Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là một bài tiểu luận của học viên cao học BK về: Những hiểu biết về tính chất, tổng hợp và ứng dụng ethanol sinh học và dầu diesel sinh học (BIOETHANOL BIODIESEL). Bài này dùng để tham khảo viết tiểu luận, hay đề cương luận văn là rất thích hợp.
BIOETHANOL Giới thiệu Cùng với gia tăng nguồn lượng thay khác như: lượng hạt nhân, lượng mặt trời, lượng gió… lượng sinh học ưu tiên phát triển nhiều quốc gia, nước công nghiệp Nhiên liệu sinh học sử dụng dạng khác như: - dạng khí: biogas, hydro … - dạng rắn: cũi, gỗ, rơm, trấu, mùn cưa, than bùn … - dạng lỏng: ethanol sinh học, desiel sinh học … Quy trình sản xuất chung Bioethanol từ tinh bột Lên men Q trình nấu Mục đích Tiệt trùng: hạn chế thấp lượng vi khuẩn có hại cách nấu Giải phóng đường liên kết dextrin Giảm nhớt: q trình hồ hóa, độ nhớt giảm xuống để dịch tiếp sang q trình Q trình đường hóa Mục đích: cắt nhỏ dextrin, giảm bớt cơng việc glucoamylase Sử dụng: Enzyme α-amylase Cơ chế: Dextrin có chiều dài mạch thay đổi nhiều Tuy nhiên, mạch ngắn công việc cịn lại cho enzyme glucoamylase Glucoamylase thủy phân α-1,6 mạch nhánh tốc độ chậm nhiều Cơng việc glucoamylase chuyển hóa trực tiếp mạch dextrin thành glucose Quá trình lên men Mục đích: chuyển đường thành ethanol nhờ hoạt động tác nhân vi sinh vật nấm men C6H12O6 -> C2H5OH + CO2 Điều kiện - Nhiệt độ tối ưu nằm khoảng 28-320C - pH tối ưu để tạo ethanol 4.5-5.0 - Nồng độ dịch đường giới hạn 22% khối lượng Quá trình làm khan Chưng cất chân khơng Dưới áp suất chân khơng, hỗn hợp nước-ethanol có điểm đẳng phí sau: ƯU ĐIỂM CỦA BIODIESEL Về mặt kỹ thuật: Rất linh động, trộn với diesel theo tỷ lệ Có điểm chớp cháy cao diesel, đốt cháy hoàn toàn, an toàn bồn chứa sử dụng Tính bơi trơn tốt, số cetan cao Diesel Khi sử dụng không cần cải tiến chi tiết động Về mặt kinh tế: Tận dụng nguồn phế phẩm, nguyên liệu có giá trị thấp thúc đẩy nông nghiệp phát triển 33 NHƯỢC ĐIỂM Việc sử dụng nhiên liệu chứa > 5% biodiesel gây: ăn mịn chi tiết động cơ, tạo cặn bình nhiên liệu T0 đông đặc biodiesel thường cao nhiều so với diesel -> ảnh hưởng sử dụng nơi có thời tiết giá lạnh Dễ bị oxy hóa, gây khó khăn việc bảo quản Nguồn nguyên liệu chưa ổn định, giá thành cao 34 NGUYÊN LIỆU Dầu thực vật Mỡ động vật Dầu thải chiên rán Vi tảo 35 PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Phương pháp pha loãng Phương pháp nhiệt phân Phương pháp vi nhũ tương Phương pháp transester hóa 36 PHƯƠNG PHÁP PHA LỖNG Dầu mỡ có độ nhớt cao (11-17 lần so với diesel thông thường) -> phải phối trộn với nhiên liệu diesel dung mơi ethanol Pha lỗng dầu hạt hướng dương với nhiên liệu diesel tỷ lệ thể tích 1:3: 4.88 cSt µ 400 C Hỗn hợp 1:1 dầu nành dung môi stoddard có độ nhớt 5.12 cSt 380C Nhược điểm: gây tượng bám muội than vòi phun sử dụng động thời gian dài 37 PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT Dầu dừa dầu cọ cracking, sử dụng xúc tác SiO/Al2O3 4500C -> nhiên liệu có khối lượng phân hủy nhỏ Nhược điểm: Rất khó điểu khiển có nhiều pu xảy dùng nhiệt tạo nhiều phản ứng phụ Thải nhiều bụi Phải loại bỏ Oxy sau trình nhiệt phân 38 PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG Vi nhũ tương hóa với dung mơi methanol, ethanol 1-butanol -> ↓ độ nhớt Hệ nhũ tương: 53% tinh dầu hướng dương, 13.3% ethanol 33.4% 1-butanol (thể tích) -> độ nhớt 6.31 cSt 400C, số cetane 25 độ tro thấp 0.01% Thời gian dài: vịi phun khơng ổn định, có muội than van, nhiên liệu cháy khơng hồn tồn 39 PHƯƠNG PHÁP TRANSESTER HĨA Phản ứng transester hóa: Yếu tố ảnh hưởng: • Loại xúc tác (acid, kiềm, enzyme) • Tỉ lệ mol rượu/dầu, t0 • Hàm lượng nước, hàm lượng acid béo tự 40 Qui trình sản xuất Biodiesel (Aleks Kac-2006) lick to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Loại nước Trộn methanol Kết thúc qt acid hóa Mỡ chảy hồn tồn ck to edit Master textClick to edit Master text styles styles Second level Second level Third level Third level Fourth level Fourth level Fifth level Fifth level Glycerol lắng hoàn toàn Pu tạo glycerol lớp đáy methyl ester Trộn methanoxide Sản xuất biodiesel từ dầu Jatropha Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 42 Sản xuất biodiesel từ dầu Jatropha Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 43 Sản xuất biodiesel từ vi tảo Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 44 Sản xuất biodiesel từ vi tảo Bảng so sánh thuộc tính biodiesel từ vi tảo với diesel thơng thường Thuộc tính Biodiesel từ vi tảo Diesel Tiêu chuẩn biodiesel ASTM Khối lượng riêng(kg/L) 0.864 0.838 0.84-0.90 Độ nhớt (mm2/s, 400C) 5.2 1.9-4.1 3.5-5.0 Điểm phát cháy (0C) 115 75 100 (max) Điểm đông đặc (0C) -12 -50-10 - 0.374 0.5 (max) 0.5 (max) 41 40-45 - 1.81 1.81 - Chỉ số acid (mg KOH/g) Giá trị nhiệt Tỷ lệ H/C 45 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ASTM D6751 (B100) Proper ty Test Method Limits Units Calcium and magnesium combined EN14538 max ppm Flash point D93 93.0 °C Water and sediment D2709 0.050 max vol % Kinematic viscosity, 40°C D445 1.9-6.0 mm2/s Sulfated ash D874 0.020 max % mass Sulfur D5453 0.0015 max (S15) 0.05 max (S500) % mass Copper strip corrosion D130 0.020 max - Cetane number D613 47 - Cloud point D2500 Report to customer °C Carbon residuea D4530 0.050 max % mass Acid number D664 0.50 max mg KOH/g Free glycerin D6584 0.020 % mass Total glycerin D6584 0.240 % mass Phosphorus content D4951 0.001 max % mass Distillation temperature, 90% recovered (T90)b D1160 360 max °C Oxidation stability EN15751 hours Cold Soak filterability D7501 360 maxc seconds (1) Methanol content EN14110 0.2 max vol % (2) Flash point D93 130 °C Alcohol control - One of the following must be met: 46 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ASTM D7467 (B6-B20) Proper ty Test Method Limits Units Acid number D664 0.3 max mg KOH/g Viscosity at 40°C D445 1.9-4.1a mm2/s Flash point D93 52b °C Clou d point D2500 Report to customer °C Distillation temperature , 90% evaporated D86 343 °C Ramsbottom carbon residue on 10% bottoms D524 0.35 max % mass Sulfur D5453 0.0015 max (S15) 0.05 max (S500) % mass Cetane number D613 40 minc - Ash content D482 0.01 % mass Water and sediment D2709 0.050 max % mass Copper corrosion h at 50° C D130 No - Biodiesel content D7371 6-20 % (V/V) Oxidation stability EN15751 Hours Lubricity at 60°C D6079 520 maxd micron (1) Cetane index D976 40 - (2) Aromaticity D1319 35 max - One of the following must be met: 47 ... bột glycogen Bioethanol từ Tảo Bioethanol từ Tảo Công nghệ sinh học cho nhiên liệu xanh Bioethanol nhiên liệu sinh học phổ biến nhất, chiếm 90% tổng loại nhiên liệu sinh học sử dụng, với ưu điểm:... Rudolf Diesel sử dụng Biodiesel ông sáng chế để chạy máy 1900 Diesel biểu diễn động dùng dầu Biodiesel chế biến từ dầu phụng (lạc) Thập kỷ 90, Pháp triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu hạt cải Và. .. BIODIESEL Về mặt kỹ thuật: Rất linh động, trộn với diesel theo tỷ lệ Có điểm chớp cháy cao diesel, đốt cháy hoàn toàn, an toàn bồn chứa sử dụng Tính bơi trơn tốt, số cetan cao Diesel Khi sử dụng