200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

20
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ) Σχολή Χημικών Μηχανικών Τομέας ΙΙ Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων ΕΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΛΕΥΘΕΡΩΝ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ ΟΞΙΝΩΝ ΕΛΑΙΩΝ ΣΕ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων Σ. Πασιάς, Ν. Μπαράκος και Ν. Παπαγιαννάκος

Transcript of 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

Page 1: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ) Σχολή Χημικών Μηχανικών – Τομέας ΙΙ

Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων

ΕΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΛΕΥΘΕΡΩΝ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ ΟΞΙΝΩΝ ΕΛΑΙΩΝ

ΣΕ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ

2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων

Σ. Πασιάς, Ν. Μπαράκος και Ν. Παπαγιαννάκος

Page 2: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

Μεθυλεστέρας Ερουκικού οξέος Μεθυλεστέρας Λαυρικού οξέος

… … … …

C2H5

(CH2)7COOH3C

CH3(CH2)7 (CH2)11COOH3CCOOH3C

Μεθυλεστέρας Λινολενικού οξέος

ΜΕΘΥΛΕΣΤΕΡΕΣ Ή “ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ”

Εστέρες λιπαρών οξέων με αλκοόλες μικρού μοριακού βάρους

ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ

ΕΣΤΕΡΕΣ C10 – C24

Κορεσμένοι ή ακόρεστοι

ΑΛΚΟΟΛΕΣ Μεθανόλη - Αιθανόλη

Βουτανόλη - Προπανόλη

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 3: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ

ΒΑΣΙΚΗ ΚΑΤΑΛΥΣΗ

Χρήση Ομογενών Βασικών Καταλυτών όπως π.χ. NaOH , KOH , CH3ONa

Φυτικό έλαιο απαλλαγμένο από υγρασία (<0.05%) και οξύτητα (<0.5%)

Υψηλό κόστος πρώτης ύλης

Απομάκρυνση καταλύτη από το τελικό προϊόν

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΟΞΙΝΩΝ ΕΛΑΙΩΝ Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα (RCOOH) αντιδρούν με τον καταλύτη (π.χ. NaOH) και σχηματίζουν σαπούνια και νερό Το παραγόμενο νερό υδρολύει με τη σειρά του τους εστέρες για τη δημιουργία περισσότερων οξέων

RCOOH + NaOH RCOONa + H2O (1)

RCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH (2)

Page 4: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΣΤΟΧΟΣ Η προ-επεξεργασία των ελεύθερων λιπαρών οξέων των όξινων ελαίων με τη μετατροπή τους σε εστέρες

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ

Cat.

ΟΞΙΝΗ ΚΑΤΑΛΥΣΗ

• Χρήση Ομογενών Όξινων Καταλυτών όπως π.χ. H2SO4

• Χαμηλό κόστος πρώτης ύλης

• Δύσκολη απομάκρυνση καταλύτη από το τελικό προϊόν

• Δυσκολία στο χειρισμό και διάβρωση μηχανολογικού εξοπλισμού

ΟΞΙΝΗ ΚΑΤΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΤΕΡΟΓΕΝΩΝ ΚΑΤΑΛΥΤΩΝ

• Εύκολη απομάκρυνση του καταλύτη από το τελικό προϊόν

• Ευκολία στο χειρισμό

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 5: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ Λιπαρά οξέα παραπροϊόντα ραφινερίας οξύτητας 38.1, 58 και 100 % κ.β. Μπρούτο ηλιέλαιο οξύτητας 2.93 % κ.β. Όξινο βαμβακέλαιο οξύτητας 3.03 % κ.β. Αναλυτικής καθαρότητας (99.9 %) Μεθανόλη

ΚΑΤΑΛΥΤΗΣ Εμπορική υπέρ-όξινη ρητίνη Acidity (eqH+kg-1) : 5.20 Sg (m2kg-1) : 31x10-3

Tmax (oC) : 145

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Θερμοκρασιακό εύρος 70-120οC Αντιδραστήρες πλήρους ανάδευσης και εμβολικής ροής Πίεση λειτουργίας από 3-12 bar.

Page 6: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΔΙΑΛΕΙΠΟΝΤΟΣ ΕΡΓΟΥ

GV-01

RV-01

NV-01

N2

GR-01

P

GFM-01

R-01

V-14

V-15

E-10

T

•Καταλύτης ίσος με το 2 % της ελαιώδους πρώτης ύλης •Μίγμα FFAs (38.1, 58 και 100 % οξύτητας) •Μεθανόλη (καθαρότητας 99.9%) •Μοριακή αναλογία Μεθανόλης / FFAs : 6.6/1 molmol-1

•Διάρκεια αντίδρασης 12-50 h •Ατμόσφαιρα Αζώτου •Θερμοκρασιακό εύρος (90-120οC) •VR = 500 ml

Page 7: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

1. Αντιδραστήρας Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας πλήρους ανάδευσης Σταθερή συνολική μάζα αντιδρώντος μίγματος Σταθερή ποσότητα μεθανόλης στην υγρή φάση Πλήρη διαβροχή καταλύτη

2. Αντίδραση Αμφίδρομη αντίδραση των λιπαρών οξέων Χρήση σταθερών Χημικής Ισορροπίας Αντιδράσεις πρώτης τάξης ως προς κάθε αντιδρών

ΨΕΥΔΟ-ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ

Αντιδραστήρας Πλήρους Ανάδευσης - Διαλείποντος Έργου

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O k1

k-1

( ) catOHMEsFFAsMeOHFFAsFFAsFFAs

mix mCCkCCkdt

dCM

2−−−=

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 8: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

0 600 1200 1800 2400 30000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25 120 oC 110 oC 100 oC 90 oC

Χρόνος (min)

Mol

es F

FAs

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αντιδραστήρας πλήρους ανάδευσης

• Θερμοκρασιακό εύρος 90 - 120 oC • Μίγμα λιπαρών οξέων οξύτητας 38.1 % κ.β. • Μοριακή αναλογία Μεθανόλης / FFAs : 6.6/1 molmol-1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 9: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

Θερμοκρασία T (oC)

Αρχική οξύτητα

(%)

Τελική οξύτητα

(%) Ke

120 38.1 4.59 1.1994 110 38.1 4.78 1.1091 100 38.1 5.58 0.8638 90 38.1 7.44 0.5269

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

Ke = k1 / k–1

• Θερμοκρασιακό εύρος 90 - 120 oC • Μίγμα λιπαρών οξέων οξύτητας 38.1 % κ.β. • Μοριακή αναλογία Μεθανόλης / FFAs : 6.6/1 molmol-1

• Χρόνος αντίδρασης 50 h

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Χρήση σταθερών ισορροπίας για συσχέτιση σταθερών ρυθμού αντίδρασης

Page 10: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 20 40 60 80 100Χρόνος x 10-3 (s)

Mol

es F

FAs

120°C Μοντέλο120°C Πειραματικά

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 20 40 60 80 100 120Χρόνος x 10-3 (s)

Mol

es F

FAs

110°C Μοντέλο110°C Πειραματικά

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Θερμοκρασία 110 oC

k1 =4.76 · 10-4

k-1=4.32 · 10-4

Θερμοκρασία 120 oC

k1 =8.37 · 10-4

k-1=6.98 · 10-4

Page 11: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 50 100 150 200Χρόνος x 10-3 (s)

Mol

es F

FAs

90°C Μοντέλο90°C ΠειραματικάΘερμοκρασία 90 oC

k1 = 1.40 · 10-4

k-1=2.65 · 10-4

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

0.00

0.10

0.20

0.30

0.00 0.10 0.20 0.30

NFFAs,exp

NFF

As,c

alc

120 110 110

110 100 90

Σύγκριση Θεωρητικών - Πειραματικών Συγκεντρώσεων

Πολύ καλή προσαρμογή του μοντέλου σε όλα τα πειραματικά σημεία με τη χρήση σταθερών

ισορροπίας

Page 12: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

Πειραματικά Πρόβλεψη μοντέλου

Ke=1.1994 Οξύτητα (% κ.β.)

Οξύτητα (% κ.β.)

Εστέρες (% κ.β.)

Αρχικά 58.00 58.00 0.00

1ο Στάδιο Ισορ. 6.13 7.62 51.40

2ο Στάδιο Ισορ. 2.23 2.13 57.00

Τέλος 1.02 0.80 58.36

Πειραματικά Πρόβλεψη μοντέλου

Ke=1.1994 Οξύτητα (% κ.β.)

Οξύτητα (% κ.β.)

Εστέρες (% κ.β.)

Αρχικά 100.00 100.00 0.00

1ο Στάδιο Ισορ. 20.94 22.32 77.68

Τέλος 4.23 4.68 95.32

ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

Πρώτη ύλη με 58% Οξύτητα

T=120 oC

Πρώτη ύλη με 100% Οξύτητα

T=120 oC

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 13: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ

Αντίδραση Ea kJmol-1

A kg2kgcat

-1mol-1s-1 R2

Εστεροποίηση 70.34 1.12E+11 0.999

Υδρόλυση 37.93 4.19E+06 0.947

72.23 kJmol-1

Steinigeweg & Gmehling

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

0.0025 0.0026 0.0026 0.0027 0.0027 0.0028 0.0028

1/T (K-1)

ln K

e, ln

kFF

As,

ln k

-FFA

s

Εστεροποίηση Υδρόλυση ΙσορροπίαRT

E

o

a

eAk−

=

Page 14: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΑΥΛΩΤΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗΣ ΚΛΙΝΗΣ

•20 gr σταθερής καταλυτικής κλίνης •Όξινο Βαμβακέλαιο και Ηλιέλαιο •Μεθανόλη (καθαρότητας 99.9%) •Μοριακή αναλογία Μεθανόλης/FFAs : 10/1 molmol-1

R-01

DP-01

F-01

OP-01

LV-04

LV-03

GV-01

SP-03

RV-01

GR-02

NV-01

GR-01

P

LV-02

LV-01

PV-01

P

GFM-01

LLC-01

LV-05

•Πλήρης αυτοματοποίηση μέσω PC •Παροχή λειτουργίας ( 20-180 g/h) •Θερμοκρασιακό εύρος (70-100οC)

Page 15: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

1. Αντιδραστήρας Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας εμβολικής ροής Μηδενική εξάτμιση υγρής φάσης Η μεθανόλη στην υγρή φάση Πλήρη διαβροχή καταλύτη

2. Αντίδραση Αμφίδρομη αντίδραση των λιπαρών οξέων Χρήση σταθερών Χημικής Ισορροπίας Αντιδράσεις πρώτης τάξης ως προς κάθε αντιδρών

ΨΕΥΔΟ-ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ

Αντιδραστήρας Εμβολικής Ροής

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O k1

k-1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

OHMEsFFAsMeOHFFAsFFAs

FFAscat

2CCkCCk

QCdx

dm

−−−=

Page 16: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αντιδραστήρας εμβολικής ροής

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

0 30 60 90 120 150 1800

1020304050607080

100 oC 90 oC 80 oC 70 oC

Μετ

ατρο

πή (%

)

Παροχή Q (g/h)

•Θερμοκρασιακό εύρος 70-100 oC •Μπρούτο ηλιέλαιο •Όξινο βαμβακέλαιο •Μοριακή αναλογία Μεθανόλης / FFAs : 10/1 molmol-1

Χρήση σταθερών Χημικής Ισορροπίας από τα πειράματα σε

αντιδραστήρα πλήρους ανάδευσης.

Page 17: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

0.0E+00

5.0E-05

1.0E-04

1.5E-04

2.0E-04

2.5E-04

3.0E-04

3.5E-04

0 2 4 6 8 10 12 14 16Πείραμα

kffa

s

20 (g/h)

60 (g/h)

180 (g/h)

Πλήρους Ανάδευσης

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΣΥΓΚΡΙΣΗ

ΠΛΗΡΟΥΣ ΑΝΑΔΕΥΣΗΣ - ΕΜΒΟΛΙΚΗΣ ΡΟΗΣ

Προβλήματα από τη χρήση Ψευδο-ομογενούς μοντέλου σε μικρές παροχές

T=100 oC

Page 18: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

0 12 24 36 48 60 72 84 960

10203040506070

ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΗ (1) Περιεκτικότητα καταλύτη : 2 % κ.β.

Μοριακή αναλογία MeOH / FFAs : 6.6 / 1

Συνθήκες πίεσης / θερμοκρασίας : 5 bara / 110 oC

Λιπαρά οξέα : 38.1 % οξύτητας

Αντιδραστήρας Διαλείποντος Έργου

Ώρες λειτουργίας (h)

Μετ

ατρο

πή Λ

ιπαρ

ών

Οξέ

ων

(%)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Page 19: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

0

20

40

60

80

100

0 1000 2000 3000 4000 5000Χρόνος (min)

Μετ

ατρο

πή Λ

ιπαρ

ών

Οξέ

ων

(%)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΗ (2)

Μοριακή αναλογία MeOH / FFAs : 10 / 1

Συνθήκες πίεσης / θερμοκρασίας : 12 bara / 100 oC

Όξινο Βαμβακέλαιο : 3.03 % οξύτητας

Αντιδραστήρας Εμβολικής Ροής : Q = 60 g/h

70 h

Page 20: 200307 Biodiesel Esterification 2nd Biofuels Presentation

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΡΗΤΙΝΗ ΚΑΤΑΛΥΕΙ ΜΕ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΕΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΤΗΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΤΟΣΟ ΛΑΔΙΑ ΜΕ ΥΨΗΛΕΣ ΟΣΟ ΜΕ ΧΑΜΗΛΕΣ ΟΞΥΤΗΤΕΣ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΘΟΥΝ ΜΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ

ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΠΡΟ-ΕΠΕΞΕΡΓΑΖΕΤΑΙ Η ΠΡΩΤΗ ΥΛΗ ΜΕ ΣΤΟΧΟ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ ΣΤΙΣ ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΚΑΤΑΛΥΤΗ

Η ΧΡΗΣΗ ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΒΕΛΤΙΩΣΕ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΤΟ ΨΕΥΔΟ-ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Εναλλακτικών Καυσίμων και Βιοκαυσίμων ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ