CÔNG NGHỆ sản XUẤT NHIÊN LIỆU DIESEL SINH học (BIODIESEL)

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU
DIESEL SINH HỌC (BIODIESEL)
TS. Nguyễn Hữu Lương
TT Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu


MỤC LỤC
1. GIỚI THIỆU
2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL
4. CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BIODIESEL
5. SẢN XUẤT BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI
6. SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM
7. KẾT LUẬN


1. GIỚI THIỆU
 Biodiesel là monoalkyl ester của acid béo
mạch dài có nguồn gốc từ dầu thực vật hoặc
mỡ động vật, được sử dụng cho động cơ
diesel.
 Việc sử dụng biodiesel góp phần giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và đảm bảo an ninh năng
lượng quốc gia.


BIỂU ĐỒ DỰ KIẾN NGUỒN DẦU THÔ VÀ SẢN PHẨM DẦU
MỎ TRÊN THẾ GIỚI.
Tỷ thùng/năm
Dâù thô đã khai thác

Nguồn dầu thô dự kiến
Tổng các sản phẩm dầu
mỏ

Nguồn dầu mỏ sẽ cạn kiệt

năm


SO2
OÂ nhieãm moâi tröôøng

CO
NO

HC

PM

NO2


2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIODIESEL
 Nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel chủ
yếu đi từ dầu mỡ động thực vật mới hoặc đã
qua sử dụng.
 Hiện nay việc tranh cãi về cân bằng giữa an
ninh lương thực và an ninh năng lượng đã dẫn
đến việc sử dụng các nguồn dầu thực vật
không dùng trong thực phẩm cũng như các

nguồn dầu mỡ phế thải làm nguyên liệu để sản
xuất biodiesel.




 Biodiesel thế hệ thứ nhất: dựa trên phản
ứng chuyển methyl ester hóa các
triglyceride từ các nguồn dầu thực vật.
 Biodiesel thế hệ thứ hai: dựa trên phản
ứng Fischer-Tropsch với nguyên liệu là
các nguồn biomass phế thải.
 Biodiesel thế hệ thứ ba: dựa trên các
nguồn tảo với hiệu suất cung cấp dầu
cực cao.


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BIODIESEL
Dùng phản chuyển methyl ester hóa để chuyển
hóa các trigliceride trong dầu mỡ thành các
monomethyl ester (biodiesel).
O
||
CH 2 - O - C - R1
|
|
O
|
||
CH - O - C - R 2 + 3 CH 3OH

|
|
O
|
||
CH 2 - O - C - R3
Triglyceride

methanol

O
||
CH3 - O - C - R1

=>
(KOH)

O
||
CH3 - O - C - R2
O
||
CH3 - O - C - R3

biodiesel

+

CH 2 - OH
|

CH - OH
|
CH 2 - OH

glycerin


Các lọai xúc tác sử dụng trong quá trình tổng hợp
biodiesel:
 Dùng xúc tác kiềm: NaOH, KOH, K2CO3,…
 Dùng xúc tác acid: H2SO4,…
 Không dùng xúc tác.
 Hóa siêu âm hoặc kết hợp vi sóng.
 Dùng xúc tác enzyme.
 Dùng xúc tác baz không ion.
 Dùng xúc tác rắn: zeolite, ZnO,…


Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng:
 Thành phần và tính chất nguyên liệu.
 Nhiệt độ phản ứng.
 Thời gian phản ứng.
 Tỷ lệ methanol/dầu.
 Lọai xúc tác.
 Tỷ lệ xúc tác/dầu.
 Tốc độ khuấy trộn.


4. CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BIODIESEL

Hình 1. Quy trình sản xuất biodiesel gián đọan.


Hình 2. Quy trình sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác lỏng.


Hình 3. Quy trình sản xuất biodiesel liên tục với xúc tác rắn.


Water
Alcohol

Water

Biodiesel

Mixer
Dryer
Ester

Ester
TG

Alcohol

Wash Water

TG
Alcohol

Alcohol
Catalyst

Acid
Glycerol

CSTR 1

Glycerol
Decanter

CSTR 2

Crude
Glycerol

Hình 4. Quy trình sản xuất biodiesel kết hợp gián đọan và liên tục.


Hiện nay, quy trình sản xuất biodiesel liên tục
thường được lựa chọn với các ưu điểm về công
suất, tiết kiệm diện tích mặt bằng sản xuất cũng như
thuận tiện trong việc kiểm sóat chất lượng sản
phẩm. Bên cạnh đó, việc sử dụng phương pháp hóa
siêu âm hoặc xúc tác rắn cũng tạo điều kiện thuận
lợi trong việc phân tách sản phẩm và khiến quá trình
trở nên “xanh” hơn.


5. SẢN XUẤT BIODIESEL TRÊN THẾ GIỚI

 2000-2005: tổng sản lượng biodiesel tăng 32%.
 2007: tổng sản lượng gấp 3 lần năm 2006.
 2008: tổng sản lượng biodiesel tăng 115%.
 Châu Âu: đứng đầu thế giới về sản xuất và tiêu
thụ biodiesel (185 + 58 nhà máy).
 2012: Mỹ trở thành thị trường tiêu thụ biodiesel
đứng đầu thế giới.




 Hoa Kỳ:
 2004: sản xuất 25.000.000 gallons.
 2005: sản xuất 75.000.000 gallons (53 nhà máy).
 1/4/2008: nhà máy sản xuất biodiesel từ tảo đầu tiên
trên thế giới hoạt động, 4.400.000 gallons/năm.
 Hiện nay: 329.000.000 gallons/năm (~100 nhà máy).


 Argentina:
 2008: tăng sản lượng gấp 3 lần và là nước sản xuất
biodiesel đứng thứ ba thế giới. Số nhà máy biodiesel
tăng 150% so với năm 2007.
 2009: dự kiến tăng gấp đôi số nhà máy biodiesel so
với năm 2008 (~ 70 nhà máy).
 2010: bắt buộc sử dụng B5 toàn quốc.


 Italia:
 2008: sản xuất 600.000 tấn/năm, tổng sản lượng

biodiesel tăng 28%, tổng công suất các nhà máy
biodiesel tăng 42%.
 2009: dự kiến tăng sản lượng lên 8.000.000 tấn/năm.

 Malaysia:
 2007: nhà máy đầu tiên sản xuất 110.000 tấn
biodiesel/năm từ dầu cọ.


 Ấn Độ:
 2004: chạy thử nghiệm xe bus với B5.
 2007: xây dựng nhà máy công suất 100.000 tấn
biodiesel/năm.

 Trung Quốc:
 2006: sản xuất 4.800 tấn biodiesel/năm.
 2007: sản xuất 10.000 tấn biodiesel/năm.


6. SẢN XUẤT BIODIESEL Ở VIỆT NAM
 Việc điều chế và thử nghiệm nhiên liệu
biodiesel từ dầu thực vật bắt đầu được quan
tâm từ những năm 1980.
 Trong khỏang 5 năm gần đây, các nghiên cứu
về điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật
đã được thực hiện ở Hà Nội và TPHCM.
 Một số sản xuất thử nghiệm mang tính tự phát
được thực hiện ở một số nơi với nguồn nguyên
liệu mỡ cá basa.