PROCESO DE PURIFICACIÓN DE BIODIESEL DE ALTO CONTENIDO DE JABONES.

Transcripción

1 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

2 INTRODUCCIÓN Por que el biodiesel puede tener alto contenido de jabones? O Utilización de aceite con alta acidez o humedad. Durante la transesterificación: R C OH + MeONa Calor R O C O - Na + + H 2 O Ácido Graso Libre Alcóxido Metálico Sal (Jabón) Agua O O Agua R C OR' + MeONa R C O - Na + + R OH Ester Alcóxido Metálico Sal (jabón) Alcohol Simple Cuanto mayor es la acidez del aceite, mayor cantidad de jabones formados.

3 INTRODUCCIÓN Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso. Aceite Jatropha Materias Primas Aceite de Girasol + Ácidos Grasos Aceite de Algodón Aceite MeONa MeOH/PTSA TRANSESTERIFICACIÓN ESTERIFICACIÓN E - 1 D - 1 Biodiesel alto contenido de jabones Glicerina

4 INTRODUCCIÓN Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol. TRIGLICERIDO + 3 METANOL 881 g 3 x 32 = 96 g 3 x 295 = 885 g 92 g Rendimiento = masa metiléster = % masa aceite TRIGLICERIDO + 3 ETANOL 3 METILESTER + GLICERINA 3 ETILESTER + GLICERINA 881 g 3 x 46 g = 138 g 3 x 309 = 927 g 92 g Rendimiento = masa etiléster = % masa aceite Catalizador utilizado sción. 30 % MeONa en Metanol Biodiesel 80 % Etil ésteres 20 % Metil ésteres ESPERADO TEORICAMENTE: 104 %

5 INTRODUCCIÓN Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol. Aceite Etanol MeONa Bio 1 era Etapa Etanol MeONa Bio 2 da Alto contenido de Jabones Glicerina Glicerina Aceite Refinado Alcohol Jabones Bio. (g/kg) Metanol 0,985 Etanol 3,045 A = 0,1 % A = 0,3 %

6 INTRODUCCIÓN Proceso típico de purificación de biodiesel Ácido Agua Biodiesel Dec. W - 1 W - 2 Glicerina S - 1 O O R C O - Na + + AH R C OH + A - Na + Jabón Ácido Ácido graso Sal ALTO CONTENIDO DE JABONES ALTA ACIDEZ!!!!! INDUSTRIA LAVADO ACIDOS DILUIDOS JABONES EN BIODIESEL PPTADOS.

7 PROPUESTAS DE PURIFICACIÓN 1. ÚNICO LAVADO: 40%v/v Agua saturada CO 2 2. DOS LAVADOS: 1 ero ) 10 % v/v Agua 2 do ) 20 % v/v Agua saturada en CO 2 3. DOS LAVADOS: 1 ero y 2 do ) 20 % v/v Agua saturada en CO 2 4. DOS LAVADOS: 1 ero ) 20 % v/v HCl (5%) 2 do ) 20 % v/v Agua

8 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA 1- Utilización de aceite con alta acidez (1-3 %) o humedad (Pequeñas plantas). 1 - Alcohol & 2 - Catalizador 3- Aceite 6 - Agua 7 - Agua Acida 11 - Secado R - 1 Biodiesel & Glicerina D Biodiesel W - 1 W - 2 DY - 1 Biodiesel 4- Glicerina

9 Aceite crudo de soja parcialmente desgomado (prensa) A = 0.8 % sin evaporación de metanol. Purificación Glcierina Libre (%) Acidez Biodiesel (% oleico) Jabones (mg oleato /Kg) Único Lavado 40% agua saturada en CO Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra Aceite de COLZA (A = 1.8 %) sin evaporación de metanol. Purificación Glcierina Libre (%) Acidez Biodiesel (% oleico) Jabones (mg oleato /Kg) Único Lavado 40% agua saturada en CO Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra

10 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA COMPARACIÓN DE TODOS LOS ÁCIDOS UTILIZADOS EN EL PROCESO. PRIMER LAVADO Segundo Lavado agua saturada en CO 2 Jabones en Bodiesel (g oleate /Kg) Glicerina Libre (%) Acidez (% Oleico) Jabones Biodiesel antes de lavado = 7.2 g oleato /Kg Porcentaje de Glicerina = 0.39 % HCl H 3 PO Ácido Cítrico Agua Agua Saturada en CO 2 Resia Intercambio

11 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA 2- Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso. 3 - Aceite R Alcohol 2 - PTSA/MeONa D - 1 Glicerina 8 - Esters W Agua W Agua Ácida DY - 1 Biodiesel Materia Prima: Aceite de Girasol (A = 7.7 %) Nuevo proceso (J = 6.3 g oleato /Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO 2 A = 0.086% y GT= 0.14%.

12 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA Materia Prima: Aceite de Jatropha (A = 8.7 %) Nuevo proceso (J = 7.23 g oleato /Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO 2 A = 0.042% y GT= 0.133%. Materia Prima: Aceite Crudo de Algodón (A = 9.1 %) Nuevo proceso (J = 7.48 g oleato /Kg) Purificación: 10 % agua neutra 10 % agua saturada CO 2 A = 0.09 % y GT= 0.149%.

13 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3- Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de metanol. 3 - Aceite 1 - Etanol 2 - MeONa Esters 5 - Etanol 6 - MeONa Biodiesel Agua Agua Acida D - 1 D - 2 W - 1 W - 2 Biodiesel R - 1 Glicerina R - 2 Glicerina Jabones entre 2.4 y 3.7 g oleato /Kg Biodiesel Aceite Refinado de Girasol Aceite Crudo de Soja (A = 0.8 %) Grasa vacuna refinada (A = 0.16 %) Jabones Glicerina Libre Acidez (% Oleico)

14 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 CO 2 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. AR A1 Proceso de purificación de Biodiesel Patente Brasil: Mendow, Querini Processo de purificação de Biodiesel. 2011

15 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!

16 Aceite crudo de soja parcialmente desgomado (prensa) A = 2.3 % con evaporación de metanol. Purificación Glcierina Libre (%) Acidez Biodiesel (% oleico) Jabones (mg oleato /Kg) Único Lavado 40% agua saturada en CO Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra Grasa vacuna A = 2.8 % con evaporación de metanol. Purificación Glcierina Libre (%) Acidez Biodiesel (% oleico) Jabones (mg oleato /Kg) Único Lavado 40% agua saturada en CO Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra 2º) 20% Agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada en CO 2. Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 % 2º) Agua Neutra

17 Soaps (goleate/kgbiodiesel) Catalyst (gmeona/kgbiodiesel) Soaps (goleate/kgbiodiesel) Catalyst (gmeona/kgbiodiesel) OPTIMIZACION DE VARIABLES 2,4 Soaps 2,4 2,1 Catalyst 2,1 1,8 1,8 1,5 1,5 1,2 1,2 0,9 0,9 0,6 0,6 0,3 0,3 0 0 Initial 3 % 5 % 7 % 10 % 15 % 20 % Soaps Catalyst % Water Initial 1 min. 3 min. 5 min. 0 Agitation Time (min.)