BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẦU NHỜN SINH
HỌC GỐC TỪ MỠ CÁ BASA

Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

TS. BÙI THỊ BỬU HUÊ

ĐOÀN THỊ TRÚC LY
MSSV: 2041641
Lớp: Công Nghệ Hoá Học
Khoá: 30
Cần Thơ tháng 11 năm 2008


Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN
””

Em xin chân thành cảm ơn cô TS. Bùi Thị Bửu Huê. Cô đã cho em những ý
tưởng khoa học, tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đề tài, truyền đạt cho
em những kiến thức cũng như các phương pháp cần thiết để xử lý một vấn đề khoa
học. Cô đã dành những tình cảm cao quý của một nhà giáo để động viên an ủi em

1. Họ và tên SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly, MSSV: 2041641
Lớp: Công Nghệ Hóa Học

khóa: K30

2. Tên đề tài (là đề tài LVTN hay TLTN và tên đề tài): Nghiên cứu tổng hợp
dầu nhờn sinh học gốc từ mỡ cá basa.
3. Địa điểm: Phòng thí nghiệm Hóa Hữu Cơ - Bộ Môn Hóa Học - Khoa Khoa
Học - Trường Đại Học Cần Thơ.
4. Họ và tên CBHD: TS. Bùi Thị Bửu Huê
5. Mục tiêu của đề tài:
Hiện nay, dầu nhờn là chất bôi trơn chủ yếu trong nghành công nghiệp và
dân dụng. Mỗi năm Việt Nam tiêu thụ khoảng 120.000 tấn dầu bôi trơn mà toàn
bộ lượng dầu này phải nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu thành phẩm hoặc dầu
gốc cùng với các phụ gia. Trong khi đó, hầu như toàn bộ lượng dầu nhờn đã qua
sử dụng lại dùng không đúng mục đích hoặc thải trực tiếp vào môi trường gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Đồng Bằng Sông Cửu Long mỗi năm tiêu thụ khoảng 400.000 tấn cá tra, cá
basa với lượng mỡ khoảng 60.000 tấn. Tuy nhiên nếu lượng mỡ này không tận
dụng mà thải ra môi trường thì sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
theo chiều hướng xấu.
Trước thực trạng trên cần phải có những nghiên cứu tận dụng các nguồn
phế phẩm trên nhằm góp phần bảo vệ môi trường. Đã có nhiều nghiên cứu trong
và ngoài nước về tổng hợp dầu nhờn sinh học từ các nguồn nguyên liệu như dầu
SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

ii


Phiếu đề nghị đề tài luận văn tốt nghiệp


SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ

Đoàn Thị Trúc Ly

Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

Ý KIẾN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Bùi Thị Bửu Huê

Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV VÀ TLTN

iv


Nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA

------------Cần Thơ, ngày tháng



...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
d. Kết luận đề nghị và kiểm điểm
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2008

Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

vi


Nhận xét và đánh giá của cán bộ phản biện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA



Nhận xét và đánh giá của cán bộ phản biện

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
h. Kết luận đề nghị và kiểm điểm
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2008

Cán bộ phản biện

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

viii


Mục lục

MỤC LỤC
·¸
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………………..i
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP………………………………ii
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN………………………..v

IV.2 Công dụng làm mát ...................................................................................... 14
IV.3 Công dụng làm sạch ..................................................................................... 14

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

ix


Mục lục

IV.4 Làm kín......................................................................................................... 14
IV.5 Chức năng bảo vệ bề mặt kim loại ............................................................... 14
V.

Phân loại dầu nhờn................................................................................................ 15
V.1

Phân loại dầu nhờn theo độ nhớt .................................................................. 15

V.1

Phân loại dầu nhờn theo tính năng ............................................................... 16

V.3

Phân loại dầu nhờn theo ý nghĩa sử dụng..................................................... 17

VI. Những chỉ tiêu về chất lượng của dầu nhờn ......................................................... 17
VI.1 Độ nhớt ......................................................................................................... 18
VI.2 Chỉ số độ nhớt............................................................................................... 19



Mục lục

II.2

Nhược điểm .................................................................................................. 26

III. Một số phương pháp hóa học được ứng dụng trong tổng hợp dầu nhờn sinh học.. 27
III.1

Phương pháp traneste hóa............................................................................. 27

III.1.1
a.

Ưu điểm................................................................................................... 29

b.

Nhược điểm............................................................................................. 29

III.1.2

Sử dụng xúc tác bazơ......................................................................... 29

a.

Ưu điểm................................................................................................... 29


Ưu điểm................................................................................................... 33

b.

Nhược điểm............................................................................................. 33

Phương pháp estolide hóa [14] ....................................................................... 33

CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU VỀ CÁ BASA ................................................................ 35
I.

II.

Giới thiệu về cá basa............................................................................................. 35
I.1

Các đặc điểm chính của cá basa [11] .............................................................. 35

I.2

Thành phần hóa học của mỡ cá basa ............................................................ 36

I.3

Các loại axit béo trong mỡ cá basa............................................................... 37

Ứng dụng của mỡ cá basa..................................................................................... 38

PHẦN BA: THỰC NGHIỆM ....................................................................................... 39
CHƯƠNG I. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 40

Chỉ số axit.......................................................................................... 46

II.1.4

Chỉ số xà phòng................................................................................. 47

II.1.5

Chỉ số iod........................................................................................... 48

Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình tổng hợp dầu nhờn sinh học.... 49

CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM.................................................................................... 52
I.

II.

Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .............................................................. 52
I.1

Hóa chất........................................................................................................ 52

I.2

Thiết bị và dụng cụ ....................................................................................... 52

Kết quả thực nghiệm............................................................................................. 53
II.1

Kết quả xác định một số chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu mỡ cá basa ......... 53


Danh sách hình và sơ đồ

DANH SÁCH HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
¹º

Danh mục
Trang
Hình
Hình II.1: Ký hiệu chỉ loại dầu nhờn “10W - 30” của Castrol được bán ở Mỹ
15
Hình II.2: Dầu nhờn sinh học
25
Hình II.3: Phản ứng epoxy hóa axit béo không no của dầu thực vật
32
Hình II.4: Phản ứng mở vòng epoxy
32
Hình II.5: Phương trình phản ứng hình thành tallow - oleic estolide 234
ethylhexyl esters
Hình II.6: Cá basa
35
Hình III.1: Cấu trúc của silicagel
50
Hình III.2: Sắc ký lớp mỏng
50
Hình III.3: Cấu trúc của mono, di, trieste
51
Hình III.4: Bản mỏng sau quá trình epoxy
55
Hình III.5: Bản mỏng ứng với xúc tác 2%

54
Bảng III.3: Kết quả một số chỉ tiêu đạt được ở qui trình I
63
Bảng III.4: Kết quả một số chỉ tiêu đạt được ở qui trình II
63

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

xiii


Chữ viết tắt

CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt
EtOAc
PE
TMP
2-EH

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

Etyl axetat
Petroleum ether
Trimethylolpropan
2- ethylhexyl alcohol

xiv


từ mỡ cá tra, cá basa để điều chế biodiesel, nhưng việc tận dụng nguồn nguyên liệu
này để điều chế dầu nhờn sinh học vẫn còn mới mẻ. Trước thực trạng đó cần phải có
những nghiên cứu tận dụng các nguồn phế phẩm trên góp phần bảo vệ môi trường.
Chính nguyên nhân đó, đã thúc đẩy em chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp dầu
nhờn sinh học gốc từ mỡ cá basa”, để làm luận văn tốt nghiệp khóa học của mình.

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

2


Giới thiệu chung

B.

Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phản ứng traneste hóa, epoxy hóa, estolide

hóa và este hóa để điều chế 2 loại dầu nhờn sinh học gốc từ mỡ cá basa:
-

Este của các axit béo với TMP.

-

Estolide este của axit béo với 2-EH.

Đánh giá chất lượng của 2 sản phẩm dầu nhờn gốc tổng hợp được.

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly


Cách đây 100 năm, thậm chí con người vẫn chưa có khái niệm về dầu nhờn. Tất
cả các loại máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng mỡ lợn và sau đó dùng dầu
ôliu. Khi dầu ôliu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụng các loại dầu thảo mộc
khác.
Khi ngành chế biến dầu mỏ ra đời, sản phẩm chủ yếu tại các nhà máy chế biến
dầu mỏ là dầu hỏa, phần còn lại là mazut (chiếm 70 - 90 %) không được sử dụng và coi
như bỏ đi. Nhưng khi ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển thì lượng cặn mazut càng
ngày càng lớn, buộc con người phải nghiên cứu để sử dụng nó vào mục đích có lợi.
Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thảo mộc hoặc mỡ lợn với tỉ lệ thấp
để tạo ra dầu bôi trơn, nhưng chỉ ít lâu sau người ta đã biết dùng cặn dầu mỏ để chế tạo
ra dầu nhờn.
Năm 1870 ở Creem (Nga), tại nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo được dầu
nhờn từ dầu mỏ, nhưng chất lượng thấp. Nhà bác học người Nga nổi tiếng Mendeleep
chính là một trong những người chú ý đầu tiên đến vấn đề dùng mazut để chế tạo ra
dầu nhờn.
Năm 1870 - 1871, Ragorzin đã xây dựng một xưởng thí nghiệm nhỏ về dầu
nhờn.

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

5


Lược khảo tài liệu

Năm 1876 - 1877, Ragorzin xây dựng ở Balakhan một nhà máy chế biến dầu
nhờn đầu tiên trên thế giới có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất
được bốn loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa
đông. Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của Ông, nhiều cơ sở khoa học của ngành sản xuất dầu

gốc, nhưng về sau khi ngành công nghiệp nặng và chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi
lượng dầu nhờn ngày càng nhiều và chủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu
chuẩn về chất lượng ngày càng cao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của
quá trình chưng cất chân không dầu mỏ có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để
sản xuất dầu nhờn gốc có độ nhớt cao. Tóm lại, nguyên liệu chính để sản xuất dầu
nhờn gốc là cặn mazut và gudron. Tuy vậy chúng được sản xuất từ quy trình pha trộn
trên cơ sở bốn loại nguyên liệu:
+ Phân đoạn dầu nhờn nhẹ (LVGO: Light Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi từ
300οC - 350οC.
+ Phân đoạn dầu nhờn trung bình (MVGO: Medium Vacuum Gas Oil) có nhiệt
độ sôi từ 350οC - 420οC.
+ Phân đoạn dầu nhờn nặng (HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil) có nhiệt độ sôi
từ 420οC - 500οC.
+ Phân đoạn dầu cặn (bright stock): sôi khoảng trên 500οC.
Thành phần của hydrocacbon có trong dầu nhờn được trình bày ở bảng II.1.
Thông thường có bốn loại dầu gốc tương ứng với bốn phân đoạn chưng cất nói
trên là: dầu gốc SN 150, dầu gốc SN 300, dầu gốc SN 450, và dầu gốc cặn BS 150.
Với: SN (Solvent Neutral - chỉ dầu trung tính làm sạch bằng dung môi).
BS (Bright Stock - dầu cặn).
150; 300; 450 chỉ độ nhớt qui ước ở 100οF (37.8οC)
Cần lưu ý rằng bốn phân đoạn dầu nhờn với độ sôi đã chỉ ra ở trên chỉ mang
tính chất tương đối. Trong sản xuất, tùy thuộc loại dầu thô đem đi chế biến cũng như
những yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế, người ta có thể chia bốn phân đoạn dầu nhờn theo
những phạm vi độ sôi khác nhau sao cho hợp lý và kinh tế nhất.

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

7



Bảng II.1: Thành phần hydrocacbon trong dầu nhờn (mỏ Poncacity)
Thành phần của các phân đoạn này gồm những phân tử hydrocacbon có số
cacbon trong phân tử từ C21 - C40. Những hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng
lượng phân tử lớn (1000 - 10000), cấu trúc phức tạp, bao gồm:
+ Các parafin mạch thẳng và mạch nhánh.
+ Các hydrocacbon naphten đơn hay đa vòng thường có gắn nhánh phụ là các
parafin.
+

Các hydrocacbon thơm đơn hay đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh ankyl,

nhưng chủ yếu là 1 đến 3 vòng.
+

Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu là lai hợp giữa naphten và parafin, giữa

naphten và hydrocacbon thơm.
+

Các hợp chất chứa dị nguyên tố hydrocacbon như các hợp chất chứa các

nguyên tố oxy, nitơ, lưu huỳnh cũng chiếm phần lớn trong phân đoạn dầu nhờn.
Các hợp chất chứa kim loại cũng gặp trong phân đoạn này.
Ngoài những thành phần kể trên trong dầu bôi trơn còn tồn tại các hợp chất
nhựa, asphalten. Đây là những thành phần làm giảm chất lượng của dầu bôi trơn, chúng
có màu sẫm, dễ bị biến chất, tạo cặn trong dầu khi làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

8

những ưu điểm này mà dầu nhờn tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều, nhất là
trong các động cơ phản lực.
Có hai phương pháp chính để phân loại dầu nhờn tổng hợp:

SVTH: Đoàn Thị Trúc Ly

9


Lược khảo tài liệu

Phương pháp 1: dựa vào một số tính chất đặc thù để phân loại như: độ nhớt,
khối lượng riêng.
Phương pháp 2: dựa vào bản chất của chúng.
Theo phương pháp 2 người ta chia dầu nhờn tổng hợp thành những loại chính sau:
+ Hydrocacbon tổng hợp.
+ Ester hữu cơ.
+ Poly glycol.
+ Ester photphat.
Bốn hợp chất chính này chiếm trên 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ trên thực tế.
III.2.1

Nhóm hydrocacbon tổng hợp
Hydrocacbon tổng hợp được sản xuất nhờ quá trình polyme hóa các olefin, alkyl

hóa các olefin hay các clo - parafin bằng benzen, ngưng tụ - khử clo các dẫn xuất clo parafin. Trên thực tế thường dùng các chất như polyizobuten, các oligome của các
olefin, các polyalkylbenzen... Bản chất hóa học của chúng là các hydrocacbon khá tinh
khiết.
Hydrocacbon tổng hợp là loại dầu tổng hợp phát triển nhanh nhất, chúng thường
được sản xuất từ các nguyên liệu lấy từ dầu thô. Khác với dầu bôi trơn gốc khoáng, các