Nghiên cứu tổng hợp Biokerosen từ dầu dừa sử dụng xúc tác KI/Al2O3

- TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIOKEROSEN.
- NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC.
- Thành phần hóa học.
- Thành phần phân đoạn kerosen khi được sử dụng làm nhiên liệu phản lực và dầu hỏa dân dụng.
- NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC BIOKEROSEN.
- Yêu cầu nhiên liệu biokerosen.
- Lịch sử phát triển nhiên liệu biokerrosen.
- Quá trình chuyển đổi dầu thực vật thành bio- SPK (nhiên liệu sinh học biokerosen từ parafin tổng hợp.
- XÚC TÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI ESTE.
- Xúc tác axit.
- Xúc tác bazơ.
- Xúc tác enzym.
- Xúc tác KI/Al2O3.
- Tổng hợp xúc tác KI/Al2O3.
- Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác.
- NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP XÚC TÁC KI/Al2O3.
- Nghiên cứu lựa chọn xúc tác.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất xúc tác.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tính chất vật lý của kerosen.
- 2 Bảng 1.2: Các thông tin về các chuyến bay thử nghiệm.
- 11 Bảng 1.3: Thành phần axit béo của dầu dừa.
- 13 Bảng 1.4: Các thông số vật lý của dầu dừa.
- 14 Bảng 1.6: Ưu, nhược điểm khi sử dụng vi tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học.
- 15 Bảng 1.7: Hàm lượng các nguyên tố trong sinh khối vi tảo.
- 16 Bảng 1.8: Hàm lượng dầu trong sinh khối vi tảo.
- 16 Bảng 1.9: Thành phần axit béo trong dầu tảo.
- 17 Bảng 1.10:Thành phần hóa học của các loài vi tảo sấy khô.
- 17 Bảng 1.11: Thông số vật lý của dầu lanh.
- 18 Bảng 1.12: Thành phần của dầu lanh so với các loại dầu khác.
- 20 Bảng 1.14: Thành phần axit béo trong dầu lanh.
- 21 Bảng 1.16: Thành phần phần trăm của triglyxerit, diglyxerit và monoglyxerit trong este.
- 21 Bảng 1.17: Phần trăm axit béo trong metyl este dầu cải.
- 22 Bảng 1.18: Thành phần hóa học của dầu cọ.
- 23 Bảng 1.19: Thành phần % các axit béo trong các dầu khác nhau.
- 23 Bảng 1.20: Các thông số vật lý của jatropha.
- 24 Bảng 1.21: Thành phần của nhiên liệu sinh học theo ATF.
- 27 Bảng 1.22: Hàm lượng nguyên tố trong nhiên liệu sinh học theo ATF.
- 27 Bảng 1.23: Thành phần CHN trong các loại bio-SPK theo D5291.
- 28 Bảng 1.24: Thành phần tạp chất của bio-SPK.
- 29 Bảng 1.25: Thành phần các nguyên tố sau khi nhiệt phân dầu sinh học.
- 30 Bảng 1.26: So sánh ưu, nhược điểm của xúc tác đồng thể và dị thể.
- 34 Bảng 1.27: Độ mạnh và hiệu suất chuyển đổi xúc tác của muối kali trên chất mang Al2O3.
- 35 Bảng 1.28: Độ mạnh và hiệu suất chuyển đổi xúc tác của KI trên chất mang khác nhau.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng KI trong xúc tác với hiệu suất của phản ứng.
- 55 Bảng 3.3: Mối quan hệ giữa nhiệt độ nung xúc tác với hiệu suất phản ứng.
- 56 Bảng 3.4: Kết quả EDX mẫu 25% KI/Al2O3 chưa nung tại các vùng khác nhau.
- 63 Bảng 3.5: Kết quả EDX mẫu 25% KI/Al2O3 nung 850oC tại các vùng khác nhau.
- 64 Bảng 3.6: Hàm lượng pha hoạt tính tính toán dựa trên kết quả phổ EDX.
- 64 Bảng 3.7: Các tính chất đặc trưng của nguyên liệu.
- 65 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ mol metanol/dầu đến hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- 66 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phân đoạn biokerosen 67 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- 68 Bảng 3.11: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- 69 Bảng 3.12: Mối quan hệ của hàm lượng xúc tác với hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- 70 Bảng 3.13: Bảng các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp biokerosen, với xúc tác KI/Al2O3.
- 71 Bảng 3.14.Thành phần axit béo trong biokerosen từ dầu dừa theo kết quả GC – MS.
- 72 Bảng 3.15: Tiêu chuẩn chính của biokerosen từ dầu dừa.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1:Sơ đồ về sự phân bố nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học.
- 25 Hình 1.3: Các dạng của hợp phi hydrocacbon chất trong nhiên liệu phản lực.
- 27 Hình 1.5: Đồ thị sự phân bố các hydrocacbon trong nhiên liệu bio-SPK.
- 55 Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng KI trong xúc tác với hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- 55 Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ nung xúc tác đến hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- Giản đồ TG-DTG của xúc tác.
- 69 Hình 3.16: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất phân đoạn biokerosen.
- Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành giao thông vận tải nói chung và đặc biệt là ngành hàng không thì rõ ràng nhu cầu về nhiên liệu sẽ ngày càng tăng lên nhanh chóng.
- Người ta ước tính rằng 757 triệu lít nhiên liệu máy bay phản lực đã được tiêu thụ hàng ngày trong khoảng 3.500 sân bay thương mại và quân sự trên toàn thế giới trong năm 2006 và lượng tiêu thụ ấy được dự kiến sẽ tăng 2% hàng năm.
- Đây cũng thực sự là vấn đề lớn khi mà nhiên liệu hóa thạch – nguồn nguyên liệu chính của nhiên liệu hàng không đang cạn kiệt từng ngày.
- Để giải quyết vấn đề kép, là sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch và vấn đề khí thải thì ngành công nghiệp hàng không đã bắt đầu xác định rõ vai trò quan trọng của việc thúc đẩy đầu tư vào một giải pháp: Nhiên liệu phản lực sinh học biokerosen.
- Biokerosen sản xuất từ dầu thực vật sẽ có tính chất tương tự như dầu lửa thông thường, nguyên liệu để sản xuất biokerosen về cơ bản đáp ứng được khả năng tái sinh, tính sẵn có và khả năng pha trộn với nhiên liệu truyền thống.
- Biokerosen là một phương án sử dụng nhiên liệu tất yếu của tương lai, hiện nay cũng đã có một số nhà khoa học và các hãng hàng không trên thế giới đầu tư nghiên cứu về nhiên liệu sinh học Biokerosen.
- Từ những ý tưởng đó, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn tập trung vào: “Nghiên cứu tổng hợp biokerosen từ dầu dừa sử dụng xúc tác KI/Al2O3” với mong muốn nâng cao hiểu biết về nguồn nhiên liệu xanh và những lợi ích của nó đối với đời sống hàng ngày.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIOKEROSEN 1.1.
- NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC 1.1.1.
- Thành phần hóa học Bao gồm các hydrocacbon có số cacbon từ C11-C15, C16.
- Thành phần phân đoạn kerosen khi được sử dụng làm nhiên liệu phản lực và dầu hỏa dân dụng a.
- Ảnh hưởng của thành phần hydrocacbon đến quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ phản lực Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn kerosen hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosen và phân đoạn xăng.
- Đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực là có tốc độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều hoà, không bị tắt trong dòng khí có tốc độ lớn, nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổn định.
- Về phương diện này, cấu trúc của buồng đốt có tính chất vô cùng quan trọng quyết định đến tính ổn định của ngọn lửa, nhưng thành phần hoá học của nhiên liệu đảm bảo phải có nhiều hydrocacbon parafinic mạch thẳng cũng tạo ra điều kiện bốc cháy dễ và tốc độ cháy mong muốn.
- Thành phần các hydrocacbon trong nhiên liệu còn ảnh hưởng đến nhiệt năng của quá trình cháy, đó là một tiêu chuẩn quan trọng đảm bảo khả năng tạo nên công suất lớn khi sử dụng nhiên liệu trong các động cơ phản lực.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường 4 Để đảm bảo yêu cầu về nhiệt cháy của nhiên liệu phản lực trên 11.200 kcal/kg thì thành phần nhiên liệu phải có nhiều parafin và naphten.
- Tuy nhiên quan trọng hơn cả là các naphtenic nhiều vòng bởi vì nếu tăng cường thành phần parafin mạch thẳng thì sẽ làm tăng khả năng mất tính linh động của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp, điều này rất nguy hiểm đối với các máy bay phản lực hoạt động ở tầm cao (lên cao 10.000m nhiệt độ khí quyển hạ xuống -560C) trong khi đó các naphten vẫn ở trạng thái lỏng vừa đảm bảo việc cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt không bị gián đoạn, và có nhiệt cháy cũng không kém gì các parafin.
- Quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ phản lực đòi hỏi nhiên liệu phải cháy hoàn toàn, không được phân hủy trước khi cháy tạo nên các cặn cacbon, bám vào buồng đốt ở gần tuy-e, hoặc bám vào nến điện ở gần lỗ phun nhiên liệu làm thay đổi hình dạng và kích thước ban đầu của chúng.
- Để đánh giá khả năng tạo cặn cacbon này, đối với nhiên liệu phản lực thường dùng đại lượng chiều cao ngọn lửa không khói, tính bằng (mm) để so sánh.
- Tóm lại, trong thành phần hydrocacbon của phân đoạn kerosen thì các hydrocacbon parafinic và naphtenic thích hợp trong động cơ phản lực nhất.
- Vi vậy, phân đoạn kerosen và phân đoạn xăng của dầu mỏ họ naphteno-parafinic hoặc parafino-naphtenic là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường 5 Khi trong phân đoạn có chứa nhiều parafin mạch thẳng có nhiệt độ kết tinh cao, phải tiến hành loại chúng ra nhằm đảm bảo cho nhiên liệu vẫn đảm bảo được tính linh động tốt ở nhiệt độ thấp (chỉ cho phép nhiên liệu bắt đầu mất tính linh động ở -60oC).
- Nói chung hàm lượng các hydrocacbon parafinic trong nhiên liệu phản lực có thể thay đổi từ 30 + 60%, hàm lượng các hydrocacbon naphtenic có thể thay đổi từ 20-45%.
- Ảnh hưởng của các thành phần khác, ngoài hydrocacbon đến tính chất của nhiên liệu phản lực Nói chung, những thành phần không phải là hydrocacbon trong phân đoạn kerosen đều là những cấu tử có ảnh hưởng xấu đến tính chất sử dụng của nhiên liệu phản lực.
- Các hợp chất của oxy, như axit naphtenic, phenol đều làm tăng khả năng ăn mòn các thùng chứa, ống dẩn nhiên liệu.
- Các hợp chất của nitơ làm cho nhiên liệu kém ổn định, làm biến màu ban đầu của nhiên liệu.
- Các kim loại, nhất là vanadi, natri nằm trong sản vật cháy ở nhiệt độ cao 650-850oC khi đập vào các tuốc bin chính, sẽ gây ăn mòn phá hỏng rất mạnh các chi tiết của tuốc bin, vì vậy hàm lượng kim loại và tro trong nhiên liệu thường là phải rất nhỏ, khoảng vài phần triệu.
- Tính chất của phân đoạn kerosen khi sử dụng làm dầu hỏa dân dụng Phân đoạn kerosen khi sử dụng để sản xuất dầu hoả dân dụng cũng có những đặc tính riêng, trong đó thành phần các hydrocacbon đóng một vai trò rất quan trọng.
- Do đó, thành phần parafin trong phân đoạn kerosen góp phần làm tăng chiều cao ngọn lửa không khói, là một đặc tính quan trọng khi dùng nó để thắp sáng và đun nấu.
- Đinh Thị Ngọ HV: Mai Văn Cường 7 Mối liên hệ giữa chiều cao ngọn lửa không khói và thành phần hydrocacbon có trong phân đoạn có trong phân đoạn có thể xác định qua quan hệ như sau: Trong các hợp chất không phải hydrocacbon có trong thành phần phân đoạn kerosen, thì các hợp chất lưu huỳnh có ảnh hưởng quan trọng.
- Nói chung, phân đoạn kerosen của dầu mỏ họ parafinic hoàn toàn thích hợp dùng để sản xuất dầu hoả dân dụng không đòi hỏi một quá trình biến đôi thành phần của nó bằng các phương pháp hóa học phức tạp.
- Ứng dụng Kerosen được sử dụng làm nhiên liệu phản lực và nhiên liệu sinh hoạt dân dụng.
- Nhiên liệu cho động cơ phản lực có thể được chia thành ba dạng chính: Dạng kerosen, dạng kerosen với điểm chớt cháy cao và dạng phân đoạn rộng.
- Loại nhiên liệu được dùng cho các máy bay dân dụng trên thế giới là dạng kerosen Jet A1 tương ứng F-35 của khối OTAN, ở Hoa Kỳ thì dùng cho máy bay dân dụng này là loại Jet A tương tự như loại Jet A1 ở trên nhưng điểm cháy của nó cao hơn (-40oC thay vì -47oC).
- Ngoài ra nhiên liệu phản lực còn có nhiều dạng khác nhau phục vụ cho những mục đích khác nhau như là nhiên liệu có nhiệt năng cao dùng cho hoả tiễn.
- NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC BIOKEROSEN 1.2.
- Định nghĩa biokerosen Biokerosen là nhiên liệu có nguồn gốc từ tự nhiên hay có nguồn gốc từ sinh khối

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt