Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su.
Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu BD 1.1.1Sơ lược BD 1.1.1.1Khái niệm Diesel: BD manh nha từ sớm năm 1853 nhờ công trình nghiên cứu E.Dufy J.Patrick chuyển hóa este dầu thực vật, BD thức ghi nhận vào ngày 10/08/1893, ngày mà kỹ sư người Đức Rudolf Christian Karl Diesel cho mắt động Diesel chạy dầu lạc, sau ngày 10/08 chọn Ngày BD quốc tế ( International BD Day) Đến năm 1907 Herry Ford, người sáng lập công ty đa quốc gia Ford Motor Company, cho đời xe Etanol Nhưng xăng dầu có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch có giá rẻ nên nhiên liệu sinh học chưa coi trọng Nhưng thời gian gần đây, giá xăng dầu tăng nhanh, nguy cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch đe dọa yêu cầu thiết chống biến đổi khí hậu toàn cầu mà nhiên liệu sinh học trở thành nhu cầu thiết thực nhân loại, công nghệ biết đổi gen góp phần làm tăng đột biến sản lượng số sản phẩm nông lâm nghiệp Tóm lại, hiểu cách tổng quát Diesel loại nhiên liệu dùng cho động Diesel Dựa theo nguồn gốc, chia Diesel thành loại: − Petrodiesel ( thường gọi tắt Diesel) loại nhiên liệu lỏng thu chưng cất dầu mỏ phân đoạn có nhiệt độ từ 175 0C đến 370 0C, thành phần chủ yếu hidrocacbon từ C16 – C21 − Biodiesel: có nguồn gốc từ dầu thực vật ( cỏ, tảo, Jatropha, cao su…) hay mỡ động vật Các loại dầu mỡ động thực vật, dầu mỡ thải cháy điều kiện thường có độ nhớt cao, số loại có số acid lớn nên chúng dùng trực tiếp cho động mà chúng cần phải chuyển hoá thành Monoankyl – Este đem sử dụng Theo phương diện hóa học, BD metyl este acid béo ( đó, thành phần tạo lượng chủ yếu gốc hidrocacbon) 1.1.1.2Tại phải sử dụng BD? SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải − Dân số giới ngày tăng nhanh, áp lực lượng môi trường lớn Trữ lượng dầu mỏ ngày giảm dần, vấn đề đặt cần tìm nguồn lượng thay Đó lượng hạt nhân, lượng mặt trời, lượng gió, sóng biển, lượng nhiệt lòng đất Tất nguồn lượng nghiên cứu ứng dụng vấn đề an toàn sản xuất giá thành cao nên việc áp dụng đại trà nhiều trở ngại − M ột nguồn lượng từ Biomass ý có nhiều triển vọng tính thực khả tái sinh phù hợp với sinh thái − Etanol từ mía đường, tinh bột dạng nhiên liệu sinh học có triển vọng − Dầu mỡ động thực vật dạng nguyên liệu để tạo không hợp chất hữu tạo nhiên liệu cho động đốt tương tự dầu DO hay FO dầu mỏ Đó Biodiesel Dự báo nguồn nhiên liệu chiếm 15-20% tổng nhu cầu nhiên liệu giới vòng 50 năm tới − Biodiesel không đơn nhiên liệu sinh học, mà kèm theo trồng có dầu để phủ xanh đất trống đồi trọc, chống xói mòn đất, tăng lượng oxy khí quyển, giảm khí CO2, xóa đói giảm nghèo cho vùng trung du miền núi Bên cạnh VO loạt sản phẩm có giá trị khác thu qua trình sản xuất Biodiesel glixerin, vitamin, đạm từ bả chất có hoạt tính sinh học khác saponin, photpholipit, gluxit… 1.1.2Ưu nhược điểm BD so với diesel truyền thống: 1.1.2.1Ưu điểm: − BD nguồn nhiên liệu thay gây ảnh hưởng đến môi trường sức khoẻ người; loại nhiên liệu khí thải đốt BD SOx , hàm lượng CO hidrocacbon thơm giảm so với đốt diesel truyền thống (chẳng hạn benzofluoranthense 56%, benzopysenes 71% ) − Là nguồn nhiên liệu thay cho diesel sử dụng cho động diesel mà không ảnh hưởng đến động − Là loại nhiên liệu dùng dạng tự pha trộn với diesel nhằm đạt hiệu sử dụng kinh tế theo yêu cầu quốc qia SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải − Là loại nhiên liệu tái sinh nên BD mạnh nước có nông nghiệp phát triển − Là loại nhiên liệu bị vi sinh vật phân huỷ nên thất thoát môi trường độc hại nhiều so với loại xăng dầu từ dầu mỏ − Khi đạt tiêu chuẩn BD nhiên liệu ăn mòn động so với diesel 1.1.2.2Nhược điểm: − Trong phân tử biodiesel có chứa nguyên tử oxy nên nhiệt trị thấp diesel truyền − − − − thống Vì vậy, sử dụng biodiesel làm nhiên liệu tiêu hao nhiều so với nhiên liệu diesel truyền thống Dễ bị oxy hoá nên vấn đề bảo quản vấn đề hàng đầu sử dụng BD ( Lưu trữ trung bình tháng) Hàm lượng NOx cao khí thải Đây nhược điểm nghiên cứu khắc phục Nhiệt trị thấp so với diesel nên cần lượng nhiên liệu lớn để quãng đường Chi phí sản xuất cao so với diesel Hiện BD trở thành thương phẩm phải cần sách hỗ trợ phủ nhằm thúc đẩy công nghiệp lượng Với tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn dần, diesel truyền thống ngày tăng giá, tương lai, BD gần giải pháp thay 1.1.3Một số thông số kỹ thuật đưa so sánh hai loại nhiên liệu: Khí thải Đơn vị Diesel truyền thống BD từ dầu nành BD từ dầu thaûi NOx g 0.944 1.156 1.156 CO g 0.23 0.136 0.156 Hidrocacbon g 0.0835 0.0040 0.0038 − Bảng1.1.3.1: So sánh nồng độ khí thải DO Biodisel Nhiên liệu Năng suất toả nhiệt (MJ/Kg) DO 44,8 BDO 37,2 Methanol 18,2 Glyxerin 18,3 Dầu dừa 35,3 Dầu Jatropha 39,6 Dầu hạt cao su 39.18 Bảng1.1.3.2: Bảng so sánh suất toả nhiệt số loại nhiên liệu Đặc tính nhiên liệu Diesel Biodiesel Nhiệt trị, Btu/gal 129,05 118,17 SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB Độ nhớt động học 400C, mm2/s GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải 1,3 – 4,1 4,0 – 6,0 Tỉ trọng 150C, lb/gal 7,079 7,328 Hàm lượng nước cặn học, max 0,05 0,05 Điểm chớp cháy, 0C 60 - 80 100 – 170 Điểm đông đặc, 0C -15 - -3 _ -12 Chỉ số cetane 40 - 55 48 - 65 Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc Diesel Biodiesel [5] 1.1.4Các thông số hoá lý kỹ thuật Biodiesel: 1.1.4.1Chỉ số Cetan: Chỉ số Cetan đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả tự bắt cháy loại nhiên liệu diesel, có giá trị giá trị hỗn hợp chuẩn có khả tự bắt cháy Hỗn hợp chuẩn gồm hidrocacbon: − n – Cetan C16H34 chất có khả bắt cháy cao với số qui định 100 , “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetan − α - metyl naphtalen C11H10 chất khó bắt cháy với số cetan qui định Những hợp chất có mạch thẳng dễ bắt cháy nên có số Cetan cao, hợp chất vòng mạch nhánh có số Cetan thấp Bản chất cháy diesel động bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) dạng phối trộn với Oxy có nhiệt độ cao thích hợp cháy sinh công Biodiesel cần có số cetan cao để đảm bảo trình cháy, cao gây lãng phí nhiên liệu số thành phần nhiệt độ cao xilang phân hủy thành cacbon tự (còn gọi muội than) trước cháy, nhiên số cetan thấp dễ gây tượng kích nổ (do có nhiều thành phần khó bị oxy hóa đòi hỏi phải phun nhiều nhiên liệu vào xylanh xảy trình tự cháy, dẫn đến lượng nhiên liệu bị đốt cháy nhiều yêu cầu, nhiệt lượng sinh lớn gây tăng mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị mòn động rung giật).Vì thế, số Cetan tiêu chuẩn quy định theo quốc gia cho loại nhiên liệu có Biodiesel.Thông thường, với động Diesel chậm (dưới 500 rpm), số cetan khoảng 45 đến 50; động chạy nhanh (đến 1000 rpm) cần 50 1.1.4.2Trị số octan: đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả chống kích nổ nhiên liệu, có giá trị giá trị hỗn hợp chuẩn (ở điều kiện tiêu chuẩn) gồm iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18) n-helptan ( n- C7H16) Hỗn hợp chuẩn có trị số octan x ( x có giá trị từ đến 100) tức hỗn hợp có chứa x% (thể tích) iso-octan (2,2,4- trimetylpentan C8H18) Nhiên liệu có trị số octan cao tốt Để tăng trị số octan, ta có cách chính: − Pha thêm phụ gia: + Hợp chất kim: Pb (hiện cấm dùng), Mn Fe (dùng hạn chế)… + Phụ gia Ferrocene- Diclopentadienyl (C2H5)2Cl Phụ gia rẻ tiền, độc với môi trường lại độc với động Khi cháy, Ferrocene tạo lớp oxit sắt ( lớp màu đỏ SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải bugi) ảnh hưởng đến lớp xúc tác oto đại, gây mài mòn vòng piston, lỗ khoan xylanh trục cam Hiện Ferrocene không quan bảo vệ môi trường Mỹ chấp nhận cho sử dụng + MMT ( Methylcyclopentadienyl Maanganese Tricabonyl): dùng thay cho phụ gia Pb + … − Pha trộn với nhiên liệu có trị số octan cao − Chuyển hidrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh, vòng no, vòng thơm có trị số octan cao cracking, reforming … 1.1.4.3Điểm đục: Điểm đục nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục có số chất bắt đầu kết tinh Điểm đục có ý nghóa quan trọng dầu diesel, đặc biệt sử dụng nước có nhiệt độ hạ thấp mùa đông đến Khi nhiệt độ thấp, độ nhớt tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu Nếu nhiệt độ hạ thấp nhiệt độ tạo điểm đục tinh thể kết tinh kết hợp lại với tạo thành mạng tinh thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn thiết bị lọc làm động không hoạt động 1.1.4.4Điểm chảy: Điểm chảy nhiệt độ mà toàn thể tích hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn sang thể lỏng Điểm đục điểm chảy thông số xác định nhằm dự đoán khả sử dụng Biodiesel nhiệt độ thấp 1.1.4.5Điểm chớp cháy: Điểm chớp cháy nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu bắt lửa cháy Chỉ số dùng để phân loại nhiên liệu theo khả cháy nổ chúng Điểm chớp cháy Metyl este tinh khiết 200 0C, Metyl este xếp loại vào chất khó cháy Tuy nhiên, trình điều chế tinh chế, Methanol dư lẫn sản phẩm làm hạ thấp điểm chớp cháy Điều gây nguy hiểm điểm chớp cháy hạ xuống thấp Đồng thời Methanol chất ăn mòn thiết bị kim loại Do điểm chớp cháy vừa sử dụng tiêu chuẩn quản lý chất lượng Biodiesel vừa để kiểm tra lượng Methanol dư thừa 1.1.4.6Độ nhớt: Độ nhớt: thể khả kháng lại tính chảy chất lỏng Thông số phụ thuộc vào ma sát phần chất lỏng trượt lên phần chất lỏng khác Độ nhớt nhiên liệu cao lợi sử dụng làm giảm khả phân tán phun vào thiết bị để đốt làm tăng khả lắng thiết bị Chính người ta buộc phải chuyển loại dầu mỡ động thực vật thành Biodiesel đem sử dụng Biodiesel có độ nhớt thấp nhiều Ngoài cón có số khác Tất số hoá lý nghiên cứu xây dựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho Biodiesel Tính chất Nhiệt độ chớp cháy (phương pháp cốc kín) Nước cặn SVTH: Hồ Thanh Tuyền Phương pháp thử Giới hạn ASTM D 93 130 ASTM D 2709 0,05 max Đơn vị C % thể tích Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Độ nhớt động học 400C ASTM D 445 1,9 – 6,0 Tro Sulfat ASTM D 874 0,020 max % khối lượng Sulfur tổng ASTM D 4294 - 99 0,05 max % khối lượng Điểm đục ASTM D 2500 Cặn Carbon ASTM D 4530 0,05 max % khối lượng Chỉ số acid ASTM D 664 0,8 max mg KOH/g Hàm lượng Glyxerin tự ASTM D 6854 0,02 max % khối lượng Hàm lượng Glyxerin tổng ASTM D 6854 0,24 max % khối lượng Hàm lượng photpho ASTM D 4951 10 mm2/s oC ppm 1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất BD 1.2.1Các nguồn nguyên liệu 1.2.1.1Dầu thực vật: Cọ dầu Vừng Dừa Đậu nành Hướng dương Bông vải Từ 10 năm trước trồng Long An, đạt dầu /ha Tuy nhiên có số khó khăn: trồng qui mô lớn hiệu cần đầu tư dây chuyền xử lý sau thu hoạch hạt chứa mem lipase phân hủy dầu vòng 24 thành este glycerin nên cần diệt men lipase (bằng nồi hơi); cọ dầu không khó trồng cần mưa quanh năm – khó đạt Việt Nam Hiện không phát triển Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, trồng đại trà Nghệ An, Thanh Hóa, Gia Lai, An Giang.Hiện vừng chủ yếu xuất sang Nhật (cả hạt dầu) Diện tích 180000 ha, suất dầu thấp, tối đa đạt dầu/ha, ¼ so với cọ dầu Sản lượng dầu ép không cao dừa hiệu nông dân sản phẩm khác cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủ công mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá dừa trái tăng (khoảng 15000 đ/l) Hạt thu mua dân 5000 đ/kg, đậu nành nhập từ Mỹ 3500 đ/kg ( kể thuế nhập khẩu) Trồng thử nghiệm Củ Chi (đạt khoảng 2.5 /ha), Lâm Đồng ( đạt 3.5 – tấn/ha) Khi trồng thử nghiệm hệ lai, suất tăng đáng kể Do hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng Theo sách Nhà nước tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diện tích trồng phát triển nhanh chóng Diện tích 2003, 2005, 2010 tương ứng 33000 ha, 60000ha 120000ha Dầu hạt cải nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất BD ta chưa loại độc tố gossypol nên dùng để sản xuất dầu ăn Dầu vải thô giá khoảng 7000 đ/l (Theo báo cáo khoa học lần thứ nhiên liệu có nguồn gốc sinh học (Biofuel BD Việt Nam) 23/08/2006 trang 18) SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án mơn học QT&TB Tính chất Thành phần acid béo (i) Acid panmitic C(16:0) (ii) Acid stearic C(18:0) (iii) Acid oleic C(18:1) (iv) Acid linoleic C(18:2) (v) Acid linolenic C(18:3) Tỉ trọng Độ nhớt 400C (mm2/s) Điểm chớp chaùy (0C) Nhiệt trị (MJ/kg) Chỉ số acid GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Dầu hạt cao su Dầu hoa hướng dương Dầu hạt cải Dầu hạt cải Dầu hạt dậu nành 10,2 8,7 24,6 39,6 16,3 0,91 66,2 198 37,5 34 6,8 3,26 16,93 73,73 0,918 58 220 39,5 0,15 3,49 0,85 64,4 22,3 8,23 0,914 39,5 280 37,6 1,14 11,67 0,89 13,27 57,51 0,912 50 210 39,6 0,11 11,75 3,15 23,26 55,53 6,31 0,92 65 230 39,6 0,2 Nước ta nước nông nghiệp hàng năm phải nhập lượng lớn dầu thực vật để tinh luyện phục vụ nhu cầu nước xuất Sở dó giá mua nguyên liệu hạt, có dầu nước ta cao so với giá nhập dầu thực vật thô từ nước có tiềm Malayxia, Mỹ…Do ta nên định hướng nghiên cứu sản xuất BD từ loại dầu thực vật giá trị thực phẩm có giá thành thấp dầu bông, dầu hạt cao su, dầu hạt Jatropha … 1.2.1.2Mỡ động vật: Mỡ động vật chia làm nhóm : mỡ động vật cạn mỡ động vật nước − Mỡ động vật cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu palmaitic axit stearic (mỡ heo, mỡ bò) Mỡ động vật cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhóm omêga-6 hơn, omêga-3 nên thường trạng thái rắn điều kiện nhiệt độ thường Các axit béo thuộc nhóm omêga-6 có tác dụng làm co mạch, tăng huyết áp − Mỡ động vật nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhóm omêga-3 tương đối lơn, thể lỏng điều kiện nhiệt độ thường Nước ta thuộc vùng nhiệt đới, có nhiều sông nước nên nghề nuôi chế biến thủy sản phát triển mạnh chất lượng, không phục vụ nhu cầu nước mà hướng đến xuất Trong phải kể đến nghề nuôi chế biến cá da trơn khu vực Đồng sông Cửu Long Hoạt động chế biến sản phẩm từ cá da trơn thải lượng lớn phế phẩm, ảnh hưởng đến môi trường, mà chiếm chủ yếu dầu hạt cao su Do đó, sử dụng dầu hạt cao su nguồn nguyên liệu cho nhiên liệu phương án có hiệu mặt kinh tế lẫn cho môi trường Việc lựa chọn loại dầu thực vật mỡ động vật phụ thuộc vào nguồi tài nguyên sẵn có điều kiện khí hậu cụ thể vùng Chẳng hạn ởÛ Châu u sử dụng yếu cải dầu dầu hướng dương; Mỹ- dầu đậu nành; Châu Mỹ- dầu đậu nành, hướng dương thầu dầu; miền Nam Châu Phi- dầu đậu nành, dầu mè; Đông Nam Á- dầu cọ, dầu dừa dầu mè; Châu c- cải dầu,dầu lanh dầu cọ nhập từ Đông Nam Á Sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có, nguyên liệu phế thải góp phần làm giảm giá BD, đưa BD vào sử dụng rộng rãi 1.2.2Giới thiệu dầu hạt cao su SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Cây cao su (danh pháp khoa học Hevea brasiliensis) loài thân gỗ thuộc họ Đại kích (Euphorbiaceae) Nhân hạt cao su ( chiếm 50 – 60% hạt) chứa 40 – 50 % (khối lượng hạt) dầu có màu nâu Hạt cao su có hình elipxoid với nhiều kích cỡ, dài 2.5 – cm Hạt bóng, nặng 2- g/hạt, hạt có chấm nâu Hàng năm, khoảng tháng tháng thời điểm cao su cho trái rộ với suất khoảng hạt/ Theo thống kê giới, ép hạt, trung bình ta thu 100 kg dầu hạt cao su Tại Việt Nam, theo thống kê năm 2007, diện tích trồng cao su 500000 ha( Theo http://www.hochiminhcity.gov.vn/left/tin_tuc/tin_thoi_su/2007/08/27-08-2007.02) Thu nhập từ cao su ý đến mủ thân, hạt cao su bị bỏ quên Như vậy, với 500000 ta thu 5000 hạt, tương đương 500 dầu Dầu hạt cao su có chứa cyanogenic glycosides, hợp chất tác dụng enzyme đặc hiệu môi trường acid yếu chuyển hóa thành hợp chất cyanua Do dầu cao su sử dụng thực phẩm Thực ra, hạt dầu cao su có khả chế biến Methyl Ester loại dầu thực vật khác để sử dụng công nghiệp Vỏ bọc rớt đất thu tách lấy nhân hạt.Những nhân hạt sấy khô để tách ẩm Sau đó, hạt đưa vào máy nghiền dầu lọc lấy Dầu qua lọc dùng làm nguyên liệu để sản xuất Biodiesel SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Tại thành phố Hồ Chí Minh tỉnh lân cận có khoảng 20 sở thủ công bán thủ công ép hạt cao su lấy dầu với hiệu suất khoảng 17% cao sở làm khoảng vài hạt ngày, mặc khác nguồn nguyên liệu không ổn định ( cao su cho trái rộ khoảng tháng) nên giá thành dầu hạt cao su cao, khoảng 17000 đồng/kg ( giá hạt trung bình khoảng 2500 đồng/kg) Để sử dụng hiệu hạt cao su có ta phải đổi công nghệ chiết, tách nhằm tăng hiệu suất lên 30% qua ta dùng dầu để sản xuất Metyl Este giá thành khoảng 10000 đồng/ lít chất lượng tương đương với chất lượng Metyl Este dầu đậu nành mà Mỹ sản xuất sử dụng xuất với tên thương mại Soyat Thành phần dầu cao su thu được: − Chứa 90% gốc Acid có mạch C18 phân tử lượng khoảng 870± 10, Kg/m3 − Chỉ số Iot 130 ± g iot/ 100g − Chỉ số xà phòng 185 ± mg KOH/g − Chỉ soá acid 50 ± mg KOH/g − Acid dầu hạt cao su gồm nhóm chính: + Acid béo bão hòa: o Acid Palmitic SVTH: Hồ Thanh Tuyền Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải o Acid Stearic + Acid béo không bão hòa: o Acid oleic o Acid linoleic o Acid linolenic Trong dầu hạt cao su, metyl este acid béo no làm tăng điểm đông, trị số cetan tăng độ bền polymer không no làm giảm điểm đông, trị số cetan độ bền, Loại thành phần acid béo có dầu thực vật phụ thuộc vào vùng đất trồng điều kiện chăm sóc Mặc dù thực vật thuộc nhóm có độ bay thấp tự nhiên, lại nhanh chóng tạo hợp chất dễ cháy có khả bay cháy 1.3 Công nghệ sản xuất BD : 1.3.1Các phương pháp điều chế BD từ dầu thực vật: Để sản xuất BD cần áp dụng phương pháp xử lí VO để tính chất gần với nhiên liệu Diesel Sự khác VO so với nhiên liệu Diesel độ nhớt nh hưởng độ nhớt cao làm cho hệ thống cấp nhiên liệu động làm việc không bình thường, nên chất lượng trình phun cháy Do chất lượng trình phun cháy nên tiêu động Diesel sử dụng VO Vì lý trên, số giải pháp xử lý VO để tính chất gần với Diesel giải pháp làm giảm độ nhớt quan tâm trước tiên 1.3.1.1Phương pháp sấy nóng: Hiện sử dụng không thích hợp, cần có nhiệt độ 80 0C 1.3.1.2Phương pháp pha loãng: Đây phương pháp đơn giản, dễ dàng thực qui mô Pha trộn tiến hành phương pháp học, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận bền vững ổn định thời gian dài Nhược điểm phương pháp tỷ lệ dầu thực vật lớn 50% không thích hợp, lúc độ nhớt hỗn hợp lớn độ nhớt Diesel nhiều Khi pha loãng Diesel dầu thực vật, hỗn hợp 10% VO có độ nhớt thay đổi không đáng kể so với Diesel thể tính kỹ thuật tốt động Diesel 1.3.1.3Phương pháp cracking: Quá trình gần giống với trình cracking dầu mỏ Nguyên tắc trình cắt ngắn mạch hydrocacbon VO tác dụng nhiệt chất xúc tác thích hợp Sản phẩm trình cracking VO thông thường bao gồm khí, xăng, Diesel số sản phẩm phụ khác Phương pháp có nhược điểm tốn lượng, khó thực qui mô nhỏ sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu 1.3.1.4Phương pháp nhũ tương hóa: Nhũ tương hệ phân tán cao hai chất lỏng mà thông thường không tan với Thể ( thể phân tán) giọt nhỏ phân tán thể ( chất phân tán) Tùy theo môi trường chất phân tán mà người ta gọi thí dụ nhũ tương nước dầu hau nhũ tương dầu nước Để tạo độ bền cho nhũ tương cho thêm chất hoạt tính bề mặt ( chất nhũ hóa, xà phòng…), chất ngăn hỗn hợp tự tách thành thành phần riêng lẻ Nhìn mặt nhiệt động lực học nhũ tương lại hệ thống không bền SVTH: Hồ Thanh Tuyền 10 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải 9,81 Tải trọng cho phép tai treo Bệ đỡ: chọn vật liệu làm bệ đỡ thép CT3 Theo bảng XIII.36, tr 438, [8], G = 1000 N, ta xác định kích thước hình học tai đỡ sau: F,m2 Q, L,mm Btđ, mm B1,mm Htđ,mm Stđ,mm l,mm mtđ, Kg 42,5 0,24 80 55 70 125 30 0,53 Trong đó: − Bề mặt đỡ : F − Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q − Khối lượng tai đỡ: mtđ đ Htđđđ l Btđ B1đđ stđđđ Htđđđ L Vị trí đặt tai đỡ: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 61 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Ht Htđ Thiết bị gia nhiệt vịng nhiệt, vị trí gắn tai treo cần cao vị trí mép vịng nhiệt Chiều cao mực lỏng thiết bị Chọn chiều cao mép vòng nhiệt: Ở ta chọn vị trí tai đỡ: 3.2.7Bộ phận điều khiển điều chỉnh nhiệt độ cho vòng nhiệt: Mạch cơng suất PC, Win XP Vịng nhiệt Mạch biến đổi Nhiệt độ điện trở ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ hỗn hợp thiết bị Nhiệt độ điều khiển tự động cách: Điều khiển chế độ ON-OFF: Phương pháp điều khiển ON-OFF gọi phương pháp đóng ngắt, tức cấu chấp hành đóng nguồn để cung cấp lượng mức tối đa cho thiết bị tiêu thụ nhiệt nhiệt độ đặt ( nhiệt độ lỏng cần đạt được) lớn nhiệt độ đo ( nhiệt độ lỏng xác định nhờ vào thiết bị lấy tín hiệu nhiệt độ) Ngược lại, mạch điều khiển ngắt mạch cung cấp lượng nhiệt độ đặt nhỏ nhiệt độ đo SVTH: Hồ Thanh Tuyền 62 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Một vùng trễ đưa vào để hạn chế tần số đóng ngắt sơ đồ khối: Vịng nhiệt Nguồn đóng sai số e(k) = | nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo | Δ ngắt |nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo| Δ Như vậy, nhiệt độ đo dao động quanh giá trị đặt Δ gọi vùng trễ Rơ le Điều khiển ON-OFF + Ưu điểm là: o Thiết bị tin cậy, đơn giản, chắn, hệ thóng hoạt động với tải o Tính toán thiết kế phức tạp, dễ dàng + Nhược điểm: nhiệt độ dao động quanh giá trị đặt, không dùng chế độ điều khiển ONOFF cần gia nhiệt hỗn hợp có khoảng sai số nhiệt độ nhỏ Tuy nhiên khuyết điểm hạn chế dùng phần tử đóng ngắt điện tử mạch cơng suất o Điện tử công suất công nghệ biến đổi điện từ dạng sang dạng khác phần tử bán dẫn cơng suất đóng vai trị trung tâm o Bộ biến đổi điện tử cơng suất cịn gọi biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa nguyên tắc biến đổi điện từ trường o Theo nghĩa rộng, nhiệm vụ điện tử cơng suất xử lý điều khiển dịng lượng điện cách cung cấp điện áp dịng điện dạng thích hợp cho tải Tải định thơng số điện áp, dịng điện, tần số, số pha ngõ biến đổi Thơng thường, điều khiển có hồi dõi ngõ biến đổi cực tiểu hóa sai lệch giá trị thực ngõ giá trị mong muốn (hay giá trị đặt) Điều khiển PID (proportional integral derivative controller): SVTH: Hồ Thanh Tuyền 63 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi thực tế để điều khiển nhiều loại đối tượng khác nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực lỏng bồn chứa…Lý điều khiển sử dụng rộng rãi có khả làm giảm (hoặc triệt tiêu) độ giao động nhiệt độ quanh giá trị đặt Do thông dụng nên ngày có nhiều hãng sản xuất thiết bị điều khiển cho đời điều khiển thương mại thông dụng Vịng nhiệt Với hệ thống ta thiết kế, ta chọn điều khiển PID để điều khiển Cài đặt ban đầu: nhiệt độ đặt thời gian để đạt nhiệt độ Tín hiệu điều khiển: lấy tín hiệu nhiệt độ lỏng thiết bị Nguyên lí hoạt động : SVTH: Hồ Thanh Tuyền 64 Đồ án mơn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải Bắt đầu Đọc nhiệt độ đặt Đọc giá trị nhiệt độ lò Tính sai số : e = nhiệt độ đặt – nhiệt độ đo Xử lý PID Công suất cấp cho lò Kết thúc TÀI LIỆU THAM KHẢO: SVTH: Hồ Thanh Tuyền 65 Đồ án môn học QT&TB GVHD: PGS.TSKH Lê Xn Hải [1]: hội thảo khoa học [2]: Báo cáo kết [3]: Lê Duy Hùng, Thiết kế phân xưởng chế biến Biodiesel từ mỡ cá da trơn (60 dầu cá ngày), Luận văn tốt nghiệp, 2008 [4]: Sản xuất [5]: Nguyễn Minh Tuyển, Quá trình thiết bị khuấy trộn công nghệ [6]: Nguyễn Văn Lụa, Quá trình thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm, tập trình thiết bị học, khuấy lắng lọc [7]: Nguyễn Bin (chủ biên), Sổ tay Quá trình Thiết bị hóa chất tập 1, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [8]: Nguyễn Bin (chủ biên), Sổ tay Quá trình Thiết bị hóa chất tập 2, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [9]:Hồ Lê Viên, tính toán thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, ĐH Bách Khoa Hà Nội [10]:Bảng tra cứu q trình học truyền nhiệt [11]: Quá trình thiết bị truyền nhiệt,tập trình thiết bị truyền nhiệt, truyền nhiệt ổn định [12]: Nguyễn Thị Hồng Nơ (2005) Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật với xúc tác rắn Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Bách Khoa TPHCM [13]: Phan Ngọc Anh (2002) Nghiên cứu công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải Luận văn cao học, trường Đại học Bách Khoa TPHCM [14]: 10 Nguyễn Thị Phương Thoa (2005) Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo cơng nghệ hóa siêu âm Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia TPHCM [15]: Nguyeãn Hữu Lương, Tổng quan tài liệu nghiên cứu sản xuất biodiesel, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2005 [16]:Phạm Văn Bôn, Quá trình thiết bị công nghệ hoá học & thực phẩm - Tập - Quyển 1,Bài tập truyền nhiệt, NXB ĐHQGTPHCM, 2004 SVTH: Hồ Thanh Tuyền 66 ... trình sản xuất thử mà ta định xem có rửa thiết bị mẻ hay không Xét su? ??t hệ thống thực qui trình sản xuất thử: − Trong 1h ta nhập liệu mẻ nên su? ??t hệ thống (tính theo dầu hạt cao su) : − Năng su? ??t... cm Hạt bóng, nặng 2- g /hạt, hạt có chấm nâu Hàng năm, khoảng tháng tháng thời điểm cao su cho trái rộ với su? ??t khoảng hạt/ Theo thống kê giới, ép hạt, trung bình ta thu 100 kg dầu hạt cao su. .. hiệu su? ??t khoảng 17% cao sở làm khoảng vài hạt ngày, mặc khác nguồn nguyên liệu không ổn định ( cao su cho trái rộ khoảng tháng) nên giá thành dầu hạt cao su cao, khoảng 17000 đồng/kg ( giá hạt
![Bảng 1.1.3.3 – Một số đặc tính chọn lọc của Diesel và Biodiesel [5] 1.1.4Các thông số hoá lý kỹ thuật của Biodiesel: - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/bang-dac-chon-diesel-biodiesel-thong-thuat-biodiesel-1219911.png)
![Hệ số an toàn khi chế tạo thiết bị bằng phương pháp cán và rè n: theo bảng 1.6,tr 14, [9] Aùp suất dư trong TB < 0,5 N/mm2 - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/he-toan-che-thiet-phuong-bang-aup-suat-1219914.png)
![Hệ số bền mối hàn ϕh: theo bảng 1.8, tr 19, [9] - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/he-so-ben-moi-han-h-theo-bang-1219915.png)
![Với Re = 345 8, tra bảng [trang 16, 9], k 0= 10. - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/voi-re-tra-bang-trang-k-1219917.png)
![Với Re = 688 0, tra bảng [trang 16, 9], k 0= 22. - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/voi-re-tra-bang-trang-k-1219918.png)
![- Tra bảng II.15, trang 381, [8] ⇒ Độ nhám của ống: ε= 0,1(mm )= 0,0001(m) - Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/bang-trang-do-nham-ong-tong-ong-day-1219921.png)
![Theo bảng XIII.36, tr 438, [8], khi G= 1000 N, ta xác định được các kích thước hình học của tai đỡ như sau: - Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ hạt cao su](https://media.store123doc.com/figures/001/219/bang-xiii-dinh-kich-thuoc-hinh-hoc-do-1219923.png)