Παραγωγή Μεθυλεστέρων με τη Χρήση Βασικών Ετερογενών Καταλυτών

Abstract

Η εξάντληση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων, σε συνδυασμό με τις αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες, οδήγησε στην παραγωγή των βιοκαυσίμων. Ως βιοκαύσιμα ορίζονται τα καύσιμα βιολογικής προέλευσης. Με τον όρο βιολογικής προέλευσης εννοούνται γεωργικά προϊόντα, βρώσιμα ή μη, τα οποία μετά από επεξεργασία λαμβάνεται το έλαιό τους. Άλλοι λόγοι που κρίνουν την παραγωγή βιοκαυσίμων, και πιο συγκεκριμένα βιοντήζελ, απαραίτητη είναι περιβαλλοντικοί και οικονομικοί. Λόγο της τεράστιας αύξησης κατανάλωσης καυσίμων στον τομέα των μεταφορών, έχουν αυξηθεί οι εκπομπές ρύπων στην ατμόσφαιρα, οι οποίες με την χρήση βιοκαυσίμων μειώνονται. Τέλος, η συνεχής αύξηση της τιμής του πετρελαίου καθιστούν τα βιοκαύσιμα ως τη μόνη λύση. Το βιοντήζελ είναι ένα καύσιμο, το οποίο χρησιμοποιείται για να αντικαταστήσει το ντήζελ ή σε μίγματα ντήζελ- βιοντήζελ. Αυτό μπορεί και συμβαίνει γιατί το βιοντήζελ είναι ένα μίγμα εστέρων λιπαρών οξέων που έχουν τις ίδιες ιδιότητες με το ντήζελ. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, παρήχθει βιοντήζελ από ηλιέλαιο με τη μέθοδο της αλκαλικής μετεστεροποίησης. Η αλκοόλη που χρησιμοποιήθηκε ήταν η μεθανόλη και την αντίδραση ενεργοποίησαν στερεοί καταλύτες. Πριν την έναρξη του κάθε κύκλου πειραμάτων πραγματοποιούνταν η σύνθεση του καταλύτη που θα εξεταζόταν η δράση του. Παρασκευάστηκαν πέντε διαφορετικοί καταλύτες. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε ήταν του υγρού εμποτισμού του ενισχυτή στο φορέα και έπειτα η διαδικασία της πύρωσης. Οι καταλύτες που παρασκευάστηκαν ήταν οι: HCOONH4/CaO, C8H5KO4/ CaO, BaO/CaO, Τριαιθανολαμίνη (TEA)/Ca και BaOH/Al2O3. Στην επόμενη φάση της πειραματικής διαδικασίας πραγματοποιήθηκε η αντίδραση μετεστεροποίησης, στις ίδιες συνθήκες για τον κάθε κύκλο πειραμάτων και με τη χρήση της ίδιας πρώτης ύλης κάθε φορά. Αυτή η φάση ήταν η πιο σημαντική όλης της διεργασίας. Εξετάστηκαν, οι παράγοντες που επηρεάζουν περισσότερο τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του βιοντήζελ Δοκιμάστηκαν διάφορα ποσοστά καταλύτη, διάφορες αναλογίες μεθανόλης/ελαίου και ελέγχτηκε η επίδραση του χρόνου στην αντίδραση. Με τη δοκιμασία αυτή και με μετρήσεις που ακολούθησαν βρέθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες αντίδρασης για τον κάθε καταλύτη και οι αντίστοιχες τιμές των ιδιοτήτων του βιοντήζελ που επετεύχθησαν. Τέλος προσδιορίστηκαν όλες οι φυσικοχημικές ιδιότητες των παραχθέντων βιοντήζελ και αξιολογήθηκαν σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα ΕΝ 14214 για τους μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων (FAME).

The depletion of fossil fuel reserves, combined with growing energy needs, led to the production of biofuels. Biofuels are defined as fuels of biological origin. By means of biological origin agricultural products, edible or not, which is obtained by treating the oils. Other reasons to consider the production of biofuels, specifically biodiesel, it is necessary environmental and economic. Due to the huge increase in fuel consumption in the transport sector have increased emissions in the atmosphere, which in biofuels reduced. Finally, the continuous increase of oil prices make biofuels as the only solution. Biodiesel is a fuel, which is used to replace diesel or diesel-biodiesel blends. Biodiesel is a mixture of esters of fatty acids having the same properties as the fuel. In this thesis, was produced biodiesel from sunflower oil by the method of alkaline transesterification. The alcohol used was methanol and the reaction activated using solid catalysts. Before the start of each cycle of experiments, the first step was the production of the catalyst, whose action will be axamin. Five different catalysts have been prepared. The procedure followed was the wet impregnation of the carrier amplifier, and then the process of calcination. The catalysts prepared were: HCOONH4/CaO, C8H5KO4 / CaO, BaO / CaO, Triethanolamine (TEA) / Ca and BaOH/Al2O3. In the next stage of the experimental procedure was the transesterification reaction in the same conditions for each cycle experiments using the same raw material each time. This stage was the most important throughout the process. Examined, the factors that most influence the physicochemical characteristics of biodiesel tested various catalyst levels, various proportions of methanol / oil was tested and the effect of time on the reaction. With this test, and measurements followed found the optimal reaction conditions for each catalyst and the corresponding values ​​of the properties of biodiesel obtained. Finally identified all the physicochemical properties of biodiesel produced and evaluated in accordance with international standards EN 14214 for fatty acid methyl esters (FAME).