PROCESO DE PURIFICACIÓN DE BIODIESEL DE ALTO CONTENIDO...
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“PROCESO DE PURIFICACIÓN DE BIODIESEL DE ALTO CONTENIDO DE JABONES.”
G. Mendow, C. Querini.
Instituto de Catálisis y Petroquímica – Santa Fe – Argentina
UNL – FIQ - CONICET
INTRODUCCIÓN ¿Por que el biodiesel puede tener alto contenido de
jabones?
• Utilización de aceite con alta acidez o humedad.
O
R C OH + MeONa
O
R C O-Na+ + H2O Calor
Ácido Graso Libre Alcóxido Metálico Sal (Jabón) Agua
Durante la transesterificación:
O
R C OR' + MeONa
O
R C O-Na+ + R’OH Agua
Ester Alcóxido Metálico Sal (jabón) Alcohol Simple
• Cuanto mayor es la acidez del aceite, mayor cantidad de jabones formados.
INTRODUCCIÓN
• Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso.
MeOH/PTSA
E - 1
D - 1
Aceite
Glicerina
Biodiesel alto contenido de jabones
• Aceite Jatropha • Aceite de Girasol + Ácidos Grasos • Aceite de Algodón
Materias Primas
MeONa ESTERIFICACIÓN
TRANSESTERIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN • Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol.
881 g 3 x 32 = 96 g 3 x 295 = 885 g 92 g
881 g 3 x 46 g = 138 g 3 x 309 = 927 g 92 g
Rendimiento masa metiléster 100.45 % masa aceite
= =
Rendimiento masa etiléster 105.22 % masa aceite
= =
ESPERADO TEORICAMENTE: 104 %
TRIGLICERIDO + 3 METANOL 3 METILESTER + GLICERINA
TRIGLICERIDO + 3 ETANOL 3 ETILESTER + GLICERINA
Catalizador utilizado sción. 30 % MeONa en Metanol
80 % Etil ésteres 20 % Metil ésteres
Biodiesel
Etanol MeONa Aceite
Bio 1era Etapa
Etanol MeONa
Bio 2da Alto contenido de Jabones
Glicerina Glicerina
INTRODUCCIÓN
Alcohol Jabones Bio.
(g/Kg)
Metanol 0,985
Etanol 3,045
• Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol.
A = 0,1 %
A = 0,3 % Aceite Refinado
INTRODUCCIÓN • Proceso típico de purificación de biodiesel
W - 1 W - 2
S - 1
Dec.
Biodiesel
Glicerina
Ácido Agua
O
R C O-Na+ + AH
O
R C OH + A-Na+
Jabón Ácido Ácido graso Sal
ALTO CONTENIDO DE JABONES ALTA ACIDEZ !!!!!
INDUSTRIA LAVADO ACIDOS DILUIDOS
JABONES EN BIODIESEL
PPTADOS.
PROPUESTAS DE PURIFICACIÓN
1. ÚNICO LAVADO: 40%v/v Agua saturada CO2
2. DOS LAVADOS: 1ero) 10 % v/v Agua – 2do) 20 % v/v Agua
saturada en CO2
3. DOS LAVADOS: 1ero y 2do) 20 % v/v Agua saturada en CO2
4. DOS LAVADOS: 1ero) 20 % v/v HCl (5%) – 2do) 20 % v/v Agua
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
1- Utilización de aceite con alta acidez (1-3 %) o humedad (Pequeñas plantas).
R - 1
1 - Alcohol & 2 - Catalizador
3- Aceite
Biodiesel & Glicerina D - 2
4- Glicerina
5 - Biodiesel W - 1
6 - Agua
W - 2
7 - Agua Acida
DY - 1
11 - Secado
Biodiesel
Purificación Glcierina Libre (%)
Acidez Biodiesel (%
oleico)
Jabones (mgoleato/Kg)
Único Lavado 40% agua saturada en CO2
0.007 0.42 0.02
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO2.
0 0.07 0
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO2 .
0 0.38 0
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra.
0 0.49 0
• Aceite crudo de soja parcialmente desgomado (prensa) A = 0.8 % sin evaporación de metanol.
• Aceite de COLZA (A = 1.8 %) sin evaporación de metanol.
Purificación Glcierina Libre (%)
Acidez Biodiesel (%
oleico)
Jabones (mgoleato/Kg)
Único Lavado 40% agua saturada en CO2
0.0023 0.47 0.24
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO2.
0 0.09 0
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO2 .
0 0.49 0
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra.
0 0.51 0
Jabones en
Bodiesel
(goleate/Kg)
Glicerina
Libre (%)
Acidez (%
Oleico)
HCl 0 0 0.65
H3PO4 0 0 0.66
Ácido Cítrico 0 0 0.62
Agua 0 0 0.07
Agua
Saturada en
CO2
0 0 0.7
Resia
Intercambio 0 0 0.68
• Jabones Biodiesel antes de lavado = 7.2 goleato/Kg • Porcentaje de Glicerina = 0.39 %
PRIMER LAVADO
Segundo Lavado agua saturada en
CO2
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA • COMPARACIÓN DE TODOS LOS ÁCIDOS UTILIZADOS EN EL PROCESO.
R - 1
1 - Alcohol 2 - PTSA/MeONa 3 - Aceite
D - 1
Glicerina
8 - Esters
W - 1
9 - Agua
W - 2
10 - Agua Ácida
12
DY - 1
Biodiesel
11
2- Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso.
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
Materia Prima: Aceite de Girasol (A = 7.7 %)
A = 0.086% y GT= 0.14%. Nuevo proceso
(J = 6.3 goleato/Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO2
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
Materia Prima: Aceite de Jatropha (A = 8.7 %)
A = 0.042% y GT= 0.133%. Nuevo proceso
(J = 7.23 goleato/Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO2
Materia Prima: Aceite Crudo de Algodón (A = 9.1 %)
A = 0.09 % y GT= 0.149%. Nuevo proceso
(J = 7.48 goleato/Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO2
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
Aceite Refinado
de Girasol
Aceite Crudo de
Soja (A = 0.8 %)
Grasa vacuna refinada
(A = 0.16 %)
Jabones 0 0 0
Glicerina Libre 0 0 0
Acidez (% Oleico) 0.16 0.18 0.14
3- Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol.
R - 1
1 - Etanol 2 - MeONa 3 - Aceite
D - 1
Glicerina
Esters
R - 2
5 - Etanol 6 - MeONa
D - 2
Glicerina
Biodiesel
W - 1
Agua
W - 2
Agua Acida
Biodiesel
Jabones entre 2.4 y 3.7 goleato/Kg Biodiesel
CONCLUSIONES • Proceso que puede aplicarse en plantas pequeñas o grandes. No hay problemas de formación de emulsiones. • Solución para plantas de autoconsumo, si el aceite es de mala calidad (alta acidez o agua). • En las grandes plantas del país se podrían utilizar 2 lavados con agua saturada en CO2 y se evitaría la presencia de jabones en el biodiesel, reduciendo la formación de precipitados, y evitando la corrosión. • Se desarrolló un proceso para materias primas de acidez intermedia, en el cual es indispensable realizar lavado neutro. • Se desarrolló un proceso completo de producción de biodiesel con etanol en el cual es indispensable realizar lavado neutro. • En todos los casos, la acidez final del biodiesel y el % de GT están en norma mientras que durante el proceso no se observa la formación de emulsiones.
Patente Argentina: Mendow, Querini. AR076851 A1 – “Proceso de purificación de
Biodiesel.” 2011
Patente Brasil: Mendow, Querini. 017109 – “Processo de purificação de
Biodiesel.” 2011
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN !!!
E-MAIL: [email protected]
• Aceite crudo de soja parcialmente desgomado (prensa) A = 2.3 % con evaporación de metanol.
Purificación Glcierina Libre (%)
Acidez Biodiesel (%
oleico)
Jabones (mgoleato/Kg)
Único Lavado 40% agua saturada en CO2
0.0015 0.28 0
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO2.
0 0.06 0
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO2 .
0 0.26 0
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra.
0 0.32 0
• Grasa vacuna A = 2.8 % con evaporación de metanol.
Purificación Glcierina Libre (%)
Acidez Biodiesel (%
oleico)
Jabones (mgoleato/Kg)
Único Lavado 40% agua saturada en CO2
0.0032 0.23 0
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO2. 0 0.10 0
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO2 . 0 0.28 0
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra. 0 0.26 0
Initial 3 % 5 % 7 % 10 % 15 % 20 %0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
Ca
taly
st (g
Me
ON
a/K
gB
iod
ies
el)
So
ap
s (g
Ole
ate
/Kg
Bio
die
se
l)
% Water
Soaps
Catalyst
0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
Initial 1 min. 3 min. 5 min.
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4C
ata
lys
t (g
Me
ON
a/K
gB
iod
ies
el)
So
ap
s(g
Ole
ate
/Kg
Bio
die
se
l)
Agitation Time (min.)
Soaps
Catalyst
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
OPTIMIZACION DE VARIABLES