Đồ Án Nghiên cứu chế tạo và sử dụng nhiên liệu biodiezel

Đề tài: Nghiên cứu chế tạo và sử dụng nhiên liệu biodiezel


MỞ ĐẦU



Trong một vài năm gần đây, càng ngày càng có nhiều quan tâm đến nhiên liệu sinh học lỏng trong lĩnh vực giao thông vận tải ở nhiều quốc gia. Sự phát triển đó làm giảm thiểu thất nghiệp, an ninh năng lượng, cung ứng thực phẩm và dung môi .Giảm thiểu ô nhiễm môi trường là động lực quan trọng nhất. Nhưng bị cạnh tranh bởi các nguồn nguyên liệu hoá thạch và nhận thức chưa đúng của công chúng về tầm quan trọng của nguồn nhiên liệu này. Do nguồn nhiên liệu hoá thạch có giá thành thấp, truyền thống và sẵn có.
Nhưng hiện nay, do các nguồn nguyên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng ngày càng bị cạn kiệt trong khi nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng lên. Do sự tăng trưởng của nền kinh tế thế giới, gia tăng dân số và chiến tranh xung đột ở một số nước có tiềm năng về dầu mỏ làm cho giá thành dầu thô tăng cao và liên tục trong mấy năm trở lại đây. Ngoài ra, việc sử dụng các nguyên liệu hóa thạch này cũng là một tác nhân quan trong góp phần làm ô nhiễm môi trường trên toàn thế giới như: Hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozôn làm cho trái đất nóng dần lên, tăng lượng khí thải axít như: H2S, SOx, NOx .Gây ra hiện tượng mưa axít.
Do đó, việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới thay thế nhiên liệu hoá thạch thân thiện với môi trường đã được các nước trên thế giới quan tâm tìm kiếm và thử nghiệm từ nhiều năm nay. Việt nam chúng ta cũng nằm trong xu thế phát triển dó.
Các dạng năng lượng đã thử nghiệm và đưa vào sử dụng là: Năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh học Trong các loại năng lượng trên thì năng lượng sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học được quan tâm hơn cả vì nó được sản xuất từ loại nguyên liệu có thể nuôi trồng được. Lượng khí thải vào môi trường rất ít.
Ngày nay, các hợp chất chứa oxy đặt dưới luật không khí sạch sử dụng trong xăng kiểm soát ô nhiễm. Sự thành công của xăng chứa các hợp chất chứa oxy đã kích thích quan tâm sử dụng các hợp chất chứa oxy như là phụ gia giảm khí thải trong nhiên liệu diezel. Các hợp chất chứa oxy sử dụng như chất phụ gia diezel giống như nhiên liệu diezel nhưng có một hoặc nhiều nguyên tử oxy liên kết với mạch hydrocacbon. Các hợp chất có chứa oxy đã được nghiên cứu tỉ mĩ là phụ gia hoặc nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diezel mà nó đã chỉ ra các tính chất giảm khí thải. Các nhiên liệu chứa oxy cũng đặc biệt được quan tâm khi nó là nguồn năng lượng có tiềm năng tái tạo được.
Người ta sử dụng một dạng nhiên liệu khác đó là hỗn hợp của biodiezel và diezel. Biodiezel được coi là một loại nhiên liệu sinh học, khi trộn với diezel theo một tỷ lệ thích hợp làm cho nhiên liệu diezel giảm đáng kể lượng khí thải, ngoài ra ta có thể sử dụng biodiezel với động cơ diezel mà không cần phải cải tiến động cơ.
Nguyên liệu chính để điều chế biodiezel đó là từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, sinh khối thậm chí là từ dầu mỡ thải.
Hiện nay, việc nghiên cứu và sử dụng biodiezel phát triển mạnh mẽ ở các nước như: Mỹ, Tây Âu, Australia . ở Việt nam, việc nghiên cứu chế tạo và sử dụng nhiên liệu biodiezel trong tương lại không xa.


MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
Chương I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5
I. Khái quát chung về nhiên liệu khoáng và nhiên liệu Diezel [2,4,820,22]. 5
I.2 Tổng quan về dầu thực vật [8,10,11,15,18,20,22,23] 8
I.2.1 Thành phần hóa học của dầu thực vật [20,22,23]. 13
I.2.2 Tính chất lý học của dầu thưc vật [8,9.15,18,20,22,23]. 14
I.2.3 Tính chất hóa học của dầu thực vật [23]. 15
I.2.4 Các chỉ số quan trọng của dầu thực vật [20,22,23]. 16
I.2.5 Giới thiệu về một số dầu thông dụng [4,23]. 17
I.3.1 Nhiên liệu cho động cơ diezel :. 19
I.3.2 Khí thải của nhiên liệu diezel [7,8,9,22]. 22
I.4 Tổng quan về Biodiezel [7,8,11,18,20,21,22,23]. 22
I.4.1 Nhiên liệu sinh học. 22
I.4.2 Giới thiệu về biodiezel. 23
I.4.3 Quá trình tạo nhiên liệu diezel sạch. 24
I.4.4. Ưu, nhược điểm của Biodiezel. 25
I.4.5 Quá trình chuyển hóa este sản xuất biodiezel [8,20,22,23]. 28
I.4.5 Quá trình chuyển hóa este sử dụng xúc tác bazơ. 29
Chương II: THỰC NGHIỆM . 31
II. Tổng hợp biodiezel. 31
II.1 Điều chế xúc tác. 31
II.2. Yêu cầu chất lượng nguyên liệu để tổng hợp biodiezel 31
II.2.1. Metanol 31
II.2.2. Dầu Nành. 32
II.3. Tiến hành tổng hợp biodiezel 32
II.4. Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác. 34
II.4.1.Phương pháp TDP-NH3 34
II.4.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) nghiên cứu định tính pha tinh thể. 35
II.4.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM . 35
II.4.4. Phưong pháp sắc kí khí GC (Gas Chromatography) 36
II.4.5. Phương pháp phổ hồng ngoại IR (Infrared) 37
II.5. Các phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm. 37
II.5.1. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127-1996). 37
II.5.2. Xác định độ nhớt động học (TCVN 3171-1995, ASTM-D 445). 38
II.5.3. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (TCVN 2693-1995, ASTM-D 93). 39
II.5.4. Xác định tỷ trọng (ASTM-D1298). 40
II.5.5. Phương pháp xác định chỉ số xetan (ASTM-D631). 41
Chương III: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 41
III.1. Đặc trưng của xúc tác. 41
III.1.1. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) đo trên máy Brucker-Germany. 41
III.1.2. Phổ TPD-NH3 của xúc tác Na2CO3/ ó-Al2O3 trên máy Micromeritics-USA 43
III.1.3. Hình ảnh SEM của xúc tác đợc chụp từ máy JMS-5410-Japan. 44
III.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hởng đến hiệu suất tạo biodiezel. 44
III.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng Na2CO3 trong xúc tác ó-Al2O3 đến hiệu suất biodiezel 44
III.2.2. Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất biodiezel 45
III.2.3. Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất biodiezel 46
III.2.4. Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất biodiezel 47
III.2.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol trên thể tích dầu đến hiệu suất biodiezel 47
III.2.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất biodiezel 48
III.2.7. Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác. 49
III.3.Xác định chỉ tiêu chất lượng biodiezel thu được. 49
III.3.1. Kết quả phân tích sắc kí GC-MS cho ta sắc kí đồ về metyl este sản xuất từ dầu nành 49
III.3.2. Phổ hồng ngoại của biodiezel thu đợc từ dầu nành trên máy Nicolet 6700-FT-IR Spectroscopy. 50
III.4. Thử nghiệm biodiezel trên động cơ đốt trong (phân tích tại PTN-Động cơ đốt trong trường ĐHBK-Hà Nội). 51
III.4.1. So sánh công suất động cơ với số vòng quay khác nhau trên diezel khoáng và biodiezel 52
III.4.2. So sánh thành phần khí thải 52
III.4.2.1. So sánh hàm lượng khí CO2 52
III.4.2.2. So sánh hàm lượng khí CO 53
III.4.2.3. So sánh hàm lượng NOx 53
III.4.2.4. Hàm lượng hydrocacbon trong khí thải 54
KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55