Tên luận án:
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP METYL ESTE TỪ DẦU DỪA VÀ DẦU HẠT CẢI TRÊN XÚC TÁC BAZƠ RẮN, SỬ DỤNG LÀM THÀNH PHẦN PHA CHẾ NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC BIOKEROSEN
Ngành:
Kỹ thuật Hóa học
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Giao thông hàng không đang tăng trưởng mạnh mẽ, đặt ra thách thức về nguồn cung nhiên liệu và ô nhiễm khí thải. Để giải quyết vấn đề này, việc tìm kiếm nhiên liệu sinh học thay thế, đặc biệt là nhiên liệu phản lực sinh học (biokerosen), trở nên cấp thiết. Luận án này tập trung vào nghiên cứu tổng hợp metyl este từ dầu dừa và dầu hạt cải để làm thành phần pha chế biokerosen, với mục tiêu tạo ra nhiên liệu có tính chất tương tự kerosen khoáng nhưng thân thiện môi trường hơn.
Nghiên cứu đã chế tạo và tối ưu hóa hai hệ xúc tác bazơ rắn dị thể là KNO3/Al2O3 và KI/Al2O3. Kết quả phân tích hóa lý (XRD, TG/DTA, EDX) cho thấy, sau quá trình nung, KNO3 chuyển hóa thành pha hoạt tính K2O trên bề mặt Al2O3 nhờ "khuyết tật bề mặt" của chất mang. Điều kiện tối ưu để chế tạo xúc tác 30% KNO3/Al2O3 là nung ở 750°C, cho hàm lượng K2O 15,75%. Đối với xúc tác 25% KI/Al2O3, nhiệt độ nung tối ưu là 850°C, thu được 8,19% K2O.
Dầu dừa và dầu hạt cải được lựa chọn làm nguyên liệu do đặc tính mạch cacbon ngắn và hàm lượng liên kết không no cao, phù hợp với yêu cầu của nhiên liệu phản lực. Các điều kiện công nghệ tối ưu cho quá trình chuyển hóa dầu thành metyl este đã được xác định: nhiệt độ phản ứng 64°C, thời gian phản ứng 8 giờ (dầu dừa) và 10 giờ (dầu hạt cải), 5% khối lượng xúc tác, tỷ lệ metanol/dầu 8/1 (dầu dừa) và 10/1 (dầu hạt cải), tốc độ khuấy 600 vòng/phút. Hiệu suất metyl este đạt 93,3% từ dầu dừa và 92,4% từ dầu hạt cải. Xúc tác KNO3/Al2O3 đã được tạo hạt với chất kết dính thủy tinh lỏng (8%) và kích thước 1x1mm, cho khả năng tái sử dụng tốt (lên tới 7 lần).
Cuối cùng, luận án đã chế tạo thành công nhiên liệu phản lực sinh học bằng cách phối trộn 10% metyl este từ dầu dừa, 20% metyl este từ dầu hạt cải, 70% nhiên liệu phản lực Jet A-1 và 1mg/l phụ gia chống tĩnh điện Stadis® 450. Hỗn hợp này đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật của nhiên liệu phản lực, đồng thời thể hiện các ưu điểm vượt trội như chiều cao ngọn lửa không khói cao, điểm băng thấp, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp, khả năng cháy sạch và độ dẫn điện được cải thiện, khẳng định tiềm năng thay thế nhiên liệu Jet A-1 trong tương lai.
Mục lục chi tiết:
- Giới thiệu luận án: 2 trang
- Chương I - Tổng quan lý thuyết: 39 trang
- 1.1. Tổng quan chung về kerosen và biokerosen
- 1.2. Nguồn nguyên liệu cho quá trình tổng hợp biokerosen
- 1.3. Xúc tác bazơ và vai trò của chúng trong quá trình trao đổi este
- 1.4. Quá trình trao đổi este
- Chương II – Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu: 21 trang
- 2.1. CHẾ TẠO XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ SILICAT CHỨA CANXI
- 2.1. TỔNG HỢP XÚC TÁC
- 2.1.1. Tổng hợp xúc tác KNO3/Al2O3
- 2.1.2. Tổng hợp xúc tác KI/Al2O3
- 2.2. NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU THỰC VẬT THÀNH METYL ESTE
- 2.2.1. Quy trình tổng hợp metyl este từ dầu dừa và dầu hạt cải
- 2.2.2. Pha trộn biokerosen với nhiên liệu Jet A-1 tạo nhiên liệu phản lực sinh học
- 2.3. Các phương pháp hóa lý xác định đặc trưng xúc tác, nguyên liệu và sản phẩm
- Chương III – Kết quả và thảo luận: 54 trang
- 3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC
- 3.1.1. Tổng hợp xúc tác KNO3/Al2O3
- 3.1.1.1. Nghiên cứu sự biến đổi pha hoạt tính của xúc tác 30%KNO3/Al2O3
- 3.1.1.2. Nghiên cứu hình thái học của xúc tác qua ảnh SEM trước và sau khi nung
- 3.1.1.3. Xác định thành phần nguyên tố trong xúc tác bằng phổ EDX
- 3.1.1.5. Nghiên cứu tạo hạt và tái sử dụng xúc tác 30% KNO3/Al2O3
- 3.1.2. Tổng hợp xúc tác KI/Al2O3
- 3.1.2.1. Nghiên cứu sự biến đổi pha hoạt tính sau khi nung xúc tác 25%KI/Al2O3
- 3.1.2.3. Xác định diện tích bề mặt riêng của xúc tác 25%KI/Al2O3
- 3.1.2.4. Nghiên cứu tạo hạt và tái sử dụng xúc tác
- 3.1.2.5. Kết quả tái sinh xúc tác
- 3.2. NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU DỪA VÀ DẦU HẠT CẢI THÀNH METYL ESTE, LÀM THÀNH PHẦN ĐỂ CHẾ TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC
- 3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn và xác định các tính chất hóa lý của nguyên liệu đầu vào
- 3.2.2. Xây dựng phương pháp đồ thị để xác định hiệu suất tạo metyl este thông qua độ nhớt của hỗn hợp sản phẩm
- 3.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa dầu dừa và dầu hạt cải thành metyl este
- 3.2.4. Xác định thành phần và các tính chất hóa lý của metyl este đã tổng hợp
- 3.3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC SINH HỌC TỪ TIỀN CHẤT METYL ESTE VÀ CÁC THÀNH PHẦN PHỤ GIA
- 3.3.1. Khảo sát tìm thành phần, tỷ lệ pha chế
- 3.3.2. Xác định các tính chất hóa lý, chỉ tiêu kỹ thuật của nhiên liệu phản lực sinh học thu được
- Kết luận: 2 trang
- Có 42 hình ảnh và đồ thị
- Có 73 bảng
- 119 tài liệu tham khảo