Trang 1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH CHUYỂN
HÓA BIODIESEL TỪ MỠ CÁ TRÊN CƠ SỞ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB
đã được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ vô cùng quý giá của gia đình, thầy cô, nhà trường
và bạn bè.
Bằng tất cả lòng chân thành của mình, con xin được nói lời cảm ơn đến cha mẹ,
bà ngoại, anh, chị, em và mọi người trong gia đình. C ảm ơn mọi người đã luôn bên
con, động viên con, giúp đỡ con, tạo mọi điều kiện cho con hoàn thành xuất sắc luận
văn tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn thầy PGS.TSKH. Lê Xuân Hải. Thầy là người trực tiếp giúp tôi,
hướng dẫn tôi từng bước một đi đến hoàn thành luận văn tốt nghiệp một cách tốt đẹp.
Tôi xin được xưng “con” với thầy để bày tỏ lòng kính trọng với một người thầy tâm
huyết với nghề. Thầy không những giúp tôi về mặt vật chất, thầy còn dạy tôi nhiều
điều trong cuộc sống. Làm việc với thầy, tôi thấy mình còn nhiều điều cần phải học để
hoàn thiện bản thân.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Chế Biến Dầu Khí, bộ
môn Quá Trình và Thiết Bị, bộ môn Hữu Cơ, cảm ơn tất cả các thầy cô thuộc Khoa Kỹ
Thuật Hóa Học, cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM đã t ạo điều kiện thuận
lợi cho tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin cám ơn những người bạn của tôi (anh Hùng, anh Long, anh Đăng,
Tùng, My, Nguyên, anh Lợi và các bạn khác), những người đã đóng góp cho tôi những
ý kiến, cùng tôi giải quyết những khúc mắc, khó khăn trong lúc nghiên cứu. Mọi người
luôn là bạn tốt của tôi.
Tôi xin cám ơn một người, người này đã động viện tôi, cho tôi thêm nghị lực để
tôi có được thành công này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn chính bản thân mình đã cố gắng
và đã không phụ lòng những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Nhân dịp tết sắp đến, tôi xin chúc cha mẹ, ngoại, mọi người trong gia đình, thầy
Lê Xuân Hải, quí thầy cô thuộc các bộ môn trong khoa Kỹ Thuật Hóa Học, và toàn thể
3. Qui trình công nghệ tiêu biểu ............................................................................................ 27
II. GLYCERINE ....................................................................................................................... 29
1. Một số tính chất và ứng dụng của Glycerine .................................................................... 29
2. Các phản ứng hóa học của quá trình loại xà phòng trong tinh chế glycerine ................... 32
III. MÔ HÌNH HÓA – TỐI ƯU HÓA ...................................................................................... 33
1. Mô hình hóa ...................................................................................................................... 33
1.1. Khái niệm .......................................................................................................................... 33
1.2. Thủ tục xây dựng mô tả toán học ...................................................................................... 33
2. Tối ưu hóa ......................................................................................................................... 34
2.1. Các thành phần cơ bản của bài toán tối ưu ....................................................................... 34
2.2. Phát biểu bài toán tối ưu ................................................................................................... 34
2.3. Thủ tục xác lập và giải bài toán tối ưu .............................................................................. 35
2.4. Nguyên lý cực đại ............................................................................................................. 35
CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA
BIODIESEL TỪ MỠ CÁ TRÊN CƠ SỞ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB .................. 41
Trang 4
I. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA BIODIESEL ......... 41
II. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA BIODIESEL TRÊN CƠ SỞ NGÔN NGỮ
MATLAB ...................................................................................................................................... 50
1. Khái quát ........................................................................................................................... 50
2. Mô hình 1 bình phản ứng chuyển hóa gián đoạn .............................................................. 52
3. Mô hình 1 bình phản ứng chuyển hóa liên tục .................................................................. 55
4. Mô hình 2 bình phản ứng nối tiếp nhau, chuyển hóa liên tục ........................................... 55
5. Mô hình 3 bình phản ứng nối tiếp nhau, chuyển hóa liên tục ........................................... 56
III. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ BÀN LUẬN ......................................................................... 56
1. Mô phỏng quá trình chuyển hóa xảy ra trong 1 thiết bị khuấy lí tưởng hoạt động gián
đoạn .......................................................................................................................................... 56
1.2. Hóa chất sử dụng .............................................................................................................. 83
1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ......................................................................................... 83
2. Phương pháp thí nghiệm ................................................................................................... 84
II. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................................................ 86
1. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................................ 86
Trang 5
2. Bàn luận ............................................................................................................................ 89
III. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH TINH CHẾ ...................................... 90
1. Giai đoạn phản ứng loại xà phòng .................................................................................... 90
2. Mô hình tháp chưng cất 2 cấu tử ....................................................................................... 92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 99
I. KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 99
II. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................................... 100
1. Khảo sát các công đoạn của qui trình gián đoạn ............................................................. 100
2. Phát triển qui trình liên tục .............................................................................................. 101
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 105
Pl-1. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB ............................................................................................. 105
1. Khái niệm ........................................................................................................................ 105
2. Phần mềm bao gồm các thành phần ................................................................................ 106
3. Lịch sử hình thành .......................................................................................................... 106
4. Một số phép toán cơ bản trong MATLAB ...................................................................... 108
4.1. Các lưu ý: ........................................................................................................................ 108
4.2. Một số phép toán và lệnh ................................................................................................ 108
PL-2. CODE LẬP TRÌNH ......................................................................................................... 110
1. Các kí hiệu dùng trong lập trình mô phỏng .................................................................... 110
2. Các hàm số ...................................................................................................................... 118
3. Code lập trình cho các mô hình ...................................................................................... 119
Trang 7
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, nhu cầu sử dụng nhiên liệu và sản phẩm dầu mỏ phát triển mạnh dẫn
đến phát sinh nhiều vấn đề cần được giải quyết như: nhiên liệu ngày càng cạn kiệt, nạn
ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ, các lò đ ốt công nghiệp ngày càng gia tăng.
Điều này đang đòi hỏi các nhà khoa học phải nghiên cứu tìm ra các biện pháp nhằm
góp phần giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng nhiên
liệu.
Nhiên liệu sinh học đã mở ra một trang mới trong lĩnh vực nhiên liệu. Ngoài
chức năng như một phụ gia tăng cường oxy cho quá trình cháy, nhiên liệu sinh học còn
thay thế nhiên liệu khoáng đang ngày càng cạn kiệt, bởi đây là nhiên liệu có thể tái
sinh được. Hiện nay, nhiên liệu sinh học chủ yếu là biodiesel và bioethanol. Hai loại
nhiên liệu sinh học này được dùng khá phổ biến để pha chung nhiên liệu hóa thạch với
tỉ lệ thích hợp, đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường.
Trang 9
CHƯƠNG 1
DIESEL VÀ BIODIESEL
I. DIESEL [11]
Nhiên liệu diesel là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ (còn gọi là
petrodiesel), với khoảng nhiệt độ sôi từ 250 đến 370
0
C, với số nguyên tử cacbon từ C
14
đến C
20
Để đánh giá chất lượng petrodiesel, hiện nay người ta đang sử dụng trên dưới 20
chỉ tiêu kỹ thuật khác nhau [bảng 1], trong đó một số chỉ tiêu quan trọng được nêu
dưới đây:
- Trị số cetane: Đây là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của nhiên liệu diesel,
đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại
lượng quy ước, có giá trị (là một số nguyên nhận giá trị từ 0 đến 100) bằng tỷ số phần
trăm thể tích của n-cetane (C
16
H
34
) trong hỗn hợp của nó với α-methyl naphthalene
(C
10
H
7
CH
3
) sao cho hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy tương đương với mẫu nhiên
liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (theo quy ước thì α-methyl
naphthalene có trị số cetane bằng 0 và n -heptane có trị số cetane bằng 100). Trị số
cetane được xác định theo phương pháp thử ASTM-D.613. Tuy nhiên phương pháp
thử này tốn rất nhiều thời gian và nhiên liệu chuẩn nên người ta đề nghị ra phương
pháp tính toán trị số cetane ước lượng và được gọi là chỉ số cetane. Việc tính toán này
dựa trên một số yếu tố của diesel như tỉ trọng, nhiệt độ sôi trung bình,...
- Độ nhớt: đây cũng là một chỉ tiêu rất quan trọng đối với nhiên liệu diesel vì độ
nhớt ảnh hưởng đến khả năng bơm và phun nhiên liệu vào xilanh. Độ nhớt động học
được xác định ở 40
0
C theo phương pháp thử ASTM-D.445 (TCVN 3171-1995).
- Nhiệt trị: là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng
Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg max D.2622
D.5453
6701:2000
500
Điểm chớp cháy,
0
C min D.3828
D.93
6608:2000 55
Độ nhớt động học ở 40
0
C, mm
2
/s D.445 3171:2003 2 – 4,5
Điểm đông đặc,
0
C max D.97 3753:1995 +6
Hàm lượng nước, mg/kg max E 203 200
Khối lượng riêng ở 15
0
C, kg/m
3
D.1298
D.4502
6594:2000 820-860
(*): Phương pháp tính chỉ số cetane không áp dụng cho các lọai nhiên liệu diesel có phụ
gia cải thiện chỉ số cetane.
Trong thực tế, khi động cơ nhiên liệu diesel hoạt động, thường thải ra một lượng
Bảng 2 –Chỉ tiêu chất lượng cho Biodiesel B100
Các chỉ tiêu Phương pháp thử
ASTM
Giới hạn Đơn vị
Điểm chớp cháy D 93 130,0 min
0
C
Hàm lượng nước và
cặn cơ học
D 2709 0,050 max % thể tích
Độ nhớt động học, 40
0
C D 445 1,9 – 6,0 mm
2
/s
Hàm lượng lưu huỳnh D 5453 0,05 max % khối lượng
Chỉ số cetane D 613 47 min
Chỉ số acid D 664 0,80 max mg KOH/ g
So với Petrodiesel, biodiesel có những ưu điểm như:
- Biodiesel cháy tốt hơn petrodiesel.
Trang 13
- Biodiesel có nguồn gốc sinh học nên có những tác động tích cực đến môi
trường như: giảm lượng mưa axít, giảm hiệu ứng nhà kính khi đốt cháy do giảm lượng
phát thải của các hydrocacbon chưa cháy, các hydrocacbon thơm, CO, muội than, bồ
hóng, ...
- Biodiesel là chất không độc, dễ phân hủy sinh học (98% trong 3 tuần so với
diesel chỉ 50%).
xuất biodiesel từ qui trình sản xuất gián đoạn sang qui trình sản xuất liên tục.
Trang 14
Bảng 3 – Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel
Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel
Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17
Độ nhớt động học ở 40
0
C, mm
2
/s 1,3 – 4,1 4,0 – 6,0
Tỉ trọng ở 15
0
C, lb/gal 7,079 7,328
Hàm lượng nước và cặn cơ học, max 0,05 0,05
Điểm chớp cháy,
0
C 60 - 80 100 – 170
Điểm đông đặc,
0
C -15 - 5
-3 – 12
Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65
2. Tình hình sử dụng nhiên liệu diesel trên thế giới và Việt Nam
2.1. Trên thế giới
Việt Nam, khoảng gần 40.000 chiếc. Năm 2001, con số này còn ở mức dưới 10%.
Thông thường, máy dầu được ưa chuộng trong lĩnh vực chuyên chở. Sau Ford Transit,
lần lượt xuất hiện Mercedes-Benz Sprinter và Toyota Hiace mới làm tăng thêm lựa
chọn cho khách hàng đối với loại xe chở khách 16 chỗ trang bị động cơ dầu. Nhưng
với các xe 7 chỗ chở xuống, sự hiện diện của loại động cơ này còn ở mức rất khiêm
tốn.
Gần như độc chiếm thị trường xe pickup (Pickup là loại xe bán tải đa năng được
chế tạo dựa trên cơ sở xe jeep và chỉ kém jeep khả năng vượt chướng ngại vật) trong
nước, với sự cạnh tranh không đáng kể từ Isuzu D-Max, nhưng số xe Ford Ranger bán
ra cả năm 2005 cũng mới đạt 778 chiếc, chiếm 15% tổng số xe Ford tiêu thụ được. Ở
dòng xe đa dụng hiện cũng chỉ có chiếc Isuzu Hi -Lander và một phiên bản Everest là
trang bị động cơ diesel. Có thể đây vẫn sẽ là mảnh đất tiềm năng nhất đối với xe máy
dầu ở Việt Nam. Theo Ford, xe máy dầu chiếm tới 75% số Everest hãng sản xuất.
Từ đó, ta thấy rằng thị trường động cơ sử dụng nhiên liệu diesel đang mở rộng
trong tương lai trên khắp thê giới. Điều đó càng khẳng định vai trò thay thế của nhiên
liệu sinh học biodiesel ngày càng quan trọng. Ở nước ta hiện nay đã có một cơ sở sản
xuất biodiesel ở tỉnh An Giang. Dù còn gặp nhiều khó khăn về giá cả nguyên vật liệu,
công nghệ, chưa có chỉ tiêu đánh giá chất lượng từ phía bộ khoa học- công nghệ...
nhưng đã mở ra một tương lai sáng lạn cho nhiên liệu sinh học biodiesel ở Việt Nam.
3. Nguyên liệu sản xuất Biodiesel
3.1. Các nguồn nguyên liệu chính
Dầu thực vật
Trang 16
Dầu thực vật chủ yếu thu được ở trong phần hạt (cũng có một số ngoại lệ dầu nằm
trong phần thịt quả, như bơ). Thành phần chính của dầu thực vật là triglyceride. Hàm
lượng triglyceride có trong dầu thực vật khoảng 90 - 98%, một lượng nhỏ
monoglyceride, diglyceride, acid béo tự do 1 - 5% gồm phospholipids, phosphotides,
carotenes… và một lượng nhỏ nước. Dầu thực vật không chứa các hợp chất lưu huỳnh.
C10:0 Acid captic 0.01
C12:0 Acid lauric 0.18
C14:0 Acid miristic 0.89
C16:0 Acid panmitic 36.5
C16:1 Acid panmitoleic 0.16
C18:0 Acid stearic 4.49
C18:1 Acid oleic 40.45
C18:2 Acid linoleic 15.62
C18:3 Acid linolenic 0.94
C20:0 Acid arachidic 0.38
C20:1 Acid gadoleic 0.21
C22:0 Acid behenic 0.14
Mỡ động vật
Mỡ động vật được chia ra làm 2 nhóm : mỡ động vật trên cạn và mỡ động vật
dưới nước. Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều acid béo no, chủ yếu là acid panmitic và
acid stearic (mỡ heo, mỡ bò). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều acid béo thuộc nhóm
omega-6 hơn, hầu như không có omega-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điều kiện
nhiệt độ thường. Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng acid béo không no thuộc
nhóm omêga-3 tương đối lớn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ thường.
Trang 18
Nước ta thuộc vùng nhiệt đới, có nhiều sông nước nên nghề nuôi và chế biến
thủy sản phát triển mạnh về cả chất và lượng, không chỉ phục vụ nhu cầu trong nước
mà còn hướng đến xuất khẩu. Trong đó phải kể đến nghề nuôi và chế biến cá da trơn ở
khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Hoạt động chế biến các sản phẩm từ cá da trơn
thải ra ngoài một lượng lớn các phế phẩm, ảnh hưởng đến môi trường, mà trong đó
chiếm chủ yếu là mỡ cá. Do đó, nếu sử dụng mỡ cá như nguồn nguyên liệu cho nhiên
liệu mới là một phương án có hiệu quả về mặt kinh tế lẫn cho môi trường.
Trang 19
Acid
Cm:n
Công thức phân tử Khối lượng phân tử Hàm lượng (%)
C12:0 C
12
H
24
O
2
200 0,37
C14:0 C
14
H
28
O
2
228 3,73
C15:0 C
15
H
30
O
2
242 0,13
C16:0 C
34
O
2
282 44,87
C18:2 C
18
H
32
O
2
280 10,41
C18:3 C
18
H
30
O
2
278 0,96
C20:0 C
20
H
40
O
2
312 0,22
C20:1 C
20
H
38
O
C22:5 C
22
H
34
O
2
330 0,13
C24:0 C
24
H
48
O
2
368 0,12
C22:6 C
22
H
32
O
2
328 0,33
Trang 20
413*]1[ +−=
beùoacidcaù môõ
MM
Khối lượng mol trung bình của mỡ cá :
với khối lượng mol trung bình của acid béo được tính như sau:
Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản,...), châu Phi và châu Úc cũng đã b ắt đầu nghiên cứu về
biodiesel. Hầu hết các nghiên cứu về biodiesel tập trung vào 2 vấn đề: xúc tác và các
yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Các hệ xúc tác được nghiên cứu đến nay
gồm: xúc tác kiềm, xúc tác acid, không dùng xúc tác, hóa siêu âm, xúc tác enzym, xúc
tác base không ion, xúc tác rắn. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng như:
tính chất của nguồn nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian phản ứng, tỉ lệ ancol:dầu, tỉ lệ xúc
tác:dầu, tốc độ khuấy trộn.
Tại Việt Nam, việc điều chế và thử nghiệm nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật bắt
đầu được quan tâm từ những năm 1980. Công trình lớn nhất được công bố có lẽ là
Luận án Tiến sĩ của tác giả Nguyễn Đức Minh vào năm 1997. Trong công trình này,
tác giả đã so sánh các tính năng kỹ thuật của nhiên liệu diesel có pha dầu đậu nành với
các hàm lượng 10, 20, …, 100% với nhiên liệu diesel truyền thống. Ngòai ra, tác giả
cũng đã thử nghiệm điều chế nhiên liệu biodiesel bằng phương pháp ester hóa dầu đậu
nành với ethanol, sử dụng xúc tác NaOH, nhiệt độ phản ứng khỏang 50 – 65
0
C, thời
gian phản ứng 6 – 7 giờ.
Trang 21
Trong khoảng 5 năm gần đây, các nghiên cứu về điều chế nhiên liệu biodiesel
từ dầu thực vật phế thải đã được thực hiện ở Hà Nội (Trung tâm Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ Quốc Gia) và Tp. Hồ Chí Minh (Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh). Các
nghiên cứu này chủ yếu đi theo hướng điều chế biodiesel bằng phương pháp ester hóa.
Từ năm 2000, một số nhóm nghiên cứu ở Viện Hóa Học, Viện Môi Trường (Trung
tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia) và ở Trung tâm Khoa học Môi
trường và Phát triển bền vững thuộc Đại học Quốc Gia Hà Nội bắt đầu nghiên cứu
công nghệ siêu âm để điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu thực vật.
Từ năm 2001, nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Công nghệ Chế biến Dầu khí và
Trung tâm Lọc – Hóa dầu (Trường Đại học Bách Khoa TPHCM) đã bắt đầu nghiên
Trong nỗ lực nâng cao hiệu suất của quá trình chuyển methyl ester hóa dầu dừa,
các tác giả Phạm Hòan Vũ và Đào Đức Phú đã thay thế xúc tác rắn axít bằng xúc tác
rắn kiềm. Ở đây, tác giả sử dụng K
2
CO
3
/Al
2
O
3
tự điều chế như là xúc tác. So với xúc
tác rắn axít SO
4
.SnO
2
sử dụng ở trên, xúc tác rắn kiềm này đã nâng hiệu suất phản ứng
lên rất cao, khỏang 87 – 92% mà vẫn giữ được điều kiện phản ứng tương đối đơn giản
(phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ khỏang 60
0
C, áp suất khí quyển, sự phân tách sản
phẩm tương đối dễ dàng). Theo các tác giả này, các yếu tố liên quan đến quá trình điều
chế xúc tác (như thời gian tẩm, thời gian nung và nhiệt độ nung) và tỷ lệ xúc tác quyết
định đến hiệu suất của phản ứng. Một điểm đáng lưu ý nữa là khả năng phản ứng phụ
thuộc rất lớn vào quá trình xử lý sơ bộ nguyên liệu dầu dừa trước khi thực hiện phản
ứng. Dầu dừa phải được lọc bỏ các tạp chất cơ học, chất xơ trước khi đưa vào hệ phản
ứng. Một trong những tác hại của những tạp chất này có lẽ là do ảnh hưởng che phủ
của chúng lên các tâm họat động cũng như các lỗ xốp của chất mang, nhất là trong giai
đọan đầu của phản ứng khi độ nhớt của dầu dừa còn khá cao, dẫn đến khả năng xúc tác
của hệ xúc tác rắn giảm xuống.
tác giả Ngu yễn Phúc Tuệ đã thử tính tóan sơ bộ để thiết kế phân xưởng sản xuất
biodiesel từ dầu thực vật thải với năng suất 50 tấn/ngày. Phương pháp để sản xuất là
phản ứng chuyển metyl ester hóa giữa ester của axít béo và methanol. Phản ứng được
thực hiện ở nhiệt độ thường với xúc tác KOH. Theo tác giả, với tổng số vốn đầu tư gần
5 triệu USD mỗi năm chúng ta có thể thu lãi hơn USD 900.000 với năng suất sản
phẩm là 15.000 tấn/năm (đây là năng suất tối thiểu của nhà máy). Vì vậy, theo tác giả,
dự án “Thiết kế phân xưởng sản xuất biodiesel từ dầu thải” là đáng giá về mặt kinh tế
và môi trường.
2. Nhiệm vụ luận văn
Luận văn này được thực hiện trong khuôn khổ của đề tài nghiên cứu trọng điểm
của ĐHQG Tp.HCM (tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ chế biến Biodiesel từ mỡ cá da
trơn phế thải và từ dầu hạt cây cao su. Mã số: B2008 – 20 – 03 TD) với các nội dung
sau:
a. Ứng dụng công cụ mô hình hóa toán học, với sự hỗ trợ của ngôn ngữ lập
trình MATLAB, mô phỏng đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số công
nghệ tới hiệu quả chuyển hóa biodiesel từ mỡ cá.
Trang 24
b. Ứng dụng nguyên lý cực đại Pontryagin xác định các hàm điều khiển tối ưu
(nhiệt độ T
opt
(t), suất lượng dòng methanol u2
opt
(t)) đảm bảo quá trình
chuyển hóa Biodiesel đạt được hiệu suất chuyển hóa mong muốn trong thời
gian ngắn nhất (bài toán tác động nhanh).
c. Nghiên cứu thực nghiệm để xử lý thu hồi Glycerine như một sản phẩm phụ
của quá trình chuyển hóa biodiesel đã được thực hiện ở qui mô pilot.
Trong phạm vi luận văn này, nguyên liệu chuyển hóa biodiesel là mỡ cá có hàm lượng
acid béo tự do thấp ( chỉ số acid AV<4), với thành phần chủ yếu là triglyceride khi
chuyển hóa biodiesel với tác nhân là methanol và xúc tác kiềm, các phản ứng hóa học
có thể xảy ra:
1
33
2
TG + CH OO
k
k
OH DG RC CH
→
+
←
(1’)
3
33
4
CH OO
k
k
DG OH MG RC CH
→
++
←
(2’)
5
33
6
CH OO
- các acid béo
k
i
,i=1÷9 –hằng số tốc độ của cá phản ứng
Trong các phản ứng trên, các phản ứng xảy ra chủ yếu là các phản ứng
(1’),(2’),(3’). Các phản ứng (4’),(5’) là các phản ứng phụ.
2. Xúc tác kiềm [11]
Các xúc tác kiềm thường dùng là NaOH, KOH, carbonate kim loại kiềm, các
alkoxide như CH
3
ONa, C
2
H
5
ONa … Cơ chế phản ứng khi dùng xúc tác kiềm:
Copyright: Tài liệu đại học ©