BIOCOMBUSTIBLES: EL CASO DEL BIODIESEL
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- Arturo Córdoba Soriano
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1 Primer Seminario Argentino Aleman sobre Biocombustibles 18 de Abril de 2007 Santa Fe BIOCOMBUSTIBLES: EL CASO DEL BIODIESEL Carlos Querini Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica Facultad de Ingeniería Química - UNL - CONICET Santa Fe
2 CONTENIDO... Producción Especificaciones Control de calidad Producción: Materias Primas alternativas
3 Y que es el biodiesel...? Combustible renovable, obtenido a partir de grasas o aceites, vegetales y animales, y alcohol. Puede ser usado puro, o en mezclas en cualquier proporción con el gasoil.
4 PRODUCCION
5 Producción de biodiesel Triglicerido (Grasa/aceite) NaOH + Metanol Glicerina + BIODIESEL REACCION DECANTACION BIODIESEL PURIFICACION GLICERINA EVAPORACION, LAVADO, SECADO
6 Luego de la reacción... Punto inflamación menor a 30 C!!! REACCION IMPACTO EN EL PRODUCTO Glicerina total (mono-, di-, tri-gliceridos) Contenido de Esteres (biodiesel) Viscosidad DECANTACION IMPACTO EN EL PRODUCTO Acidez Eficiencia de producción Metanol: 3% Glicerina: 0.08% Metóxido (sodio) Alcalino Jabones (generan acidez al neutralizar)
7 Luego de la evaporación y lavado.. Agua NEUTRALIZADO - LAVADO IMPACTO EN EL PRODUCTO Glicerina Libre Acidez Metanol (Punto Inflamación) Acidez Fósforo (aceites crudos) Jabones Sodio Cenizas sulfatadas Metanol Glicerina Metóxido (sodio) Ac.Graso/Jabones Agua
8 SECADO IMPACTO EN EL PRODUCTO Agua Metanol Estabilidad oxidación (...) Luego del secado...
9 Falla de Proceso en Etapas de lavado Lavado en Laboratorio Mal lavado en planta Solución de neutralización Jabones... Reacción de bio mal terminado
10 LEGISLACION EN ARGENTINA ESPECIFICACIONES
11 ...mezcla de ésteres de ácidos grasos de origen vegetal.. (Res 129/01 - Sec. Energia) Derogada por la Resolución 1283/06 Seguridad Ambiente Legislación Argentina Resolución 129/01: ( ) - Punto Inflamación (100 C) - Contenido de azufre (0.01%) - Número de cetano (46) - Agua y sedimentos (0.05%) - Alcalinidad (0.5 mg KOH/g) - Viscosidad (3.5-5 a 40 C) - Densidad ( ) - Glicerina libre (0.02%) - Glicerina total (0.24%) Depósitos/ Corrosión caracterizar el gas oil obtenido a partir de recursos biológicos y renovables conocido comúnmente como "biodiesel...(resolución 271/2006)
12 Estandares de Calidad Las materias primas y el biodiesel
13 Norma Las materias primas y las especificaciones del biodiesel Austria Alemania Italia Francia Europea USA Argentina ONORM DIN V CUNA Journal EN ASTM IRAM C Officiel D Fecha Enero/96 Sept 97 Abril/93 Sep Dic./01 Oct/ Densidad 15 C g/cm 3 20 C Viscosidad 20 C cst 40 C Punto Ignición C POFF verano C invierno
14 Austria Alemania Italia Francia Europea USA Argentina Azufre total %P mg/kg mg/kg CC 100% %P % res. dest Ceniza sulfatad %P Cenizas %P Agua mg/kg - (2) % 500 Impureza total mg/kg (3) Corrosión Cu < N 3 1 3h/50 C Número Cetano N Neutralización Mg KOH/g Estabilidad Oxidac C hrs 6 6 Metanol %P N Saponificación Mg KOH/g
15 Austria Alemania Italia Francia Europea USA Argentina Contenido Esteres %P (8) (8) Triglicérido %P Diglicérido %P Monoglicérido %P Glicerina combinada %P Glicerina libre %P Glicerina Total %P Número Iodo 120(4) Fósforo mg/kg Metales alcalinos mg/kg - < (Na+K) 5(Ca+Mg) 5(Na+K)
16 COMPOSICION EN ACIDOS GRASOS 4:0 6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 20:0 16:1 18:1 20:1 18:2 18:3 Soja Maiz Algodon Palma Maní % 22:0 y 24:0 Canola Cartamo Cartamo rico oleico Lino Girasol Girasol rico oleico Coco Ricino OH Tung
17 COMPOSICION EN ACIDOS GRASOS 4:0 6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 20:0 16:1 18:1 20:1 18:2 18:3 Sebo Vacuno % C15:0 C17:0 2% C14:1 C17:1 Cerdo
18 Ejemplos: desarrollo de procesos Estabilidad de producto: Aceite crudo de Girasol Bio 20% en Gasoil Bio 20% en Gasoil Filtrado en caliente Bio 20% en Gasoil Filtrado en frío
19 Desarrollo de procesos: Aceite de Tártago (Ricino) Notar Depósito Tártago 349 Hueso 79 Cerdo 306 Soja 183
20 Desarrollo de procesos: Aceite de Tártago (Ricino) Hexanos Aceite de Tártago
21 Manipuleo de muestras: CONTENIDO DE AGUA Agua, ppm Tiempo, horas Agua, ppm Agua 65 C Tiempo, horas
22 Fotos Control de Calidad y Garantías
23 Fabricantes y Garantías Fabricante Modelos Comentarios Audi Todos los modelos diesel Producido desde 1996 BMW 525 TDS Nuevos Producido desde 1997 Necesario orden especial para uso Biod. Citroen Todos los modelos diesel Mezclas al 5% Honda Honda Civic (motor Isuzu) Para biodiesel que cumpla EN590 Mercedes- C200; C220; E220 Benz Nissan Primera Producido desde 2001 Peugeot HDI & diesel no-hdi Para biodiesel que cumpla EN590 Renault Todos los modelos diesel Mezclas al 5% Seat Todos los modelos diesel Producido desde 1996, para bio que cumpla DIN51606 Skoda Todos los modelos diesel Producido desde 1996 para bio que cumpla DIN Volkswagen Todos los modelos diesel Producido desde 1996, para bio que cumpla DIN51606 Volvo S80-D; S70-TDI; V70-TDI
24 Fabricantes y Garantías TRACTORES Fiatagri Todos los tractores nuevos Ford New Todos los tractores nuevos, 2 años garantía motor Holland John Deere Garantías desde 1987 Deustz Fahr Motores 921/913, 1 año garantía Massey desde 1985, garantía 1 año/800h Ferguson Lamborghini Todos los tractores nuevos Renault Todos los tractores nuevos
25 Impurezas relacionadas a la producción - Iones alcalinos y alcalinos térreos (aguas duras) formación de jabones en presencia de ácidos grasos produciendo tapado de filtros y depósitos en boquilla - ácidos grasos libres - glicerina hincha los filtros (tapado) y corrosión de metales no ferrosos - glicéridos acelera el coqueo - agua corrosión y crecimiento microbiológico - metanol hinchazón de elastómeros corrosión de aluminio
26 Formación de depósitos por precipitación de productos Unidad de inyección Formación de depósito en las ranuras del pistón de la bomba: afecta la pérdida al circuito de aceite
27 Formación de depósitos por precipitación de productos Pistón axial de alta presión de la bomba de distribución Mecanismo de ajuste luego de operación con Bio (colza) de calidad insuficiente
28 Iones alcalinos y alcalinos térreos Filtro de combustible: formación de depósitos Operación con BIO de mala calidad Operación con BIO de buena calidad
29 Acidos grasos Pistón axial de alta presión de la bomba de distribución Formación intensiva de jabón en el equipo de ajuste
30 Glicéridos y Glicerina Boquillas de inyección Coqueo en tobera en operación con BIO En el coqueo de las toberas por operación con RME, se ha probado que están presentes glicéridos y CO3Na2. El carbonato de sodio se forma por los iones sodios y el CO2 de la combustión. Coqueo en tobera en operación con diesel
31 Estabilidad de los elastómeros Pistón axial de alta presión, bomba distribución O Ring hinchado Ajuste correcto
32 Diseño MATERIAS PRIMAS ALTERNATIVAS
33 Desarrollo de procesos para materias primas convencionales Aceite Lino Materias BAJA acidez estudiadas Grasa Cueros Grasa Cueros Grasa Hueso Procedencia: Leiner Davis Procedencia: SADESA (1 año producción continua, Planta BIOFE) Procedencia: Swift Aceite Soja con metanol y con etanol Aceite Girasol con etanol Aceite Tung (Technia) Procedencia: Gov. Prov. Misiones Aceite Tártago Aceite Cártamo Procedencia: Brasil Procedencia: Bionerg
34 Desarrollo de procesos para materias primas NO convencionales Materias ALTA acidez estudiadas Aceite Coco Grasa Vacuna Ac.Soja Usado Oleinas Grasa Pollo Desgomado Ac. Soja Desg. Girasol Ac. Algodón Ac. Maní Grasa Cerdo Acidez: 12 Procedencia: Paraguay Acidez: 17 BIOFE (Swift) - RECREO Acidity: 15 BIOCOM Acidez: 55 Empresa Qca y Energia Acidez: 65 Empresa Qca y Energia Acidez: 65 SAGPyA Acidez: 65 Empresa Qca y Energia Acidez: 16 Chaco Acidez: 10 Paraguay Acidez: 9 Frig. Santa Isabel
35 Ejemplos: Catálisis Acida y Básica A = 53 Cat. Acida + básica 105 A = 1.6 Cat. básica 101
36 Escalado PEQUEÑAS PLANTAS: DISEÑO DE PROCESO
37 Alternativas de secuencias de Proceso... REACCION DECANTACION EVAPORACION NEUT/LAVADO Problemas operativos Bio Gelifica Efluentes... Agua con poco Metanol GLICERINA Contiene Agua... Recuperación Metanol Metanol con poca agua Equipamiento...
38 Alternativas de secuencias de Proceso... Equipamiento... REACCION Metanol con agua EVAPORACION Retroceso de la reacción!! DECANTACION GLICERINA Contiene Metanol NEUT/LAVADO Agua con Metanol Efluentes...
39 Final ESCALADO DE PROCESOS...
40 Producción industrial: ejemplo de Flow-Sheet Planta 30 ton/dia
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43 Algodón Colza Maní Algunas muestras... Lino neutro blanqueado Girasol/Etanol Pollo Hueso Sebo/Industrial Grasa/Refinada Recreo Grasa/Leiner Desgomado soja Desgomado girasol Ac. usado Tung Coco Grasa Cuero Soja Grasa Acida
44 Algodón Colza Maní Algunas muestras... Lino neutro blanqueado Girasol/Etanol Pollo Hueso Sebo/Industrial Grasa/Refinada Recreo Grasa/Leiner
45 Agradecimientos - Karina A. Pierpauli - María Gisella Panattoni -NicolasPato - María Laura Pisarello - Bruno Dalla Costa - Natalia S. Veizaga - Maria Soledad Zanuttini - Fernanda Monella - Gustavo Mendow -María A. Peralta -Martín Gross - Bárbara Sánchez - Fernanda A. Marchesini - Claudia Neyertz - Ana Belén Patiño
46 MUCHAS GRACIAS Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica Facultad de Ingeniería Química - UNL - CONICET Santa Fe
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