Biodiesel (methyl ester của acid béo) là một loại nhiên liệu lỏng, thân thiện với môi trường so với diesel truyền thống. Biodiesel được sản xuất từ các loại chất béo rẻ tiền hoặc dầu ăn đã qua sử dụng. Một loại dầu thải có thành phần gồm:
| Chất | (C17H35COO)3C3H5 | (C17H33COO)3C3H5 | C17H35COOH | C17H33COOH | tạp chất trơ |
| % khối lượng | 27,59 | 57,46 | 4,26 | 8,46 | 2,23 |
Quá trình sản xuất biodiesel diễn ra qua hai giai đoạn chính:
• Giai đoạn 1: Ester hóa acid béo tự do: RCOOH + CH3OH (t°, p, xt) ⇋ RCOOCH3 + H2O
• Giai đoạn 2: Transester hóa triglyceride: (RCOO)3C3H5 + 3CH3OH (t°, p, xt) ⇋ 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3
Các acid béo tham gia phản ứng ester hóa với hiệu suất 95%, các triglyceride tham gia phản ứng transester hóa với hiệu suất 90%.
a) Tính khối lượng CH3OH đã phản ứng, khối lượng C3H5(OH)3 tạo thành khi dùng 1 tấn dầu thải trên làm nguyên liệu.
b) Biodiesel thu được ở trên có khối lượng riêng 0,880 kg/L. Khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít nhiên liệu này thu được nhiệt lượng là 35,2 MJ. Hệ số phát thải (kí hiệu EF) của nhiên liệu là tỉ số của khối lượng CO2 tạo thành (gam) trên lượng nhiệt tạo thành khi cháy (MJ). Tính giá trị EF của loại biodiesel thu được ở trên.
(a) 1 tấn (1000 kg) dầu thải chứa:
n(C17H35COO)3C3H5 = 1000.27,59%/890 = 0,31 kmol
n(C17H33COO)3C3H5 = 1000.57,46%/884 = 0,65 kmol
nC17H35COOH = 1000.4,26%/284 = 0,15 kmol
nC17H33COOH = 1000.8,46%/282 = 0,30 kmol
nCH3OH phản ứng = 95%.(0,15 + 0,30) + 90%.3(0,31 + 0,65) = 3,0195 kmol
—> mCH3OH phản ứng = 3,0195.32 = 96,624 kg
nC3H5(OH)3 = 90%(0,31 + 0,65) = 0,864 kmol —> mC3H5(OH)3 = 0,864.92 = 79,488 kg
(b) Thành phẩm biodiesel gồm:
nC17H35COOCH3 = 0,31.3.90% + 0,15.95% = 0,9795 kmol
nC17H33COOCH3 = 0,65.3.90% + 0,30.95% = 2,04 kmol
—> nCO2 = 0,9795.19 + 2,04.19 = 57,3705 kmol
mBiodiesel = 0,9795.298 + 2,04.296 = 895,731 kg —> V = 895,731/0,880 = 1017,876 L
EF = 57,3705.1000.44/(35,2.1017,876) = 70,45