CHƯƠNG II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Cơ khí - Chế tạo máy >

CHƯƠNG II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 75 trang )

CHƯƠNG II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG2.1 Khái quát về nhiên liệu biodiesel2.1.1 Khái niệm về nhiên liệu biodieselTheo tiêu chuẩn ASTM (Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ) thì nhiênliệu Biodiesel được định nghĩa như sau: “Biodiesel là các mono alkyl Ester của cácacid mạch dài có nguồn gốc từ các lipit có thể tái tạo lại như dầu thực vật hay mỡđộng vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”.Như vậy biodiesel là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiênliệu dầu diesel hóa thạch nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thựcvật hay mỡ động vật. Biodiesel nói riêng, hay nhiên liệu sinh học nói chung, là mộtloại năng lượng tái tạo. Nhìn theo phương diện hóa học thì biodiesel là methyl estecủa những axít béo.Bản chất của biodiesel là sản phẩm Ester hóa giữa methanol hoặc ethanol vàacid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật.Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl Ester có tên khác nhau:* Nếu đi từ dầu cây đậu nành (soybean) và Methanol thì ta thu được SME (soymethyl Esters). Đây là loại ester thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ.* Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và methanol thì ta thu được RME(rapeseed methyl ester). Đây là loại este thông dụng nhất được sử dụng ở châu Âu.* Nếu sản xuất từ dầu cây cọ (palm tree) và methanol thì ta thu được PME(palm methyl ester). Đây là loại ester thông dụng ở đông nam Á., đặc biệt là ởMalaysia, Indonesia và Thailand. Việt Nam cũng có tiềm năng lớn về sản xuất vàphát triển nguồn biodiesel này.Để sản xuất biodiesel người ta pha khoảng 10% methanol vào dầu thực vật vàdùng nhiều chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là hiđrôxít kali, hiđrôxít natri và cácancolat). Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào khoảng 60°C liên kết este củaglyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo sẽ được este hóa với mêtanol.Chất glyxêrin hình thành phải được tách ra khỏi dầu biodieselsau đấy.Việc sử dụng trực tiếp dầu thực vật và mỡ làm nhiên liệu cho động cơ dieselgặp những khó khăn như quá trình hóa hơi nhiên liệu ở nhiệt độ thấp kém gây trởngại cho quá trình khởi động, quá trình cháy không hoàn toàn dẫn đến giảm công20suất của động cơ, độ nhớt cao làm nghẽn filter, gây khó khăn cho hệ thống phunnhiên liệu. Dầu thực vật và đặc biệt là mỡ động vật có độ nhớt cao gấp khoảng 11 17 lần so với nhiên liệu diesel.2.1.2 Các nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu biodiesela) Dầu thực vật- Dầu cọ: Được sản xuất từ cây cọ dầu đã được trồng tại Long An từ hơn 10năm trước, đạt sản lượng 4 tấn dầu / ha. Tuy nhiên có một số khó khăn là trồng quimô lớn mới hiệu quả vì cần dây chuyền xử lý ngay sau thu hoạch do trong hạt chứamen lipase phân hủy dầu trong 24 giờ thành este và glycerin nên cần diệt men lipase(bằng nồi hơi), cọ dầu không khó trồng nhưng cần mưa quanh năm.Thái Lan ưu tiên cho việc sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện nay Thái Lan sảnxuất biodiesel từ dầu cọ với sản lượng 500.000 lít/ngày, họ dự kiến đến năm 2020sẽ nâng công suất loại biodiesel này lên 8,5 triệu lít/ngày với tổng diện tích trồng cọlên 10 triệu rai (1,6 triệu hecta). Chính phủ Thái Lan rất coi trọng việc phát triểnnhiên liệu sinh học, cụ thể là ngày 19/2/2007 bộ năng lượng Thái Lan đã quyết địnhthành lập văn phòng phát triển năng lượng sinh học thuộc Cục phát triển năng lượngthay thế và hiệu quả năng lượng DAEDE.-Vừng: Cây ngắn ngày, nhạy cảm thời tiết, hiện đang trồng đại trà tại NghệAn, Thanh Hóa, Gia Lai, An Giang. Hiện nay vừng chủ yếu được xuất khẩu sangNhật (cả hạt và dầu).- Dừa: Diện tích trên 18000 ha, nhưng năng suất dầu thấp, tối đa đạt 1 tấn dầu/ ha, bằng 1/4 so với dầu cọ. Sản lượng dầu ép không cao vì cây dừa rất hiệu quảđối với nông dân các sản phẩm khác như cơm dừa sấy, xơ dừa, than gáo dừa, thủcông mỹ nghệ từ gỗ dừa… nên giá từ dừa trái tăng.- Đậu nành: Trồng thử nghiệm ở Củ Chi ( đạt khoảng 2,5 tấn /ha), Lâm Đồngđạt 3,5- 5 tấn /ha. Khi trồng thử nghiệm các thế hệ lai, năng suất đã tăng đáng kể.Do đó hướng dương trở thành nguồn nguyên liệu có triển vọng.- Bông vải: theo chính sách Nhà nước về tự túc 70% nguyên liệu dệt may, diệntích trồng cây bông sẽ phát triển nhanh chóng. Diện tích 2003, 2005, 2010 tươngứng là 33000 ha, 60000 ha, và 12000 ha. Dầu hạt bông cải có thể là nguồn nguyênliệu tốt để sản xuất biodiesel.21Bảng 1.1: Hàm lượng dầu của một số loài thực vât sản xuất biodieselGiống câyKg dầu/haGai dầu305Hạt bông273Vừng585Lạc890Cọ dầu5000Thầu dầu440Đậu tương375Hướng dương800Dừa2260Tảo689b) Mỡ động vậtMỡ động vật được chia ra làm 2 nhóm: Mỡ động vật trên cạn và mỡ động vậtdưới nước.- Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo no, chủ yếu là palmaitic và axitstearic (mỡ lợn, mỡ bò). Mỡ động vật trên cạn chứa nhiều axit béo thuộc nhómomêga-6 hơn, hầu như không có omêga-3 nên thường ở trạng thái rắn trong điềukiện nhiệt độ thường. Các axit béo thuộc nhóm omêga-6 có tác dụng làm co mạch,tăng huyết áp.- Mỡ động vật dưới nước chứa hàm lượng axit béo không no thuộc nhóm omêga-3 tương đối lớn, ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thườngNước ta thuộc vùng nhiệt đới, có nhiều sông nước nên nghề nuôi và chế biếnthủy sản phát triển mạnh về cả chất và lượng, không chỉ phục vụ nhu cầu trongnước mà còn hướng đến xuất khẩu. Trong đó phải kể đến nghề nuôi và chế biến cáda trơn ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Hoạt động chế biến các sản phẩm từcá da trơn thải ra ngoài một lượng lớn các phế phẩm, ảnh hưởng lớn đến môitrường.Việt Nam là quốc gia xuất khẩu cá basa mạnh trên thế giới. Năm 2007 sảnlượng cá đạt trên 800.000 tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá trên 200.000 tấn/năm22và dự kiến năm 2008 sẽ đạt hơn 1 triệu tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá khoảng300.000 tấn/năm .Sau khi phân tích thành phần hóa học của mỡ cá, hàm lượng axit béo khôngno chủ yếu là axit oleic trong mỡ cá tra chiếm 55,5% và mỡ cá basa chiếm 62%.Kết quả này cho thấy có thể sử dụng mỡ cá tra và cá basa làm nguyên liệu để sảnxuất biodiesel. Tuy nhiên, mỡ cá basa làm nguyên liệu sản xuất biodiesel có nhiềuưu điểm hơn so với mỡ cá tra nên biodiesel đi từ mỡ cá basa sử dụng tốt hơn ở nhiệtđộ thấp. Sản xuất biodiesel từ mỡ cá tra và basa là một hướng đi có triển vọng củađồng bằng sông Cửu Long và có nhiều khả năng sản xuất quy mô lớn vì ở đây cónguồn nguyên liệu dồi dào, ổn định, giá rẻ và có tiềm năng phát triển. Việc đầu tưsản xuất biodiesel tại chỗ từ phụ phẩm của cá sau khi xuất khẩu sẽ mở ra một ngànhcông nghiệp mới cho vùng này, tạo ra một nguồn nhiên liệu mới không ô nhiễm vàcó thể tái tạo được phục vụ sản xuất, đời sống cư dân trong vùng.Theo ghi nhận của nhiều người dân ở các khu vực nuôi cá tra, ba sa tại đồngbằng sông Cửu Long, việc tận dụng mỡ các loại cá này để sản xuất dầu sinh học đãgiúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường rất nhiều. Hơn nữa, một số người dân sử dụngdầu biodiesel do các công ty của Việt Nam sản xuất cho biết, nếu sử dụng liên tục,máy móc chạy êm, mát máy, khói thải ít, có mùi dễ chịu.Hiện nay đã có khá nhiều công ty tại Việt Nam nghiên cứu việc chế biến mỡcá tra, cá basa làm nhiên liệu biodiesel. Điển hình là công ty trách nhiệm hữu hạnMinh Tú ở phường Phước Thới, quận Ô Môn, thành phố Cần Thơ đã mày mònghiên cứu và sản xuất ra được dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá basa theo một quytrình công nghệ tự động hoá khép kín an toàn. Công ty đã thử nghiệm thành côngviệc tạo ra dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá basa trong phòng thí nghiệm từ năm 2004.Cứ 1kg mỡ cá tra, cá basa đã tinh chế pha một ít methanol và dùng chất xúc táchydroxit kali, hydroxit natri sẽ cho ra 1 lít dầu biodiesel. Ở áp suất thông thường vànhiệt độ 600oC, nếu thêm 16% chất glyxêrin là có thể tạo ra một nguyên liệu sảnxuất mỹ phẩm và dược phẩm.Dầu biodiesel do công ty trách nhiệm hữu hạn Minh Tú sản xuất đã thử mẫutại phòng phân tích của công ty liên doanh dầu khí Mekong, đạt gần 100% yêu cầutheo tiêu chuẩn Việt Nam và các nước trên thế giới. Hiện công ty này đã khởi côngxây dựng nhà máy sản xuất dầu biodiesel theo công nghệ tự động hoá và khép kínvới tổng vốn đầu tư trên 12 tỷ đồng. Công ty cũng đã ký hợp đồng với công tyDUONG SOPHEA, vương quốc Campuchia, xuất khẩu trên 2 triệu lít dầu .23Công ty chế biến và xuất khẩu cá basa An Giang, cũng đã nghiên cứu sản xuấtthành công dầu biodiesel từ mỡ cá tra, cá ba sa và xây dựng nhà máy sản xuất mỡ cába sa mang tên F8 (Factory 8) có tổng diện tích trên 2 ha tại huyện Châu Thành,tỉnh Tiền Giang với vốn đầu tư thiết bị lên tới 10 tỷ đồng. Một số nhà máy khác ởmiền Tây Nam bộ tự xây dựng hoặc liên kết xây dựng để chế biến mỡ cá tra, cábasa thành biodiesel cũng đã được thành lập và đầu tư quy trình công nghệ. Riêng,Trường Đại học Bách khoa TPHCM cũng có một số đề tài nghiên cứu việc sản xuấtbiodiesel từ các nguyên liệu dầu mỡ các loại phế thải và đang có kế hoạch sản xuấtthử nghiệm, chuyển giao cho các nhà máy sản xuất biodiesel.Phát triển năng lượng sinh học vừa đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nướcnguồn nhiên liệu bổ sung, thay thế, vừa kích thích phát triển nông nghiệp. Đặc biệtlà việc bảo vệ môi trường.Nước ta đặt mục tiêu đến năm 2020¸ 2025 phải sản xuất được 4,5 - 5 triệu tấn(xăng, diesel pha cồn và biodiesel), chiếm 20% nhu cầu xăng dầu cả nước.2.1.3 Các phương pháp sản xuất nhiên liệu biodiesela) Phương pháp sấy nóng nhiên liệuĐây là phương pháp sấy nóng dầu thực vật hoặc mỡ động vật để giảm độ nhớtcủa nó về gần độ nhớt thích hợp của nhiên liệu đáp ứng yêu cầu làm việc của độngcơ. Độ nhớt của nhiên liệu sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Phương pháp này đơn giảnnhưng không hiệu quả vì để dầu thực vật và mỡ đạt được độ nhớt cần thiết chonhiên liệu diesel thì đòi hỏi nhiệt độ khá cao (ví dụ như đối với dầu Canola ở nhiệtđộ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 lần so với nhiên liệu diesel, ở nhiệt độ 800C thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với nhiên liệu diesel), hơn nữa hệ thống gianhiệt cho dầu không thể duy trì mãi khi động cơ không hoạt động, điều đó làm chodầu sẽ bị đông lại đặc biệt là vào mùa đông, trước khi khởi động dầu cần phải đượcđốt nóng nên gây ra những bất tiện cho người lái xe .b) Phương pháp pha loãng dầu thực vậtĐây là một trong những phương pháp đơn giản làm giảm độ nhớt và làm tăngchỉ số cetan, có thể sử dụng diesel khoáng để làm môi chất pha loãng. Khi đem phaloãng dầu thực vật với diesel khoáng sẽ tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu mới từ dầuthực vật. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa dầu nhiên liệu dầu thực vật và diesel làmột hỗn hợp đồng nhất và bền vững. Các chỉ số đặc tính của hỗn hợp tùy thuộc vàotỷ lệ thành phần giữa dầu thực vật và diesel .24c) Phương pháp crackingDầu và mỡ sau khi bị nhiệt phân sẽ tạo thành các hợp chất có mạch ngắn hơndo đó độ nhớt sẽ giảm đi. Xúc tác tiêu biểu sử dụng trong quá trình nhiệt phân làSiO2 và Al2O3. Nhược điểm của phương pháp là thiết bị sử dụng trong quá trình sảnxuất khá đắt..Biodiesel cũng có thể được sản xuất bằng hydrocracking. Những quá trìnhcông nghệ mới đang được phát triển mà không tạo ra Glycerol. Quá trình này baogồm các công đoạn: hydrocracking, làm sạch bằng hydro và hydro hoá.Hiệu suất thu sản phẩm khoảng 75¸80% với chỉ số cetane cao (~100). Thànhphần sulfur thấp hơn 10 ppm. Nó phân rã 95% sau 28 ngày, trong khi đó dầu dieselphân rã 40% trong cùng một khoảng thời gian. Lợi ích chính hơn những biodieselkhác là nó làm giảm lượng NOx. Quá trình này sử dụng xúc tác hydro hoá và hydrotinh khiết thương mại thông thường. Quá trình hydrocracking có thể là một lựa chọnthích hợp cho những nhà máy lọc dầu. Phương pháp này có thể dễ dàng thích hợpvới nhà máy lọc dầu nhờ vào nguồn hydro được tạo ra trong nhà máy. Tuy nhiên,quá trình này vẫn chưa được áp dụng vào thực tế .d) Phương pháp nhũ tương hóa dầu thực vậtNhiên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt với thiếtbị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương, dầu thực vật, rượu, trong đó các hạt rượu có kíchthước 150nm được phân bố đều trong nhũ tương. Nhiên liệu nhũ tương có độ nhớttương đương dầu diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thì độ nhớt nhũ tương càng giảm. Tuynhiên trong lúc này dễ tạo ra các hạt nhũ tương càng nhỏ, khả năng phân lớp nhũtương tăng lên làm nhũ tương kém đồng nhất do đó cần có biện pháp bảo quản nhũtương. Nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp nên một phần rượu bay hơi sẽ cản trở quátrình làm việc bình thường của hệ thống nhiên liệu .e) Phương pháp chuyển hóa estePhản ứng chuyển hóa este là phản ứng giữa các acid béo trong dầu và mỡ vàrượu tạo thành este (biodiesel) và Glycerol. Đây là phương pháp được sử dụng phổbiến hiện nay để sản xuất biodiessel do sản phẩm thu được có những tính chất tươngtự như nhiên liệu diesel, và sản phẩm phụ Glycerol có giá trị sử dụng cao trongcông nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm. Sơ đồ công nghệ sản xuất biodiesel từ cácnguồn nguyên liệu khác nhau được thể hiện trên hình 1.1.25Dầu chưa tinhluyệnMỡ động vật, dầuđã qua sử dụng …có độ axit caoDầu tinhluyệnTinh luyệnChuyển vị esteXúc tácChuẩn bị axitxitritEste hóaMetanolướtHỗnhợp sảnphẩmMetanolllAxitxitritSản phẩmeste hóaAxit béotự doLàm sạchGlixerinTáchGlixerinnnEsteLàm sạchMetanolư ớtMetanolướtChưng cấtmetanolNướcGlixerinBiodieselHình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất biodiesel từ các nguồn nguyên liệu khác nhau26Nguyên liệu sau khi đã làm sạch, lọc, loại bỏ chất bẩn, trung hoà các axit béotự do sẽ được sử dụng. Từ đó pha methanol hoặc ethanol vào chất béo (từ dầu thựcvật hay mỡ động vật) và dùng xúc tác là những kiềm mạnh (NaOH hay KOH) hoặcNatrisilicat ở áp suất thông thường và nhiệt độ phù hợp. Liên kết ester của glyxerinvới axit béo trong dầu mỡ bị phá huỷ, các axit béo sẽ được ester hoá với methanolhoặc ethanol còn glyxerin được tách ra. Qua chuyển đổi este, dầu biodiesel có độnhớt thấp hơn nhiều so với dầu thực vật và có thể dùng làm nhiên liệu thay thế chodầu diesel trên các động cơ diesel mà không cần thay đổi kết cấu động cơ.Quá trình sản xuất biodiesel thực chất là quá trình làm sạch nguyên liệu vàthực hiện phản ứng este hóa chéo. Ở phản ứng este hóa chéo thường phải có sựtham gia của chất xúc tác là axit mạnh như H2SO4. Đây là quá trình thuận nghịchnên nó diễn ra không hoàn toàn và khá chậm. Do đó, để hiệu suất phản ứng cao thìngoài tác nhân chất xúc tác thì cần phải tác động đến các nhân tố như nhiệt độ, ápsuất, và nồng độ các chất phản ứng tham gia, đảm bảo sao cho các nhân tố này ở giátrị thích hợp và ổn định.2.2 Đặc điểm của nhiên liệu biodiesel2.2.1 Các thông số kỹ thuật của nhiên liệu biodiesela) Chỉ số Cetan- Chỉ số Cetan là đơn vị đo quy ước, dùng để đánh giá khả năng tự bốc cháycủa các loại nhiên liệu diesel, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn cùngkhả năng tự bốc cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm 2 hidrocacbon :n – Cetan C16H34 là chất có khả năng bắt cháy cao nhất với chỉ số quy định là100 , khi được “hỗn hợp” chứa 100% thể tích n-Cetanα - metyl naphtalen C11H10 là chất khí bốc cháy thấp nhất với chỉ số cetan quyđịnh là 0.Những hợp chất có mạch thẳng thì dễ bốc cháy nên có chỉ số cetan cao, trongkhi hợp chất vòng hoặc mạch nhánh thì có chỉ số cetan thấp hơn. Bản chất cháy củadiesel trong động cơ là bị nén áp suất cao (tỷ số nén khoảng 14:1 đến 25:1) ở dạngđã phối trộn với oxy và có nhiệt độ cao thích hợp sẽ cháy và sinh công .Biodiesel cần có chỉ số cetan cao để đảm bảo quá trình cháy, động cơ chạy đềuít rung giật hơn nhưng nếu cao quá sẽ gây lãng phí nhiên liệu vì 1 số thành phần ởnhiệt độ cao trong xilanh sẽ phân hủy thành cacbon tự do (còn gọi là muội than)27trước khi cháy. Vì thế, chỉ số cetan là một trong những tiêu chuẩn đã được quy địnhtheo từng quốc gia cho các loại nhiên liệu trong động cơ biodiesel.b) Điểm đụcĐiểm đục là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẩn đục do có một số chất bắt đầukết tinh. Điểm đục có ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel, đặc biệt khi nó đượcsử dụng ở các nước có nhiệt độ hạ thấp khi mùa đông đến. Khi nhiệt độ thấp, độnhớt sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến việc phun nhiên liệu.c) Điểm chảyĐiểm chảy là nhiệt độ mà toàn bộ thể tích của hỗn hợp chuyển pha từ thể rắnsang thể lỏng. Điểm đục và điểm chảy là thông số được xác định nhằm dự đoán khảnăng sử dụng của biodiesel ở nhiệt độ thấp.d) Điểm chớp cháyĐiểm chớp cháy là nhiệt độ mà ở đó hỗn hợp bắt đầu bắt lửa và cháy. Chỉ sốnày dùng để phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Điểm chớp cháycủa metyl este tinh khiết là hơn 200 0C, và metyl este được xếp loại vào những chấtkhó cháy. Tuy nhiên, trong quá trình điều chế và tinh chế, methanol dư còn lẫntrong sản phẩm và làm hạ thấp điểm chớp cháy. Điều này gây nguy hiểm khi điểmchớp cháy hạ xuống thấp. Đồng thời methanol là chất ăn mịn thiết bị kim loại. Dovậy điểm chớp cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn quản lý chất lượngbiodiesel vừa để kiểm tra lượng methanol dư thừa.e) Độ nhớt động họcĐộ nhớt thể hiện khả năng kháng lại tính chảy của chất lỏng. Thông số nàyphụ thuộc vào ma sát của một phần chất lỏng khi trượt lên phần chất lỏng khác. Độnhớt của nhiên liệu càng cao càng không có lợi khi sử dụng vì nó làm giảm khảnăng phân tán khi được phun vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắngcặn trong thiết bị. Chính vì vậy các loại dầu mỡ động thực vật buộc phải chuyểnthành biodiesel rồi mới đem đi sử dụng vì biodiesel có độ nhớt thấp hơn nhiều.Ngoài ra còn có các chỉ số khác. Tất cả các chỉ số này được nghiên cứu và xâydựng thành tiêu chuẩn cụ thể cho biodiesel.282.2.2 Đặc điểm nhiên liệu biodiesel dầu cọNhiên liệu biodiesel dầu cọ được sản xuất từ tinh dầu (trilyceride) chiết xuất từquả hoặc thân cây cọ dầu. Có thể tóm tắt phản ứng xúc tác tạo nhiên liệu (methyleste) của nhiên liệu này như sau :Tryglyceride + 3CH3OH  3CH3CO2R* + GlycerolỞ đây, 3 phần tử methyl este 3CH3CO2R* có các chuỗi liên kết mạch thẳng R *khác nhau của các nguyên tử các bon (C) và nguyên tử hydro (H). Glycerol(CH2OH-CHOH-CH2OH) sẽ được lọc tách ra khỏi methyl este.Theo các nhà sản suất nhiên liệu biodiesel, chi phí sản xuất biodiesel từ cọ dầurẻ hơn so với các sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác. Canh tác cọ dầu chiếmdiện tích trồng trọt ít hơn so với đậu tương. Trên một hecta cọ dầu cho 6000 lít dầu,với đậu tương chỉ là 446 lít. Vì vậy, nguồn nguyên liệu dồi dào sẽ là một thế mạnhrất lớn của việc sản xuất biodiesel cọ dầu. Quá trình chuyển hóa dầu cọ với metanoltạo ra metyl este dầu cọ (biodiesel dầu cọ) nhờ sử dụng xúc tác Na2CO3 có năngxuất cao và không có tạp chất độc hại trong nhiên liệu. Các tính chất của nhiên liệucũng tương tự như các biodiesel sản xuất từ các nguồn khác.2.2.3 Ưu nhược điểm của nhiên liệu biodiesel so với nhiên liệu diesel hóa thạcha) Về đặc tính kinh tế kỹ thuật* Ưu điểmƯu điểm lớn của dầu biodiesel là nó có thể sử dụng trong các động cơ dieselbình thường mà không cần cải tạo lớn. Biodiesel hòa trộn tốt với nhiên liệu dieselvà sự trộn này giữ được lâu. Trong các hỗn hợp có hàm lượng biodiesel dưới 10%có thể dùng thay thế trực tiếp nhiên liệu diesel trong hầu hết các động cơ mà khôngcần điều chỉnh động cơ hoặc hệ thông nhiên.Biodiesel có chỉ số cetane cao hơn so với diesel khoáng. Đây là chỉ số chỉ đơnvị đo khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel, trị số này có ý nghĩa quan trọngtrong sự bốc cháy của nhiên liệu diesel là dễ hay khó, nếu càng cao thì khả năng bắtlửa và cháy càng tốt, động cơ chạy đều hơn ít rung giật hơn. Đối với Diesel khoángthì trị số này từ 50 tới 54. Do biodiesel là các alkyl mạch thẳng do vậy khả năng bẻgãy các liên kết trong phân tử dễ hơn cần năng lượng nhỏ hơn so với diesel khoángnên có trị số cetan cao hơn diesel khoáng vào khoảng 56 tới 58. Như vậy đây là loạinhiên liệu có khả năng đáp ứng được cho những động cơ cao tốc, đòi hỏi chất lượng29nhiên liệu tốt, khả năng tự bốc cháy cao mà không cần phải cho thêm phụ gia làmtăng chỉ số cetan.Biodiesel có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào. Giảm sự tiêu dùng các sảnphẩm dầu mỏ. Biodiesel ít có khả năng gây cháy nổ hơn so với diesel. Khả năng bôitrơn cao nên làm giảm sự mài mòn của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu cũngnhư các chi tiết khác trong động cơ hơn diesel khoáng. Khả năng bôi trơn của nhiênliệu được đặc trưng bởi trị số HFRR, nói chung giá trị HFRR  500 khi không cóphụ gia, nhưng giới hạn đặc trưng của diesel là 450. Do vậy diesel khoáng yêu cầuphải có phụ gia để tăng cường khả năng bôi trơn cho động cơ. Trong khi đó HFRRcủa biodiesel vào khoảng 200. Như vậy biodiesel còn như một phụ gia tốt cho nhiênliệu diesel khoáng khi cho chúng hòa trộn vào nhau theo một tỷ lệ thích hợp. Chínhvì vậy khi động cơ sử dụng biodiesel thì động cơ hoạt động êm hơn.Biodiesel an toàn trong quá trình bảo quản và vận chuyển nhưng cần chú ýmột số điểm như nhiệt độ, áp suất…Do biodiesel có nhiệt độ chớp cháy cao trên1100C cao hơn nhiều so với diesel khoáng (vào khoảng 600C), vì vậy tính chất nguyhiểm của nó thấp hơn trong quá trình bảo quản và vận chuyển.Do có tính năng tượng tự như dầu diesel nên nhìn chung khi sử dụng khôngcần cải thiện bất kì chi tiết nào của động cơ (riêng đối với các hệ thống ống dẫn,bồn chứa làm bằng nhựa ta phải thay bằng vật liệu kim loại).Sử dụng nhiên liệu biodiesel ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường nócòn thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngànhnông nghiệp như dầu phế thải, mỡ động vật, các loại dầu khác ít có giá trị sử dụngtrong thực phẩm. Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp và tăng thu nhập ở vùngmiền nông thôn. Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu diesel, góp phần tiết kiệm cho quốcgia một khoảng ngoại tệ lớn.* Nhược điểmKhi dùng nhiên liệu biodiesel cho một xe cơ giới không thích nghi với dieselsinh học, nó sẽ phá hủy các ống dẫn nhiên liệu và các vòng đệm bằng cao su.Một vấn đề khác là việc nhiên liệu đi vào dầu động cơ tại các động cơ dieselcó bộ phun nhiên liệu trực tiếp. Vấn đề này thường xảy ra trong thời gian vận hànhkhi động cơ được vận hành có những thời gian chạy không tải lâu dài. Lượng nhiênliệu phun càng ít thì chất lượng phân tán của miệng phun càng giảm và vì thế có xuhướng hình thành những giọt nhiên liệu không cháy bám vào thành của xi lanhnhiều hơn và sau đó là đi vào hệ thống tuần hoàn bôi trơn. Tại đây độ bền hóa học30

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel hiện đại
  • 75
  • 1,000
  • 2
• Tài liệu Xác định nhu cầu tuyển dụng ppt
  • 18
  • 871
  • 0
• Tài liệu Phỏng vấn chuyên môn pdf
  • 16
  • 517
  • 0

Tải bản đầy đủ (.pdf) (75 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.54 MB) - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu biodiesel dầu cọ đến đặc tính làm việc và phát thải của động cơ diesel hiện đại -75 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×