Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 22/07/2024 | 11:02

Thứ hai, 22/07/2024 | 11:02

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 09:48 ngày 30/01/2024

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị chế biến sâu dầu vỏ hạt điều

Các nhà nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu (Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam) đã thành công nghiên cứu thiết bị chế biến sâu vỏ hạt điều thành các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.
Tận dụng lợi thế dẫn đầu
Việt Nam là nước có ngành công nghiệp chế biến hạt điều lớn nhất thế giới, lượng dầu vỏ hạt điều tạo ra vì thế cũng lớn nhất thế giới. Theo ước tính của các chuyên gia trong ngành điều, sản lượng dầu vỏ hạt điều của Việt Nam là 600.000 tấn/năm, chiếm hơn một nửa sản lượng dầu vỏ hạt điều thế giới. Dầu vỏ hạt điều Việt Nam sau khi sơ chế để giảm trị số acid thường bị lẫn các kim loại như K, Na, Ca,…với hàm lượng không hề nhỏ. Điều này làm giảm đáng kể chất lượng của dầu. Chính vì vậy, gần như toàn bộ nguồn nguyên liệu dầu vỏ hạt điều ở Việt Nam được sử dụng trong nước làm chất đốt hoặc xuất khẩu ở dạng thô sang các nước châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc, Úc, làm nguyên liệu cho quá trình chế biến sâu.
Việt Nam đang thiếu các công nghệ chế biến sâu dầu vỏ hạt điều (Ảnh minh hoạ - Nguồn: vinanuts.com.vn)
Rõ ràng, việc chưa có được công nghệ chế biến sâu dầu vỏ hạt điều thành các sản phẩm có giá trị đã làm giảm rất nhiều giá trị của một nguồn nguyên liệu quý, có thế mạnh ở Việt Nam là dầu vỏ hạt điều. Việt Nam rất cần một công nghệ chế biến vừa có tính khả thi cao, vừa tạo ra được sản phẩm có giá trị cao và sản phẩm đó phải có nhu cầu sử dụng lớn. Xuất phát từ đòi hỏi đó, TS Đỗ Thanh Hải cùng các cộng sự tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu đã đề xuất và được Bộ Công Thương phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị chế biến sâu dầu vỏ hạt điều thành các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu” trong thời gian từ tháng 4/2021 đến tháng 6/2023.
Lựa chọn phương pháp tối ưu
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm tác giả nhận thấy, các sản phẩm được chế biến từ dầu vỏ hạt điều hiện nay ở Việt Nam mới chỉ đáp ứng các chỉ tiêu sử dụng làm dầu đốt lò thay thế một phần hoặc toàn bộ cho dầu FO. Để đáp ứng các yêu cầu cao hơn nữa thì cần một số các tiêu chí sau: sử dụng làm dầu đốt chất lượng cao: cần đáp ứng các yêu cầu về hàm lượng nitơ, lưu huỳnh và kim loại; sử dụng là nguyên liệu sản xuất sơn alkyd: cần đáp ứng các yêu cầu về hàm lượng cardanol, trị số iod; sử dụng là nguyên liệu trong sản xuất polyme chống cháy: cần đáp ứng yêu cầu về hàm lượng cardanol, trị số iod, màu sắc, hàm lượng tro.
Dựa trên điều kiện thực tế đã khảo sát tại các doanh nghiệp, nhu cầu sử dụng sản phẩm, khả năng đầu tư vào cơ sở hạ tầng, trang thiết bị, nhân lực vận hành và quy mô sản xuất, đề tài đề xuất phương án chiết dầu từ vỏ hạt điều là phương pháp ép cơ học. Tuy nhiên, chất lượng dầu thô sản xuất ra bằng phương pháp ép cơ học còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được các yêu cầu cao đối một số loại nhiên liệu cao cấp, đặc biệt là chưa đáp ứng được cho quá trình sản xuất vật liệu polyme, phụ gia. 
Do đó, để xử lý dầu thô nhằm thu được sản phẩm dầu tinh, nhóm nghiên cứu đề xuất phương án sử dụng axit sulphuric với hàm lượng thích hợp để phân hủy các hợp chất chứa nitơ, phospho, đồng thời axit sulphuric đóng vai trò như một dung môi để kéo và tách các tạp chất ra khỏi dầu vỏ hạt điều, quy trình cụ thể như sau:
Giai đoạn 1: Tinh chế dầu vỏ hạt điều thô (sau khi ép từ vỏ hạt điều). Giai đoạn này sử dụng dung dịch H2SO4 40% với tỷ lệ 4,5% so với dầu vỏ hạt điều thô. Nhiệt độ thực hiện quá trình tinh chế là 150 - 1600C, thời gian thực hiện quá trình tinh chế là 2 – 3 giờ. Sau 2-3 giờ, thực hiện hút chân không để loại toàn bộ khí sinh ra. Sau khi hút chân không, đưa toàn bộ sản phẩm trung gian vào bể lắng trong 48 – 72 giờ để tách bỏ phần cặn được phân tán trong dung dịch H2SO4 ở đáy. Phần dịch ở trên tiếp tục được trung hòa bằng dung dịch KOH 10% đến pH = 8. Sau khi trung hòa bằng KOH, hỗn hợp đưa vào bể lắng trong 48 – 72 giờ để tách bỏ hoàn toàn dung dịch K2SO4.
Quy trình tách chiết và tiền xử lý dầu từ vỏ hạt điều
Giai đoạn 2: Sau khi tinh chế loại cặn, dầu vỏ hạt điều được thực hiện quá trình phản ứng decarboxyl hóa để tạo dầu cardanol. Giai đoạn này sử dụng xúc tác MgO với hàm lượng xúc tác là 10% so với nguyên liệu và nước khử khoáng với hàm lượng 10% so với nguyên liệu. Phản ứng được thực hiện ở 1800C trong 120 – 150 phút kết hợp hút chân không ở áp suất dưới 50mmHg. Sản phẩm sau quá trình phản ứng được rửa bằng nước khử khoáng, lắng tách bỏ hoàn toàn cặn cơ học, sau đó được sấy để loại hoàn toàn nước ở nhiệt độ 80 – 900C, áp suất chân không 150 – 200 mmHg.
Hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường
Sau hơn 2 năm triển khai nghiên cứu, đề tài đã hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến sâu dầu vỏ hạt điều bằng quá trình phản ứng decarboxyl hoá sử dụng xúc tác dị thể kết hợp chưng cất thành các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Công nghệ cốt lõi của đề tài được phát triển từ các kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ của Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu, đạt trình độ tiên tiến trên thế giới nên công nghệ đảm bảo quá trình có hiệu suất cao, chi phí sản xuất thấp, tạo ra sản phẩm có chất lượng tương đương sản phẩm nhập khẩu. Bên cạnh đó, công nghệ sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, cùng lợi thế về chi phí nhân công của Việt Nam khá rẻ so với thế giới và các nước trong khu vực góp phần làm giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.
Bên cạnh mục đích chính là sản xuất được dầu cardanol từ dầu vỏ hạt điều thì công nghệ còn phát triển một công nghệ tinh chế dầu vỏ hạt điều thô (là một bộ phận của công nghệ hoàn chỉnh, nhưng có thể đứng độc lập như một công nghệ riêng biệt). Công nghệ này sớm được ứng dụng trong đa số các nhà máy (hoặc xưởng chế biến) dầu vỏ hạt điều thô thành nhiên liệu đốt. Công nghệ giúp tách loại cặn, tạp chất cơ học, các hợp chất chứa nitơ (gây mùi khó chịu cho sản phẩm nhiên liệu từ dầu vỏ hạt điều), lưu huỳnh giúp nhiên liệu đáp ứng những tiêu chuẩn cao hơn của nhiên liệu.
Mô hình hệ thiết bị phản ứng decarboxyl hoá – chưng cất
Ngoài ra, đối với môi trường, công nghệ chế biến dầu vỏ hạt điều được phát triển trong đề tài cũng có nhiều ưu điểm vượt trội như:  không tạo ra chất thải rắn (toàn bộ bã thải được lọc thu hồi dầu, phần bã rắn được ép bánh thành nguyên liệu đốt lò thay thế một phần than); Nước sinh ra từ toàn bộ chu trình sản xuất đều được thu hồi và tái sử dụng (vì chứa một lượng nguyên liệu lớn, cần thu hồi để tiết kiệm chi phí sản xuất); Khí thải tạo ra từ quá trình sản xuất chỉ bao gồm hơi nước và CO2 – được coi là sạch trong sản xuất công nghiệp.
Để phát triển hơn nữa các kết quả của đề tài, trong thời gian tới, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu mong muốn triển khai công nghệ tinh chế dầu vỏ hạt điều thô tại các công ty chế biến dầu vỏ hạt điều thô trong nước. Đồng thời, tìm kiếm nhà đầu tư hoặc các công ty đang chế biến dầu vỏ hạt điều sẵn sàng đầu tư vào chế biến sâu dầu vỏ hạt điều thành dầu cardanol.” chủ nhiệm đề tài Đỗ Thanh Hải cho biết.
Minh Khuê

lên đầu trang