Extensión Porlamar

Realizado por:

Silvia Romero

C.I 22.992.242

Porlamar, Mayo de 2015.

Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

INTRODUCCION

El crecimiento exponencial de la población mundial sería en última instancia

conducir a aumentar la demanda de energía en el mundo. El petróleo es una fuente de

energía no renovable, lo que significa que los recursos de este tipo de combustibles fósiles

son finitos y estaría agotado tras su uso continuo. Tanto a la escasez de recursos y

aumento del precio de la gasolina ha llevado a los resultados de la nueva alternativa y

renovable fuentes de energía [1]. Biodiesel se define como un combustible compuesto por

éteres de alquilo mono-de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales o

grasas animales [2]. No es tóxico, biodegradable y disponible, tiene un alto valor de calor,

alto contenido de oxígeno (10 a 11%) y no contiene sulfuros y compuestos aromáticos [3].

El biodiesel es un planta deriva del producto, y que contiene oxígeno en su molécula, por

lo que es un limpiador la quema de combustible de gasolina y Diesel [4]. Varios estudios

han mostrado que el biodiesel es un combustible mejor que el diesel de origen fósil en

términos de rendimiento del motor, emisiones reducción, lubricidad, y los beneficios

ambientales [5,6]. Los materiales de alimentación de corriente de producción de biodiesel

o éster de alquilo-mono son aceite vegetal, grasas animales y micro aceite de algas.

En medio de ellos, el aceite vegetal se utiliza actualmente como materia prima

comercial sostenible. Entre los más de 350 petrolífera identificado cultivos, sólo de girasol,

aceites de cártamo, soja, semillas de algodón, de colza y maní son considerados como

posibles combustibles alternativos para motores diesel [7] El aceite vegetal es uno de los

combustibles renovables que se han vuelto más atractivo recientemente debido a sus

beneficios ambientales y el hecho de que es a partir de recursos renovables [8] aceite

.Vegetable tiene una viscosidad demasiado alta para su uso en la mayoría de los motores

diesel existentes como un aceite combustible de reemplazo recta. Uno de los más

métodos comunes que se utilizan para reducir la viscosidad del aceite en la industria del

biodiesel se llama transesterificación [9]. Muchos de los investigadores han estudiado la

transesterificación de producción de biodiesel. Estos estudios [10-12] muestran que la

transesterificación se compone de un número de reacciones reversibles, consecutivas. Los

triglicéridos son primero reducidos a diglicéridos. Los diglicéridos se redujeron

posteriormente a mono- glicéridos. Las condiciones óptimas para la transesterificación de

aceites vegetales para producir éter metílico fueron determinados por los investigadores

anteriores que produjeron un conversión máxima de diversos aceites a los éteres

metílicos.

Los catalizadores convencionales utilizados para la transesterificación son los

ácidos y álcalis, tanto líquido y heterogénea, dependiendo del aceite usado para la

producción de biodiesel. El uso de catalizadores ácidos se ha encontrado para ser útil para

el pre tratamiento libre de alta materiales de alimentación de ácidos grasos, pero las

velocidades de reacción para la conversión de triglicéridos a metilo éteres son muy lentos.

Contenido de ácidos grasos son los principales indicadores de las propiedades de biodiesel

ya que la cantidad y el tipo de contenido de ácido graso en el biodiesel en gran parte

determinar su viscosidad. El biodiesel a partir del aceite de cocina usado contenía la más

alta cantidad de contenido de ácidos grasos libres, un promedio de 4,4%. Los aceites

vegetales puros sólo contenían aproximadamente 0,15%, que están dentro de los niveles

permitidos para ser utilizado directamente para la reacción con un catalizador alcalino

para producir biodiesel [13]. Hossain et al. Obtenido la más alta aproximadamente el

99,5% de rendimiento biodiesel se requiere bajo condiciones óptimas de 1: 6 volumétrica

de aceite a la proporción de metanol y 1% Catalizador de KOH a 40 ° C la temperatura de

reacción. La investigación demostró que biodiesel obtenido en condiciones óptimas de

girasol puro aceite de cocina y aceite de girasol de cocina usado era de buena calidad y

podría ser utilizado como un combustible diesel que consideró como la energía renovable

y el proceso de reciclaje del medio ambiente de residuos de aceite después de freír [14].

Por lo tanto, los objetivos de nuestro trabajo fueron evaluar los efectos de los parámetros

de reacción de la temperatura, la concentración de catalizador y relación molar de

metanol a aceite en el rendimiento de biodiesel y para optimizar la reacción de

condiciones utilizando RSM. Se analizaron las propiedades de éter de metilo producido y

la calidad del biodiesel se comparó con petro-diesel.

MATERIALES Y EQUIPOS

Materiales

El aceite de girasol se adquirió de tienda local.

El metanol con una pureza de 99,5%

Hidróxido de potasio (KOH) se adquirieron de Merck Company.

Equipos

Dispositivo que se utiliza en este trabajo incluye reactor,

Agitador superior.

El reactor empleado era un LR 2000P ampliable de forma modular

El reactor de laboratorio IKA era de doble pared con camisa 2 litros

vasos disponibles en acero inoxidable, con válvula de descarga inferior.

Un mezclador con 8-290 rpm modelo de control-Visc EUROSTAR Poder P7 agitador de

arriba por se utilizó mezclar el medio de reacción. La temperatura dentro del reactor era

controlada por un baño de agua caliente.

EXPERIMENTOS Y METODOS

Varios tipos de aceites se pueden utilizar para la producción de biodiesel. la

mayoría de tipos comunes de aceites son aceite de girasol. Los experimentos cinéticos de

reacción por lotes fueron empleados para optimizar varios parámetros en la producción

del metilo éteres. Las reacciones de transesterificación se llevan a cabo en diversas

condiciones a determinar las condiciones óptimas de transesterificación. Dos litros de

aceite de girasol vierte en el reactor y se dejó equilibrar a la temperatura de reacción a

290 rpm. El agua caliente que circula en la camisa del reactor proporcionó el necesario

calor para la reacción. Cantidades variables de catalizador se disolvieron en diversas

cantidades de metanol como se describe en cada prueba. Después de alcanzar una

necesaria temperatura, se añadió el metóxido de potasio al reactivo y era mantenido

durante 2 horas para la finalización de la reacción.

Después de 2 horas se terminó la reacción de transesterificación y mezcla fue

retirado del reactor y se vierte en el separador de embudo para separa

biodiesel a partir de glicerol. La separación de dos fases que se realiza por gravedad

requiere al menos 4 horas. El glicerol y el biodiesel tienen un profundo color amarillo rojo

y brillante color. Después de la separación de biodiesel, se debe lavar a cabo de impurezas

y agentes sin reaccionar. El biodiesel se lavó 10 veces. En la primera vez, lavado del

biodiesel debe hacerse lentamente y con cuidado para evitar el jabón formación. Un litro

de agua destilada caliente se utiliza por 1 litro de biodiesel. En los próximos tiempos, el

procedimiento de lavado se puede hacer más rápidamente hasta que el color de turnos de

agua a blanco. Finalmente, el biodiesel se secó completamente por Jell sílice.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Montaje del modelo

Como se mencionó anteriormente, se utilizó RSM para optimizar la reacción de

transesterificación y los resultados experimentales se presentan en la Tabla 3. Los

rendimientos experimentales fueron analizados para obtener un modelo de regresión. Los

valores predichos de rendimiento de biodiesel fueron calculado utilizando el modelo de

regresión y se compara con los valores experimentales. Los coeficientes estimados del

modelo de regresión se dan en la Tabla 4. La gran valor del coeficiente de determinación

múltiple (R2 = 0,927) revela que la modelo representa adecuadamente los resultados

experimentales.

El efecto de las variables como coeficientes lineales, cuadráticas, o de interacción

en la respuesta fue probado para la significación por ANOVA. Como se muestra en la Tabla

4, puede ser encontró que la variable con el efecto más significativo sobre el rendimiento

de aceite fue la término lineal de temperatura (p <0,001), metanol al cociente de aceite (p

<0,05) y Catalyst concentración (p <0,01), seguido por los términos cuadráticos de

metanol a la proporción de aceite (p <0,001) y la concentración de catalizador (p <0,01) y

las interacciones entre la temperatura y la relación de metanol a aceite (p <0,05) y la

temperatura y el catalizador concentración (p <0.05) tuvo efectos significativos en el

rendimiento de aceite.

Análisis de superficie de respuesta

Superficie de respuesta se ha aplicado con éxito para la optimización de biodiesel la

producción de grasa y aceite de materias primas, incluyendo el petróleo mahua [15], el

aceite de Jatropha [16], aceite de colza de residuos [17] y grasa animal [18]. RSM puede

ser ilustrado con tres parcelas dimensionales mediante la presentación de la respuesta en

función de dos factores y manteniendo la otra constante. Se visualizó por el rendimiento

de biodiesel en relación con la temperatura, el metanol a la proporción de aceite y la

concentración del catalizador en la Figura 2 a 4. Figura 2 indica la parcela de superficie de

la reacción de transesterificación de granada dió como una función de la temperatura y

metanol a la proporción de aceite a Catalizador concentración de 0,679% en peso. Esta

figura muestra que la temperatura y la relación molar de alcohol al petróleo tiene un

efecto directo sobre el rendimiento de éster metílico pero hasta la cerca temperatura de

alcohol y 6 hirviendo: 1 relación molar, entonces el rendimiento de biodiesel disminuido

con el aumento de la relación de temperatura y molar de alcohol a aceite. Algunos obras

informó la reacción a temperatura ambiente; la mayoría de las investigaciones han

centrado en la transesterificación en el punto de ebullición cerca de alcohol. La

temperatura tiene una influencia importante en la velocidad de reacción y llevado a una

mayor conversión de éter. Con el aumento de la temperatura de reacción, el rendimiento

de biodiesel aumentó rápidamente a cerca del punto de ebullición del alcohol. A

temperaturas bajas, relativamente baja conversión a éter metílico evidente debido al

estado subcrítico de metanol. A mayor temperatura de punto de metanol en ebullición, el

alcohol se evapora y el rendimiento fue de disminuido. También metanol al cociente de

petróleo tuvo un efecto significativo que produce disminución dramáticamente en alto

valor de esos. Con el aumento de la relación molar de metanol a aceite, OH grupo

presente en el alcohol reacciona con los triglicéridos y el plomo a la hidrólisis reacción que

a su vez conduce a la formación de jabón. La interacción de estas variables es interés que

en que el valor óptimo de variación de la temperatura de metanol a relación de aceite

cambia el rendimiento de la reacción en gran medida. Con una mayor relación molar de

alcohol a aceite, triglicéridos se convierten en éter metílico de ácidos grasos. Por lo tanto

lleva a cabo la reacción inversa lo que conduce a la formación de jabón que es difícil

separar y el rendimiento de éter disminuido.

Rendimiento de biodiesel reduce cuando la concentración de KOH aumentó de

0,679 % en peso, como se muestra en la Figura 3, porque con el aumento de

concentración de KOH, jabón se formó de manera exponencial con la concentración de

catalizador y menor cantidad de biodiesel puede separar de glicerol. Los jabones

resultantes no sólo reducen el conversión de éter, pero también causan otros problemas

asociados con la fase separación. El efecto de la interacción de metanol a la proporción de

aceite y el catalizador concentración había mostrado en la Figura 4. Parece que el efecto

del catalizador la concentración en el metanol a la proporción de aceite es rara y el valor

de la interacción coeficiente (p> 0,05) demuestran este hecho.

Optimización de la condición de extracción.

Con el fin de optimizar las condiciones de reacción, las primeras derivadas parciales

de la modelo de regresión se equipara a cero según X1, X2, X3 y respectivamente. El

resultado se calculó como sigue: X1 = 48, X2 = 6,825 y X3 = 0,679. Bajo tales condiciones,

el rendimiento de biodiesel se predijo a ser 97,54%. la experimental trabajo en esta

condición se realizó debido a un rendimiento máximo experimental. en esto trabajo,

mayor rendimiento de éter metílico a una temperatura de 48 °C, la concentración de

catalizador de 0,679% en peso, 290 rpm del agitador, 2h y metanol al cociente de aceite

de 6,825: 1 es obtenido 98,181%.

CONCLUSIÓN

Metodología de superficie de respuesta se aplicó con éxito para transesterificación

de metanol. Los coeficientes de regresión altos de la segunda para polinomio mostraron

que el modelo estaba bien equipado con los datos experimentales. El ANOVA implicaba

que la relación molar de alcohol a aceite; temperatura de reacción y concentración de

catalizador tiene el gran factor importante que afecta el rendimiento de biodiesel. La

producción de biodiesel tiene un comportamiento negativo por cuadrática la temperatura,

la relación molar de alcohol a aceite y la concentración de catalizador. Fue predicho que la

condición de reacción óptima dentro del rango experimental haría ser la relación molar de

6,825: 1 y la temperatura de 48 ° C y la concentración de KOH igual a 0.679wt%. En la

condición óptima podemos llegar a producir de 98.181%. El éter de metilo que produce en

condiciones óptimas tiene propiedades aceptables y se compara bien con petro-diesel.

Dispone de azufre inferior, residuo de carbono y ácido número de petro-diesel, pero la

viscosidad cinemática, el número de cetano y calefacción valor de petro-diesel es mejor

relativa a biodiesel. Finalmente, podemos concluir que el biodiesel será una alternativa

adecuada para la sustitución de petro-diesel sin ninguna modificación en el motor.

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