nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng hydrotanxit trên cơ sở muối của al và mg, ứng dụng cho quá trình decacboxyl hóa dầu thực vật thu hydrocacbon xanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

LÊ ĐÌNH KHIÊM

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG
HYDROTANXIT TRÊN CƠ SỞ MUỐI CỦA Al VÀ Mg,
ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH DECACBOXYL HÓA DẦU
THỰC VẬT THU HYDROCACBON XANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN KHÁNH DIỆU HỒNG

Hà Nội - 2014
i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ
rõ nguồn gốc và mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn đã được cảm ơn.
Tác giả

Lê Đình Khiêm

Lê Đình Khiêm CB130774

ii


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng đã chỉ đạo, hướng
dẫn tận tình sâu sắc về mặt khoa học, truyền đạt kinh nghiệm chuyên môn, phương
pháp nghiên cứu khoa học, để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Kỹ thuật
Hóa học đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại
trường ĐHBK Hà nội.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2014.
Tác giả.

Lê Đình Khiêm

Lê Đình Khiêm CB130774

iii


MỤC LỤC
Trang

Trang phụ bìa …………………………………………………………………..

i

Lời cam đoan…………………………………………………………………...

ii

Lời cảm ơn ……………………………………………………………………..

iii

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ………………………………………..

vi

Danh mục các bảng …………………………………………………………….

viii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị …………………………………………………

x

LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………...

1

Chương 1: TỔNG QUAN ……………………………………………………

3

1.1. Nhiên liệu kerosen ……………………………………………………....

3

1.1.1. Thành phần hóa học ………………………………………………..

3

1.1.2. Ứng dụng phân đoạn kerosen làm nhiên liệu phản lực ……………

4

1.1.3. Ứng dụng phân đoạn kerosen làm dầu hỏa dân dụng …………….

6

1.2. Nhiên liệu kerosen xanh………………………………………………....

7

1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất trên Thế giới và ở Việt Nam ..............

8

1.4. Lựa chọn nguyên liệu ...............................................................................

9

1.4.1. Thành phần hóa học của dầu thực vật …………………………….

10

1.4.2. Tính chất vật lý của dầu thực vật ………………………………….

11

1.4.3. Tính chất hóa học của dầu thực vật ………………………………..

12

1.4.4. Các chỉ số quan trọng của dầu thực vật ……………………………

14

1.4.5. Một số loại dầu thực vật thông dụng ……………………………….

15

1.4.6. Vài nét về cây dừa và dầu dừa ……………………………………...

19

1.5. Các phương pháp tổng hợp kerosen xanh …………………………….

24

1.5.1. Phương pháp hydrocracking ………………………………………..

24

1.5.2. Phương pháp cracking xúc tác ……………………………………...

26

1.6. Nghiên cứu quá trình decacboxyl hóa …………………………………

28

1.6.1. Xúc tác cho quá trình phản ứng decacboxyl hóa …………………...

28

1.6.2. Nghiên cứu về xúc tác trong quá trình decacboxyl hóa…………….

29

Lê Đình Khiêm CB130774

iv


1.6.3. Xúc tác trên cơ sở hydrotanxit và ứng dụng trong quá trình
decacboxyl hóa ……………………………………………………..

31

Chương 2: THỰC NGHIỆM ………………………………………………..

36

2.1. Điều chế xúc tác hydrotanxit hai thành phần .......................................

36

2.1.1. Thành phần nguyên liệu chế tạo xúc tác ............................................

36

2.1.2. Phương pháp điều chế ........................................................................

36

2.2. Các phương pháp phân tích đặc trưng xúc tác ………………………..

37

2.2.1. Phổ XRD ……………………………………………………………..

37

2.2.2. Phân tích nhiệt TG-DTA và TG-DSC………………………………..

37

2.2.3. Ảnh SEM ……………………………………………………………..

37

2.2.4. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ N2 (BET)…………..

38

2.2.5. Xác định độ axit – bazơ theo phương pháp TPD-NH3 và TPD-CO2 ..

40

2.2.6. Đánh giá hoạt tính xúc tác ………………….………………………...

40

2.2.7. Các phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm ……

42

2.2.7.1. Xác định thành phần hóa học bằng phương pháp GC-MS ………

42

2.2.7.2. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127-1996; ASTM D664) …………

43

2.2.7.3. Xác định độ nhớt động học (ASTM D445) ……………………….

44

2.2.7.4. Xác định tỷ trọng (ASTM D1298) ………………………………..

45

2.2.7.5. Xác định hàm lượng nước (ASTM D95) …………………………

46

2.2.7.6. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (ASTM D93) ........................

46

2.2.7.7. Xác định hàm lượng cặn cacbon (ASTM D189/97) ………………

47

2.2.7.8. Xác định chiều cao ngọn lửa không khói (ASTM D1322) ……….

48

2.2.7.9. Xác định chỉ số xà phòng (ASTM D5558) ………………………..

50

2.2.7.10. Xác định chỉ số iot (EN-14111) …………………………………

50

2.2.7.11. Xác định hàm lượng các tạp chất cơ học (ASTM D3042) ……….

51

2.2.7.12. Xác định thành phần chưng cất phân đoạn (ASTM D86) ……….

52

2.2.7.13. Xác định nhiệt độ đông đặc (ASTM D97) ……………………….

52

2.2.7.14. Xác định hydrocacbon thơm (ASTM D1319) ……………………

53

Lê Đình Khiêm CB130774

v


2.2.7.15. Xác định áp suất hơi (ASTM D4953) ……………………………

53

2.2.7.16. Xác định hàm lượng lưu huỳnh (ASTM D2274) ………………..

53

2.2.7.17. Xác định ăn mòn mảnh đồng (ASTM D130) …………………….

54

2.2.7.18. Xác định độ ổn định oxy hóa (ASTM D2274) …………………..

55

2.2.7.19. Xác định độ dẫn điện (ASTM D2624) …………………………...

55

2.2.7.20. Xác định tính bôi trơn (ASTM D5001) …………………………..

55

2.2.7.21. Xác định hàm lượng nhựa thực tế (ASTM D381) ………………..

55

2.2.7.22. Xác định ngoại quan (màu sắc, mùi) ASTM D1500, D6045) ……

55

2.2.8. Nghiên cứu tạo hạt cho xúc tác ………………………………………..

56

2.2.9. Nghiên cứu tái sinh xúc tác ..………………………………………….

56

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………………………..

57

3.1. Đặc trưng của các hệ xúc tác dạng hydrotalxit hai thành phần Mg-Al

57
57

3.1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (phổ XRD)……………………………
3.1.2. Chọn xúc tác dạng hydrotanxit với tỷ lệ Mg/Al và nhiệt độ nung
thích hợp ……………………………………………………………..
3.1.3. Kết quả phân tích nhiệt TG-DSC với mẫu xúc tác HT2 …………….

60

3.1.4. Xác định hình thái học của xúc tác qua ảnh SEM …………………..

63
65

3.1.5. Diện tích bề mặt theo BET ………………………………………….

66

3.1.6. Xác định tính axit-bazơ của xúc tác HT2……………………………

66

3.2. Nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa ………………………………….

70

3.2.1. Xác định các tính chất đặc trưng của nguyên liệu dầu dừa ………..

70

3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phản ứng decacboxyl hóa ……..

72

3.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ………………………………..

72

3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng ……………………………….

73

3.2.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác ………………………………..

74

3.2.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn ………………………………...
3.2.3. Đánh giá tính chất sản phẩm …………………………………………

76
77

3.3. Nghiên cứu tạo hạt và tái sử dụng xúc tác …………………………….

84

Lê Đình Khiêm CB130774

vi


3.3.1. Nghiên cứu tạo hạt …………………………………………………..

84

3.3.2. Tái sinh xúc tác ……………………………………………………...

86

KẾT LUẬN …………………………………………………………………...

88

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………

90

Lê Đình Khiêm CB130774

vii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Ý nghĩa

ATSM

Hiệp hội tiêu chuẩn vật liệu của Mỹ

BET

Phương pháp đo diện tích bề mặt

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu long

GC

Phương pháp phân tích sắc ký khí

H/C

Tỉ lệ giữa hydro và cacbon

N

Hợp chất chứa nitơ

O

Hợp chất chứa oxy

S

Hợp chất chứa lưu huỳnh

SEM

Kính hiển vi điện tử quét

TCVN

Tiêu chuẩn Việt nam

TG-DTA, TG-DSC

Phương pháp phân tích nhiệt

TPD-NH3,TPD-CO2 Phương pháp phân tích xác định độ axit, bazơ
XRD

Lê Đình Khiêm CB130774

Phổ Rơnghen

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu phản lực………………………

5

Bảng 1.2. Các chỉ tiêu chất lượng về dầu hỏa dân dụng…………………………

6

Bảng 1.3. So sánh thành phần axit béo của một số dầu thực vật điển hình……..

16

Bảng 1.4. Một số hãng hàng không sử dụng nhiên liệu kerosen xanh .................. 18
Bảng 1.5. Diện tích trồng dừa ở một số vùng trên thế giới ……………………... 20
Bảng 1.6. Sản lượng dầu dừa ở một số vùng trên thế giới ……………………… 21
Bảng 1.7. Tình hình sản xuất và sử dụng dầu dừa trên thế giới giai đoạn 2001 22
2011(triệu tấn) ………………………………………………………...
Bảng 1.8. Giá dầu dừa trong giai đoạn 2008 – 2011(USD/tấn) ………………… 22
Bảng 1.9. Thành phần các axit béo trong dầu dừa ……………………………… 24
Bảng 1.10. So sánh các phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu mỡ
động thực vật………………………………………………………….

27

Bảng 2.1. Ký hiệu mẫu và tỷ lệ thành phần Mg, Al trong mẫu ………………… 37
Bảng 2.2. Lượng mẫu thử thay đổi theo chỉ số axit dự kiến ................................. 44
Bảng 2.3. Lượng mẫu thử thay đổi theo chi số iốt dự kiến …………………….

51

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát sơ bộ hoạt tính các xúc tác với các tỷ lệ Mg/Al khác
nhau ………………………………………………………………….

61

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát sơ bộ hoạt tính xúc tác HT2 (Mg/Al = 3/1) tại các

nhiệt độ nung khác nhau ……………………………………………....

63

Bảng 3.3. Các thông số về độ axit thu được qua phương pháp TPD-NH3 ...........

68

Bảng 3.4. Các thông số về độ bazơ thu được qua phương pháp TPD-CO2 ……

69

Bảng 3.5 Các tính chất đặc trưng của nguyên liệu dầu dừa ……………………

71

Bảng 3.6. Thành phần axit béo trong các metyl este trong dầu dừa theo kết quả
GC - MS .................................................................................................
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình decacboxyl hóa………………

71
73

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình decacboxyl hóa …………….. 74
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến quá trình decacboxyl hóa…… 75
Lê Đình Khiêm CB130774

ix

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến quá trình decacboxyl hóa …..

76

Bảng 3.11. Các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình decacboxyl hóa
dầu dừa trên hệ xúc tác dạng hydrotanxit 2 kim loại Mg – Al (HT2, 77
Mg/Al = 3/1) ......................................................................................
Bảng 3.12. Thành phần hóa học của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC thu
được từ quá trình decacboxyl hóa dầu dừa …………………………
Bảng 3.13. Các chỉ tiêu của nhiên liệu kerosen xanh …………………………

77
80

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của hàm lượng thủy tinh lỏng đến quá trình tạo hạt xúc
tác ……………………………………………………………………
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của kích thước hạt hình trụ đến hiệu suất tạo sản phẩm

84
85

Bảng 3.16. So sánh hiệu quả của xúc tác dạng bột và dạng hạt ………………… 86
Bảng 3.17. Kết quả thử hoạt tính và tái sử dụng xúc tác ………………………..

Lê Đình Khiêm CB130774

x

86

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Diễn biến giá dầu dừa trong giai đoạn 2008 – 2011 …………………

23

Hình 1.2. Sơ đồ biểu diễn quá trình hydrocracking dầu ăn thải ………………

25

Hình 1.3. Cấu tạo lớp hydroxit .............................................................................

32

Hình 1.4. Cấu tạo lớp xen giữa ………………………………………………….

32

Hình 1.5. Độ chuyển hóa axit oleic trên xúc tác hydrotanxit tại các nhiệt độ....... 34
Hình 2.1. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ theo phân loại
IUPAC ……………………………………………………………….

38

Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/V(Po-P) theo P/P0………………. 39
Hình 2.3. Thiết bị phản ứng decacboxyl hóa pha lỏng gián đoạn ………………. 41
Hình 2.4. Hệ thống quan sát chiều cao ngọn lửa không khói …………………..

49

Hình 3.1. Phổ XRD của xúc tác dạng hydrotanxit trước khi nung ……………

58

Hình 3.2. Phổ XRD của xúc tác HT2 (Mg/Al = 3/1) tại các nhiệt độ nung khác
nhau ……………………………………………………………………

59

Hình 3.3. Giản đồ TG-DTG (a) và TG-DSC (b) của xúc tác HT2………………

64

Hình 3.4. Ảnh SEM của vật liệu HT2 trước khi nung …………………………

65

Hình 3.5. Ảnh SEM của vật liệu HT2 sau khi nung ……………………………

66

Hình 3.6. Giản đồ TPD-NH3 của xúc tác HT2 (Mg/Al = 3/1)…………………..

67

Hình 3.7. Giản đồ TPD-CO2 của xúc tác HT2 (Mg/Al = 3/1) ………………….

70

Hình 3.8. Sắc kí đồ của sản phẩm từ dầu dừa ………………………………….

72

Hình 3.9. Sắc ký đồ của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC thu được từ quá
trình decacboxyl hóa dầu dừa …………………………………………

Lê Đình Khiêm CB130774

xi

78


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp trên thế giới phát triển mạnh dẫn đến nhu cầu sử
dụng nguồn năng lượng lớn. Theo các chuyên gia kinh tế năng lượng, dầu mỏ và
khí đốt chiếm khoảng 60 - 80% cán cân năng lượng thế giới. Với tốc độ tiêu thụ
như hiện nay dự báo khoảng 40 - 50 năm nữa nguồn năng lượng hóa thạch sẽ bị cạn
kiệt và những loại nguyên liệu hóa thạch là nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu
gây nóng lên toàn cầu và làm biến đổi khí hậu… tất cả các điều này đang đòi hỏi
các nhà nghiên cứu tìm ra các biện pháp nhằm góp phần giải quyết các vấn đề còn
tồn tại trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng nhiên liệu. Một trong các hướng mới là
nâng cao chất lượng các sản phẩm dầu mỏ là phải tìm ra công nghệ chế biến phù
hợp hơn, phát triển các loại xúc tác, phụ gia để thu được nhiên liệu có chất lượng tốt
với chi phí hợp lý và nhằm thúc đẩy quá trình cháy tốt hơn, hoàn toàn hơn. Sự hoàn
thiện công nghệ sẽ dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu, an toàn cho con người và cho môi
trường.
Để đối phó các nguyên nhân trên là cần nghiên cứu phát triển ra các nguồn năng
lượng thay thế, ưu tiên hàng đầu cho các nguồn năng lượng tái sinh và thân thiện
với môi trường.

Nhiên liệu sinh học có thể thay thế nhiên liệu khoáng đang ngày càng cạn kiệt
bởi đây là nhiên liệu có thể tái sinh, nuôi trồng được và coi là một giải pháp khắc
phục sự phụ thuộc của chúng ta về dầu mỏ và đang trở thành một vấn đề cấp thiết,
được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm.
Nguồn nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học rất phong phú và đa dạng, sản
phẩm đi từ nông nghiệp là các cây, hạt có dầu, rong tảo, các loại mỡ cá, mỡ động
vật... nên chúng có những tính chất của nguyên liệu như dễ phân hủy, dễ sản xuất và
thân thiện với môi trường, hầu như không có các chất gây ô nhiễm như lưu huỳnh...
Bởi vậy, khi sử dụng nhiên liệu sinh học không chỉ mang lại lợi ích kinh tế cao mà
còn góp phần bảo vệ môi trường, không thải ra các sản phẩm phụ độc hại cho môi
trường và sử dụng tiết kiệm hơn nguồn tài nguyên “vàng đen” đang dần cạn kiệt,
Lê Đình Khiêm CB130774

1


góp phần bảo đảm sự phát triển bền vững. 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
nghiên cứu, phát triển và đã có những bước tiến đáng kể. Tuy vẫn còn sơ khai
nhưng đầy hứa hẹn sẽ trở thành ngành sản xuất mang lại nhiều hiệu quả phát triển
kinh tế cũng như bảo vệ môi trường.
Biokerosen sản xuất từ dầu thực vật có tính chất như dầu khoáng thông thường.
Trên thế giới hiện nay cũng đã có rất nhiều nhà khoa học và các hãng hàng không
trên thế giới đầu tư nghiên cứu về nhiên liệu sinh học này. Tuy nhiên bên cạnh
những ưu điểm vượt trội so với nhiên liệu khoáng như vấn đề khí thải, nguồn
nguyên liệu sẵn có và có thể tái sinh thì nhiệt trị của nhiên liệu này cần được khắc
phục. Nhiên liệu này có nhiệt trị thấp hơn so với nhiên liệu khoáng do thành phần
của biokerosen là các metyl este. Để khắc phục tình trạng trên một hướng nghiên
cứu mới đã đưa ra đó là decacboxyl dầu thực vật để loại bỏ nhóm “– COO” thu

hydrocacbon xanh nằm trong phân đoạn kerosen ứng dụng cho nhiên liệu phản lực.
Từ những ưu điểm vượt trội của kerosen xanh là được tổng hợp từ một số loại dầu
thực vật vừa có tính chất tương tự như kerosen khoáng vừa giảm lượng khí phát thải
gây ô nhiễm môi trường, phối trộn tốt với nhiên liệu phản lực khoáng, sẽ là nguồn
thay thế cho nhiên liệu phản lực khoáng trong tương lai. Vì vậy, chúng tôi đã tập
trung nghiên cứu vào đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng hydrotanxit trên
cơ sở muối của Al và Mg, ứng dụng trong quá trình decacboxyl hóa dầu thực vật
thu hydrocacbon xanh”. Nghiên cứu và chế tạo ra nguồn nhiên liệu xanh sẽ hứa
hẹn góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng, công nghệ sản xuất không quá phức
tạp, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế sản phẩm nông
nghiệp và xúc tác hydrotanxit hứa hẹn có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực
khác nhau.

Lê Đình Khiêm CB130774

2


Chương I: TỔNG QUAN
1.1. Nhiên liệu kerosen
Kerosen là một chất lỏng không màu hoặc màu vàng nhạt, dễ cháy, có mùi đặc
trưng, độ bay hơi tương đối nằm ở khoảng trung gian giữa xăng và dầu diesel, có
thành phần chưng cất giữa 180oC và 250oC.
1.1.1. Thành phần hóa học
Kerosen là một hỗn hợp phức tạp gồm alkan (50 - 65% thể tích), mono và poly aromatic (10 - 20% thể tích) và cycloalkan hoặc naphten (mono và poly - cyclic 20 30% thể tích).
Phân đoạn kerosen với khoảng nhiệt độ sôi từ 180 - 250oC bao gồm những
hydrocacbon có số nguyên tử cacbon trong phân tử từ C11 đến C15, C16.
Trong phân đoạn này, các parafin hầu hết tồn tại ở trạng thái cấu trúc mạch
thẳng không nhánh n - parafin, rất ít iso-parafin. Các hydrocacbon naphtanic và
thơm, ngoài loại cấu trúc một vòng và nhánh phụ, còn có mặt các hợp chất hai hoặc

ba vòng, đặc biệt là loại naphten như tetralin và đồng đẳng của chúng. Các hợp chất
chứa S, N, O tăng dần. Lưu huỳnh dạng mercaptan giảm dần, xuất hiện lưu huỳnh
dạng sunfua. Các chất nitơ với hàm lượng nhỏ, dạng quinolin, pyrol, indol [2].
Một số loại dầu thô, đặc biệt là dầu thô parafinic, chứa đựng thành phần kerosen
chất lượng cao, những loại dầu thô khác thì chứa asphanten, chúng sẽ được lọc kỹ
lưỡng để tách loại thành phần aromatic và lưu huỳnh trước khi thành phần kerosen
đạt yêu cầu. Kerosen là sản phẩm có độ ổn định cao, ngoài việc loại bỏ aromatic
nếu nó vượt quá ngưỡng cho phép thì phân đoạn kerosen có thể chỉ cần rửa bằng
kiềm hoặc trải qua một quá trình xử lý nếu có sự xuất hiện của lưu huỳnh [2].
Các hợp chất phi hydrocacbon chứa trong phân đoạn kerosen dễ có ảnh hưởng
xấu đến tính chất sử dụng của nhiên liệu. Các chất chứa S khi cháy tạo SOx, gây ăn
mòn ở nhiệt độ thấp, đồng thời còn gây cặn bám trong buồng đốt, chủ yếu là nến
điện, vòi phun, tuy-e thoát sản phẩm cháy, gây trở ngại cho quá trình. Các chất chứa
oxy như phenol, axit naphtenic đều làm tăng khả năng ăn mòn của thùng chứa, ống
dẫn nhiên liệu. Các chất chứa nitơ làm nhiên liệu kém ổn định, biến màu. Các kim
Lê Đình Khiêm CB130774

3


loại nặng, nhất là V, Ni nằm trong sản phẩm ở nhiệt độ cao, khi đập vào tuabin
chính sẽ gây ăn mòn và phá hỏng các chi tiết của tuabin, do vậy quy định lượng
hàm lượng tổng Smax là 0,3% trọng lượng.
1.1.2. Ứng dụng phân đoạn kerosen làm nhiên liệu phản lực
Phân đoạn kerosen sử dụng chủ yếu cho hai mục đích: làm nhiên liệu phản lực
và dầu hỏa dân dụng, trong đó nhiên liệu phản lực là ứng dụng chính.
Nhiên liệu dùng trong động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn kerosen hoặc
từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosen với phân đoạn xăng.
Yêu cầu của nhiên liệu phản lực là dễ cháy ở bất kỳ điều kiện áp suất và nhiệt độ
nào, cháy điều hòa, không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn. vì vậy,

thành phần của nhiên liệu cần có nhiều parafin mạch thẳng.
Để đảm bảo có nhiệt trị cao, nhiên liệu không được chứa nhiều thành phần
aromatic mà chủ yếu là parafinic và naphtenic. Nhưng để an toàn cho máy bay hoạt
động ở độ cao lớn, ở đó nhiệt độ thấp cần hạn chế phần parafin (dễ bị kết tinh) cần
tăng cường thành phần naphtenic nhiều vòng. Cần chú ý đến khả năng tạo cặn, tạo
cốc của nhiên liệu cháy gây ảnh hưởng xấu đến tính năng hoạt động của động cơ.
Khả năng đó được xếp theo chiều giảm dần như sau:
Aromatic > mono-olefin > iso-parafin, naphten > n-parafin.
Để đánh giá khả năng tạo cặn tạo cốc của nhiên liệu thường dùng chỉ tiêu chiều
cao ngọn lửa không khói.
Thành phần thích hợp nhất để làm nhiên liệu phản lực gồm parafin và naphten
hàm lượng của chúng nằm trong khoảng, với parafin từ 30 đến 60% với naphten từ
20 đến 45%.
Khi nhiên liệu có nhiều hydrocacbon thơm, phải tiến hành loại bớt sao cho còn
lại khoảng 20 - 25%. Các n-parafin có phân tử lượng lớn dễ bị kết tinh, dễ tạo tinh
thể làm tắc vòi phun và mất tính linh động, gây nguy hiểm cho máy bay, còn khung
tinh thể làm cho các phân tử nhỏ chui vào trong, làm mất tính linh động, do vậy
cũng cần phải tách bớt. Thực tế chỉ cho phép hỗn hợp nhiên liệu phản lực bắt đầu
mất tính linh động ở - 60oC.
Lê Đình Khiêm CB130774

4


Vì các máy bay phản lực làm việc ở trên cao trên 10 km so với mặt đất, áp suất
khí quyển giảm mạnh, để tránh sự bốc hơi mạnh, tạo các nút hơi trong hệ thống, yêu
cầu nhiên liệu phản lực phải có áp suất hơi bão hòa nằm trong khoảng 140 210g/cm2.
Từ phân đoạn kerosen với khoảng nhiệt độ sôi từ 160 - 300oC có thể sử dụng
làm nhiên liệu phản lực. Các chỉ tiêu của nhiên liệu phản lực như bảng sau [2].
Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu phản lực

Tỷ trọng ở 15 oC

ASTM – D1298

Mức qui định
hàng
Petrolimex
nhập khẩu
0,780 – 0,840

Hàm lượng S, %TL

ASTM – D1226

Max 0,30

G.1921

Max 0,10

Điểm đông đặc, oC

ASTM – D2386

Max -47,00

G.5066

Max -55,0

ASTM – D56

Min 40,00

G.6356

Min 28,00

Điểm khói, mm

ASTM – D1332

Min 20,00

G.433

Min 25,00

Ăn mòn đồng

ASTM – D130

1(2h/100oC)

Độ nhớt, cSt

ASTM – D445

Nhiệt trị, kJ/kg

ASTM – D4529

Min 40000

G.11065

Min 43120

ASTM – D831

Max 4,0

G.1567

Max 4,0

ASTM – D156

Min 25,00

Chỉ tiêu chất lượng

Nhiệt độ chớp cháy
cốc kín, oC

Nhựa thực tế
mg/100ml
Màu saybolt

Phương pháp
thử

Max 8,0 ở 20oC

SNG
Phương
pháp thử

Mức qui định

G.3900

Max 0,775

G.33

Thành phần cất

+20oC

Min

-Điểm sôi đầu, oC
-Điểm cất 50%, oC

Min 1,25 ở

ASTM – D86

-Điểm sôi cuối, oC

Lê Đình Khiêm CB130774

Max 160,00
Max 250,00
Max 300,00

5

135,00

Max 225,00
G.2177

Max 280,00
(điểm
98%)

cất


1.1.3. Ứng dụng phân đoạn kerosen làm dầu hỏa dân dụng
Từ phân đoạn kerosen với khoảng sôi 200 - 310oC có thể sản xuất dầu hỏa, sử
dụng làm dầu hỏa dân dụng như đun nấu, thắp sáng. Đặc tính quan trọng là chiều
cao ngọn lửa không khói. Để đảm bảo ngọn lửa sáng đẹp, rõ, đều, chiều cao này
phải lớn hơn 20mm. Như vậy, hydrocacbon parafinic và naphtenic đáp ứng yêu cầu
này. Nhiên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm sẽ cho chiều cao ngọn lửa không
khói nhỏ hơn 20mm, đồng thời ngọn lửa đỏ, tạo nhiều tàn. Nếu trong nhiên liệu
chứa nhiều lưu huỳnh, không những gây độc hại trực tiếp cho người sử dụng mà

còn làm cho bóng đèn mờ đi, không đảm bảo cường độ chiếu sáng của ngọn lửa.
Các chỉ tiêu chất lượng về dầu hỏa dân dụng của Việt Nam được đưa ra ở bảng sau:
Bảng 1.2. Các chỉ tiêu chất lượng về dầu hỏa dân dụng
TT

Các chỉ tiêu

Phương pháp thử

Mức quy định

1

Màu Saybolt

ASTM- D156

Min 20

2

Axit tổng mg KOH/g

ASTM- D3242

Max 0,002

3

Chiều cao ngọn lửa không khói

ASTM-D1322

Min 19

4

Thành phần cất phân đoạn, oC
- Điểm sôi đầu

Min 144

- Điểm sôi 50%

Min 200

- Điểm cất cuối

Min 277

- Cặn trung bình

Max 1,00

5

Hàm lượng lưu huỳnh tổng, %TL

ASTM-D1266

Max 0,1

6

Điểm chớp cháy cốc kín, oC

ASTM-D93

Min 36

7

Lượng nhựa thực tế, mg/100ml

ASTM-D381

Max 1

8

Độ nhớt ở 20oC, cSt

ASTM-D445

Max 3,5

9

Ăn mòn tấm đồng, 2h/100oC

ASTM-D130

1

10

Khối lượng riêng ở 15oC, g/cm3

ASTM-D1298

Max 0,83

Lê Đình Khiêm CB130774

6


1.2. Nhiên liệu kerosen xanh
Nhiên liệu sinh học kerosen xanh là loại nhiên liệu có những tính chất tương
đương với kerosen sản xuất từ dầu mỏ nhưng nhiên liệu này được tổng hợp từ
những nguồn nguyên liệu sinh học như: dầu, mỡ động thực vật, các chế phẩm nông,
lâm nghiệp… được sử dụng làm nhiên liệu máy bay phản lực.
Nhiên liệu sinh học kerosen xanh có đầy đủ các tính chất tương tự như nhiên liệu
kerosen khoáng thông thường, do đó có thể được trộn lẫn với nhiên liệu truyền
thống theo tỷ lệ phù hợp để đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu hàng không. Ưu điểm
nổi trội của nhiên liệu kerosen xanh là khả năng tái sinh nguồn nguyên liệu, nhiệt trị
tương đương với nhiên liệu khoáng, hiệu quả đốt cháy cao hơn, hầu như không
chứa S, N và aromatic ảnh hưởng xấu đến tính chất sử dụng của nhiên liệu.
Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu kerosen xanh chính là các loại dầu thực vật,
các phế phẩm, phụ phẩm trong nông lâm nghiệp. Việc sản xuất nhiên liệu kerosen

xanh không chỉ góp phần giải quyết vấn đề tận dụng chất thải trong các quá trình
chế biến nông lâm nghiệp mà còn giúp con người có thể chủ động trong việc phát
triển tạo ra các nguồn nguyên liệu này, từ đó không bị phụ thuộc quá nhiều vào
nguyên liệu hóa thạch [40, 47].
Quá trình cháy sạch hơn: Sự cháy sạch làm giảm lượng phát thải CO, muội than
(cacbon). Hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu kerosen xanh thấp có hai ưu điểm
quan trọng so với kerosen khoáng:
+ Thứ nhất, với vai trò nhiên liệu, sự cháy nhiên liệu kerosen xanh sẽ thải ra ít
SOx là khí gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe của con
người.
+ Thứ hai, xu thế của tương lai là sẽ tiêu chuẩn hóa, giảm hàm lượng lưu huỳnh
cho phép trong nhiên liệu. Trong khi bản thân nhiên liệu kerosen xanh đã đạt được
tiêu chuẩn này. Hàm lượng parafin cao của nhiên liệu kerosen xanh cho phép nhiên
liệu cháy hoàn toàn hơn so với nhiên liệu khoáng, đồng thời sự tạo cặn, đóng muội
trong động cơ sẽ giảm đi đáng kể [12].
Lê Đình Khiêm CB130774

7


 Giảm lượng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung thư: Nguyên nhân chính
là do hàm lượng hydrocacbon thơm thấp. Theo các nghiên cứu của Bộ Năng lượng
Mỹ tại một trường đại học ở California, sử dụng các loại nhiên liệu kerosen xanh để
thay cho nhiên liệu kerosen khoáng có thể giảm 93,6% nguy cơ mắc bệnh ung thư
từ khí thải do chứa rất ít các hợp chất thơm, hợp chất lưu huỳnh và quá trình cháy
của chúng triệt để hơn nên giảm được nhiều hydrocacbon trong khí thải [12].
 Nhiệt độ trong động cơ phản lực rất cao do phản ứng cháy tỏa nhiều nhiệt.
Kerosen lại dễ bị phân hủy nhiệt do nhiên liệu này kém bền nhiệt hơn kerosen
khoáng nên trong điều kiện nhiệt độ cao của động cơ phản lực, nhiên liệu này có thể
bị phân hủy.

Nhược điểm lớn nhất của nhiên liệu kerosen xanh hiện nay vẫn là giá thành cao
và đi từ những loại dầu có thể ăn được. Tuy nhiên nhược điểm này hoàn toàn có thể
khắc phục bằng việc thay thế nguồn nguyên liệu bằng các loại dầu thực vật không
ăn được hoặc các phụ phẩm của quá trình tinh luyện dầu ăn, các loại dầu, mỡ ăn
thải.
1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất trên Thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới, giai đoạn 1980-1985, nhiên liệu kerosen xanh đã được phát triển ở
Fortaleza, Brazil. Tuy nhiên ngay sau khi giá dầu hạ thấp, nhiên liệu kerosen xanh
đã bị quên lãng và nó chỉ được quan tâm tới một lần nữa khi giá dầu tăng lên mức kỉ
lục trong những năm gần đây. Ngành giao thông Hà Lan đã đầu tư 1,25 triệu euro
để phát triển nhiên liệu kerosen xanh vào năm 2011. Nhiên liệu kerosen xanh sẽ trở
thành hiện thực vào khoảng năm 2020, nhưng nguyên liệu sản xuất là một thách
thức lớn.
Tháng 03 năm 2011, thành viên của liên minh hàng không Airbus – hãng Hàng
không Quốc gia Rumani Tarom, UOP Honeywell và công ty Camelina đã công bố
kế hoạch thành lập một trung tâm sản xuất nhiên liệu kerosen xanh tại Rumani
nhằm cung cấp nhiên liệu cho máy bay dân dụng, sử dụng nguyên liệu là dầu hạt
cải. Nhiều hãng hàng không khác tại châu Âu cũng đã tiến hành bay thử nghiệm
bằng nhiên liệu kerosen xanh [41].
Lê Đình Khiêm CB130774

8


Ở khu vực châu Mỹ, Mỹ và Brazil là hai nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu
tổng hợp, sản xuất nhiên liệu sinh học, trong đó có nhiên liệu kerosen xanh. Tháng
08 năm 2011, một công ty hàng không của Mexico đã tiến hành chuyến bay đầu
tiên trong khu vực Mỹ La tinh bằng nhiên liệu kerosen xanh sản xuất từ dầu
jatropha, có hành trình từ thủ đô Mexico tới Tuxtla Gutierrez, một thành phố thuộc
bang miền Nam Chiapas [41].

Tại một số nước châu Á như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, nhiên liệu sinh học
được tổng hợp chủ yếu từ dầu cọ hoặc dầu dừa do các nước này có quỹ đất được
quản lý rất chặt chẽ phục vụ cho việc trồng cây cọ dầu và dừa. Malaysia là nước sản
xuất và xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới. Hàng năm, nước này sản xuất khoảng
47% lượng dầu cọ trên thế giới [14]. Cọ là loại cây có năng suất cho dầu rất lớn và
nhiên liệu sản xuất từ dầu cọ có giá thành rẻ hơn nhiên liệu sản xuất từ các loại dầu
khác. Hơn nữa, nhiên liệu sinh học từ dầu cọ cũng thải ra lượng khí thải CO2 thấp
hơn so với nhiên liệu sinh học từ dầu đậu nành, dầu hạt cải và thấp hơn rất nhiều so
với nhiên liệu hóa thạch [36].
Một nhóm các nhà khoa học Thái Lan [14] đã nghiên cứu chuyển hóa loại dầu
dừa có hàm lượng axit béo tự do cao (12,8%) thành nhiên liệu sinh học theo phương
pháp hydro hóa. Với tình hình thực tế đặt ra từ vấn đề môi trường và sự cạn kiệt dần
nguồn nguyên liệu khoáng thì sự thành công bước đầu của những chuyến bay thử
nghiệm của nhiên liệu kerosen xanh sẽ là một động lực vô cùng lớn để các nhà khoa
học trên toàn thế giới tiếp tục nghiên cứu và đưa nhiên liệu kerosen xanh vào sử
dụng trong tương lai không xa.
Hiện nay, ở Việt Nam vẫn chưa có chương trình nghiên cứu mang tầm quốc gia
về nhiên liệu kerosen xanh.
1.4. Lựa chọn nguyên liệu
Để lựa chọn nguồn nguyên liệu phù hợp cho quá trình tổng hợp green
hydrocacbon phải dựa vào mục đích, yêu cầu của nhiên liệu phản lực là có độ linh
động cao tại nhiệt độ thấp và có nhiệt độ sôi gần với phân đoạn kerosen dầu mỏ. Do
đó, ta chọn nguyên liệu có mạch cacbon ngắn, nhẹ hay dòng nguyên liệu có nhiều
Lê Đình Khiêm CB130774

9


nối đôi. Nguồn nguyên liệu cho quá trình này rất phong phú, nó bao gồm các loại
dầu thực vật.

Dầu thực vật là nguyên liệu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm,
sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa, sơn… Trong công nghiệp thực phẩm, ứng dụng
phổ biến nhất của dầu thực vật là dùng để chế biến rất nhiều các loại thực phẩm hay
sử dụng trực tiếp làm dầu ăn. Dầu sử dụng làm thực phẩm là loại dầu đã được tinh
chế, loại bỏ tối đa thành phần axít béo tự do, hàm lượng nước cùng nhiều tạp chất
gây hại cho sức khoẻ con người. Bản thân dầu thực vật là một loại thức ăn dễ tiêu
hoá và cung cấp nhiều năng lượng. Khi được cơ thể con người hấp thụ, nó sẽ được
dự trữ trong các tế bào và giải phóng năng lượng khi cần thiết. Khi thuỷ phân dầu
thực vật ta thu được glyxerin, một chất được dùng khá nhiều làm thực phẩm hay
trong mỹ phẩm để giữ ẩm cho da. Trong công nghiệp sản xuất xà phòng, dầu thực
vật được nấu với xút (NaOH) trong điều kiện nhất định để tạo thành xà phòng bánh.
Trong công nghiệp sơn, dầu thực vật được dùng để sản xuất dầu gốc (dầu alkyl…),
các chất tạo màng, vécni.. Như vậy, dầu thực vật có rất nhiều ứng dụng trong cuộc
sống [58].
Dầu thực vật còn có thể sử dụng làm nhiên liệu. Từ xưa ông cha ta đã biết sử
dụng dầu lạc, dầu vừng để thắp sáng. Khi mới ra đời, động cơ diesel đầu tiên cũng
chạy bằng dầu lạc. Một số loại dầu có thể dùng trực tiếp làm nhiên liệu cho các
động cơ hiện đại. Tuy nhiên, một số nhược điểm của dầu thực vật đã cản trở sự vận
hành trơn tru của động cơ, gây nên nhiều sự cố hỏng hóc nên người ta không dùng
dầu thực vật trực tiếp làm nhiên liệu mà phải qua nhiều quá trình chế biến phức tạp
để tạo ra loại nhiên liệu đảm bảo hơn.
1.4.1. Thành phần hóa học của dầu thực vật

Các loại dầu thực vật có tính chất hóa học khác nhau nhưng thành phần hoá
học chủ yếu là các triglyxerit. Nó là este của các axit béo có phần tử cao và glyxerin
là (95 – 97%). Dầu thực vật chủ yếu chứa là triglyxerit (95%), diglyxerit (2%) và

Lê Đình Khiêm CB130774

10

monoglyxerit (1%). Công thức cấu tạo của triglyxerit này là:
R1

COO CH2

R2

COO CH

R3

COO CH2

Trong đó R1, R2, R3 là các gốc axit béo. Các gốc axit này thường chứa từ 8 ÷ 22
nguyên tử cacbon. Nếu trong phân tử triglyxerit ba gốc axit này giống nhau người ta
gọi là triglyxerit đồng nhất, còn nếu khác nhau thì gọi là triglyxerit hỗn tạp. Các loại
dầu thực vật khác nhau thì có thành phần và chủng loại triglyxerit khác nhau, nhưng
đa phần là triglyxerit hỗn tạp.
Một trong những thành phần khác của dầu thực vật là các axit béo. Axit béo có
trong dầu thực vật thường có cấu tạo mạch thẳng, có thể no và không no. Phần lớn
các axit béo trong dầu thực vật ở trạng thái kết hợp trong triglyxerit và một phần
nhỏ ở trạng thái tự do. Hàm lượng các axit béo này cũng khác nhau tuỳ thuộc vào
từng loại dầu. Nếu thuỷ phân các triglyxerit, ta sẽ thu được axit béo và glyxerin.
Lượng axit béo thu được có thể chiếm 95% so với trọng lượng dầu ban đầu.
Glyxerin cũng tồn tại trong dầu thực vật, nhưng ở dạng tự do thì thành phần của
chúng rất nhỏ. Glyxerin có thể thu được khi thuỷ phân triglyxerit và là một sản
phẩm phụ rất có giá trị. Bên cạnh các thành phần chủ yếu như thế thì dầu thực vật
còn chứa nhiều các hợp chất khác như sáp, nhựa, chất màu, các photphatit, tiền tố

và sinh tố…
1.4.2. Tính chất vật lý của dầu thực vật
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc: Vì dầu thực vật có thành phần không
đồng nhất, nó là hỗn hợp của nhiều chất khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy và đông
đặc của chúng không có một giá trị nhiệt độ xác định mà là một khoảng nhiệt độ.
Với mỗi loại dầu khác nhau thì các giá trị đó cũng khác nhau. Đối với các loại dầu
chứa nhiều axit béo hay gốc axit béo no thì thường có khoảng nhiệt độ nóng chảy
hay đông đặc cao hơn so với loại dầu chứa các gốc axit béo hay axit béo không no.
Tính tan: Dầu thực vật có thành phần chủ yếu là các chất không phân cực nên
chúng không tan trong nước, tan ít trong rượu và tan rất tốt trong dung môi không
Lê Đình Khiêm CB130774

11


phân cực như n-hexan, xăng, benzen… Độ tan của dầu vào trong dung môi phụ
thuộc vào nhiệt độ. Khi hoà tan một số loại dầu vào dung môi, ta cần kết hợp gia
nhiệt để nâng cao độ tan của chúng.
Màu sắc: Màu sắc của dầu do các hợp chất mầu trong dầu quyết định. Dầu tinh
khiết không có màu. Nếu dầu chứa nhiều carotenoit thì thường có màu vàng, dầu
chứa clorofin sẽ có màu xanh… Đôi khi, với những loại dầu chứa những gốc axit
béo không no trong quá trình bảo quản có thể bị oxy hóa tạo màu sắc khác so với
màu của dầu gốc.
Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của dầu thực vật thường nằm trong khoảng
d20= 0,907- 0,971, do đó dầu nhẹ hơn nước và nổi trên bề mặt nước. Dầu có các gốc
axit càng nhiều cacbon và càng no thì tỷ trọng càng lớn.
1.4.3. Tính chất hóa học của dầu thực vật
Thành phần hóa học của dầu thực vật chủ yếu là các triglyxerit, một loại este của
axit béo và glyxerin nên chúng có đầy đủ tính chất của một este điển hình.
 Phản ứng thủy phân: Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác nhất định (thường

là xúc tác axit, enzym) sẽ xảy ra phản ứng thuỷ phân este lần lượt tạo thành các
ditriglyxerit và monotriglyxerit, cuối cùng là axit béo và glyxerin. Đây là các phản
ứng thuận nghịch:
R1

COO CH 2

R2

COO CH

R3

COO CH 2
HO

+

H2O

COO CH

R3

COO CH 2
HO

CH 2

HO

CH

+

+

COO CH

R3

COO CH 2

H2O
R3

H2O

COO CH 2

Phản ứng tổng quát có thể viết như sau:
Lê Đình Khiêm CB130774

CH 2

R2

CH 2

R2

R3

HO

12

HO

CH 2

HO

CH

+

R1 COOH

+

R2 COOH

COO CH 2
HO

CH 2

HO

CH

HO

CH2

+

R3 COOH


R1

COO CH2

R1 COOH

R2

COO CH + 3H2O

R2 COOH

R3

COO CH2

R3 COOH

CH2 OH

+

CH OH
CH2 OH

 Phản ứng xà phòng hóa
Trong môi trường kiềm, este trong dầu thực vật sẽ phản ứng với kiềm tạo thành
muối natri (kali) của axit béo (thành phần chính của xà phòng) và glyxerin. Quá
trình xà phòng hoá cũng xảy ra theo từng giai đoạn như quá trình thuỷ phân, cho ta
nhiều sản phẩm khác nhau nhưng sản phẩm cuối cùng là xà phòng và glyxerin.
Phản ứng này xảy ra hoàn toàn một chiều:
R1

COO CH 2

R2

COO CH

R3

COO CH 2

CH2 OH

R1 COONa

+ 3NaOH

R2 COONa + CH OH
CH2 OH

R3 COONa

Đây là phản ứng cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glyxerin từ dầu
thực vật.
 Phản ứng trao đổi este
Trong môi trường có các xúc tác vô cơ như axit H2SO4, HCl hay các xúc tác
bazơ như NaOH, KOH các este trong dầu thực vật có thể tiến hành este hoá trao đổi
với các rượu bậc 1 như metylic, etylic… tạo thành các este axit béo với các rượu
tương ứng và glyxerin. Với R là gốc hydrocacbon của rượu, phản ứng dạng tổng
quát như sau:
R1

COO CH 2

R2

COO CH

R3

COO CH 2

+

CH2 OH

R1 COOR

3ROH

R2 COOR
R3 COOR

+

CH OH
CH2 OH

Phản ứng này là phản ứng cơ bản để tổng hợp biodiesel. Este của các axit béo
với rượu bậc một có thể thay thế nhiên liệu diesel trong các động cơ diesel, giảm
thiểu một cách đáng kể lượng khí độc hại thải ra môi trường.
Bên cạnh đó, các gốc axit béo trong dầu thực vật có thể dẫn đến một số tính chất
hoá học khác:
 Phản ứng cộng hợp
Lê Đình Khiêm CB130774

13


Cộng hợp hydro: khi có mặt xúc tác niken và dưới áp suất nhiệt độ cao, các gốc
axit béo không no trong dầu thực vật có thể cộng hợp với hyđro để tạo thành các
gốc axit béo no. Quá trình no hóa dầu thực vật thường làm tăng độ nhớt và làm rắn
đặc dầu thực vật.
Cộng hợp halogen: Dầu thực vật có thể tác dụng với halogen ở những liên kết
chưa no trong gốc axit.


Phản ứng oxy hóa

Các liên kết đôi trong gốc axít chưa no của dầu thực vật rất dễ bị oxy hoá. Tuỳ

thuộc vào chất oxy hoá và môi trường oxy hoá mà tạo ra các sản phẩm như peroxyt,
xetoaxit… hay đứt mạch tạo thành các chất có phân tử lượng nhỏ hơn. Quá trình
oxy hoá có thể xảy ra khi dầu thực vật tiếp xúc trực tiếp với không khí và làm cho
dầu bị biến chất, giảm chất lượng.
Sự ôi chua của dầu: Do trong dầu có lẫn nước, vi sinh vật và các loại men…
nên trong quá trình bảo quản thường xảy ra các phản ứng biến đổi phân huỷ làm
ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị mà người ta gọi là sự ôi chua của dầu.
1.4.4. Các chỉ số quan trọng của dầu thực vật
Để biểu thị tính chất và cấu tạo của từng loại dầu, người ta thống nhất quy định
một số chỉ tiêu có tính chất đặc trưng cho dầu thực vật. Những chỉ số này có thể
giúp ta đánh giá sơ bộ phẩm chất của dầu thực vật, đồng thời giúp quá trình tính
toán được thuận lợi như: chỉ số xà phòng hóa, chỉ số axit, chỉ số Iot….
1.4.5. Một số loại dầu thực vật thông dụng
* Dầu dậu nành: Dầu đậu nành được chiết xuất từ hạt đậu nành. Cây đậu nành là
loại cây trồng rất phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt ở Bắc Mỹ. Dầu tinh
khiết có màu vàng sáng, thành phần axit béo chủ yếu là axit lioleic (50-57%), oleic
(23-29%). Dầu đậu nành được dùng nhiều trong thực phẩm. Nó được dùng chủ yếu
làm dầu rán, dầu ăn. Bên cạnh đó, từ dầu đậu nành có thể tách ra được lexetin dùng
trong dược liệu, trong sản xuất bánh kẹo. Ngoài ra dầu đậu nành có thể dùng để sản
xuất xà phòng, vecni, sơn và là nguyên liệu lý tưởng và rất thông dụng để sản xuất
biodiesel.
Lê Đình Khiêm CB130774

14