Nghiên cứu sản xuất dầu Biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng

:
- Chưng cất: dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ sôi của các chất để thu được sản phẩm
tinh khiết.
- Dùng hóa chất: yêu cầu hóa chất không tác dụng hóa học với chất lỏng, có khả năng
hút nước mạnh, không hòa tan trong chất lỏng, có tác dụng làm khô nhanh, rẻ, dễ tìm.
iv. Kiểm tra độ pH
pH nhiên liệu tốt nhất xấp xỉ bằng 7 vì nếu pH của nhiên liệu cao hay thấp quá đều
ảnh hưởng đến mức độ ăn mòn thíêt bị. Thông thường muốn xác định pH của nhiên
liệu có thể sử dụng quỳ tím hay máy đo pH.
Luận văn Tốt Nghiệp khóa 29- 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 15
2.4.6 Vận chuyển và bảo quản dầu biodiesel
Khi đã sản xuất, rửa, làm khô, biodiesel được đổ vào thùng tồn trữ và đem đi bảo
quản. Công tác giữ gìn và bảo quản dầu biodiesel về cơ bản giống như dầu diesel, nó
có tầm quan trọng đặc biệt nhằm giữ cho nhiên liệu có phẩm chất tốt. Chính vì vậy ta
phải làm tốt một số quy định sau:
- Những công cụ như thùng phuy dùng để chứa dầu biodiesel khi vận chuyển cũng
như khi ở kho phải sạch sẽ và có nắp đậy cẩn thận.
- Nhà kho phải thoáng mát và nhất thiết phải xây dựng bằng vật liệu không cháy hay
khó cháy, nền nhà kho phải lát gạch, bêtông,... và có công cụ cứu hỏa đầy đủ.
- Không đựng, chứa dầu vào thùng bị rò chảy.
- Nhiên liệu có cặn bẩn nên dồn vào một thùng hay phuy và tiếp tục để lắng từ 4 -6
ngày, rồi đem sử dụng phần trong sạch.
- Tuyệt đối không được dùng dầu biodiesel có cặn bẩn vượt quá quy đinh cho phép.
- Các bể hay thùng chứa dầu cần được xúc rửa tối thiểu một năm một lần.
2.4.7 Một số tính chất của biodiesel cần quan tâm khi bảo quản
Khi vận chuyển và tồn trữ biodiesel ta nên quan tâm đến một số vấn đề sau: nhiệt độ,
sự oxi hóa, tính tan của nhiên liệu và sự tương thích của nhiên liệu với thiết bị tồn trữ.
i. Nhiệt độ
Tất cả nhiên liệu diesel có thể bị đông đặc ở nhiệt độ thấp. Điểm đông đặc biodiesel
trung bình khoảng -5,3oC nhưng giá trị thường khoảng (-14) - 0 oC. Nhiệt độ để đông
đặc biodiesel thì cao hơn diesel và phụ thuộc vào thành phần của biodiesel ( B. Rice et
al.,1997). Thông thường methyl ester bão hòa sẽ có điểm đông đặc cao hơn methyl
ester chưa bão hòa. Do đó khi tồn trữ biodiesel ở thời tiết lạnh cần có vật liệu cách
nhiệt, bộ phận khuấy.
ii. Độ ổn định oxi hóa
Một yêu cầu gần đây được thêm vào ASTM D6751 là độ ổn định oxy hóa. Quá trình
oxy hóa có thể dẫn đến tạo ra các acid gây ăn mòn nguyên nhân cho các vấn đề vận
hành và tuổi thọ động cơ. Biodiesel chứa hợp chất có các mạch acid béo không no,
các hợp chất này rất dễ bị oxy hóa trong quá trình tồn trữ, bảo quản hơn so với dầu
diesel thông thường từ dầu mỏ (petroleum diesel).
Khi nhiên liệu bị đông đặc, tất cả các nhiên liệu có khả năng bền với sự oxi hóa. Sự
oxi hóa dẫn đến xảy ra phản ứng giữa nhiên liệu với oxi và chất xúc tác. Phản ứng này
liên quan đến sự hiện diện của liên kết C = C trong nhiên liệu. Khi tăng liên kết C = C
thì làm giảm tính ổn định oxi hóa trong nhiên liệu. Sự giảm tính ổn định oxi hóa trong
Luận văn Tốt Nghiệp khóa 29- 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 16
nhiên liệu tỉ lệ thuận với số liên kết C=C. Sự oxi hóa có thể được biểu thị bởi chỉ số
acid cao, độ nhớt tăng và hình thành cặn lắng. Để ngăn chặn sự oxi hóa biodiesel có
thể dùng chất chống oxi hóa như TBHQ (t-butyl hydroquinone), tocopherol.
iii. Tính tan
Tính tan của biodiesel cao hơn diesel mặc dù sự hòa tan của nó chỉ đạt mức trung
bình. Nhờ có đặc tính này, chất cặn còn dư trong khi tồn trữ có thể bị hòa tan bởi
biodiesel. Đặc tính hòa tan của biodiesel có thể được giảm bởi cách sử dụng kết hợp
với diesel. Đặc biệt, nếu biodiesel tinh khiết thì tính tan của nó sẽ giảm gần như hoàn
toàn khi bổ sung 20% hay ít hơn vào diesel.
iv. Tính tương hợp
Tính tương hợp với thiết bị tồn trữ cũng là đặc tính quan trọng. Biodiesel bảo quản tốt
trong bao bì là thép không gỉ hay nhôm. Sự oxi hóa và chất cặn lắng trong biodiesel
hay diesel có thể xảy ra bởi đồng thau, đồng thiếc, đồng đỏ, chì, thiếc, kẽm.
Biodiesel có thể tương thích với polymer.
2.5 CÁC TIÊU CHUẨN DẦU BIODIESEL Ở MỘT SỐ QUỐC GIA
2.5.1 Tiêu chuẩn chất lượng cho biodiesel
Để bảo vệ công suất và tuổi thọ của các động cơ thì việc sản xuất và sử dụng rộng rãi
biodiesel đòi hỏi việc đưa ra những tiêu chuẩn chất lượng, dành riêng cho biodiesel:
như: EN14214 (The European Standards Organization), ASTM D6751 (the American
Society of Testing Material), Khi đảm bảo được những tiêu chuẩn chất lượng này,
biodiesel có thể được trộn với dầu diesel để sử dụng trong động cơ diesel.
i. Hàm lượng tri-, di-, monogliceride
Độ không chuyển hóa hay chuyển hóa một phần các glyceride của nguyên liệu sản
xuất biodiesel (dầu thực vật, dầu ăn thải, hay mỡ động vật) được biết là nguyên nhân
làm tắt nghẽn đầu phun nhiên liệu và tạo cặn bẩn đọng trên xy lanh của động cơ
diesel. Chính những thành phần này làm tăng độ nhớt, giảm độ bền oxi hóa nên là
nguyên nhân làm giảm tuổi thọ cho động cơ. Về cấu trúc hóa học, đây là các hợp chất
mono-, di-, và triglyceride. Cấu trúc này gồm phần “cột sống” là thành phần glycerin
nối với một, hai hay ba gốc acid béo bởi liên kết ester.
Nếu lượng trigliceride nhiều thì sẽ tạo hiện tượng nổ cục bộ. Vòi phun của động cơ
diesel có cơ chế phun bằng sương và nổ bằng áp lực trong khi đó trigliceride là một
dạng của thuốc nổ nên nó sẽ nổ mãnh liệt hơn so với sự nổ do cháy. Điều này dẫn đến
hai khả năng: Thứ nhất không làm cho động cơ hoạt động được, thứ hai làm phá huỷ
động cơ, có thể làm nổ tung động cơ.
Luận văn Tốt Nghiệp khóa 29- 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 17
ii. Tổng lượng glycerin
Chính là tổng phần glycerin chứa trong các glyceride và glycerin tự do. Glycerin
không tan trong biodiesel có độ nhớt cao. Nếu thành phần tổng glycerin còn quá cao
trong thành phần của biodiesel thì trong quá trình hoạt động của động cơ, dưới tác
động của nhiệt độ, chúng sẽ tạo nên các sản phẩm polymer dẫn đến hiện tượng lắng và
đó là nguyên nhân chính gây tắc nghẽn béc phun dầu. Trong khi đó, nếu thành phần
glycerin tự do quá cao thì không chỉ ảnh hưởng đến việc kích nổ, mà bản thân nó còn
là một chất gây nổ (đồng thời khi nổ sẽ sinh nhiệt rất lớn), thậm chí không kiểm soát
được, máy nóng hơn bình thường, dẫn đến phá hỏng máy. Để bảo vệ động cơ, lò đốt
gây ra bởi các thành phần này, ASTM D6751 giới hạn tổng hàm lượng glycerin tối đa
là 0,24 % khối lượng.
iii. Độ nhớt
Đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại của dầu. Nó nói lên tính
đặc loãng của nhiên liệu, nhiên liệu càng đặc thì độ nhớt càng lớn, ngược lại nhiên
liệu loãng thì độ nhớt nhỏ.
Quan trọng hơn, độ nhớt đánh giá khả năng bôi trơn, sự phun xa và sự bốc hơi nhiên
liệu khi phun vào động cơ. Nếu nhiên liệu có độ nhớt quá nhỏ, hạt nhiên liệu phun sẽ
nhỏ hơn, dễ bốc hơi nhưng phun không được xa, do đó không trộn đều được với
không khí. Ngược lại nếu độ nhớt trong biodiesel quá cao sẽ làm giảm khả năng phun
dầu của động cơ, dẫn đến hiện tượng nghẽn béc phun. Do đó khi sản xuất nhiên liệu
phải có độ nhớt nằm trong khoảng quy định.
iv. Methanol và độ chớp cháy
Hàm lượng methanol trên 0,2 % khối lượng trong tiêu chuẩn EN14214 nhưng không
đề cập đến trong ASTM D6751. Tuy nhiên, hàm lượng methanol có thể hạn chế thông
qua chỉ tiêu độ chớp cháy (càng nhiều methanol, độ chớp cháy càng thấp). Độ chớp
cháy của nhiên liệu biểu thị tính bốc hơi và nói lên độ nguy hiểm về cháy có thể xảy
ra khi bảo quản, vận chuyển hay dùng nhiên liệu ở những nơi không thoáng gió. Độ
chớp cháy là yếu tố quyết định cho sự phân loại tính dễ cháy của nhiên liệu. Yêu cầu
độ chớp cháy không nhỏ hơn 120oC trong EN14214 tương ứng với hàm lượng
methanol nhỏ hơn 0,2% vì nếu 120oC thấp hơn thì nhiên liệu sẽ dễ cháy khi tồn trữ.
v. Hàm lượng nước và tạp chất
Là chỉ tiêu để đánh giá độ tinh khiết của nhiên liệu. Nước lẫn vào nhiên liệu làm tăng
sự điện ly của các chất gây ăn mòn có lẫn trong sản phẩm. Đối với B100 (dầu chứa
100% biodiesel) thì sự hiện diện của nước có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng
thủy phân ester, hàm lượng acid tự do tăng. Ngoài ra nó còn tạo điều kiện cho vi sinh
vật phát triển trong bồn chứa nhiên liệu. Khi nhiên liệu chứa tạp chất vượt quá quy
Luận văn Tốt Nghiệp khóa 29- 2008 Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành Công Nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 18
định sẽ làm tắc hệ thống nhiên liệu, đặc biệt vòi phun của bơm cao áp. Do đó trong
quá trình bơm hút, tồn chứa, tiếp nhận, cấp phát, vận chuyển,...cần hết sức cẩn thận
không cho tạp chất lẫn vào.
vi. Chỉ số acid
Chỉ số acid là sự đánh giá trực tiếp những acid béo tự do trong dầu. Những acid béo
có thể dẫn đến sự ăn mòn động cơ và giúp đánh giá sự có mặt của nước...