Phương pháp tổng hợp liên tục biodiesel bằng hệ thống static mixer
Tóm tắt
Nhiên liệu sinh học trong những năm gần đây được chú ý như một loại nhiên liệu dùng để thay thế một phần nhiên liệu truyền thống. Tuy nhiên, một số hạn chế về nguyên liệu và công nghệ sản xuất đã làm tăng giá thành sản phẩm cũng như chưa đạt được chất lượng yêu cầu. Biodiesel tạo thành từ dầu thực vật (dầu thực phẩm, dầu phi thực phẩm, dầu ăn thải), mỡ động vật (mỡ cá tra, ba sa…) là hướng phát triển tiềm năng ở Việt Nam. Bài báo giới thiệu phương pháp tổng hợp liên tục biodiesel bằng thiết bị phản ứng static mixer. Công nghệ static mixer cho phép sản xuất biodiesel ở quy mô lớn với cách vận hành đơn giản, nhanh chóng so với phương pháp dạng mẻ truyền thống. Nhóm tác giả cũng phân tích đặc điểm kỹ thuật, sơ đồ thiết kế và các yếu tố ảnh hưởng (nhiệt độ, hàm lượng xúc tác, thời gian lưu, tỷ lệ phối trộn methanol/dầu) đến tính chất biodiesel tổng hợp (độ nhớt, hiệu suất thu hồi, hàm lượng methyl esters) qua hệ thống static mixer.
Các tài liệu tham khảo
Hideki Fukuda, Akihiko Kondo, Hideo Noda. Biodiesel fuel production by transesterifi cation of oils. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2001; 92(5): p. 405 - 416.
E.F.Aransiola, T.V.Ojumu, O.O.Oyekola, T.F.Madzimbamuto, D.I.O.Ikhu-Omoregbe. A review of current technology for biodiesel production: State of the art. Biomass and Bioenergy. 2014; 61: p. 276 - 297.
Jinjin Huang, Ji Xia, Wei Jiang, Ying Li, Jilun Li. Biodiesel production from microalgae oil catalyzed by a recombinant lipase. Bioresource Technology. 2015; 180: p. 47 - 53.
Seik Lih Lee, Yong Chen Wong, Yen Ping Tan, Sook Yan Yew. Transesterifi cation of palm oil to biodiesel by using waste obtuse horn shell-derived CaO catalyst. Energy Conversion and Management. 2015; 93: p. 282 - 288.
Abhishek Guldhe, Bhaskar Singh, Isamail Rawat, Kugen Permaul, Faizal Bux. Biocatalytic conversion of lipids from microalgae Scenedesmus obliquus to biodiesel using Pseudomonas fl uorescens lipase. Fuel. 2015; 147: p. 117 - 124.
Nawshad Muhammad, Yasir A. Elsheikh, Muhammad Ibrahim Abdul Mutalib, Aqeel Ahmed Bazmi, Rahmat Ali Khan, Hidayatullah Khan, Sikander Rafiq, Zakaria Man, Ihsnullah khan. An overview of the role of ionic liquids in biodiesel reactions. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2015. 21: p. 1 - 10.
Abhishek Guldhe, Bhaskar Singh, Taurai Mutanda, Kugen Permaul, Faizal Bux. Advances in synthesis of biodiesel via enzyme catalysis: Novel and sustainable approaches. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015; 41: p. 1447 - 1464.
Xuebing Zhao, Feng Qi, Chongli Yuan, Wei Du, Dehua Liu. Lipase-catalyzed process for biodiesel production: Enzyme immobilization, process simulation and optimization. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. 44: p. 182 - 197.
E.Santacesaria, G.Martinez Vicent, M.Di Serio, R.Tesser. Main technologies in biodiesel production: State of the art and future challenges. Catalysis Today. 2012; 195(1): p. 2 - 13.
BP. BP statistical review of world energy. 2014.
Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chế biến Dầu khí (PVPro). Cơ sở dữ liệu thị trường Việt Nam - Lọc dầu. 9/2014.
Nguyễn Hữu Lương, Triệu Quang Tiến. Sản xuất biodiesel trên cơ sở phản ứng HDO. Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2011.
Đặng Ngọc Lương. Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu thải thực vật làm nhiên liệu biodiesel. Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2006.
Nguyễn Thị Hồng Nơ. Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật với xúc tác rắn. Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2005.
Nguyễn Hữu Lương. Tổng quan tài liệu về các nghiên cứu sản xuất biodiesel. Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2010.
Phan Ngọc Anh. Nghiên cứu công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải. Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2002.
Nguyễn Thị Phương Thoa. Điều chế nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel) từ dầu thực vật phế thải theo công nghệ hóa siêu âm. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. 2005
Đào Đức Phú. Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật với xúc tác rắn. Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. 2006.
James P.Szybist, Juhun Song, Mahabubul Alam, Andre L.Boehman. Biodiesel combustion, emissions and emission control: review. Fuel Processing Technology. 2007; 88(7): p. 679 - 691.
Fernando A.P.Voll, Camila da Silva, Carla C.R.S.Rossi, Reginaldo Guirardello, Fernanda de Castilhos, J.Vladimir Oliveira, Lúcio Cardozo-Filho. Thermodynamic analysis of fatty acid esterifi cation for fatty acid alkyl esters production. Biomass and Bioenergy. 2011; 35(2): p. 781 - 788.
A.L.Ahmad, N.H.Mat Yasin, C.J.C.Derek, J.K.Lim. Microalgae as a sustainable energy source for biodiesel production: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011; 15(1): p. 584 - 593.
Steven Lim, Lee Keat Teong. Recent trends, opportunities and challenges of biodiesel in Malaysia: An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010; 14(3): p. 938 - 954.
Lin Lin, Zhou Cunshan, Saritporn Vittayapadung, Shen Xiangqian, Dong Mingdong. Opportunities and challenges for biodiesel fuel. Applied Energy. 2011. 88(4): p. 1020 - 1031.
S.S.Ragit, S.K.Mohapatra, K.Kundu, P.Gill. Optimization of neem methyl ester from transesterifi cation process and fuel characterization as a diesel substitute. Biomass and Bioenergy. 2011; 35(3): p. 1138 - 1144.
Dennis Y.C Leung, Xuan Wu, M.K.H.Leung. A review on biodiesel production using catalyzed transesterifi cation. Applied Energy. 2010; 87(4): p. 1083 - 1095.
F.Theron, N.Le Sauze. Comparison between three static mixers for emulsifi cation in turbulent fl ow. International Journal of Multiphase Flow. 2011; 37(5): p. 488 - 500.
J.P.Gingras, L.Fradette, P.Tanguy, J.Bousquet. Inline bitumen emulsifi cation using static mixers. Industrial & Engineering Chemistry Research 2007; 46(8): p. 2618 - 2627.
R.K.Thakur, K.D.P.Nigam, E.B.Nauman, G.Djelveh. Static mixer in the process industries - A review. Chemical Engineering Research and Design. 2003; 81(7): p. 787 - 826.
Akram Ghanem, Thierry Lemenand, Dominique Della Valle, Hassan Peerhossaini. Static mixers: Mechanisms, applications, and characterization methods - A review. Chemical Engineering Research and Design. 2014; 92(2): p. 205 - 228.
Buddy Rahmat, Imas Siti Setiasih, Roni Kastaman. Biodiesel reactor design with glycerol separation to increase biodiesel production yield. Makara Seri Teknologi. 2013; 17(1): p. 11 - 16.
E.Santacesaria, M.Di Serio, R.Tesser, M.Tortorelli, R.Turco, V.Russo. A simple device to test biodiesel process intensifi cation. Chemical Engineering and Processing: Process Intensifi cation. 2011; 50(10): p. 1085 - 1094.
E.Santacesaria, M.Di Serio, R.Tesser, M.Tortorelli, R.Turco, V.Russo. Biodiesel process intensifi cation in a very simple microchannel device. Chemical Engineering and Processing: Process Intensifi cation. 2012; 52: p. 47 - 54.
Krit Somnuk, Pruittikorn Smithmaitrie, Gumpon Prateepchaikul. Optimization of continuous acidcatalyzed esterifi cation for free fatty acids reduction in mixed crude palm oil using static mixer coupled with highintensity ultrasonic irradiation. Energy Conversion and Management. 2013; 68: p. 193 - 199.
Krit Somnuk, Suhdee Niseng, Gumpon Prateepchaikul. Optimization of high free fatty acid reduction in mixed crude palm oils using circulation process through static mixer reactor and pilot-scale of two-step process. Energy Conversion and Management. 2014; 80: p. 374 - 381.
Kuo-Tung Chang, Jer-Huan Jang, Teng-Chuang Lai, Jun-Nan Chen. Experimental and numerical study on the fl ow visualization in a tri-helical static mixer. Journal of Marine Science and Technology. 2011; 19(4): p. 392 - 397.
Rizal Alamsyah, Armansyah H.Tambunan, Y.Aris Purwanto, Dadan Kusdiana. Comparison of static-mixer and blade agitator reactor in biodiesel production. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2010; 12(1): p. 99 - 106.
J.C.Thompson, B.B.He. Biodiesel production using static mixers. American Society of Agricultural and Biological Engineers. 2007; 50(1): p. 161 - 165.
Xinhai Yu, Zhenzhong Yu, Ying Lin, Shan-Tung Tu, Zhengdong Wang, Jinyue Yan. Intensifi cation of biodiesel synthesis using metal foam reactors. Fuel. 2010; 89(11): p. 3450 - 3456.
Jian Yang, Qiuwang Wang, Min Zeng, Akira Nakayama. Computational study of forced convective heat transfer in structured packed beds with spherical or ellipsoidal particles. Chemical Engineering Science. 2010; 65(2): p. 726 - 738.
Jian Yang, Jing Wang, Shanshan Bu, Min Zeng, Qiuwang Wang, Arika Nakayama. Experimental analysis of forced convective heat transfer in novel structured packed beds of particles. Chemical Engineering Science. 2012; 71: p. 126 - 137.
Noritake. Noritake static mixer. www.noritake.co.jp.
SolidWorks Corp. www.solidworks.com.
Ansys. www.ansys.com.
Toyota-Tsusho Corporation. Specifi cation of BDF test plant.
Venu Babu Borugadda, Vaibhav V.Goud. Biodiesel production from renewable feedstocks: Status and opportunities. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012; 16(7): p. 4763 - 4784.
Trung tâm Đào tạo và Thông tin Dầu khí (CPTI). Khóa học Quy hoạch thực nghiệm. 2014.
Y.C.Sharma, B.Singh. Development of biodiesel: Current scenario. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009; 13 (6-7): p. 1646 - 1651.
Ejaz M.Shahid, Younis Jamal. A review of biodiesel as vehicular fuel. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2008. 12(9): p. 2484 - 2494.
Vlada B.Veljkovic, Olivera S.Stamenkovic, Zoran B.Todorovic, Miodrag L.Lazic, Dejan U.Skala. Kinetics of sunfl ower oil methanolysis catalyzed by calcium oxide. Fuel. 2009; 88(9): p. 1554 - 1562.
Y.Zhang, M.A.Dube, D.D.McLean, M.Kates. Biodiesel production from waste cooking oil: 1. Process design and technological assessment. Bioresource Technology. 2003; 89(1): p. 1 - 16.
1. Tác giả giao bản quyền bài viết (tác phẩm) cho Tạp chí Dầu khí, bao gồm quyền xuất bản, tái bản, bán và phân phối toàn bộ hoặc một phần tác phẩm trong các ấn bản điện tử và in của Tạp chí Dầu khí.
2. Bằng cách chuyển nhượng bản quyền này cho Tạp chí Dầu khí, việc sao chép, đăng hoặc sử dụng một phần hay toàn bộ tác phẩm nào của Tạp chí Dầu khí trên bất kỳ phương tiện nào phải trích dẫn đầy đủ, phù hợp về hình thức và nội dung như sau: tiêu đề của bài viết, tên tác giả, tên tạp chí, tập, số, năm, chủ sở hữu bản quyền theo quy định, số DOI. Liên kết đến bài viết cuối cùng được công bố trên trang web của Tạp chí Dầu khí được khuyến khích.
