Nghiên cứu biến tính than gáo dừa làm xúc tác tổng hợp biodiesel trong điều kiện nhiệt độ cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

…………..o0o…………..

BIỆN CƠNG TRUNG

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN GÁO DỪA LÀM
XÚC TÁC TỔNG HỢP BIODIESEL TRONG
ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO
CHUYÊN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
MÃ SỐ CHUN NGÀNH: 60.52.75

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN QUANG LONG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. HỒ QUỐC PHONG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.

HCM ngày 06 tháng 09 năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH
2. TS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ
3. TS. HỒ QUỐC PHONG
4. TS. LÝ CẨM HÙNG
5. TS. NGUYỄN QUANG LONG

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:

BIỆN CÔNG TRUNG

Ngày, tháng, năm sinh: 24/11/1987
Chuyên ngành:

MSHV: 11884215

Nơi sinh: xã An Đức - Long Hồ - Vĩnh Long

CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Mã số : 60.52.75

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN GÁO DỪA LÀM XÚC TÁC TỔNG
HỢP BIODIESEL TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nghiên cứu các điều kiện biến tính than gáo dừa và đánh giá các đặc trưng xúc
tác của vật liệu thu được.
- Nghiên cứu quá trình tổng hợp biodiesel một giai đoạn từ dầu hạt cao su trên
chất xúc tác than gáo dừa biến tính trong điều kiện nhiệt độ cao.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 14/1/2013
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/7/2013
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS. NGUYỄN QUANG LONG

Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)

Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết
minh LV
ii


LỜI CÁM ƠN
Sau thời gian gần hai năm học tập dưới máy trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố
Hồ Chí Minh, hành trang mà tơi có được là những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao
về ngành công nghệ hóa học mà q thầy cơ đã truyền thụ, những kỹ năng cơ bản
trong thực tế của công việc của ngành. Những kiến thức này là hành trang giúp tôi
ứng dụng vào thực tế cuộc sống và công việc của mình.
Lời đầu tiên, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy Nguyễn Quang Long, khoa Kỹ
thuật Hóa học trường Đại Học Bách Khoa, thầy đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời
gian qua, thầy đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi nghiên cứu khoa học. Thầy
tận tình giúp đỡ, dìu dắt tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này,
cũng như chia sẽ những khó khăn trong suốt q trình nghiên cứu. Tình cảm và kiến
thức của thầy đã dạy bảo cho tôi mãi mãi là một kỷ niệm mà tôi không bao giờ quên
trong những năm tháng học tập dưới mái trường này. Tơi kính chúc thầy thật nhiều
sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người của mình, đào tạo ra nhiều nhân tài phục
vụ cho quê hương, đất nước và gặt hái được nhiều thành công hơn trong công việc
cũng như trong cuộc sống.
Cho tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ngô Quốc Luân, bộ môn Sư phạm Hóa
học trường Đại Học Cần Thơ, thầy đã giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện
luận văn tốt nghiệp này. Tôi cũng cảm ơn sự động viên, giúp đỡ và chia sẻ những
khó khăn của các bạn cùng lớp trong q trình thực hiện luận văn.

Tơi cũng xin gửi lòng cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám Hiệu và Khoa Công Nghệ
Lương Thực – Thực Phẩm trường Cao đẳng cộng đồng Vĩnh Long đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn này.
Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 09 năm 2013
Học viên

Biện Công Trung

iii


TĨM TẮT
Trong nghiên cứu này, chúng tơi tiến hành điều chế các xúc tác acid rắn trên nền
than gáo dừa bằng phương pháp tẩm để đưa các gốc -SO3H lên trên bề mặt của
than, phân tích các đặc trưng của xúc tác thu được và ứng dụng làm xúc tác cho
phản ứng tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su qua một giai đoạn ở điều kiện nhiệt
độ cao. Chúng tơi khảo sát các yếu tố trong q trình phản ứng như: lựa chọn xúc
tác thích hợp, thời gian tẩm xúc tác, hàm lượng xúc tác, tỉ lệ mol methanol/dầu,
nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, khả năng tái sử dụng xúc tác. Hiệu suất
chuyển hóa tạo methyl este đạt được 95% khi phản ứng được thực hiện với hàm
lượng xúc tác là 40%kl, nhiệt độ phản ứng là 900C, sau 8 giờ với tỉ lệ mol
methanol/dầu là 25/1. Sản phẩm biodiesel thu được đem đi phân tích xác định các
chỉ tiêu như: độ nhớt ở 400C, chỉ số acid và xác định hiệu suất phản ứng.
Từ khóa: dầu hạt cao su, biodiesel, xúc tác acid rắn

iv


ABSTRACT
In this study, solid acid catalysts based on coconut shell charcoal have been

prepared by impregnation method, analyzed the characteristics of the catalyst
obtained and the materials were used as catalysts for biodiesel synthesis reaction
from rubber seed oil at high-temperature conditions. The effects of preparation
conditions and reaction parameters such as appropriate choice of catalyst, catalyst
impregnation time, catalyst’s amount were investigated, methanol-to-oil ratio,
reaction temperature, reaction time, the ability to reuse catalyst. The fatty acid
methyl este yield obtained reach 95% when the reaction was performed with a
catalyst’s amount were investigated of 40 %wt at 90°C for 8 hours with methanolto-oil ratio of 25/1 mol. The produced biodiesel was analyzed for determination of
viscosity at 400C, acidic value, and reaction efficiency.
Keyword: rubber seed oil, biodiesel, solid acid catalysts

v


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Biện Công Trung, học viên cao học lớp Cơng Nghệ Hóa Học K2011,
khố 2011-2013. Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu biến tính than gáo
dừa làm xúc tác tổng hợp biodiesel trong điều kiện nhiệt độ cao’’ là cơng trình
nghiên cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao
chép. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 09 năm 2013
Học viên

Biện Công Trung

vi


MỤC LỤC
Trang

TÓM TẮT ..............................................................................................................iv
MỤC LỤC ............................................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... x
DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................xii
DANH MỤC PHỤ LỤC.......................................................................................xiv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ................................. xv
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU .........................................................................................1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN..................................................................................3
2.1. Biodiesel và dầu hạt cao su.............................................................................3
2.1.1. Nhiên liệu diesel ........................................................................................... 3
2.1.2. Giới thiệu về biodiesel............................................................................9
2.1.3. Giới thiệu về dầu hạt cao su..................................................................11
2.2. Xúc tác trong tổng hợp biodiesel..................................................................13
2.2.1. Xúc tác acid.........................................................................................13
2.2.2. Xúc tác base .........................................................................................14
2.2.3. Xúc tác enzyme ....................................................................................16
2.2.4. Nghiên cứu trong và ngoài nước về xúc tác trong tổng hợp biodiesel....16
2.3. Than gáo dừa ................................................................................................ 17
2.3.1. Nguồn gốc ............................................................................................ 17
2.3.2. Phương pháp sản xuất...........................................................................18
2.3.3. Các đặc điểm than gáo dừa ...................................................................18
2.3.4. Cấu trúc than gáo dừa ...........................................................................19
2.4. Các phương pháp biến tính than .................................................................21
2.4.1. Biến tính than hoạt tính bằng N2 ..........................................................22
2.4.2. Biến tính bề mặt than bằng halogen .....................................................23
2.4.3. Biến tính bề mặt than bằng sự lưu huỳnh hóa........................................23
2.4.4. Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm .................................................24
2.4.5. Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm để tạo acid rắn..........................25
2.4.6. Nghiên cứu trong và ngoài nước về biến tính than ................................ 26

2.5. Các phương pháp phân tích, đánh giá sản phẩm xúc tác ...........................27
2.5.1. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ............................ 27
2.5.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR ..............................................29
2.5.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..............................................30
2.6. Các phương pháp phân tích chất lượng dầu hạt cao su và biodiesel .........30
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ..........................................................................33
vii


3.1. Sơ đồ nội dung nghiên cứu ...........................................................................33
3.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị........................................................................34
3.2.1. Hóa chất ............................................................................................... 34
3.2.2. Dụng cụ và thiết bị ...............................................................................34
3.3. Tổng hợp xúc tác từ than gáo dừa ............................................................... 36
3.3.1. Giai đoạn 1: Xử lý than hoạt tính gáo dừa nguyên liệu..........................36
3.3.2. Giai đoạn 2: Biến tính than để tăng thêm nhóm –OH lên bề mặt...........37
3.3.3. Giai đoạn 3: Đưa tâm acid lên vật liệu than đã biến tính lên thêm nhóm
OH- ................................................................................................................38
3.4. Phân tích đặc trưng xúc tác từ than gáo dừa ..............................................38
3.4.1. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ............................ 38
3.4.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR ..............................................39
3.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..............................................39
3.4.4. Phương pháp xác định nồng độ H+ tẩm trên than ..................................39
3.5. Phản ứng tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su trên xúc tác từ than gáo
dừa........................................................................................................................39
3.5.1. Xử lý, tinh chế dầu hạt cao su ............................................................... 39
3.5.2. Phân tích các tính chất của dầu hạt cao su.............................................40
3.5.3. Tiến hành phản ứng ..............................................................................41
3.5.4. Tinh chế sản phẩm................................................................................42
3.5.5. Tính tốn độ chuyển hóa của phản ứng.................................................43

3.5.6. Phân tích chất lượng sản phẩm biodiesel...............................................43
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN........................................................44
4.1. Kết quả phân tích đặc trưng xúc tác............................................................ 44
4.1.1. Kết quả phân tích đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nitơ.....................44
4.1.2. Kết quả đo phổ hấp thụ hồng ngoại IR..................................................47
4.1.3. Kết quả phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .................................49
4.1.4. Kết quả tính nồng độ H+ tẩm trên than..................................................51
4.2. Kết quả phản ứng tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su............................. 52
4.2.1. Ảnh hưởng của phương pháp biến tính than gáo dừa ............................ 52
4.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác........................................................55
4.2.3. Khảo sát tính dị thể của xúc tác ............................................................ 57
4.2.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu .................................................58
4.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ........................................................59
4.2.6. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng .......................................................61
4.2.7. Kết quả đo GC-MS nguyên liệu dầu hạt cao su và sản phẩm biodiesel..63
4.2.8. Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác ............................................64
viii


CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................68
5.1. Kết luận.........................................................................................................68
5.2. Kiến nghị.......................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................69
PHỤ LỤC..............................................................................................................72

ix


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020 .................................4

Bảng 2.2. Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến 2020.................................................4
Bảng 2.3. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM ......................6
Bảng 2.4. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel theo ASTM D 6751 ...................10
Bảng 2.5. So sánh tính chất của nhiên liệu diesel khoáng với biodiesel..................10
Bảng 2.6. Mười quốc gia dẫn đầu tiềm năng sản xuất biodiesel năm 2006.............11
Bảng 2.7. Tính chất hóa lý của dầu hạt cao su .......................................................13
Bảng 2.8. Thành phần acid béo trong dầu hạt cao su..............................................13
Bảng 2.9. Các đặc trưng cơ bản của than gáo dừa..................................................18
Bảng 4.1. Các hệ xúc tác điều chế .........................................................................44
Bảng 4.2. Kết quả xác định diện tích bề mặt riêng và đường kính trung bình của
mao quản bằng phương pháp hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp.....................46
Bảng 4.3. Kết quả xác định nồng độ ion H+ tẩm trên than bằng phương pháp chuẩn
độ ..........................................................................................................................51
Bảng 4.4. Kết quả khảo sát các chỉ tiêu hóa lý dầu hạt cao su nguyên liệu .............52
Bảng 4.5. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát lựa
chọn xúc tác ..........................................................................................................52
Bảng 4.6. Kết quả khảo sát lựa chọn xúc tác..........................................................53
Bảng 4.7. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát ảnh
hưởng của thời gian tẩm H2SO4 đậm đặc lên C/NaOH2M .....................................53
Bảng 4.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tẩm xúc tác...........................54
Bảng 4.9. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng xúc tác................................................................................55
Bảng 4.10. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác............................. 56
Bảng 4.11. Kết quả khảo sát tính dị thể của xúc tác ...............................................57
Bảng 4.12. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát ảnh
hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu..........................................................................58
Bảng 4.13. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu.......................58
Bảng 4.14. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát ảnh
hưởng của nhiệt độ phản ứng.................................................................................60
Bảng 4.15. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ............................. 60

Bảng 4.16. Các điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel cho khảo sát ảnh
hưởng của thời gian phản ứng................................................................................61
Bảng 4.17. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng ............................ 62
Bảng 4.18. Giải phổ GC-MS biodiesel...................................................................64

x


Bảng 4.19. Kết quả so sánh một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng biodiesel chuẩn và
biodiesel điều chế được .........................................................................................65
Bảng 4.20. Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác .....................................65

xi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cây cao su.............................................................................................. 11
Hình 2.2. Hạt cao su .............................................................................................. 12
Hình 2.3. Các loại cấu trúc lỗ xốp trong than hoạt tính ..........................................19
Hình 2.4. Một vài nhóm chức bề mặt quan trọng trên bề mặt carbon ..................20
Hình 2.5. Nhóm oxy trên bề mặt carbon ứng xử như nhóm chức acid, base và sự
khơng an định của liên kết π trên bề mặt............................................................... 21
Hình 2.6. Sơ đồ phương pháp tẩm .........................................................................26
Hình 2.7. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ theo phân loại .........28
Hình 2.8. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/V(P 0-P) theo P/P0...........................29
Hình 3.1. Sơ đồ nội dung nghiên cứu.....................................................................33
Hình 3.2. Lị nung xúc tác trong điều kiện khí N2 ..................................................35
Hình 3.3. Thiết bị phản ứng tổng hợp biodiesel .....................................................36
Hình 3.4. Quy trình xử lý than hoạt tính gáo dừa ngun liệu ................................ 36
Hình 3.5. Quy trình tẩm NaOH lên bề mặt than .....................................................37

Hình 3.6. Than sau khi tẩm NaOH.........................................................................37
Hình 3.7. Quy trình tẩm H2SO4 đậm đặc lên bề mặt than.......................................38
Hình 3.8. Sơ đồ chiết sản phẩm .............................................................................42
Hình 4.1. Kết quả HP-GH mẫu C ..........................................................................44
Hình 4.2. Kết quả HP-GH mẫu C/H2SO4 đậm đặc .................................................45
Hình 4.3. Kết quả HP-GH mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đậm đặc.................................45
Hình 4.4. Kết quả HP-GH mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đậm đặc.................................46
Hình 4.5. IR mẫu C ............................................................................................... 47
Hình 4.6. IR mẫu C/H2SO4 đđ trước phản ứng.......................................................47
Hình 4.7. IR mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đđ trước phản ứng ......................................48
Hình 4.8. IR mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đđ trước phản ứng ......................................48
Hình 4.9. IR mẫu C/H2SO4 đđ sau phản ứng..........................................................48
Hình 4.10. IR mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đđ sau phản ứng .......................................49
Hình 4.11. IR mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đđ sau phản ứng .......................................49
Hình 4.12. SEM mẫu C .........................................................................................50
Hình.4.13. SEM mẫu C/H2SO4 đậm đặc ................................................................ 50
Hình 4.14. SEM mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đậm đặc................................................50
Hình 4.15. SEM mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đậm đặc................................................51
Hình 4.16. Ảnh hưởng của thời gian tẩm xúc tác đến độ nhớt của sản phẩm..........54
Hình 4.17. Ảnh hưởng của thời gian tẩm xúc tác đến chỉ số acid của sản phẩm .....54
Hình 4.18. Ảnh hưởng của thời gian tẩm xúc tác đến hiệu suất phản ứng ..............55
Hình 4.19. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến độ nhớt của sản phẩm..............56
xii


Hình 4.20. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến chỉ số acid của sản phẩm .........56
Hình 4.21. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất phản ứng ..................56
Hình 4.22. Kết quả khảo sát tính dị thể của xúc tác................................................57
Hình 4.23. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu đến độ nhớt của sản phẩm .......58
Hình 4.24. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu đến chỉ số acid của sản phẩm...59

Hình 4.25. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu đến hiệu suất phản ứng............59
Hình 4.26. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến độ nhớt của sản phẩm ..............60
Hình 4.27. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến chỉ số acid của sản phẩm..........61
Hình 4.28. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất phản ứng...................61
Hình 4.29. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến độ nhớt của sản phẩm .............62
Hình 4.30. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến chỉ số acid của sản phẩm ........62
Hình 4.31. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng..................62
Hình 4.32. Kết quả GC-MS dầu hạt cao su nguyên liệu .........................................63
Hình 4.33. Kết quả GC-MS biodiesel ....................................................................64
Hình 4.34. Số lần sử dụng xúc tác ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm...............66
Hình 4.35. Số lần sử dụng xúc tác ảnh hưởng đến chỉ số acid của sản phẩm ..........66
Hình 4.36. Số lần sử dụng xúc tác ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng ...................66

xiii


DANH MỤC PHỤ LỤC
1. Kết quả đo hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp vật liệu ..........................72
Phụ lục 1 kết quả đo hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp mẫu Carbon ...... 72
Phụ lục 2 kết quả đo hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp mẫu C/H2SO4 đđ
............................................................................................................................... 77

Phụ lục 3 kết quả đo hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp mẫu
C/NaOH1M/H2SO4 đđ ......................................................................................... 82
Phụ lục 4 kết quả đo hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp mẫu
C/NaOH2M/H2SO4 đđ ......................................................................................... 87
2. Kết quả đo IR vật liệu .....................................................................................92
Phụ lục 5 kết quả đo IR mẫu Carbon .................................................................. 92
Phụ lục 6 kết quả đo IR mẫu C/H2SO4 đđ .......................................................... 92
Phụ lục 7 kết quả đo IR mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đđ ........................................ 93

Phụ lục 8 kết quả đo IR mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đđ ........................................ 93
Phụ lục 9 kết quả đo IR mẫu C/H2SO4 đđ sau phản ứng ................................... 94
Phụ lục 10 kết quả đo IR mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đđ sau phản ứng ............... 94
Phụ lục 11 kết quả đo IR mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đđ sau phản ứng ............... 95
3. Kết quả chụp SEM vật liệu .............................................................................95
Phụ lục 12 kết quả chụp SEM mẫu Carbon ........................................................ 95
Phụ lục 13 kết quả chụp SEM mẫu C/H2SO4 đđ ................................................ 96
Phụ lục 14 kết quả chụp SEM mẫu C/NaOH1M/H2SO4 đđ .............................. 96
Phụ lục 15 kết quả chụp SEM mẫu C/NaOH2M/H2SO4 đđ .............................. 97
4. Kết quả đo GC-MS dầu hạt cao su nguyên liệu và biodiesel .........................97
Phụ lục 16 kết quả đo GC-MS mẫu dầu hạt cao su............................................ 97
Phụ lục 17 kết quả đo GC-MS mẫu sản phẩm biodiesel ................................... 98

xiv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
FFA: Free Fatty Acid (Acid béo tự do).
HP-GH: Hấp Phụ - Giải Hấp
IR: Infra-red spectrum (Phổ hồng ngoại).
GC-MS: Gas Chromatography – Mass Spectrum (Sắc ký khí khối phổ).
SEM: Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét).

xv


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
Hiện nay dầu mỏ chiếm hơn 35% tổng mức tiêu thụ năng lượng thương mại chủ yếu
của toàn thế giới. Xếp thứ hai là than đá chiếm 23% và khí thiên nhiên đứng thứ 3
chiếm 21%. Chúng ta đang gặp khó khăn trong vấn đề năng lượng với giá nhiên liệu
vơ cùng đắt đỏ, mơi trường và nhiên liệu hóa thạch vốn có hạn, đang ngày càng cạn
kiệt. Đã tạo một động lực quan trọng cho các nhà khoa học hướng tới tìm một
nguồn nhiên liệu thay thế, nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường, và nhiên liệu
sinh học đã được chú trọng nghiên cứu và sử dụng nhiều hơn.
Trong số các nhiên liệu sinh học, thì diesel sinh học (biodiesel) được quan tâm hơn
cả, do xu hướng diesel hóa động cơ, và giá diesel khống ngày càng tăng cao. Hơn
nữa, biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm
giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được.
Biodiesel được sản xuất từ dầu thực vật và mỡ động vật. Ở nhiều nước, biodiesel
được sản xất từ những cây có dầu ăn được như: dầu hướng dương, dầu dừa, dầu đậu
nành. Giá của dầu ăn được cao gấp nhiều lần dầu không ăn được. Dầu không ăn
được cũng là một tiềm năng để sản xuất biodiesel trong đó có dầu hạt cao su.
Biodiesel sản xuất từ dầu không ăn được sẽ làm giảm giá thành sản phẩm và nguồn
cung cấp khá dồi dào.
Nghiên cứu về tổng hợp biodiesel trước đây thường sử dụng xúc tác đồng thể.
Nhưng xúc tác này có rất nhiều nhược điểm khi sử dụng. Ngày nay các nhà khoa
học nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng xúc tác dị thể cho phản ứng tổng hợp
biodiesel như: xúc tác dị thể MgSiO3, xúc tác dị thể superacid rắn (SO42-/ZrO2),…
khắc phục được nhược điểm của các xúc tác đồng thể nhưng các loại xúc tác này
giá thành vẫn còn cao. Ở nước ta than gáo dừa rất phổ biến và ít được sử dụng, than
hoạt tính gáo dừa có diện tích bề mặt riêng lớn, là vật liệu hứa hẹn cho việc sử dụng
làm xúc tác, chúng ta sẽ tận dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn này để làm giảm
chi phí sản xuất biodiesel so với khi chúng ta sử dụng các loại xúc tác dị thể khác.
Dầu hạt cao su là nguồn nguyên liệu rất thích hợp để tổng hợp biodiesel. Trung bình
hạt cao su chứa khoảng 40% dầu [1]. Theo tập đoàn cao su Việt Nam, nước ta hiện
nay có hơn 500.000 hecta diện tích trồng cao su. Nếu tính cả diện tích đất mà tập

đồn này th cho việc trồng cây cao su tại Lào và Campuchia thì tổng diện tích
trồng cây cao su có thể hơn một triệu hecta, tương ứng mỗi năm tập đoàn này có thể
có 17.600 – 330.000 tấn dầu hạt cao su [2]. Tuy nhiên hiện nay chúng ta cịn q ít
cơng trình nghiên cứu về lí thuyết cũng như về ứng dụng quy trình cơng nghệ sản
HVTH: Biện Cơng Trung

1


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

xuất biodesel từ dầu hạt cao su. Nếu chúng ta sử dụng các nguồn nguyên liệu có sẵn
vào thực tế sản xuất làm hạ giá thành sản phẩm, thì chúng ta sẽ được sử dụng phổ
biến nhiên liệu sinh học với giá rẻ hơn và sạch hơn này.
Những nghiên cứu về tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su trước đây thường được
thực hiện ở nhiệt độ dưới 700C và tổng hợp qua 2 giai đoạn.
Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành tổng hợp xúc tác rắn trên cơ sở than gáo
dừa làm xúc tác cho quá trình tổng hợp biodiesel ở nhiệt độ cao từ dầu hạt cao su
qua một giai đoạn duy nhất.
Từ những phân tích trên đây chúng tơi chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến
tính than gáo dừa làm xúc tác tổng hợp biodiesel trong điều kiện nhiệt độ cao”.

HVTH: Biện Công Trung

2


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Biodiesel và dầu hạt cao su
2.1.1. Nhiên liệu diesel

2.1.1.1. Khái quát về nhiên liệu diesel
Diesel là một loại nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ. Thường thì diesel là
phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sơi từ 250 đến 350oC, chứa các hydrocarbon có số
carbon từ C16 đến C20, C21, với thành phần chủ yếu là n-parafin, iso-parafin và một
lượng nhỏ hydrocarbon thơm, trong đó có một số hợp chất phi hydrocarbon (hợp
chất chứa N, O, S) [3]. Phân đoạn này được dùng làm nhiên liệu cho một loại động
cơ đốt trong tự bắt cháy do nhà bác học Rudolf Diesel sáng chế, nên gọi là nhiên
liệu diesel.
Nhu cầu sử dụng nhiên liệu:
Ngày nay cùng với sự gia tăng dân số mạnh mẽ và nhịp độ phát triển kinh tế ngày
càng tăng cao, kéo theo nhu cầu sử dụng các nguồn nhiên liệu ngày càng nhiều để
phục vụ các lĩnh vực khác nhau. Khối lượng nhiên liệu sử dụng đến năm 2020 dự
đoán đạt tới 13,6 tỉ tấn dầu quy đổi, gấp 1,5 lần so với 9,1 tỉ tấn năm 2000 [4].
Nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu và khí tự nhiên) được dự đốn là đóng góp tới
90% trong mức tăng sự tiêu thụ năng lượng nói trên, và vì thế nó tiếp tục đóng vai
trị quan trọng trong các dạng năng lượng. Sự tiêu thụ dầu mỏ dự báo là lớn nhất
trong các dạng nhiên liệu hóa thạch, ước tính khoảng 35% trong tổng mức tiêu thụ
năng lượng chủ yếu, tiếp sau đó là khí tự nhiên 30% và than đá là 26%. Mức tiêu
thụ dầu mỏ được dự đoán tăng từ 70 triệu thùng/ngày trong năm 2000 đến 102 triệu
thùng/ngày vào năm 2020, tốc độ tăng trung bình hàng năm khoảng 1,9%. Trong
đó, Châu Á góp phần tăng 50% mức tiêu thụ trên và sử dụng nhều nhất là lĩnh vực
giao thông vận tải (chiếm 60%) [5].
Đối với nước ta là một nước đang phát triển, nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày

càng tăng, vì vậy nhu cầu về năng lượng sẽ tăng mạnh trong thời gian tới. Dự báo tỉ
lệ nhập khẩu năng lượng ở nước ta đến năm 2020 khoảng 11 – 20%, và tăng lên 50
– 58% vào năm 2050. Riêng nguồn dầu mỏ, theo thống kê của Tổng công ty Xăng
dầu Việt Nam (Petrolimex) vào năm 2004, thì mức tiêu thụ xăng dầu của cả nước
khoảng 13,5 triệu tấn . Dự báo nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ở Việt nam sẽ tăng mạnh
trong giai đoạn 2005 – 2020 [6]. Số liệu cụ thể ở bảng 2.1.

HVTH: Biện Công Trung

3


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

Bảng 2.1. Dự báo nhu cầu nhiên liệu xăng dầu đến năm 2020 [6]
Đơn vị: Nghìn tấn
Sản phẩm

2005

2010

2015

2020

Gasoline

2.829

4.156

5.090

6.024

Diesel

5.800

8.740

11.140

13.024

Kerosen

440

420

392

360

Nhiên liệu JA1

419

615

844

1.023

Dầu FO

2.878

3.665

4.350

5.089

Tổng số nhiên liệu

12.362

17.596

21.816

26.036

Tổng số xăng diesel

8.629

12.896

16.230

19.564

(Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư).
Xăng dầu dùng cho giao thông vận tải thường chiếm đến 30% nhu cầu năng lượng
cả nước, chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn. Đến giữa năm 2009, nhà máy Lọc dầu
số 1 Dung Quất bắt đầu hoạt động, cũng mới chỉ cung cấp được khoảng 5,3 triệu tấn
xăng và diesel dùng cho giao thông vận tải, trong khi tổng nhu cầu 15,5 – 16 triệu
tấn. Đến trước năm 2020 khi cả 3 nhà máy lọc dầu, với tổng công suất 20 – 22 triệu
tấn dầu thô đi vào hoạt động sẽ cung cấp 15 – 16 triệu tấn xăng và diesel, trong khi
tổng nhu cầu khoảng 27 – 28 triệu tấn [6]. Như vậy, lượng xăng dầu trong nước
cung cấp vẫn còn thiếu đáng kể. Điều này thể hiện rất rõ qua số liệu ở bảng 2.2, về
cân đối nhu cầu nhiên liệu xăng, diesel và khả năng cung cấp của 3 nhà máy lọc dầu
ở nước ta.
Bảng 2.2. Cân đối nhiên liệu xăng, diesel đến 2020 [6]
Năm
Tổng nhu
cầu

2001

2005

5.143

8.629

Khả năng
cung cấp

2010

5.14
100%

Tiêu dùng,
kg/ng/năm

2013

12.89

700
5.40
condensat LD-1

trong nước
Thiếu(-)

2009

6.100

2015

2018

16.23
4.28
LD-2

10.38

2020
19.5

4.28
LD-3

14.6

7.929
(92%)

6.796
52%

5.850
36%

4.90
25%

104

146

174

196

(Nguồn: Viện chiến lược phát triển - Bộ Kế hoạch Đầu tư).

HVTH: Biện Công Trung

4


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

Từ hai bảng số liệu trên ta thấy, trong các loại nhiên liệu thì diesel là loại nhiên liệu
được tiêu thụ nhiều nhất. Điều này cho thấy diesel có tầm quan trọng rất lớn. Do đó
việc tìm cách nâng cao chất lượng diesel, cũng như tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay
thế diesel khống đang ngày càng cạn kiệt và thiếu hụt là hết sức cần thiết.
Yêu cầu chất lượng nhiên liệu diesel:
Để động cơ diesel làm việc ổn định đòi hỏi nhiên liệu diesel phải đảm bảo các yêu
cầu chất lượng sau [3,7]:
- Phải có trị số cetan phù hợp:
Trị số cetan là đơn vị đo quy ước đặc trưng cho khả năng tự bắt lửa của nhiên liệu
diesel là một số nguyên, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả
năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm hai hydrocarbon: n-cetan (C16H34) quy
định là 100, có khả năng tự bắt cháy tốt và  -methyl naphtalen (C11H10) quy định là
0, có khả năng tự bắt cháy kém.

Trị số cetan được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 613. Trị số cetan cao quá hoặc
thấp quá đều không tốt cho động cơ.
- Thành phần chưng cất phân đoạn:
Chỉ tiêu này được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 86. Thành phần chưng cất
phân đoạn có ảnh hưởng rất lớn đối với tính năng của động cơ diesel:
+ Điểm sôi 10% V, đặc trưng cho phần nhẹ dễ bốc hơi của nhiên liệu. Yêu
cầu thành phần này chỉ chiếm một tỉ lệ thích hợp, nếu thấp q thì khó khởi động,
cao q thì dẫn tới cháy kích nổ, cháy tạo nhiều khói muội, giảm cơng suất và tuổi
thọ động cơ.
+ Điểm sôi 50% V, đặc trưng cho khả năng thay đổi tốc độ của động cơ.
+ Điểm sôi 90% V, biểu hiện cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu.
- Độ nhớt động học:
Độ nhớt động học được xác định theo phương pháp thử ASTM D 445. Nó biểu hiện
tính lưu chuyển của nhiên liệu, và ảnh hưởng đến khả năng bơm, phun trộn nhiên
liệu vào buồng đốt.
- Nhiệt độ đông đặc:
HVTH: Biện Công Trung

5


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

Là nhiệt độ cao nhất mà sản phẩm dầu lỏng đem làm lạnh trong điều kiện nhất định
khơng cịn chảy được nữa. Ở khí hậu lạnh thì u cầu nhiên liệu phải có nhiệt độ
đông đặc rất thấp, để không bị đông đặc khi làm việc. Nhiệt độ đông đặc xác định
theo phương pháp ASTM D 97.
- Nước và tạp chất cơ học: đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng của nhiên

liệu diesel. Nước và cặn có ảnh hưởng đến chất lượng, tồn chứa và sử dụng. Chỉ
tiêu này xác định theo phương pháp ASTM D 1796.
Bảng 2.3. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM [3,7]

STT

Chỉ tiêu

Phương
pháp đo

N 0 1D

N 0 2D

N 0 4D

1

Điểm chớp cháy, 0 C, min

D 93

38

52

55

2

Nước và cặn, % TT, max

D 1796

0.05

0.05

0.5

3

Nhiệt độ sôi 90% TT, 0 C

D 86

Max
288

282-338

-

D 445

1.3-2.4

1.9-4.1

5.5-24.0

D 524

Max
0.15

0.35

0.1

D 482

0.01

0.01

2.00

D129

0.50

0.50

-

D 130

N3

N3

-

D 613

40

40

-

4

5

6

7

8
9

Độ nhớt động học ở
40 0 C, cSt
Cặn carbon trong 10%
còn lại, % KL
Hàm lượng tro, %KL,
max

Hàm lượng lưu huỳnh,
%KL, max
Độ ăn mòn lá đồng, 3h,
50 0 C, max
Trị số cetan, min

- Hàm lượng nhựa thực tế: Sau khi ra khỏi nhà máy lọc dầu, nhiên liệu không tránh
khỏi việc tiếp xúc với nước và khơng khí có thể tạo nhựa và cặn bẩn làm tắc bầu
lọc, bẩn buồng đốt, tắc hệ thống phun nhiên liệu. Vì vậy hàm lượng nhựa thực tế

HVTH: Biện Công Trung

6


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

phải được quy định dưới mức giới hạn cho phép và nó được xác định theo phương
pháp ASTM D 381.
- Hàm lượng tro: Là lượng cặn khơng cháy của nhiên liệu, được tính bằng % khối
lượng của lượng tro so với lượng mẫu ban đầu. Nếu hàm lượng tro lớn, sẽ gây mài
mòn làm hỏng các chi tiết máy. Do đó, yêu cầu phải giảm lượng tro đến mức tối
thiểu. Hàm lượng tro được xác định theo phương pháp ASTM D 482.
- Hàm lượng lưu huỳnh: Lưu huỳnh trong diesel tồn tại ở nhiều dạng khác nhau
như: mercaptan, sulfate, thiophen…Các hợp chất lưu huỳnh trong diesel đều là
thành phần có hại. Nó gây ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ động cơ, và sản
phẩm cháy của lưu huỳnh là SOx rất độc hại. Do đó yêu cầu hàm lượng lưu huỳnh
càng thấp càng tốt. Hàm lượng lưu huỳnh có thể xác định theo phương pháp ASTM

D 129.
- Độ ăn mòn lá đồng: là chỉ tiêu nhằm đánh giá tính ăn mịn kim loại của nhiên liệu
diesel, được xác định theo phương pháp ASTM D 130.
- An toàn về cháy nổ: được đánh giá qua nhiệt độ chớp cháy.
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi nhiên liệu được đốt nóng tạo
thành hỗn hợp với khơng khí, bị bén cháy khi có tia lửa đến gần. Nhiệt độ chớp
cháy cốc kín được xác định theo phương pháp ASTM D 93. Nhiệt độ chớp cháy
càng cao, sản phẩm càng khó cháy nổ nên an tồn hơn trong q trình bảo quản, vận
chuyển và sử dụng.
Khi muốn so sánh các chỉ tiêu của các nhiên liệu khác nhau thì ta phải so sánh dựa
trên một tiêu chuẩn nhất định. Từ đó ta mới biết được nhiên liệu nào tốt hơn nhiên
liệu nào, và có những ưu điểm gì vượt trội để có hướng sử dụng cho hợp lý.
Có thể tham khảo các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel theo tiêu chuẩn Mỹ
(ASTM) như bảng 2.4.
2.1.1.2. Nhiên liệu diesel khống và vấn đề ơ nhiễm mơi trường
Các thành phần phi hydrocarbon trong nhiên liệu diesel khoáng, như các hợp chất
chứa lưu huỳnh, nitơ, nhựa, asphanten, khá cao. Các thành phần này khơng những
khơng tốt cho động cơ, mà cịn gây ơ nhiễm mơi trường. Các loại khí thải chủ yếu là
SO2, NOx, CO, CO2, hydrocarbon, vật chất dạng hạt… Khí SO2 khơng những gây
ăn mịn mà cịn ảnh hưởng đến sức khỏe của con người, gây mưa acid… Khí CO2 là
nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Khí CO rất độc, với lượng CO khoảng 70
HVTH: Biện Công Trung

7


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

ppm có thể gây ra các triệu chứng như đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn. Lượng CO
khoảng 150 - 200 ppm gây bất tỉnh, mất trí nhớ và có thể gây chết người. Các thành
phần hydrocarbon trong khí thải của nhiên liệu diesel đặc biệt là các hợp chất thơm
rất có hại cho con người, là nguyên nhân gây ra các bệnh về ung thư [8].
Khí thải diesel chứa các phần tử có kích thước rất nhỏ và các khí dễ cháy có thể đi
vào sâu bên trong phổi. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh có sự liên hệ giữa
các thành phần hữu cơ trong khí thải diesel với dị ứng, viêm đường hô hấp và biến
đổi chức năng đường hô hấp. Nguy cơ tắc nghẽn phổi mãn tính (COPD) gia tăng
2,5% mỗi năm ở các công nhân bị phơi nhiễm trực tiếp với khói diesel [9].
Như vậy, cùng với những lợi ích to lớn của nhiên liệu diesel khống, thì nó lại gây
ra tác động xấu đến mơi trường sống và sức khỏe con người. Chính vì vậy mà vấn
đề đặt ra, là phải tìm giải pháp để nâng cao chất lượng nhiên liệu diesel, để nâng cao
năng suất thiết bị, tuổi thọ động cơ, cũng như bảo vệ môi trường sinh thái. Hiện nay
thì có bốn phương pháp nâng cấp chất lượng nhiên liệu diesel:
- Phương pháp pha trộn: pha trộn giữa nhiên liệu diesel sạch với nhiên liệu diesel
kém sạch để thu được nhiên liệu diesel đảm bảo chất lượng. Phương pháp này có
hiệu quả kinh tế khá cao, có thể pha trộn với các tỷ lệ khác nhau để có nhiên liệu
diesel thoả mãn yêu cầu. Tuy nhiên, dầu mỏ trên thế giới chủ yếu là dầu có chứa
nhiều hợp chất phi hydrocarbon (dầu khơng sạch) nên phương pháp này cũng không
phải là khả thi.
- Phương pháp hydro hố làm sạch: phương pháp này có ưu việt là hiệu quả làm
sạch rất cao. Tuy nhiên phương pháp này ít được lựa chọn vì vốn đầu tư khá cao,
khoảng 60 - 80 triệu USD cho một phân xưởng hydro hoá.
- Phương pháp nhũ hoá nguyên liệu diesel: người ta đưa nước vào nhiên liệu diesel
và tạo thành dạng nhũ tương. Loại nhiên liệu này có nồng độ oxy cao nên quá trình
cháy sạch hơn. Phương pháp này nếu thực hiện được thì khơng những giảm được ơ
nhiễm mơi trường mà cịn có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, hiện tại phương pháp
này vẫn còn đang nghiên cứu, chưa được ứng dụng thực tế.
- Dùng kết hợp với biodiesel: biodiesel là methyl este của các acid béo. Dạng nhiên
liệu này có nồng độ oxy cao hơn, ít tạp chất, vì vậy q trình cháy sạch, ít tạo cặn,

khói thải ít độc hại. Biodiesel được xem là loại phụ gia rất tốt cho diesel khống, nó
có thể trộn lẫn với diesel khống theo mọi tỷ lệ.

HVTH: Biện Cơng Trung

8


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Quang Long

Trong bốn phương pháp trên thì sử dụng biodiesel là phương pháp được nhiều nước
quan tâm, và tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Bởi biodiesel được sản xuất từ nguồn
nguyên liệu sinh học, đó là một nguồn ngun liệu vơ tận, tái tạo được, dễ phân huỷ
không gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa khi trộn diesel với biodiesel thì sản phẩm
cháy chứa rất ít các khí thải độc hại như COx, SOx, H2S, hydrocacbon thơm.
2.1.2. Giới thiệu về biodiesel [8,10,11,12]

Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu thực vật
hay mỡ động vật, có chỉ tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khoáng. Về bản chất hóa
học nó là alkyl este của các acid béo. Biodiesel được xem là một loại phụ gia rất tốt
cho diesel khống.
Biodiesel có thể trộn lẫn với diesel khống theo mọi tỉ lệ. Tuy nhiên, một điều rất
đáng chú ý là phải pha trộn với diesel khống, chứ khơng thể sử dụng 100%
biodiesel . Vì nếu sử dụng nhiên liệu 100% biodiesel trên động cơ diesel sẽ nảy sinh
một số vấn đề liên quan đến kết cấu và tuổi thọ động cơ. Hiện nay người ta thường
sử dụng hổn hợp 5% và 20% biodiesel (ký hiệu B5, B20), để chạy động cơ. Nếu
pha biodiesel càng nhiều thì càng giảm lượng khí thải độc hại, nhưng khơng có lợi
về kinh tế, bởi hiện tại giá thành của biodiesel vẫn còn cao hơn diesel khoáng, và

cần phải điều chỉnh kết cấu động cơ diesel cũ.
Biodiesel có thể sản xuất từ nhiều nguồn nhiên liệu khác nhau như các loại dầu thực
vật (dầu dừa, dầu cọ, dầu hạt hướng dương, dầu hạt cải, dầu lạc, dầu hạt cao su,…),
các loại mỡ động vật (mỡ bị, mỡ lợn, mỡ cá), và thậm chí là dầu phế thải. Như vậy,
nguyên liệu để sản xuất biodiesel khá phong phú, và chúng có nguồn gốc sinh học
có thể tái tạo được. Đây cũng là một trong những điểm thuận lợi của nguồn nhiên
liệu biodiesel.
Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel: Theo hiệp hội đo lường và thử nghiệm vật
liệu Hoa Kỳ (ASTM), chỉ tiêu chất lượng của biodiesel được quy định theo bảng
sau:

HVTH: Biện Công Trung

9