MEMORIU TEHNIC MEDIU

6.DESCRIEREA PROCESULUIPrezentare general:Biodiesel este numele dat unei varieti de combustibili oxigenai pe baz de esteri, derivai din surse naturale i regenerabile, precum uleiurile vegetale. Biodieselul poate fi folosit n motoarele cu apridere prin comprimare precum cele diesel cu motorin, neavnd astfel nevoie de modificri eseniale ale motorului. In plus acesta poate pstra capacitatea de incrcare i raza de aciune a unui motor diesel convenional. Combustibilul biodiesel poate fi produs din uleiuri vegetale noi sau folosite, ori din grsimi animale. Spre deosebire de combustibilii diesel fosili, biodieselul pur este biodegradabil, netoxic i cel mai important, complet lipsit de sulf i substane aromatice.

Uleiurile vegetale, din punct de vedere chimic, cunoscute i sub numele de trigliceride, pot reaciona cu un alcooli (metanol) pentru a produce compui chimici cunoscui sub denumirea de esteri. Aceti esteri sunt denumii biodiesel cnd se intenioneaz s fie folosii drept combustibil.

Reacia de transesterificareIn acest reacie R1, R2 si R3 sunt lanuri de atomi de carbon i hidrgen cunoscute i ca radicali de acizi grai. Dintre radicali, 5 apar cel mai fregvent n uleiuri i grsimi animale (ali radicali apar n proporii foarte mici):Radical Formula Nr.

atomi

carbon*Nr.

duble

legaturi

Palmitic R = - (CH2)14 CH3160(16:0)

StearicR = - (CH2)16 CH3180(18:0)

OleicR = - (CH2)7 CH=CH(CH2)7CH3 181(18:1)

LinoleicR = - (CH2)7 CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)4CH3182(18:2)

LinolenicR = - (CH2)7 CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH3183(18:3)

* tomi de carbonde carbon de care este t in uleiuri i grsimi animale (alti radicali apar n cantitati foarte mici)

ncluznd i atomul de carbon de care R este legatAceti radicali sunt definii de dou numere, primul indicnd numrul de atomi de carbon, incluznd i atomul de carbon de care sunt legai, iar al doilea indicnd numrul de duble legturi din structur. In tabelul urmator prezentm procentul mediu n care aceti radicali se regsesc n uleiurile i grsimile animale uzuale. Compoziia celor mai cunoscute uleiuri vegetale i grsimi animaleUlei sau grsime14:016:018:018:118:218:320:022:1

Soia 6-102-520-3050-605-11

Porumb 1-28-122-519-4934-62urme

Alune 8-92-350-6520-30

Msline 9-102-373-8410-12urme

Bumbac 0-220-251-223-3540-50urme

Floarea soarelui5,91,58,883,8

Floarea soarelui4,81,474,119,7

Rapi 4,31,359,921,113,2

Rapi 3,00,813,114,19,77,450,7

In 4-72-425-4035-4025-60

Unt 7-1024-2610-1328-311-2,50,2-0,5

Untur 1-228-3012-1840-507-130-1

Seu 3-624-3220-2537-432-3

Biodieselul este produs printr-un process de trans-esterificare. Uleiul vegetal, ca materie prim pentru reacia de transesterificare, trebuie s ndeplineasc nite condiii stricte de calitate. Principalii parametri verificai sunt: aciditatea liber i coninutul de ap, acestea nfuennd major desfurarea reaciei de transesterificare. Acizi grai liberi pot reaciona cu catalizatorul (hidroxid de potasiu), formnd spunuri. Aceste spunuri fac mai dificila separarea produselor finale i consum catalizatorul, reacia decurgnd mai lent. Spunurile acizilor grai saturai au tendina de a se solidifica la temperatura ambiant, iar un amestec cu coninut mai ridicat de astfel de produs are tendina de a se gelifia.

Acid gras Hidroxid de potasiu Spun Ap

Reacia de formare a spunurilor

In prezena apei are loc reacia de hidroliz a trigliceridelor rezultnd acizi grai liberi, efectele lor asupra reactiei principale fiind deja prezentate.

Triglicerid Ap Diglicerid Acid gras

Reacia de hidroliz

Uleiul care corespunde calitativ, este amestecat cu metanol i cu un catalizator (hidroxid de sodiu sau potasiu) nclzit la temperatura de reacie i amestecul este meninut sub agitare intensa aproximativ 90 de minute. In acest timp trigliceridele din ulei reacioneaz cu metanolul formnd esteri i glicerin, substane care apoi sunt separate una de alta i purificate.

Fabricarea biodieselului.Cel mai simplu i utilizat procedeu de fabricare a biodieselului este procedeul discontinuu, n arje. Acest proces de fabricatie este descris n schema precedent.Principalele etape ale procesului de fabricaie sunt:

1) Pregatirea materiilor prime:

a. Preparare metoxid

b. Prenclzire ulei

2) Reactia propriuzis

3) Decantarea

4) Purificarea:

a. Filtrare prin filtre cu rain schimbtoare de ionib. Centrifugare

c. Filtrare finalProcesul tehnologic de obtinere a carburantului biodisel se desfasoara pe sarje, discontinuu. Mrimea unei arje depinde de capacitatea reactorului i are valori cuprine ntre 875 i 1375 l/sarja.1.1. Prepararea metoxidului se face n vasul special destinat acestei operaii. Acest vas este prevazut cu agitator, pomp de recirculare, sticla de nivel. Zona n care este amplasat vasul de preparare metoxid este prevzut cu un sistem de exhaustare a gazelor, sistem meninut n funciune permanent pe durata programului de lucru. Primul pas este introducerea n vas a metanolului. Metanolul se introduce prin transvazare cu pompa. Cantitatea de metanol introdus se determin prin doua metode: cu debitmetrul ultrasonic sau prin citire a nivelului pe sticla de nivel. Dup introducerea metanolului n vasul de reacie se cntrete hidroxidul de potasiu, conform reetei elaborate de laborator. Hidroxidul de potasiu se introduce in vas, dup care se pornete agitatorul i pompa de recirculare. Timpul de reacie este de 15 minute. Pe intreaga durat a procesului de preparare a metoxidului, operatorul va purta echipamentul de protecie corespunztor.Reactia care are loc, este o reacie puternic exoterm, cu urmtoarea reprezentare:

Reacia de formare a metoxidului de potasiu1.2. Prenclzirea uleiului are loc n vase, numite prenclzitoare, prevazute cu rezistene electrice. Temperatura din aceste este monitorizat continuu, la atingerea temperaturii setate, rezistenele de nclzire sunt deconectate. Omogenizarea temperaturii uleiului se realizeaz cu pompe de recirculare. Temperatura optim pentru aceast faz este t=55oC .Cantitatea de ulei introdus n prenclzitoare se poate determina prin doua metode utiliznd debitmetrul ultrasonic sau citind nivelul pe sticla de nivel. Cantitatea de ulei ce se introduce n prenclzitor depinde de reactorul n care urmeaz a fi transvazat, ntre 700 i 1100 litri. n momentul n care ncepe golirea reactorului, se poate aduga cantitatea necesara de metoxid n prenclzitor.2. Reacia propriuzis de desfoar n reactor. n momentul n care reactorul este gol, se poate ncepe operaiunea de transvazare a amestecului de ulei i metoxid din prenclzitor. La finalizarea operaiunii de transvazare, se inchid ventilele care asigur legtura cu restul instalaiei i ventilul de aerisire, se pornte pompa de recirculare i se pronete cronometrul pentru timpul de reacie.

Reactorul de reacie este prevzut cu rezistene electrice pentru nclzire, sistem de monitorizare i reglare a temperaturii, indicator de presiune, pompa de recirculare pentru asigurarea agitrii amestecului.

Reacia poate fi descris schematic astfel:

Dup cum este reprezentat n (Eq 1), metil esterul este un produs stabil. Anionul de digligerid trebuie s preia un proton de la o alt molecul. Cel mai convenabil este s preia acest proton de la o molecul de metanol (Eq 2), obinnd anionul metoxid, care va continua reactia.

De asemenea prin ciocnirea cu o molecula de ap, anionul diglicerid poate prelua un proton conform (Eq 3), ionul hidroxil implicnduse n reacia (Eq 4) obinnd acizi grai liberi.

Apariia acizilor grai liberi va duce la consumarea catalizatorului i scderea vizibil a randamentului de reacie.Recia continu pn la formarea n final de glicerin i metil ester, conform reaciilor (Eq 5) i (Eq 6).

Un factor important n obinerea unui randament ridicat de reacie este agitarea. Avnd n vedere faptul c uleiul i metanolul sunt lichide foarte puin miscibile, pentru mrirea suprafeei de contact ntre cele dou lichide este necesar o agitare puternic.Temperatura influeneaz de asemenea viteza i randamentul de reacie. S-a constatat va temperatura optima de reacie este n jurul punctului de fierbere al alcoolului utilizat. In cazul metanolului temperatura optim este la t=65oC.

Presiunea nu influeneaz reacia, s-a ales s se lucreze ntr-un reactor nchis la presiune apropiat de presiunea atmosferic.

Timpul de reacie optim este de 80 minute. Dupa trecerea acestui timp, se deschide ventilul care face legtura reactorului cu atmosfera, se deschide traseul spre decantoare i se pornete pompa de transvazare. 3. Decantarea, are loc n decantoare paralelipipedice cu partea de jos piramidal, pentru a asigura o mai buna separare a fazelor. Separarea fazelor are loc suficient de rapid datorit diferenei de densitate semnificativ ntre faze. Totui se recomand un timp de staionare de minim 8 ore n aceast faz i datorit faptului c reacia continu i se definitiveaz. De aici glicerina este pompata spre tancurile de stocare iar biodieselul este pompat spre purificare.4.a. Filtrarea prin filtre cu rain schimbtoare de ioni, are ca scop ndeprtarea din biodiesel a urmelor de catalizator, mono, di i trigliceride, sapun si metanol. Rina utilizat este PUROLIT4.b. Centrifugare In aceasta etap sunt ndepartate impuripaile mecanice din biodiesel. Se utilizeaz centrifugi de construcie special pentru acest tip de produs MANN+HUMMEL FM400 i FM600. Acestea asigur turaii de 3000 5000 rotaii/minut, la care eficiena separrii este ridicat.

4.c. Filtrarea final are ca scop indepartarea ultimelur impuriti din produsul final. Aceast filtrare se trealizeaz n doua etape: o filtrare prin filtre de hrtie i filtrarea final prin pnz de filtru cu dimensiunea porilor foarte fin. La filtrarea prin filtre de hrtie se rein urmele de ap i impuritile mecanice mari. Filtrarea final ofera produsului finit o claritate deosebit.Aceasta documentatie poate fi folosita in exclusivitate pentru scopul pentru care este in mod specific furnizata si nu poate fi reprodusa, copiata, imprimata sau intrebuintata integral sau partial, direct sau indirect in alte scopuri, fara permisiunea prealabila a proprietarului, acordata legal in scris.