hợp vật liệu NM-Y 73

17

24 Hình 2.8 Sơ đồ tổng hợp vật liệu NM-ZSM-5 75
25 Hình 2.9 Sơ đồ quá trình tổng hợp vật liệu Al-SBA-15 77
26 Hình 2.10 Sơ đồ hệ phản ứng vi dòng 79
27 Hình 2.11 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể 82
28 Hình 2.12
Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp
phụ theo phân loại IUPAC
86
29 Hình 2.13
Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P /V(P
0
- P)
theo P/P
0

87

30 Hình 2.14 Hệ thống điều khiển hệ MAT 5000 93
31 Hình 2.15 Sơ đồ hoạt động máy sắc ký khí 96
32 Hình 2.16
Phương pháp ion hóa mẫu bằng phương pháp va
chạm electron (electron impact)
97
33 Hình 3.1
Phổ hồng ngoại các mẫu zeolit HY tổng hợp sử
dụng các nguồn silic khác nhau.
102
34 Hình 3.2 Phổ XRD của zeolit HY-Ludox 103
35 Hình 3.3 Phổ XRD của zeolit HY-TTL 103
36 Hình 3.4 Phổ XRD của zeolit HY-Trấu 103
37 Hình 3.5 Ảnh SEM zeolit HY 104
38 Hình 3.6 Ảnh TEM của zeolit HY-Trấu 105
39 Hình 3.7
Đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ (N
2
) của
zeolit HY
106
40 Hình 3.8
Phân bố kích thước mao quản
của zeolit HY-Trấu
107
41 Hình 3.9 Phổ
27
Al-NMR của zeolit HY-Trấu 108
42 Hình 3.10 Phổ IR của zeolit HZSM-5 109
43 Hình 3.11 Phổ IR của HZSM-5-TEOS 110

44 Hình 3.12 Phổ IR của zeolit HZSM-5-TTL 110
45 Hình 3.13 Phổ XRD của zeolit HZSM-5 111
46 Hình 3.14
Ảnh SEM vật liệu HZSM-5 tổng hợp sử dụng các
nguồn silic khác nhau.
112
47 Hình 3.15 Ảnh TEM của vật liệu HZSM-5 113
48 Hình 3.16
Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ đối
với N
2
của zeolit HZSM-5-Trấu
114
49 Hình 3.17
Đường phân bố kích thước mao quản
của zeolit HZSM-5-Trấu
115

18

50 Hình 3.18 Phổ
27
Al – NMR của HZSM-5-Trấu 116
51 Hình 3.19 Phổ hồng ngoại của vật liệu NM-Y 117
52 Hình 3.20 Phổ XRD của vật liệu NM-Y 117
53 Hình 3.21 Ảnh SEM của vật liệu NM-Y 118
54 Hình 3.22 Ảnh TEM của vật liệu NM-Y 118
55 Hình 3.23
Đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ (N
2

) của
vật liệu NM-Y
120
56 Hình 3.24
Đường phân bố kích thước mao quản
của vật liệu NM-Y
120
57 Hình 3.25 Phổ
27
Al - NMR của vật liệu NM-Y 121
58 Hình 3.26 Phổ IR của các mẫu 122
59 Hình 3.27 Giản đồ nhiễu xạ XRD của các mẫu 123
60 Hình 3.28 Ảnh SEM vật liệu NM-ZSM-5-TTL 123
61 Hình 3.29 Ảnh SEM vật liệu NM-ZSM-5-VT 124
62 Hình 3.30 Ảnh SEM vật liệu NM-ZSM-5-TT 124
63 Hình 3.31
Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử mao quản và
đường phân bố kích thước hấp phụ N
2
của mẫu
NM-ZSM-5-TTL.
125
64 Hình 3.32
Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử mao quản và
đường phân bố kích thước hấp phụ N
2
của mẫu
NM-ZSM-5-VT.
126
65 Hình 3.33

Đường đẳng nhiệt hấp phụ khử mao quản và
đường phân bố kích thước hấp phụ N
2
của mẫu
NM-ZSM-5-TT.
127
66 Hình 3.34 Phổ XRD của mẫu Al-SBA-15-TEOS 128
67 Hình 3.35 Phổ XRD của mẫu Al-SBA-15-Trấu 128
68 Hình 3.36 Ảnh SEM của các vật liệu 129
69 Hình 3.37 Ảnh TEM của các mẫu SBA-15 130
70 Hình 3.38
Đồ thị biểu diễn độ chuyển hoá n-hexan trong
phản ứng cracking trên các xúc tác
132
71 Hình 3.39
Đồ thị biểu diễn độ chuyển hoá TIPB trong
phản ứng cracking trên các xúc tác
133