Producción de Biodiesel a Partir de Aceite de Girasol

Producción de Biodiesel a partir de aceite de girasol. Diseño de Planta Piloto Piloto..

Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ingeniería. Alumna: orres Fa!iana Bel"n. #

Tabla de contenido $eactivos % Productos......................................................................................... & Agitación' temperatura % tiempo de reacción.....................................................( $eacción de transesteri)cación..........................................................................( Bi!liogra*ía.......................................................................................................... +

Producción de Biodiesel ,l !iodiesel constitu%e un producto de la reacción de transesteri)cación entre un aceite % un alco-ol en presencia de un cataliador' para este caso' la reacción es en !ase de un cataliador !/sico -omog"neo. 0omo su!producto de la reacción se o!tiene glicerina.

Reactivos y Productos  Aceite de 1irasol 2a ma%oría de los aceites son triglic"ridos' la composición de los mismos varía respecto

la materia prima utiliada para su ela!oración. 2a caracteriación de los aceites permite conocer los compuestos 3ue lo con*orman' a continuación se muestra una ta!la 3ue englo!a los componentes del aceite de girasol. Aceite Oliva Soja Girasol Palma acao erdo Mante! uilla

Medi os

4 & 46

Palmí  tico 45 44 6 5+ &9 &+ &8

Palmito leico 4

( &

Esteá rico ( ( + + (5 4& 4&

Olei co 64 &4 &+ ( (+ 5+ (7

Linole ico 47 ++ 9+  ( 47 &

Linolé nico 8

4

 a!la 4. 0omposición de /cidos grasos de los aceites % grasas m/s importantes.

0onocer la composición del aceite a utiliar resulta de suma importancia para aplicar correctamente las propiedades del mismo a las ecuaciones a utiliar.  ;etanol 2os alco-oles utiliados son siempre de cadena corta <04#05=' siendo el metanol el

alco-ol m/s com>n de!ido a su polaridad % estructura. Si !ien en la este3uiometria de la reacción se re3uieren ( moles de alco-ol por mol de aceite' es decir' una relación (:4' seg>n !i!liogra*ía consultada' "sta relación se incrementa a 9:4 para desplaar la reacción de e3uili!rio -acia la *ormación de productos. ,l alco-ol utiliado en la transesteri)cación de!e ser a!soluto %a 3ue cual3uier cantidad de agua
A"itaci#n$ tem%eratura y tiem%o de reacci#n Analiando los reactivos % productos 3ue intervienen durante el proceso' la mecla resultante constitu%e un sistema -eterog"neo. 2a *ormación de glicerina es un *actor a tener en cuenta por la viscosidad de la misma' pero al tra!aar a elevadas temperaturas' dic-a propiedad disminu%e por lo 3ue se recomienda una agitación no menor a &77rpm. 0omo se mencionó la temperatura no sólo inEu%e en la viscosidad de la mecla' sino tam!i"n en la reacción propiamente dic-a' esta posee un intervalo limitado por el punto de e!ullición del metanol <9+0= % por las reacciones secundarias de *ormación de a!ones' el rango de tra!ao es de &70 % 9+ 0' siendo recomenda!le una temperatura de 970. Po otro lado el tiempo de reacción' al tratarse de una reacción discontinua' se sa!e 3ue a ma%or tiempo ma%or conversión' esto analiando la cin"tica se deduce 3ue la reacción alcana el e3uili!rio antes de los 47 min. Sin em!argo para meorar la conversión el tiempo ronda entre los 97 minutos % 7 minutos &C.

Reacci#n de transesteri&caci#n Durante el proceso de producción de !iodiesel' se desarrolla una secuencia de reacciones' dónde cada una de ellas aportan a la reacción glo!al en la generación del producto deseado' !iodiesel. 2a secuencia de reacciones se detalla a continuación: ↔

Triglicéridos + Metanol k 1 , k 2 Diglicérido + Ester ↔

 Diglicérido+ Metanol k  , k   Monoglicérido + Éster 3

4

↔

 Monoglicérido + Metanolk 5 , k 6 Éster + Glicerina ;ientras 3ue la reacción glo!al: ↔

Triglicérido + 3 Metanol k  A, k B 3 Éster + Glicerina Para el estudio de la cin"tica de reacción' se plantean las velocidades de reacción' en !ase a las reacciones ilustradas anteriormente:

v= 1

v 2=

v= 3

v 4=

v 5=

d [ TG ] =−k  [ TG ] [ MT ] + k  [ DG ] [ BD ] dt  1

d [ DG ] dt 

2

=k 1 [ TG ] [ MT  ] − k 2 [ DG ] [ BD ] − k 3 [ DG ] [  MT ] + k 4 [ MG ] [ BD ]

d [ MG ] = k  [ DG ] [ MT ] −k  [ MG ] [ BD ] − k  [ DG ] [ MT ] + k  [ GL ][ BD ] dt  3

d [ GL ] dt 

4

5

6

=k 5 [  MG ] [ MT  ]− k 6 [ GL ][ BD ]

d [ BD ] =k 1 [ TG ]  [ MT  ]− k 2 [ DG ] [ BD ] + k 3 [ DG ] [ MT ] −k 4 [ MG ] [ BD ] + k 5 [ MG ] [ MT ] − k 6 [ GL ][ BD ] dt 

v 6 =−v 5

2os respectivos valores de las constantes cin"ticas correspondientes a las reacciones' son calculadas aplicando la ecuación de Arr-enius' para ello se re3uieren los valores de: ,nergía de activación (Ea) % constante de re*erencia k(T o ). ,cuación de Arr-enius:

k i= k 0 exp [

( T  T  )

− Ea 1

 R

−

1

 p

]

0

2os datos de los par/metros corresponden a la reacción llevada a ca!o usando metanol como alco-ol e -idró@ido de potasio como cataliador (C. Ener"ía de Activaci#n' Ea ()*mol+ +559 54+4+ 8(745 9444 &98( 57766

, , . , / , 0 , 1 , 2

onstante de reacci#n' ,  (l*mol min+ 7.7+ 7.44 7.&4+ 4.&&8 7.&5& 7.776

 a!la &. Datos par/metros cin"tico (C.

Por otro lado' las e@presiones de velocidad propias de la reacción glo!al son las siguientes:

v TG =

d [ TG ] =−k a [ TG ]  [ MT ] +k b [ GL ][ BD ] dt 

v  MT = 3

d [ TG ]

v BD=−3

v GL =

dt 

 d [ TG ] dt 

−d [ TG ] dt 

2os datos correspondientes a la reacción glo!al *ueron e@traídos de un tra!ao de grado desarrollado por 1imeno &C' en el mismo se detallan los valores de las contantes para di*erentes temperaturas. Tem%eratura

,a  (L*mol min+

,b  (L*mol min+

(3+ 7.7796 /1 7.747& 04 7.745 01 7.7&4+ 14 7.7(7( 11 7.75&7 24 7.7+6& 21  a!la (. 0onstantes cin"ticas de reacción

7.77(7 7.77( 7.775 7.779& 7.7769 7.775 7.7445 glo!al 5C.

5ise6o del Proceso Etapas para la producción de Biodiesel. 

7ormaci#n del met#8ido: Para dic-a etapa' se lleva a ca!o la mecla del alco-ol % el cataliador' antes de llevar a ca!o la reacción.2a relación 3ue se toma es alco-olaceite 9:4 mientras 3ue la cantidad de cataliador es de 4?pp. 2a mecla se precalienta antes de ser



incorporada al reactor. Transesteri&caci#n : ,n el reactor se encuentra el aceite' el cual es calentado -asta alcanar la temperatura de reacción % se agrega el

metó@ido a una temperatura similar 3ue la del aceite.  5ecantaci#n: Al )naliar la reacción de transesteri)cación' se o!tienen como productos

glicerina % al3uil"steres
separan en dos capas
1r/)ca 4. ,s3uema del proceso de Producción de Biodiesel.

9iblio"ra:ía 4C Instituto de la grasa. ,nri3ue ;artineForce. Sevilla. &C $eacciones en conte@to: la transesteri)cación en la producción de !iodiesel a partir de aceite de *ritura usada. Flavio Daniel Baudino. Septiem!re &77. (C Diseño de un reactor de transesteri)cación para la producción de !iodiesel. ;artin 1allardo Gipólito. Universidad 0arlos III de ;adrid. Hunio &778. 5C Diseño de un reactor de transesteri)cación en la producción de !iodiesel a partir de aceites vegetales. David 1imeno. Universidad Polit"cnica de alencia. Hulio &749.