ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
…………………….
Nguyễn Việt Hùng
NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO BIODIEZEL
TỪ DẦU JATROPHA CÓ CHỈ SỐ AXIT TỰ DO CAO
TRÊN XÚC TÁC ĐA OXIT KIM LOẠI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Hóa dầu
Mã số: 60 44 0115
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS TRẦN THỊ NHƯ MAI
GS-TSKH NGÔ THỊ THUẬN Hà Nội - 2013
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013 MỤC LỤC
Mở Đầu 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 4
1.1. Tìm kiếm nguồn năng lƣợng cho tƣơng lai 4
1.2. Giới thiệu về cây Jatropha [7,8] 5
1.2.1. Nguồn gốc 5
1.2.2. Giá trị cây Jatropha 6
-SO
4
2-
23
2.2. Đặc trƣng tính chất vật liệu 23
2.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ X-ray 24
2.2.2. Phƣơng pháp hấp thụ và giải hấp N
2
25
2.2.3. Phƣơng pháp giải hấp NH
3
theo chƣơng trình nhiệt độ 26
2.2.3. Phƣơng pháp giải hấp CO
2
theo chƣơng trình nhiệt độ 27
2.2.4. Phổ tán sắc năng lƣợng tia X: EDX 27
2.3. Quy trình chế tạo biodiezen từ dầu jatropha 29
2.3.1. Thiết bị 29
2.3.2. Hóa chất 29
2.3.3. Quy trình chế tạo biodiesel công nghệ gián đoạn quy mô 2,5 lít nguyên
liệu/mẻ 29
2.3. Xác định chỉ số axit của dầu Jatropha 31
2.4. Phản ứng este chéo hóa dầu Jatropha với metanol 31
2.5. Đánh giá thành phần sản phẩm và độ chuyển hóa của phản ứng 31
2.6. Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm B100 chế tạo đƣợc 32
2.6.1. Điểm chớp cháy cốc kín [10] 32
2.6.2. Độ nhớt động học [13] 32
2.6.3. Hàm lƣợng tro sulphat [14] 33
2.6.4. Hàm lƣợng lƣu huỳnh [16] 34
2.6.5. Ăn mòn tấm đồng [12] 34
Jatropha
41
3.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng 42
3.4. Khảo sát thành phần sản phẩm và độ chuyển hóa của phản ứng 43
3.5. Khảo sát mối quan hệ giữa độ nhớt với hàm lƣợng dầu Jatropha trong hỗn
hợp Jatropha và B100 45
3.6. Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm 46
3.6.1. Kiểm tra tính chất của DO 0,05S (M1 - D100) 47
3.6.2. Kiểm tra tính chất của mẫu B100 (M2-B100) 48
3.6.3. Đánh giá sản phẩm B100 đƣợc pha phụ gia 49
3.6.4. Đánh giá sản phẩm B5, B10, B15, B20 53
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
Phụ lục I 66
Phụ lục II 82
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
PHỤ LỤC HÌNH
Hình 1.1: Dự đoán về sự biển đổi nhu cầu sử dụng ba nguồn năng lượng chính từ
năm 1850 đến năm 2050. 4
Hình 1.2: Hình ảnh cây Jatropha 5
Hình 1.3: Ước lượng sinh khối đã và chưa sử dụng trên toàn thế giới. 8
Hình 1.4: Một phân tử triglyxerit trong dầu hạt cải Canola. 9
Hình 1.5: Sơ đồ chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thành nhiên liệu 10
Hình 1.6: Phản ứng este hóa chéo viết dưới dạng tổng quát. 10
Hình 1.7: Phản ứng este hóa chéo triglyxerit. 11
Hình 1.8: Chu trình sản xuất và sử dụng biodiezel. 13
Hình 1.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng đến độ chuyển
hóa của dầu hạt bông (cottonseed oil). 15
2
-Al
2
O
3
-SO
4
2-
38
Hình 3.2: Đường hấp phụ - giải hấp đẳng nhiệt N
2
của hệ vật liệu xúc tác K, La,
Zn/ZrO
2
-Al
2
O
3
-SO
4
2
39
Hình 3.3: Giản đồ EDX của mẫu K,La, Zn/ZrO
2
-Al
2
O
3
-SO
4
Bảng 3.8: Giá trị độ nhớt của hỗn hợp có hàm lượng dầu Jatropha khác nhau 45
Bảng 3.9. Hàm lượng metyyl este trong sản phẩm tính theo độ nhớt 46
Bảng 3.10: Kết quả phân tích nhiên liệu điêzen (DO 0,05S) gốc khoáng 47
Bảng 3.11: Kết quả phân tích nhiên liệu điêzen sinh học gốc (B100) 48
Bảng 3.12: So sánh một số chỉ tiêu của B100 và DO 49
Bảng 3.13: Kết quả phân tích mẫu B100 pha phụ gia với hàm lượng 300ppm 50
Bảng 3.14: Kết quả phân tích mẫu B100 pha phụ gia với hàm lượng 600ppm 50
Bảng 3.15: Kết quả phân tích mẫu B100 pha phụ gia với hàm lượng 900ppm 51
Bảng 3.16: Kết quả một số chỉ tiêu không bị ảnh hưởng khi pha phụ gia 52
Bảng 3.17: Sự thay đổi kết quả một số chỉ tiêu của các mẫu 53
Bảng 3.18: Kết quả phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của B5 53
Bảng 3.19: Kết quả phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của B10 54
Bảng 3.20: Kết quả phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của B15 55
Bảng 3.21: Kết quả phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của B20 56
Bảng 3.22: Sự thay đổi kết quả một số chỉ tiêu các mẫu pha trộn 57
Bảng 3.23: So sánh nhiệt độ đông đặc của các mẫu 58
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa dầu và Xúc tác Hữu cơ -
Khoa Hóa học – Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN và tại Phòng thử nghiệm của Trung
tâm Hóa nghiệm Xăng dầu – Cục Xăng dầu.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Thị Nhƣ
Mai, GS.TSKH Ngô Thị Thuận đã định hướng đề tài nghiên cứu và hướng dẫn tận
tình trong suốt quá trình tôi làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hóa học dầu
mỏ - Khoa Hóa học, đã tạo điều liện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, chỉ huy và các đồng chí tại Trung tâm Hóa
cho động cơ Diezel. Dựa theo nguồn gốc, có thể chia Diezel thành 2 loại:
Petrodiezel (thường được gọi tắt là Diezel) là 1 loại nhiên liệu lỏng thu
được khi chưng cất dầu mỏ ở phân đoạn có nhiệt độ từ 175
0
C đến 370
0
C, thành
phần chủ yếu là hidrocacbon từ C
16
– C
21
.
Biodiezel: có nguồn gốc từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Các loại dầu mỡ
động thực vật, dầu mỡ thải tuy rằng có thể cháy ở điều kiện thường nhưng vì có độ
nhớt cao, một số loại có chỉ số axit lớn nên chúng không thể dùng trực tiếp cho các
động cơ mà chúng cần phải được chuyển hoá thành Monoankyl - Este rồi mới đem
đi sử dụng. Theo phương diện hóa học, Biodiezel là metyl este của những axit béo
(trong đó, thành phần tạo năng lượng chủ yếu là gốc hidrocacbon)
Vào đầu thế kỷ XX, Rudolf Diesel đã dùng dầu lạc làm nhiên liệu cho động
cơ diezel mà ông phát minh ra. Tuy nhiên, lúc này nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ rất rẻ
và trữ lượng dồi dào, nên không ai quan tâm đến nguồn nhiên liệu từ dầu thực vật.
Gần một thế kỷ trôi qua, tình hình dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, tốc độ phát
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
triển kinh tế - xã hội cũng ngày càng tăng mạnh, kéo theo nhu cầu sử dụng nhiên
liệu ngày càng nhiều, để phục vụ cho các lĩnh vực khác nhau. Điều này dẫn đến tình
trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch vốn có hạn, đang ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ
ngày càng đắt đỏ. Hơn nữa, khi kinh tế - xã hội phát triển, người ta bắt đầu chú ý
nhiều hơn đến môi trường, cũng như sức khỏe của con người, và ngày càng có
nhiều quy định khắt khe hơn về mức độ an toàn cho môi trường đối với các loại
cứu xúc tác cho phản ứng, vào sử dụng các nguồn nguyên liệu đầu và các quy trình
tối ưu hóa phản ứng. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu, theo các hướng sau:
- Nghiên cứu, chế tạo biodiezel B100 từ dầu jatropha trên hệ xúc tác đa oxit
kim loại La, Zn/ZrO
2
-Al
2
O
3
-SO
4
2-
chứa một lượng nhỏ K và Mg.
- Đánh giá thành phần, chất lượng sản phẩm B100 chế tạo được và các sản
phẩm B100 được pha phụ gia đa thành phần.
- Khảo sát, đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của các sản phẩm pha trộn giữa
nhiên liệu diezel gốc khoáng và nhiên liệu diezel sinh học gốc (B100) được sản xuất
từ dầu Jatropha đã được pha phụ gia.
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Tìm kiếm nguồn năng lƣợng cho tƣơng lai
Hiện nay vấn đề về năng lượng đang là một trong những mối quan tâm chính
của thế giới. Đầu thế kỷ 21, năng lượng hóa thạch cung cấp hơn 85 % tổng năng
lượng tiêu thụ toàn cầu. Năng lượng hóa thạch cung cấp năng lượng cho những
phương tiện giao thông, các nhà máy công nghiệp, sưởi ấm các toà nhà và sản sinh
ra điện năng phục vụ đời sống con người. Đã có rất nhiều dự đoán được đưa ra rằng,
với tốc độ tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay thì trữ lượng dầu và khí tự nhiên sẽ
thường xuyên nằm trên đà sụt giảm mạnh trong suốt thế kỷ XXI [45].
Việt Nam gọi là cây Cọc giậu, Cọc rào, Cây li, Ba đậu nam, Dầu mè
Hình 1.2: Hình ảnh cây Jatropha
1.2.1. Nguồn gốc
Jatropha là một loài cây có lịch sử 70 triệu năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi
duy nhất có hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được người Bồ Đào Nha đưa qua
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nước,
trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới.
Từ năm 1991, Giáo sư người Đức là Klause Becker của Trường Đại học
Stuttgart đã nhận đơn đặt hàng của Tập đoàn Daimler Chrysler hợp tác với hãng tư
vấn của Áo tiến hành nghiên cứu cây Jatropha ở Nicaragua để làm nguyên liệu sản
xuất diesel sinh học, từ đó dấy lên cơn sốt Jatropha trên phạm vi toàn cầu. Hiện nay
nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây này, nhất là các nước Ấn Độ,
Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước
Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu.
1.2.2. Giá trị cây Jatropha
Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang dại mà người dân các nước trồng
chỉ để làm bờ rào và làm thuốc, nhưng với những phát hiện mới của khoa học, đã
cho thấy Jatropha có tiềm lực giá trị cực kỳ to lớn, được đánh giá rất cao, thậm chí
đã có những lời ca ngợi có phần quá đáng, nhưng dù sao, Jatropha vẫn là một loại
cây hết sức quý giá mà loài người phải quan tâm khai thác tốt những giá trị sinh học
của cây này.
Về kinh tế, xã hội
Phát hiện quan trọng nhất từ Jatropha là lấy hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu
diesel sinh học. Hạt Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%, từ hạt ép ra dầu thô, từ
dầu thô tinh luyện được diezel sinh học và glyxerin. Mặc dầu diezel sinh học được
sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu: cải dầu, hướng dương, đậu tương, dầu cọ, mỡ
động vật…, nhưng sản xuất từ Jatropha vẫn có giá thành rẻ nhất, chất lượng tốt,
Jatropha còn tạo ra hiệu ứng xã hội cực kỳ to lớn. Do trồng ở các vùng miền
núi nghèo túng, cây Jatropha sẽ tạo nhiều việc làm và thu nhập khả quan cho đồng
bào các dân tộc, trong khi cho đến nay, trên đất dốc còn lại của các vùng này vẫn
chưa tìm kiếm được bất cứ cây gì khả dĩ trồng được trên diện tích lớn, có thu nhập
cao, lại có thị trường ổn định.
Về môi trường
Jatropha là cây lâu năm, phủ đất cực kỳ tốt, tuổi thọ 50 năm, sinh trưởng phát
triển được ở hầu hết các loại đất xấu, nghèo kiệt, đất dốc, đất trơ sỏi đá, không cháy,
gia súc không ăn. Bởi vậy cây Jatropha trồng trên các vùng đất dốc sẽ được coi là
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
cây "lấp đầy" lỗ hổng sinh thái ở các vùng sinh thái xung yếu miền núi, sớm tạo ra
thảm thực bì dày đặc chống xói mòn, chống cháy, nâng cao độ phì của đất. Không
những vậy, Jatropha còn có thể trồng ở các vùng đất sa mạc hóa, bãi thải khai thác
khoáng sản, góp phần phục hồi hệ sinh thái các vùng này. Vì vậy cây Jatropha được
đánh giá là "vệ sĩ sinh thái", tạo ra hiệu ứng to lớn về bảo vệ môi trường.
Về y học
Trong thành phần cây Jatropha, đã chiết xuất được những hợp chất chủ yếu
như tecpen, flavon, coumarin, lipit, sterol và alkaloit. Nhiều bộ phận của cây này có
thể chữa bệnh như lá, vỏ cây, hạt và rễ. Rễ trị tiêu viêm, cầm máu, trị ngứa; dầu của
hạt có thể nhuận tràng; dịch nhựa trắng tiết ra từ vết thương của cành có thể trị viêm
lợi, làm lành vết thương, chữa trị bệnh trĩ và mụn cơm; nước sắc từ lá dùng để chữa
trị bệnh phong thấp, đau răng…
Trong cây Jatropha có nhiều thành phần độc tố, nhất là phytotoxin (curcin)
trong hạt, nếu được nghiên cứu sâu hơn rất có thể tạo ra hợp chất mới về nguồn
dược, từ đó độc tố thực vật có thể trở thành một loại tài nguyên về nguồn dược liệu
mới.
1.3. Ứng dụng dầu, mỡ động thực vật trong sản xuất nhiên liệu
1.3.1. Sinh khối (Biomass): Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống
trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích
1.3.3. Chuyển hóa dầu, mỡ động thực vật thành nhiên liệu
Hiện nay, dầu, mỡ động thực vật có một vai trò quan trọng trong công nghiệp
hóa chất và nhiên liệu. Đó là nguồn nguyên liệu lớn để sản xuất các loại dung môi,
dược phẩm, nhựa, polyme, mực, sơn, mỹ phẩm và đặc biệt là đê sản xuất các loại
nhiên liệu xanh như biodiezel. Các sản phẩm nhiên liệu được sản xuất từ dầu, mỡ
động thực vật và các sản phẩm chuyển hóa của chúng đang rất được quan tâm
nghiên cứu bởi khả năng ứng dụng làm nhiên liệu thay thế cho các loại nguyên liệu
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
hóa thạch. Một số hướng chuyển hóa chủ yếu của dầu, mỡ động thực vật thành
nhiên liệu được tóm tắt như sau:
Hình 1.5: Sơ đồ chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thành nhiên liệu
1.3.4. Phƣơng pháp este hóa chéo
Phản ứng este hóa chéo hay phản ứng trao đổi este (Transesterification) là
một trong những phương pháp có tính thương mại nhất có thể, được ứng dụng để
sản xuất biodiezel. Các loại ancol khác nhau như metanol, etanol, propanol và
butanol đều có thể được sử dụng. Tuy nhiên, metanol và etanol là được sử dụng
rộng rãi nhất, đặc biệt là metanol do giá thành rẻ và một vài ưu điểm khác trong quá
trình vận chuyển và tiến hành phản ứng [19]. Cũng như ảnh hưởng của nó đến các
chỉ tiêu kỹ thuật của biodiezel được tạo thành (thành phần cất, nhiệt độ chớp lửa,
nhiệt độ đông đặc, khối lượng riêng ). Tuy nhiên metanol là một hóa chất nguy
hiểm nên cần phải cận thận trong quá trình sử dụng.
Thuật ngữ transesterification được sử dụng để mô tả một nhóm phản ứng
quan trọng mà trong đó xảy ra quá trình trao đổi hợp phần OR
1
của este bởi hợp
phần OR
2
của một ancol, phản ứng thường được xúc tác bởi axit, bazơ hoặc enzym
điểm chớp cháy cao, chỉ số xetan lớn, tính nhờn cao khi được pha trộn với nhiên
liệu đốt nén của dầu mỏ sẽ cải thiện tính bôi trơn của nhiên liệu [5], có thể bị phân
hủy sinh học, thân thiện với môi trường do trong quá trình sử dụng bức xạ ít carbon
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
monoxit, cũng như các khí thải khác so với các nhiên liệu hóa thạch thông thường
[18].
1.4.2. Đặc tính của biodiezel
So sánh tính chất của biodiezel, diezel truyền thống
Cũng giống như diezel sản xuất từ dầu mỏ, biodiezel có thể sử dụng cho các
động cơ đốt trong. Biodiezel có thể được sử dụng trong các động cơ đốt-nén thông
thường [40]. Ngoài ra, biodiezel cũng có thể được sử dụng dưới dạng tinh khiết
hoặc pha trộn với diezel theo các tỉ lệ (kí hiệu là Bxx, ví dụ như B20 là 20 %
biodiezel trong 80 % diezel) để có thể làm giảm lượng phát thải hạt rắn khỏi động
cơ [41].
Bảng 1.1: Một số chỉ tiêu kỹ thuật của biodiezel và diezel gốc khoáng
STT
Tính chất
Diezel
gốc khoáng
Biodiezel
1
Khối lượng riêng (kg/m
3
)
820 860
860 900
2
Độ nhớt
2,0 4,5
Trong chu trình sản xuất và sử dụng biodiezel thì ban đầu khí CO
2
trong khí quyển
được hệ thực vật hấp thụ trong quá trình quang hợp.
Sau đó, dầu được chiết xuất từ các bộ phận của thực vật và được chuyển hóa
thành biodiezel. Khi nhiên liệu biodiezel cháy sẽ sinh ra CO
2
và các bức xạ khác
quay trở lại khí quyển. Quá trình này không làm tăng thêm lượng CO
2
trong không
khí bởi sau đó hệ thực vật sẽ hấp thụ lại CO
2
trong quá trình quang hợp để phát
triển. Đối với nhiên liệu hóa thạch như than đá, hoặc dầu mỏ khi bị đốt cháy thì toàn
bộ cacbon sẽ chuyển thành CO
2
hoặc CO làm tăng hàm lượng CO
2
trong không khí
gây ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường. Sử dụng biodiezel làm nhiên liệu sẽ làm
giảm sự phát thải khí CO ra ngoài không khí.
Hình 1.8: Chu trình sản xuất và sử dụng biodiezel.
Biodiezel là các metyl este (có oxi), còn có diezel gốc khoáng là các
hydrocacbon (không có oxi) nên khi sử dụng nhiên liệu có chứa biodiezel càng lớn
thì lượng khí CO bức xạ sẽ càng giảm, vì trong biodiezel có nhiều oxi hơn diezel
nên phản ứng oxi hóa giữa CO và O
2
diễn ra hoàn toàn tạo thành CO
tự do < 3 %. Nếu hàm lượng axit béo tự do > 3 % thì cần sử dụng lượng bazơ nhiều
hơn để trung hòa FFA, nhưng khi đó phản ứng sẽ sinh nhiều xà phòng và nước hơn.
Xà phòng sinh ra làm tăng độ nhớt của hỗn hợp phản ứng, tạo thành gel và làm cho
việc tách glyxerin trở nên khó khăn hơn. Đồng thời, phản ứng còn sinh ra nhiều
nước có thể làm cho metyl este bị thủy phân ngược lại trở về axit béo và metanol,
do đó tiêu tốn nhiều xúc tác hơn và hiệu suất của phản ứng bị giảm đi đáng kể [12].
1.5.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng
Trong các phản ứng hóa học, nhiệt độ luôn ảnh hưởng tới tốc độ của phản
ứng. Đối với phản ứng este chéo hóa nhiệt độ có vai trò thúc đẩy phản ứng. Chẳng
hạn đối với phản ứng metanol phân dầu hạt bông sử dụng xúc tác sulfuric axit thì
các đồ thị trên hình 1.9 chỉ ra rằng độ chuyển hóa tăng lên khi nhiệt độ tăng. Khi
nhiệt độ tăng lên thì độ nhớt của dầu giảm đi, các phân tử trở nên linh động hơn và
Luận văn Thạc sỹ Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
Nguyễn Việt Hùng Cao học Khóa 2011-2013
tần xuất va chạm với nhau nhiều hơn nên dễ xảy ra phản ứng hơn. Nhưng khi nhiệt
độ tăng lên vượt quá một ngưỡng tối ưu nào đó thì năng suất tạo ra biodiezel sẽ
giảm vì nhiệt độ phản ứng cao cũng sẽ thúc đẩy các phản ứng xà phòng hóa và thủy
phân metyl este. Khi nhiệt độ phản ứng đạt đến nhiệt độ sôi của metanol trong hỗn
hợp phản ứng, sẽ có nhiều bong bóng metanol được hình thành, sẽ hạn chế sự
chuyển khối trên bề mặt phân cách pha. Đồng thời metanol bị bay hơi làm giảm
hiệu suất phản ứng và gây ô nhiễm môi trường bởi metanol rất độc hại.
Hình 1.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng đến độ chuyển
hóa của dầu hạt bông (cottonseed oil) [42].
Theo một số nghiên cứu thì các phản ứng sử dụng xúc tác bazơ tiến hành ở
nhiệt độ thấp hơn so với các phản ứng sử dụng xúc tác axit [24].
1.5.3. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng
Nghiên cứu của Freedman [43] đã cho thấy rằng tốc độ chuyển hóa tăng theo
thời gian phản ứng. Vì ban đầu phản ứng diễn ra chậm do sự trộn lẫn và phân tán
của metanol vào dầu, mỡ. Sau một thời gian thì tốc độ phản ứng tăng lên rất nhanh.
1.6. Xúc tác cho phản ứng este hóa chéo
Các xúc tác axit, bazơ và enzym là các loại xúc tác đã được nghiên cứu cho
quá trình sản xuất biodiezel. Việc sử dụng xúc tác enzym – bazơ cho sản xuất
bidiezel đã thu hút được nhiều sự quan tâm do enzym chịu được các axit béo tự do
và nước trong dầu, tránh tạo ra xà phòng nên việc tinh chế biodiezel và glyxerin là
dễ dàng hơn [38], Tuy nhiên, theo phương pháp này thì giá thành sản phẩm rất cao.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng xúc tác được sử dụng cho phản ứng este chéo hóa có
thể là xúc tác đồng thể [20, 21] hoặc xúc tác dị thể [22, 30]. Việc sử dụng xúc tác
Copyright: Tài liệu đại học ©