Nghiên cứu chế tạo nhiên liệu phản lực sinh học từ sản phẩm của quá trình decacboxyl hóa dầu thực vật

Luận văn cao học

VÕ HỒ VY LINH

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

Võ Hồ Vy Linh

KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC
TỪ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH DECACBOXYL HÓA DẦU
THỰC VẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

2014B
Hà Nội – Năm 2015
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang a


Luận văn cao học

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

Võ Hồ Vy Linh

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC TỪ SẢN PHẨM
CỦA QUÁ TRÌNH DECACBOXYL HÓA DẦU THỰC VẬT

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

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Xuân Tiến

Hà Nội – Năm 2015
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang b


Luận văn cao học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. Các kết
quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán đƣợc là
hoàn toàn chính xác và chƣa đƣợc công bố trong các công trình nghiên cứu nào.
Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 20….
Học viên

Võ Hồ Vy Linh

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang c


Luận văn cao học

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô đã tận
tình giảng dạy, hƣớng dẫn trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, rèn luyện.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Xuân Tiến đã tận tình hƣớng dẫn
tôi hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện luận văn, song do buổi đầu mới
làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, cũng nhƣ hạn chế về kiến thức và kinh
nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chƣa thấy hết đƣợc.
Rất mong đƣợc sự góp ý của Quý thầy, cô và bạn bè, đồng nghiệp để luận
văn đƣợc hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 20…..
Học viên

Võ Hồ Vy Linh

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang d


Luận văn cao học

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... c
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................d
MỤC LỤC ................................................................................................................... e
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...............................................................................g
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................h
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ................................................................2
1.1. Khái quát chung về phân đoạn nhiên liệu kerosen...............................................2
1.2. Tính chất và các chỉ tiêu kỹ thuật của kerosen khoáng ........................................3
1.3. Các chỉ tiêu về chất lƣợng của nhiên liệu cho động cơ phản lực .........................4
1.3.1. Những chỉ tiêu liên quan đến quá trình cháy ....................................................5
1.3.2. Các tính chất liên quan đến điều kiện làm việc ở độ cao lớn............................7
1.3.3. Các tính chất liên quan sự an toàn trong tồn chứa và phân phối ......................9
1.4. Nhiên liệu kerosen xanh .....................................................................................11
1.4.1. Ƣu, nhƣợc điểm của nhiên liệu kerosen xanh .................................................12
1.4.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu kerosen xanh trên thế giới và Việt
Nam ...........................................................................................................................14
1.5. Nguyên liệu cho quá trình decacboxyl hóa thu kerosen xanh ...........................15
1.5.1. Dầu dậu nành...................................................................................................15
1.5.2. Dầu dừa ...........................................................................................................16
1.5.3. Dầu Jatropha ....................................................................................................16
1.5.4. Dầu ăn thải sau chế biến thực phẩm................................................................16
1.6. Xúc tác cho quá trình decacboxyl hóa thu kerosen xanh ...................................17
1.6.1. Một số nghiên cứu và xúc tác sử dụng trong quá trình decacboxyl hóa .........18
1.6.2. Giới thiệu về xúc tác trên cơ sở hydrotalcite, ứng dụng cho quá trình
decacboxyl hóa dầu thực vật thu kerosen xanh .........................................................20
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang e

Luận văn cao học

CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................25
2.1. Hóa chất và dụng cụ ...........................................................................................25
2.2. Tổng hợp xúc tác dạng hydrotalcite 3 kim loại Mg-Al-Co................................25
2.3. Chuyển hóa dầu dừa thành nhiên liệu theo phƣơng pháp decacboxyl hóa ........26
2.4. Các phƣơng pháp đặc trƣng xúc tác ...................................................................27
2.4.1. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........27
2.4.2. Nghiên cứu hình dạng, kích thƣớc hạt xúc tác bằng phƣơng pháp hiển vi điện
tử quét (Scanning Electron Microscopy - SEM) .......................................................28
2.5. Các phƣơng pháp xác định tính chất nguyên liệu và sản phẩm .........................29
2.5.1. Các chỉ tiêu của nguyên liệu và sản phẩm ......................................................29
2.5.2. Phƣơng pháp phân tích GC-MS (GC-MS – Gas Chromatography Mass
Spectometry) .............................................................................................................30
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................31
3.1. Kết quả tổng hợp xúc tác dạng hydrotalcite 3 kim loại Mg-Al-Co ...................31
3.1.1. Giản đồ XRD của xúc tác trƣớc và sau khi nung tại 500oC ............................31
3.1.2. Ảnh SEM của xúc tác trƣớc và sau khi nung tại 500oC ..................................32
3.2. Chuyển hóa dầu dừa trên xúc tác sau khi nung theo phƣơng pháp decacboxyl
hóa .............................................................................................................................33
3.2.1. Kết quả xác định chỉ tiêu chất lƣợng của nguyên liệu dầu dừa ......................33
3.2.2. Kết quả khảo sát các điều kiện phản ứng của quá trình decacboxyl hóa
nguyên liệu dầu dừa trên xúc tác dạng hydrotalcite 3 kim loại Mg-Al-Co ..............35
3.3. Đánh giá các tính chất của sản phẩm thuộc phân đoạn có nhiệt độ sôi 160300oC .........................................................................................................................42
3.4. Nghiên cứu chế tạo nhiên liệu phản lực sinh học từ sản phẩm kerosen xanh thu
đƣợc từ quá trình decacboxyl hóa dầu dừa ...............................................................50
KẾT LUẬN ...............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................58

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang f


Luận văn cao học

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tính chất hóa lý của kerosen ......................................................................3
Bảng 1.2. Thông tin về các chuyến bay thử nghiệm .................................................12
Bảng 1.3. So sánh tính chất dầu đã qua chiên rán và dầu hạt cải .............................16
Bảng 1.4. Thành phần các hợp chất chính có trong dầu nhiệt phân và dầu
decacboxyl hóa ..........................................................................................................23
Bảng 1.5. Đặc tính của sản phẩm thủy phân và decacboxyl hóa so với diesel khoáng
và biodiesel ................................................................................................................24
Bảng 3.1. Một số tính chất hóa lý của dầu dừa .........................................................33
Bảng 3.2. Thành phần axit béo trong dầu dừa từ kết quả GC – MS .........................34
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình decacboxyl hóa ...........................36
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình decacboxyl hóa ..........................38
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến quá trình decacboxyl hóa ..........39
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến quá trình decacboxyl hóa ............41
Bảng 3.7. Các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình decacboxyl hóa dầu dừa
trên hệ xúc tác dạng hydrotalcite 3 kim loại Mg-Co-Al ...........................................42
Bảng 3.8. Thành phần hóa học của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC thu đƣợc
từ quá trình decacboxyl hóa dầu dừa ........................................................................43
Bảng 3.9. Các chỉ tiêu của nhiên liệu kerosen xanh, so sánh với các chỉ tiêu của
nhiên liệu Jet A1 theo TCVN 6426:2009 với cùng phƣơng pháp xác định ..............45
Bảng 3.10. Khảo sát điểm băng và độ nhớt động học của các nhiên liệu thu đƣợc
với các tỷ lệ pha trộn khác nhau ................................................................................51
Bảng 3.11. Các chỉ tiêu của nhiên liệu phản lực sinh học với thành phần GK20 +

J80, so sánh với các chỉ tiêu của nhiên liệu Jet A1 theo TCVN 6426:2009 với cùng
phƣơng pháp xác định ...............................................................................................52

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang g


Luận văn cao học

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc của hydrotalcite ..........................................................................21
Hình 2.1. Thiết bị decacboxyl hóa pha lỏng gián đoạn.............................................27
Hình 3.1. Giản đồ XRD của xúc tác dạng hydrotalcite Mg-Co-Al trƣớc và sau khi
nung tại 500oC ...........................................................................................................31
Hình 3.2. Ảnh SEM của xúc tác trƣớc khi nung .......................................................32
Hình 3.3. Ảnh SEM của xúc tác sau khi nung ..........................................................33
Hình 3.4. Sắc kí đồ của các metyl este đƣợc tổng hợp từ dầu dừa ...........................34
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo phân đoạn 160-300oC ............37
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất tạo phân đoạn 160-300oC ...........38
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất tạo phân đoạn 160300oC .........................................................................................................................40
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tạo phân đoạn 160-300oC
...................................................................................................................................42
Hình 3.9. Sắc ký đồ của sản phẩm thuộc phân đoạn 160-300oC thu đƣợc từ quá trình
decacboxyl hóa dầu dừa ............................................................................................43

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang h

Luận văn cao học

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ASTM: Tiêu chuẩn theo Mỹ
TCVN: Tiêu chuẩn theo Việt Nam
K 100: Kerosen 100%
KLM: Hãng hàng không Hà Lan
XRD: Phổ nhiễu xạ tia X
SEM: Ảnh kính hiển vi điện tử quét
TEM: Ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua
GC-MS: Phƣơng pháp sắc ký kết nối khối phổ
Jet A1: Nhiên liệu phản lực
PJF: Công ty Nhiên liệu bay Petrolimex

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang i


Luận văn cao học

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nhiên liệu phản lực sinh học cho máy bay trở thành vấn
đề thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học và các nƣớc trên thế giới bởi
máy bay không thải khí thải trên mặt đất nhƣng lại thải trực tiếp khí thải vào khí
quyển ở độ cao khoảng 10 km, gây ô nhiễm bầu không khí. Các hãng hàng không
trên thế giới cũng đã tiến hành bay thử nghiệm trên nhiên liệu phản lực sinh học và
thu đƣợc những kết quả rất khả quan. Trong những năm tới, các nƣớc trong Liên
minh châu Âu EU quy định máy bay bay trong không phận của các quốc gia này

phải là nhiên liệu sạch. Việc sản xuất nhiên liệu phản lực sinh học 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 ngƣời có thể chủ động trong việc tạo ra các nguồn nguyên
liệu này, từ đó không bị phụ thuộc quá nhiều vào nguyên liệu hóa thạch.
Một số loại dầu thực vật có thể chuyển hóa thành các hydrocabon có khoảng sôi
nằm trong phân đoạn nhiên liệu phản lực – còn gọi là kerosen xanh bằng phƣơng
pháp decacboxyl hóa. Quá trình này có mục đích tách các nhóm este, cacboxyl khỏi
các gốc hydrocacbon để tạo ra các hydrocacbon mới nhƣng vẫn bảo toàn số nguyên
tử cacbon của gốc hydrocacbon ban đầu. Sản phẩm kerosen xanh có nhiệt trị cao,
hầu nhƣ không chứa lƣu huỳnh và aromatic, có thể pha chế vào nhiên liệu phản lực
để trở thành nhiên liệu phản lực sinh học.
Xúc tác cho quá trình decacboxyl hóa yêu cầu tính bazơ mạnh, dị thể, từ đó có khả
năng thúc đẩy quá trình cắt đứt chọn lọc các nhóm este và cacboxyl trong nguyên
liệu. Trong số nhiều loại xúc tác dị thể bazơ rắn hiện nay, xúc tác trên cơ sở
hydrotalcite có tiềm năng lớn để ứng dụng cho quá trình này nhờ nhiều ƣu điểm: độ
axit và bazơ dễ dàng biến tính bằng cách bổ sung kim loại chuyển tiếp vào cấu trúc,
bền nhiệt, bề mặt riêng cao. Từ đó, ý tƣởng đặt ra cho đề tài là sử dụng xúc tác dạng
hydrotalcite biến tính nhằm ứng dụng cho quá trình decacboxyl hóa dầu dừa thu
phân đoạn nhiên liệu, sử dụng làm phân đoạn cơ sở chế tạo nhiên liệu phản lực.
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 1


Luận văn cao học

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Khái quát chung về phân đoạn nhiên liệu kerosen
Phân đoạn kerosen có khoảng nhiệt độ sôi từ 180-250oC bao gồm những
hydrocacbon có số nguyên tử cacbon trong phân tử từ C11-C15. Phân đoạn kerosen

có dạng chất lỏng không màu, hoặc màu vàng nhạt, dễ cháy, có mùi đặc trƣng, độ
bay hơi tƣơng đối nằm ở khoảng trung gian giữa xăng và dầu diesel. Kerosen không
tan trong nƣớc (lạnh hoặc nóng), nhƣng có thể trộn lẫn trong các dung môi khoáng
[1]. Trong phân đoạn này, các parafin hầu hết tồn tại ở dạng cấu trúc mạch thẳng (nparafin), dạng cấu trúc nhánh rất ít, trong đó hàm lƣợng các iso-parafin có cấu trúc
isoprenoid có thể chiếm đến 20-40% trong tổng số các dạng đồng phân. Những
hydrocacbon loại naphten và thơm trong phân đoạn này bên cạnh những loại có cấu
trúc một vòng và có nhiều nhánh phụ đính xung quanh còn có mặt các hợp chất 2
hoặc 3 vòng. Trong đó, các hợp chất naphten và aromatic 2 vòng chiếm phần lớn,
bắt đầu có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp giữa vòng naphten và
aromatic nhƣ tetralin và các đồng đẳng của chúng. Nếu nhƣ trong phân đoạn xăng,
lƣu huỳnh dạng mercaptan chiếm phần chủ yếu trong số các hợp chất chứa lƣu
huỳnh, thì trong phân đoạn kerosen lƣu huỳnh dạng mercapten đã giảm đi một cách
rõ rệt, về cuối phân đoạn này hầu nhƣ không còn mercaptan nữa. Thay thế vào đó là
lƣu huỳnh dạng sunfua và disunfua, cũng nhƣ lƣu huỳnh trong các mạch dị vòng.
Trong số này, các sunfua vòng no (dị vòng) là loại có chủ yếu. Các hợp chất chứa
oxy trong phân đoạn kerosen cũng cao hơn so với phân đoạn xăng. Đặc biệt ở phân
đoạn này chứa nhiều các hợp chất chứa oxy dƣới dạng axit, chủ yếu là axit
naphtenic. Ngoài các axit, còn có các hợp chất chứa oxy còn là các phenol và đồng
đẳng của chúng nhƣ crezol, dimetyl phenol. Các hợp chất của nitơ trong phân đoạn
này có ít, chúng có thể nằm dƣới dạng các quinolin và đồng đẳng, hoặc các hợp
chất chứa nitơ không mang tính bazơ nhƣ pyrol, indol và các đồng đẳng của nó.
Trong phân đoạn kerosen, số lƣợng các chất nhựa rất ít, trọng lƣợng phân tử của
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 2


Luận văn cao học

nhựa còn thấp (200-300) [2-10].

1.2. Tính chất và các chỉ tiêu kỹ thuật của kerosen khoáng
Phân đoạn kerosen khoáng có một số tính chất hóa lý nhƣ sau [17].
Bảng 1.1. Tính chất hóa lý của kerosen khoáng
STT Thông số

Giá trị

1

Trạng thái (15 °C và 1 atm)

lỏng

2

Điểm sôi ở 1 atm, °C

180-250

3

Điểm đóng băng, °C

-45.6

4

Tỷ trọng (150C)

0,80

5

Sức căng bề mặt (200C), N / m

0,023-0,032

6

Nhiệt hóa hơi, J / kg

2.5 x 105

7

Nhiệt cháy, MJ / kg

43.124

8

Điểm chớp cháy, 0C

38

9

Chỉ số axit, mg KOH/g (max)

0,015

10

Hợp chất thơm, % thể tích (max) 22.0

11

Độ nhớt ở -200C, mm2/s (max)

8.0

Thành phần hóa học của phân đoạn kerosen khoáng bao gồm các hydrocacbon có số
cacbon từ C11 - C15, C16. 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). Trong phân đoạn này, chiếm hầu hết là các nparafin, rất ít izo-parafin. Các hydrocacbon naphtanic và thơm, ngoài loại có cấu
trúc một vòng và nhiều nhánh phụ, còn có mặt các hợp chất hai hoặc ba vòng, đặc
biệt loại naphten và thơm hai vòng chiếm phần lớn. Trong kerosen bắt đầu có mặt
các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp giữa vòng thơm và vòng naphten
nhƣ tetralin và đồng đẳng của chúng. Các hợp chất chứa S, N, O tăng dần. Lƣu
huỳnh dạng mercaptan giảm dần, xuất hiện lƣu huỳnh dạng sunfua. Các chất nitơ
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 3


Luận văn cao học

với hàm lƣợng nhỏ, dạng quinolin, pyron, indol [12-19].
Một số loại dầu thô, đặc biệt là dầu thô parafinic, chứa đựng thành phần kerosen
chất lƣợng cao, những loại dầu thô khác thì chứa asphalten, chúng sẽ đƣợc lọc kỹ

lƣỡng để tách loại thành phần aromatic và lƣu huỳnh trƣớc khi thành phần kerosen
đạt yêu cầu. Kerosen là một sản phẩm có độ ổn định cao, ngoài việc loại bỏ lƣợng
aromatic nếu nó vƣợt quá ngƣỡng 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 lƣu huỳnh
[12, 13].
Ứng dụng lớn nhất của kerosen khoáng là làm nhiên liệu phản lực, do đó các tính
chất lý, hóa học của loại nhiên liệu này ảnh hƣởng rất lớn đến các tính chất lý, hóa
của nhiên liệu phản lực. Phần sau đây, tác giả sẽ phân tích các chỉ tiêu chất lƣợng
của nhiên liệu phản lực.
1.3. Các chỉ tiêu về chất lƣợng của nhiên liệu cho động cơ phản lực
Trƣớc khi nêu và phân tích các chỉ tiêu của nhiên liệu ảnh hƣởng đến hoạt động của
động cơ phản lực ta có những nhận xét ban đầu về đặc điểm hoạt động của động cơ
phản lực nhƣ sau: Quá trình cháy trong động cơ phản lực là một quá trình cháy đặc
biệt trong dòng khí xoáy có tốc độ lớn và động cơ làm việc trong điều kiện nhiệt độ
và áp suất môi trƣờng thấp. Vì vậy để đảm bảo cho hoạt động của động cơ đƣợc ổn
định thì nhiên liệu phải đạt đƣợc những tính chất sau:
- Những tính chất liên quan đến quá trình cháy.
- Những tính chất liên quan đến điều kiện làm việc ở độ cao lớn.
- Những tính chất liên quan đến quá trình bao quản và phân phối cho động cơ.
Cụ thể nhiên liệu phải đảm bảo các yêu cầu chính sau đây:
- Có khả năng bắt cháy tốt và không bị tắt trong dòng khí cháy.
- Tốc độ cháy lớn, cháy điều hoà.
- Nhiệt độ đông đặc thấp.

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 4


Luận văn cao học

1.3.1. Những chỉ tiêu liên quan đến quá trình cháy
Trong động cơ phản lực thì quá trình cháy diễn ra trong một hệ mở nên tránh đƣợc
những hiện tƣợng kích nổ. Vì vậy, ở gốc độ này thì những tính chất liên quan đến
sự bắt cháy của nhiên liệu sẽ không ảnh hƣởng lớn nhƣ trong nhiên liệu xăng và
diesel. Tuy nhiên thành phần hoá học của nhiên liệu củng có những ảnh hƣởng nhất
định đến tốc độ cháy của nhiên liệu do đó sẽ ảnh hƣởng đến chất lƣợng của quá
trình cháy. Các tính chất liên quan đến quá trình cháy này có thể phân thành hai
nhóm:
- Các tính chất vật lý của nhiên liệu
- Các tính chất về nhiệt hoá học
a. Các tính chất vật lý của nhiên liệu
Nhƣ đã nói trong phần trƣớc, trong động cơ phản lực thì nhiên liệu đƣợc phun vào
trong một dòng khí có tốc độ lớn sau một khoảng thời gian nhất định mới bị đốt
cháy, thời gian này cần thiết cho nhiên liệu bay hơi và tạo hỗn hợp với không khí.
Chất lƣợng của quá trình cháy phụ thuộc nhiều vào cấu trúc hình học của buồng
cháy và thiết bị phun nhiên liệu. Tuy nhiên, các tính chất nhƣ độ bay hơi, sức căng
bề mặt độ nhớt của nhiên liệu sẽ có những ảnh hƣởng lớn đến sự phun nhiên liệu và
sự khuất tán của nó vào trong không khí. Nếu nhƣ độ bay hơi lớn thì khả năng bay
hơi tạo hỗn hợp với không khí dễ dàng cho quá trình cháy đƣợc tốt. Nhƣng khi quá
trình bay hơi quá lớn thì dễ tạo ra hiện tƣợng nút hơi ảnh hƣởng xấu đến quá trình
nạp liệu cũng nhƣ các tính chất về an toàn, mất mát vật chất. Nhiên liệu đƣợc phun
vào buồng cháy dƣới dạng các hạt sƣơng, ở đây nó sẽ tiếp xúc với dòng không khí
đã đƣợc nén đến nhiệt độ và áp suất nhất định, khi đó nhiên liệu sẽ nhận nhiệt từ
không khí để bay hơi. Nếu nhƣ sức căng bề mặt nhỏ thì khả năng hoá hơi của các
hạt sƣơng này tốt do đó nhiên liệu càng dễ hoà trộn với không khí để tạo hỗn hợp
cháy tốt. Ngƣợc lại, khi sức căng bề mặt lớn thì khả năng bay hơi tạo hỗn hợp cháy
sẽ kém nên quá trình cháy sẽ kém [20-24].
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 5


Luận văn cao học

Nhiên liệu đƣợc phun vào buồng cháy dƣới dạng các hạt sƣơng, kích thƣớc của các
hạt sƣơng này cùng với không gian trong buồng cháy do các hạt sƣơng này chiếm
chổ ngoài việc phụ thuộc vào cấu tạo và áp lực của kim phun thì độ nhớt của nhiên
liệu cũng có những ảnh hƣởng đến quá trình này. Khi độ nhớt lớn thì các tia nhiên
liệu phun ra càng dài, nghĩa là không gian chiếm chổ của nhiên liệu càng lớn, đây là
điều có lợi cho quá trình bay hơi, nhƣng ngƣợc lại khi độ nhớt lớn thì kích thƣớc
của các hạt sƣơng lớn làm cho quá trình bay hơi sẽ kém. Ngoài ra khi độ nhớt lớn
thì trở lực trong hệ thống nạp liệu cũng lớn. Ngƣợc lại, khi độ nhớt quá nhỏ thì
nguy cơ gây mài mòn hệ thống nạp liệu càng lớn [25, 26].
b. Các tính chất về nhiệt hoá học
Để bảo đảm cho hiệu suất sử dụng nhiệt cao và kéo dài tuổi thọ của các vật liệu
trong buồng cháy, turbine và tuye thì yêu cầu đặt ra là nhiên liệu khi cháy phải có
ngọn lửa sáng màu, hạn chế thấp nhất sự bức xạ nhiệt và sự tạo thành cặn cacbon.
Đặc trƣng cho các tính chất này ngƣời ta đƣa ra hai chỉ tiêu là điểm khói và chỉ số
độ sáng. Điểm khói hay còn đƣợc gọi là chiều cao ngọn lửa không khói là chiều cao
tính bằng mm của một ngọn lửa thu đƣợc khí đốt cháy nhiên liệu trong một ngọn
đèn tiêu chuẩn không tạo ra khói. Chiều cao ngọn lửa không khói là một đại lƣợng
đặc trƣng cho khả năng chống tạo cặn của nhiên liệu khi bị đốt cháy hay khả năng
cháy hoàn toàn của nhiên liệu. Chiều cao ngọn lửa không khói càng lớn thì càng tốt,
giá trị của nó liên quan trực tiếp đến thành phần hóa học của nhiên liệu. Họ
parafinic cho giá trị này cao nhất còn họ aromatic cho giá trị này thấp nhất. Ở đây ta
cần phân biệt điểm khói và chỉ số khói, chí số khói thƣờng đƣợc dùng cho loại
nhiên liệu động cơ phản lực loại phân đoạn rộng và nó liên hệ với điểm khói qua
công thức sau:
Chỉ số khói = Điểm khói + 0.42Z

Trong đó Z là phần trăm chƣng cất của nhiên liệu ở 400F. Chỉ số độ sáng đƣợc đo
trên cùng ngọn đèn chuẩn của điểm khói nhƣng ở đây ngƣời ta gắn thêm cặp nhiệt
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 6


Luận văn cao học

điện để có thể đo nhiệt độ ở các độ cao khác nhau của ngọn lửa. Cƣờng độ sáng của
nhiên liệu đƣợc so sánh với hỗn hợp hai hydrocacbon là tetraline và isooctan, trong
đó ngƣời ta quy định độ sáng của isooctan là 100 còn tetraline bằng 0. Đây chính là
ly do ngƣời ta khống chế hàm lƣợng của aromatic trong nhiên liệu cho động cơ
phản lực dƣới 22% [27, 28].
1.3.2. Các tính chất liên quan đến điều kiện làm việc ở độ cao lớn
Các thế hệ máy bay dân dụng ngày nay thƣờng bay ở độ cao khoảng 9000 ÷ 11000
m trong nhiều giờ liền không tiếp nhiên liệu. Ở độ cao này thì nhiệt độ và áp suất
bên ngoài vào khoảng -50 oC và 300 mbar. Vì vậy, để đảm bảo cho chuyến bay thì
nhiên liệu phải thoả mãn các chỉ tiêu về nhiệt trị, khả năng linh dộng ở nhiệt độ
thấp...
a. Khối lượng riêng và nhiệt cháy
Đối với nhiên liệu cho động cơ phản lực thì ngƣời ta nghiên cứu đồng thời khối
lƣợng riêng và nhiệt cháy bởi vì hai đại lƣợng này có những ảnh hƣởng ngƣợc nhau
lên hiệu suất sử dụng của nhiên liệu, do đó nó ảnh hƣởng lên chiều dài chuyến bay.
Đối với mỗi loại máy bay thì kích thƣớc của thùng chứa đã cố định. Khi khối lƣợng
riêng nhỏ sẽ giảm đƣợc tổng khối lƣợng của nhiên liệu mà máy bay phải mang theo
trong hành trình của nó. Tuy nhiên, khi khối lƣợng riêng nhỏ thì nhiệt cháy tổng thể
tích hay khối lƣợng của toàn bộ nhiên liệu chứa trong thùng với cùng một kích
thƣớc nhƣ trên sẽ nhỏ hơn do đó chiều dài của đƣờng bay sẽ ngắn lại. Ví dụ: Xét hai
loại nhiên liệu có khối lƣợng riêng và nhiệt cháy nhƣ sau:

Loại I có ρ = 0.790 kg/dm3 với PCIv = 34356 kJ/ dm3, PCIm = 43500 kJ/kg
Loại II có ρ = 0.880 kg/dm3 với PCIv = 37180 kJ/ dm3, PCIm = 42250 kJ/kg
Giả sử thùng chứa của của máy bay có thể tích 10 000 dm3 khi đó lƣợng nhiệt của
hai nhiên liệu tảo ra khi đốt cháy nhƣ sau:
Loại I: PCIm1 = 0.790*10000*43500 = 343650000 kJ
Loại II: PCIm2 = 0.880*10000*42250 = 371800000 kJ
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 7


Luận văn cao học

Nhƣ vậy, khi khối lƣợng riêng tăng lên thì tổng nhiệt cháy thu đƣợc sẽ tăng, nhƣng
cùng với việc tăng khối lƣợng riêng thì độ nhớt cũng tăng lên điều này sẽ làm giảm
khả năng bay hơi của nhiên liệu do đó dễ dẫn đến quá trình cháy kém tức là quá
trình cháy không hoàn toàn, cho nhiều chất ô nhiễm môi trƣờng.Vậy, muốn sử dụng
tốt nhiên liệu cho động cơ phản lực thì ta cần nghiên cứu nhiều về mối quan hệ của
hai đại lƣợng này [36].
b. Độ linh động ở nhiệt độ thấp
Nhƣ đã trình bày ở trên, khoảng sau vài giờ bay ở một độ cao lớn thì nhiệt độ của
nhiên liệu trong thùng chứa sẽ đạt đƣợc nhiệt độ của môi trƣờng bên ngoài (khoảng
- 50oC), khi đó các phân tử họ parafin trong thành phần của nhiên liệu dễ kết tinh
tạo thành các khung tinh thể chứa phần nhiên liệu còn lại do đó sẽ làm giảm độ linh
động của nhiên liệu, hơn nữa các tinh thể này có thể làm bít các lỗ của phim lọc
điều này là rất nguy hiểm cho sự hoạt động của động cơ. Để đặc trƣng cho điều này
ngƣời ta đã đƣa ra khái niệm: Nhiệt độ biến mất của các tinh thể, đó là nhiệt độ mà
ở đó các tinh thể kết tinh khi làm lạnh sẽ biến mất một cách rõ ràng khi đƣợc đun
nóng trở lại. Trong thực tế do quá trình chế biến, vận chuyển hoặc do hiện tƣợng
thở của các bồn chứa nhiên liệu mà trong thành phần của nó luôn chứa một lƣợng

nƣớc nhất định. Ở nhiệt độ thấp các tinh thể này sẽ kết tinh nó cũng gây ra những
ảnh hƣởng xấu nhƣ các tinh thể parafin. Để khắc phục các hiện tƣợng này thì ngƣời
ta thƣờng dùng phụ gia chống đông [29, 30].
c. Sự bay hơi và thoát khí
Trong mỗi chuyến bay, sau khi cất cánh khoảng vài chục phút thì máy bay sẽ đạt
đƣợc độ cao của nó. Ở độ cao này thì áp suất xuống rất thấp khoảng 0.3 bar cho độ
cao 11.000 m. Nhiệt độ của nhiên liệu trong thùng chứa cũng giảm dần nhƣng với
tốc độ chậm hơn, sau khoảng vài giờ bay nó mới đạt đƣợc nhiệt độ của môi trƣờng
bên ngoài. Nhƣ vậy, sau khi máy bay cất cánh thì tồn tại một khoảng thời gian nhất
định mà ở đó nhiệt độ của nhiên liệu còn khá cao trong khi nhiệt độ và áp suất của
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 8


Luận văn cao học

môi trƣờng đã xuống rất thấp. Trong những điều kiện này phần nhẹ của nhiên liệu
rất dễ bay hơi và các khí hoà tan trong nhiên liệu cũng dễ dàng thoát ra ngoài (vì độ
hoà tan của các khí trong chất lỏng sẽ giảm dần cùng với áp suất). Vì những lý do
nêu trên mà trong thanh phần nhiên liệu ngƣời ta tránh tối đa sự hoà tan của các
chất khí và các phần nhẹ có độ bay hơi lớn và bắt buộc phải có hệ thống điều chỉnh
áp suất ở thùng chứa [31, 32].
d. Độ ổn định nhiệt
Nhiên liệu cho động cơ phản lực trƣớc khi đi vào buồng cháy nó có thể đi qua một
số vùng có nhiệt độ cao và đôi khi nó đƣợc dùng nhƣ chất tải nhiệt cho dầu bôi trơn,
chất lỏng thuỷ lực hay không khí cho hệ thống điều hoà vì vậy nhiệt độ của nhiên
liệu có thể tăng lên cao, do đó cần phải khống chế độ bền nhiệt của nhiên liệu. Độ
bền nhiệt của nhiên liệu phụ thuộc vào cấu trúc hoá học của các hợp chất có trong
thành phân của nó. Đối với các hydrocacbon thì độ bền nhiệt của parafin lơn hơn

naphten và aromatic, còn đối với các phi hydrocacbon hay chất bẩn khác thì sự có
mặt của nó trong nhiên liệu có những ảnh hƣởng rất xấu đến độ bền nhiệt. Sự có
mặt của oxy hoà tan các hợp chất của nitơ hay nƣớc sẽ thúc đẩy các phản ứng oxy
hoá hay polyme hoá tạo các nhựa hay cặn [33-36].
1.3.3. Các tính chất liên quan sự an toàn trong tồn chứa và phân phối
Vì điều kiện làm việc của động cơ phản lực rất đặc biệt, một sự trục trặc nhỏ trong
quá trình vận hành của có thể gây ra một hậu quả khó lƣờng trƣớc đƣợc, vì vậy việc
bảo quản trong tồn chứa cũng nhƣ khi phân phối cần rất nghiêm ngặt. Các tính chất
liên quan đến nó ta sẽ lần lƣợt nghiên cứu.
a. Điểm chớp cháy
Cũng nhƣ nhiên liệu xăng hay diesel điểm chớp cháy của nhiên liệu đặc trƣng cho
mức độ hoả hoạn trong vận chuyển và bảo quản.
b. Tách loại nước trong nhiên liệu

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 9


Luận văn cao học

Sự có mặt của nƣớc là môi trƣờng thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và
nấm. Ngoài ra nƣớc còn gây ra nhiều tác hại khác. Nƣớc có mặt trong nhiên liệu có
thể đến từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ: Trong dầu thô ban đầu, nhƣng trong quá
trình chế biến chƣa tách loại hết hoặc do sự thở của các bồn chứa trong quá trình
bảo quản hay khi vận chuyển. Thông thƣờng lƣợng nƣớc còn lại sau quá trình chế
biến là rất thấp có thể dƣới dạng vết hoặc chỉ tính bằng phần triệu. Khi vận chuyển
đến các bể chứa bằng hệ thống đƣờng ống thì để đẩy hết nhiên liệu trong đƣờng ống
ngƣời ta dùng nƣớc, lƣợng nƣớc trộn lẫn trong nhiên liệu ở trƣờng hợp này khá lớn
vì vậy các bồn chứa luôn có hệ thống xả nƣớc nằm ở đáy của bồn [37, 38].

c. Sự ăn mòn của nhiên liệu
Sự ăn mòn của nhiên liệu mà ta nghiên cứu ở đây chỉ liên quan đến các hợp chất
của lƣu huỳnh. Lƣu huỳnh tồn tại trong nhiên liệu có thể dƣới nhiều dạng khác nhau
nhƣ lƣu huỳnh tự do, mercaptane, sulfua hydro, lƣu huỳnh tự do, sulfua hay
disulfua. Tuỳ theo dạng tồn tại mà nó có thể gây ăn mòn trực tiếp hay gián tiếp.
Trong thực tế thì có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định hàm lƣợng các hợp
chất này nhƣ phƣơng pháp của tiêu chuẩn ASTM D3227 để xác định hàm lƣợng
mercaptan, ASTM D4952 (còn gọi là Doctor test) dùng để xác định H2S, lƣu huỳnh
tự do và mercaptan hay phƣơng pháp đo độ ăn mòn trực tiếp trên tấm đồng, bạc
theo tiêu chuẩn ASTM D130 [39].
d. Độ dẫn điện
Khi thực hiện quá trình vận chuyển hay bơm cho máy bay thì nhiên liệu có thể tích
một lƣợng điện tích rất lớn và có thể xảy ra hiện tƣợng phóng điện. Điều này dễ gây
ra hiện tƣợng nổ. Vì vậy để tránh hiện tƣợng cháy nổ này thì phải khống chế độ dẫn
điện của nhiên liệu. Độ dẫn điện của của nhiên liệu khi chƣa có phụ gia rất thấp, khi
có mặt của phụ gia thì độ dẫn điện này tăng lên, để khống chế độ dẫn điện này
ngƣời ta dùng phụ gia chống tĩnh điện, phụ gia này sẽ phân tán điện tích tích luỷ
trong khi vận chuyển hay bơm nhiên liệu cho máy bay [39-41].
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 10


Luận văn cao học

1.4. Nhiên liệu kerosen xanh
Kerosen xanh đƣợc định nghĩa là các hydrocacbon có khoảng sôi nằm trong giới
hạn sôi của phân đoạn kerosen hoặc nhiên liệu phản lực thƣơng phẩm, đƣợc tổng
hợp từ những nguồn nguyên liệu sinh học nhƣ dầu, mỡ động thực vật, các phụ
phẩm lâm nghiệp [7].

Năm 1980, lần đầu tiên toàn thế giới công nhận sự ra đời của sản phẩm kerosen
xanh. Đây cũng là năm khởi động cho các công trình nghiên cứu loại nhiên liệu sinh
học đầy tiềm năng này. Từ năm 1980 đến năm 1984, rất nhiều những thí nghiệm để
áp dụng dầu sinh học vào thực tế đã đƣợc thực hiện. Và từ đây, một loại nhiên liệu
phản lực thay thế từ dầu thực vật cũng đã đƣợc tìm thấy. Ngày 23 tháng 10 năm
1984, đã diễn ra một chuyến bay thử nghiệm đƣợc coi là lịch sử khi sử dụng
kerosen xanh tinh khiết K100, với hành trình hơn 1000 dặm từ Sao-Jose-dosCampos tới Brazil trong khoảng thời gian là 4 giờ. Năm 2005, tác giả Expedito
Parente đã trình bày công trình nghiên cứu của mình trong giải thƣởng United
Nation’s Blue Sky ở Shenzhen, với đề tài ―Mối tƣơng quan giữa biodiesel và
kerosen xanh‖. Năm 2008, hãng hàng không Virgin Atlantic thực hiện chuyến bay
Boeing 747 hoạt động với nhiên liệu là 80/20 hỗn hợp của nhiên liệu khoáng và
nhiên liệu sinh học chiết xuất từ dầu hạt cọ ba-ba-su, cộng với một thành phần chất
chống đông sinh học etanol. Tháng 11/2009, hãng hàng không Hà Lan KLM thực
hiện một chuyến bay hành khách thử nghiệm sử dụng kerosen xanh. Tháng 9/2011,
chuyến bay KLM Royal Dutch 1233 – một chiếc Boeing 737-800 cất cánh từ
Amsterdam Schipol đến Charles de Gaulle, Paris sử dụng kerosen xanh mang theo
171 hành khách. Từ hè năm 2011, hãng hàng không KLM sẽ đƣợc bắt đầu với 200
chuyến bay giữa Amsterdam và Paris sử dụng hỗn hợp 50% kerosen và 50% nhiên
liệu sinh học đƣợc sản xuất từ dầu ăn. Ngày 13/4/2012, Qantas đã bay chuyến bay
thƣơng mại đầu tiên Airbus A330 của Úc đƣợc hỗ trợ bởi nhiên liệu sinh học có
nguồn gốc từ dầu ăn, cất cánh từ Sydney đến Adelaide. Kerosen xanh đã đƣợc phát
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 11


Luận văn cao học

triển ở Fortaleza, Brazil trong suốt giai đoạn 1980 - 1985 và hiện tại đã đƣợc cấp
bằng sáng chế, đăng ký theo số PI-800795-7 (INPI).

Bảng 1.2. Thông tin về các chuyến bay thử nghiệm
Hãng hàng không
Máy

bay

New Zealand

thƣơng Boeing

Continental

747- Boeing 737-800

Japan
Boeing 747-300

mại

400

Động cơ

Rolls-Royce

CFM International

Pratt

RB211-524G

CFM56-7B

Whitney

&

JT9D-7R4G2
Nguyên liệu

Nhà cung cấp

50% Jatropha

UOP

47.5%jatropha,

2.5% 42% camelina.

tảo

8% jatropha/tảo

UOP

Nikki
Universal/UOP

Thời gian

30/12/2008

7/1/2009

30/1/2009

1.4.1. Ưu, nhược điểm của nhiên liệu kerosen xanh
Nhiên liệu kerosen xanh có các tính chất tƣơng tự nhƣ kerosen thông thƣờng, do đó
có thể đƣợc trộn lẫn với nhiên liệu truyền thống theo tỷ lệ phù hợp để đáp ứng các
tiêu chuẩn nhiên liệu hàng không. Ƣu điểm nổi trội của nhiên liệu kerosen xanh là
khả năng tái sinh nguồn nguyên liệu, nhiệt trị tƣơng đƣơng với nhiên liệu khoáng,
hiệu quả đốt cháy cao hơn, hầu nhƣ không chứa S, N và aromatic. 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 ngƣời có thể chủ động trong việc tạo ra các nguồn nguyên
liệu này, từ đó không bị phụ thuộc quá nhiều vào nguyên liệu hóa thạch [7, 23].

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 12


Luận văn cao học

- Sản xuất từ nguyên liệu có khả năng tái tạo: Các loại dầu, mỡ động thực vật, các
sản phẩm phế thải từ quá trình tinh luyện, sử dụng dầu ăn đều là những nguyên liệu
có nguồn gốc sinh học nên khả năng tái tạo nguyên liệu sau quá trình sử dụng rất
tốt. Điều này làm giảm áp lực về sử dụng nguyên liệu hóa thạch.

- Quá trình cháy sạch: Sự cháy sạch làm giảm lƣợng phát thải CO, muội than
(cacbon). Hàm lƣợng lƣu huỳnh của nhiên liệu kerosen xanh thấp có hai ƣu 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 trƣờng,
ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời; thứ hai, xu thế của tƣơng lai là sẽ tiêu chuẩn
hóa, giảm hàm lƣợng lƣu huỳnh cho phép trong nhiên liệu trong khi bản thân nhiên
liệu kerosen xanh đã đạt đƣợc tiêu chuẩn này. Hàm lƣợng 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 [24].
- Giảm lƣợng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung thƣ: Nguyên nhân chính là
do hàm lƣợng hydrocacbon thơm thấp. Theo các nghiên cứu của Bộ năng lƣợng Mỹ
tại một trƣờng đại học ở California, sử dụng các loại nhiên liệu kerosen xanh để
thay cho kerosen khoáng có thể giảm 93,6% nguy cơ mắc bệnh ung thƣ từ khí thải
do chứa rất ít các hợp chất thơm, hợp chất lƣu huỳnh, và quá trình cháy của chúng
triệt để hơn nên giảm đƣợc nhiều hydrocacbon trong khí thải [24].
Nhƣợc điểm lớn nhất của nhiên liệu kerosen xanh hiện nay vẫn là giá thành cao do
đi từ những loại dầu có thể ăn đƣợc. Tuy nhiên nhƣợc điểm này hoàn toàn có thể
khắc phục bằng việc thay thế nguồn nguyên liệu sang các loại dầu thực vật không
ăn đƣợc, hoặc các phụ phẩm của quá trình tinh luyện dầu ăn, các loại dầu, mỡ ăn
thải.

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 13


Luận văn cao học

1.4.2. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu kerosen xanh trên thế giới và
Việt Nam

Trên thế giới, giai đoạn 1980-1985, nhiên liệu kerosen xanh đã đƣợc 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 đƣợc quan tâm tới một lần nữa khi giá dầu tăng lên mức
kỷ lục trong năm. Ngành giao thông Hà Lan đã đầu tƣ 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, nhƣng nguyên liệu sản xuất là một thách thức lớn [44].
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 cải.
Nhiều hãng hàng không khác tại châu Âu cũng đã tiến hành bay thử nghiệm bằng
nhiên liệu kerosen xanh [25].
Ở khu vực châu Mỹ, Mỹ và Brazil là hai nƣớc 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 Latinh 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 [25].
Tại một số nƣớc châu Á nhƣ Thái Lan, Malaysia, Indonesia, nhiên liệu sinh học
đƣợc tổng hợp chủ yếu từ dầu cọ hoặc dầu dừa do các nƣớc này có quỹ đất đƣợc
quản lý rất chặt chẽ phục vụ cho việc trồng cây cọ dầu và dừa. Malaysia là nƣớc sản
xuất và xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới. Hàng năm, nƣớc này sản xuất khoảng
47% lƣợng dầu cọ trên thế giới [26]. 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 lƣợng khí thải CO2 thấp
Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 14

Luận văn cao học

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 [27].
Một nhóm các nhà khoa học Thái Lan [26] đã nghiên cứu chuyển hóa loại dầu dừa
có hàm lƣợng axit béo tự do cao (12,8%) thành nhiên liệu sinh học theo phƣơng
pháp hydro hóa. Với tình hình thực tế đặt ra từ vấn đề môi trƣờng và sự cạn kiệt dần
nguồn nguyên liệu khoáng thì sự thành công bƣớc 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 đƣa nhiên liệu kerosen xanh vào thực
tế trong một khoảng thời gian không xa.
Hiện nay, ở Việt Nam vẫn chƣa có chƣơng trình nghiên cứu mang tầm quốc gia nào
về nhiên liệu kerosen xanh.
1.5. Nguyên liệu cho quá trình decacboxyl hóa thu kerosen xanh
Nhƣ đã nói trong phần trên, nguyên liệu để sản xuất kerosen xanh là các loại dầu,
mỡ động thực vật hoặc các phụ phẩm từ quá trình chế biến, tinh luyện, sử dụng dầu,
mỡ động thực vật. Qua các phản ứng nhằm bẻ gãy mạch cacbon, các nhóm este,
axit có trong các phân tử triglyxerit hoặc axit béo tự do sẽ đƣợc loại bỏ, không hoặc
có quá trình bẻ gãy một phần mạch cacbon trong gốc axit để tạo ra loại nhiên liệu
có khoảng sôi nằm trong khoảng sôi của nhiên liệu phản lực. Trong phần này,
chúng tôi đƣa ra một số loại nguyên liệu tiềm năng có khả năng ứng dụng để sản
xuất loại nhiên liệu này.
1.5.1. Dầu đậu nành
Dầu đậu nành đang là nguyên liệu phổ biến nhất trên thế giới, Mỹ đang là quốc gia
đi đầu trong việc sử dụng dầu đậu nành làm nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu
sinh học, và cũng là quốc gia đi đầu trong sử dụng các loại dầu thực vật nói chung.
Những quốc gia có sản lƣợng dầu đậu nành cao là Mỹ, Brazil và Argentina [28, 45].

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 15


Luận văn cao học

1.5.2. Dầu dừa
Dầu dừa đƣợc tách từ cùi dừa khô của quả dừa. Đặc trƣng của dầu dừa là chứa tới
86% lƣợng axit béo no, lƣợng nhỏ axit không no có một nối đôi (6%) và chỉ khoảng
2% axit béo không no có nhiều nối đôi. Dầu dừa là nguyên liệu đƣợc sử dụng để
làm nhiên liệu sinh học với quy mô công nghiệp ở Philipines, Các phƣơng tiện chạy
bằng nhiên liệu sinh học từ dầu dừa, giảm lƣợng khí thải độc hại tối đa tới 60% và
tăng quãng đƣờng đi đƣợc nhờ cải thiện quá trình oxy hóa [28, 45].
1.5.3. Dầu Jatropha
Dầu từ hạt của cây jatropha – còn đƣợc gọi là cây cọc rào, phát triển tốt khi đƣợc
trồng ở những vùng đất bán khô hạn. Một năm cây cho thu hoạch hạt hai lần. Ấn
Độ là quốc gia trồng cây jatropha làm nhiên liệu sinh học với quy mô lớn, ƣớc tính
có tới 64 triệu ha đất ở Ấn Độ đƣợc giành trồng cây jatropha, đây là những vùng đất
bỏ hoang và không thể trồng các loại cây lƣơng thực. Hiệu quả kinh tế của nhiên
liệu sinh học từ jatropha phụ thuộc nhiều vào năng suất hạt, năng suất hạt cây
jatropha biến động khá nhiều, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ điều kiện khí hậu,
giống cây, cách trồng [28].
1.5.4. Dầu ăn thải sau chế biến thực phẩm
Dầu ăn thải là dầu đã sử dụng qua trong quá trình chế biến thức ăn hoặc dầu thực
vật thu hồi lại, mỡ từ quá trình chế biến thực phẩm trong công nghiệp hay các quán
ăn, nhà hàng, khách sạn. Dầu ăn thải có nhiều tính chất khác so với dầu thực vật
thông thƣờng. Dầu ăn thải chứa hàm lƣợng axit béo cao hơn dầu thực vật nguyên
chất. bảng 1.3 dƣới đây so sánh tính chất hóa lý của dầu đã qua chiên rán với dầu
hạt cải nguyên chất [31, 32].
Bảng 1.3. So sánh tính chất dầu đã qua chiên rán và dầu hạt cải
Tính chất

Giá trị Dầu hạt cải nguyên chất

Độ axit (mg KOH/g)

2,1

<0,5

Độ nhớt động học ở 40oC (cSt)

35,3

30,2

Học viên: Võ Hồ Vy Linh

Trang 16