Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG CHUYỂN ESTER DẦU THỰC VẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÁ TỚI HẠN METHANOL ĐỂ TỔNG HỢP BIODIESEL VÀ THU GLYCERINE ĐỘ TINH KHIẾT CAO

Biodiesel đã được nghiên cứu và sử dụng như là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu Diesel truyền thống. Đã có một số nghiên cứu về quá trình tổng hợp Biodiesel ở Việt Nam. Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện với một phương pháp mới để tổng hợp Biodiesel từ dầu dừa, phương pháp chuyển ester ở trạng thái quá tới hạn Methanol đồng thời tiến hành so sánh phương pháp này với phương pháp tổng hợp truyền......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG CHUYỂN ESTER DẦU THỰC VẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÁ TỚI HẠN METHANOL ĐỂ TỔNG HỢP BIODIESEL VÀ THU GLYCERINE ĐỘ TINH KHIẾT CAO" NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG CHUYỂN ESTER DẦU THỰC VẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÁ TỚI HẠN METHANOL ĐỂ TỔNG HỢP BIODIESEL VÀ THU GLYCERINE ĐỘ TINH KHIẾT CAO VEGETAL OIL TRANSESTERIFICATION VIA SUPERCRITICAL METHANOL METHOD TO SYNTHESIZE THE BIODIESEL AND IMPROVE THE HIGH QUALITY GLYCERINE LÊ ĐĂNG KHOA – NGUYỄN ĐÌNH LÂM Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà nẵng TÓM T ẮT Biodiesel đã được nghiên cứu và sử dụng như là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu Diesel truyền thống. Đã có một số nghiên cứu về quá trình tổng hợp Biodiesel ở Việt Nam. Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện với một phương pháp mới để tổng hợp Biodiesel từ dầu dừa, phương pháp chuyển ester ở trạng thái quá tới hạn Methanol đồng thời tiến hành so sánh phương pháp này với phương pháp tổng hợp truyền thống v à cuối cùng đề xuất các phương án bổ sung nhằm hoàn thiện phương pháp trên. ABSTRACT Biodiesel was investigated and used as an alternative fuel for traditional Diesel. There were some initial researches of biodiesel synthesis in Vietnam. This article presents the results of our investigation on the new method, transesterification in supercritical methanol, the comparisons with the traditional method and finally gives some propositions of supplemental solution to perfect this new method. Keywords: Supercritical Methanol, Biodiesel, Transesterification, Fatty acid, Alkyl esters.1. Đặt vấn đề Việc sử dụng trực tiếp dầu thực vật trong động cơ diesel gặp nhiều khó khăn do độnhớt cao (gấp 10 đến 20 lần Diesel) và độ bay hơi thấp, trong đó độ nhớt quá cao là nguyênnhân chính. Có nhiều phương pháp nhằm làm giảm độ nhớt của dầu thực vật chủ yếu gồm:pha loãng, nhũ tương hoá, nhiệt phân và thực hiện phản ứng chuyển ester (transesterification)[1]. Trong các phương pháp trên thì phản ứng chuyển ester của dầu thực vật bằng các loạirượu được coi là sự lựa chọn tốt nhất vì các alkyl ester của axit béo (hay còn gọi là Biodiesel)thu được từ phương pháp này rất giống với nhiên liệu diesel, quá trình sản xuất đơn giản hơnnữa có thể được sử dụng trực tiếp mà không đòi hỏi bất cứ sự thay đổi nào trên động cơdiesel. Rượu sử dụng trong phản ứng này là rượu đơn chức bậc một hoặc bậc hai, có sốnguyên tử cacbon từ 1 đến 8, trong đó Methanol được sử dụng rộng rãi nhất vì giá thành rẻ,dễ phản ứng với Triglyceride và dễ hoà tan xúc tác [2]. Quá trình sản xuất Biodiesel truyền thống bằng phản ứng chuyển ester có thể thựchiện với sự có mặt của xúc tác axit hoặc bazơ được sử dụng ở dạng đồng thể hoặc dị thể vớichất phản ứng [3-7]. Tuy nhiên, phản ứng có xúc tác đòi hỏi nguyên liệu phải có hàm lượngnước và axit béo tự do thấp, quá trình sản xuất thường tốn nhiều thời gian và năng lượng dodầu thực vật không tan trong rượu và sản phẩm của quá trình cần phải làm sạch khỏi các tạpchất nên giá thành của Biodiesel vẫn còn cao hơn nhiên liệu Diesel truyền thống [8]. Ngoài rasản phẩm phụ có giá trị cao là Glycerin không sạch do có lẫn nhiều tạp chất từ quá trình tổnghợp. Phản ứng chuyển ester ở trạng thái quá tới hạn của methanol khắc phục được nhữngnhược điểm kể trên của qui trình sản xuất truyền thống [9]. Ở điều kiện thường, rượu khôngtan trong dầu thực vật. Tuy nhiên, ở trạng thái quá tới hạn, tuỳ thuộc vào áp suất và nhiệt độmà liên kết Hydro liên phân tử giữa các phân tử rượu cũng như độ phân cực của chúng bị yếuđi cho phép dầu thực vật hòa tan một phần hoặc hoàn toàn vào methanol và methanol trởthành một monomer tự do trực tiếp tác dụng lên nguyên tử cacbon của nhóm cacbonyl củatriglyceride thực hiện chuyển phản ứng chuyển ester nên thời gian phản ứng rất ngắn [10].Nước và axit béo tự do là các tác nhân có hại trong phương pháp xúc tác truyền thống nhưngtrong phương pháp quá tới hạn, đây là các tác nhân ảnh hưởng tích cực đến thời gian và hiệusuất thu Biodiesel. Phương pháp mới này cho hiệu suất thu Biodiesel cao hơn trong khi quátrình xử lý sản phẩm đơn giản hơn và đặc biệt Glycerin thu được có độ tinh khiết cao hơn rấtnhiều so với phương pháp truyền thống. Nhờ đó biodiesel thu được từ phương pháp này cógiá thành rẻ hơn so với phương pháp truyền thống [11].2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Qua phân tích đánh giá chúng tôi quyết định chọn dầu dừa và Methanol làm nguyênliệu sản xuất Biodiesel. Quá trình nghiên cứu bao gồm phần thực nghiệm và phần phân tíchkiểm tra đánh giá kết quả. Cụ thể như sau: - Trong quá trình thực nghiệm chúng tôi đã thực hiện 2 phản ứng tổng hợp Biodieselbao gồm phản ứng tổng hợp truyền thống với chất xúc t ...