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“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
INTRODUCCIÓN
¿Por que el biodiesel puede tener alto contenido de
jabones?
• Utilización de aceite con alta acidez o humedad.
Durante la transesterificación:
O
O
R
C OH
+ MeONa
Calor
Ácido Graso Libre Alcóxido Metálico
O
R
C OR'
Ester
+ MeONa
Agua
Alcóxido Metálico
C O-Na+ + H2O
R
Sal (Jabón)
Agua
O
R
C O-Na+ + R’OH
Sal (jabón) Alcohol Simple
• Cuanto mayor es la acidez del aceite, mayor cantidad de jabones formados.
INTRODUCCIÓN
• Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso.
• Aceite Jatropha
• Aceite de Girasol + Ácidos Grasos
Materias Primas
• Aceite de Algodón
MeONa
MeOH/PTSA
Aceite
TRANSESTERIFICACIÓN
ESTERIFICACIÓN
Biodiesel alto contenido
de jabones
D-1
E-1
Glicerina
INTRODUCCIÓN
• Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de
metanol.
TRIGLICERIDO + 3 METANOL
881 g
3 x 32 = 96 g
3 METILESTER + GLICERINA
3 x 295 = 885 g
Rendimiento = masa metiléster =
masa aceite
TRIGLICERIDO + 3 ETANOL
881 g
3 x 46 g = 138 g
100.45 %
3 ETILESTER + GLICERINA
3 x 309 = 927 g
Rendimiento = masa etiléster
masa aceite
Catalizador utilizado sción.
30 % MeONa en Metanol
92 g
=
92 g
105.22 %
Biodiesel
80 % Etil ésteres
20 % Metil ésteres
ESPERADO TEORICAMENTE: 104 %
INTRODUCCIÓN
• Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de
metanol.
Aceite
Etanol
MeONa
Bio
1era Etapa
Etanol
MeONa
Bio 2da Alto contenido
de Jabones
Glicerina
Alcohol
Aceite Refinado
Glicerina
Jabones Bio.
(g/Kg)
Metanol
0,985
A = 0,1 %
Etanol
3,045
A = 0,3 %
INTRODUCCIÓN
• Proceso típico de purificación de biodiesel
Ácido
Agua
Biodiesel
Dec.
W-1
W-2
S -1
Glicerina
O
O
R
C O-Na+ + AH
Jabón
Ácido
ALTO CONTENIDO DE JABONES
INDUSTRIA
LAVADO ACIDOS
DILUIDOS
R
C OH + A-Na+
Ácido graso
Sal
ALTA ACIDEZ !!!!!
JABONES EN
BIODIESEL
PPTADOS.
PROPUESTAS DE PURIFICACIÓN
1.
ÚNICO LAVADO: 40%v/v Agua saturada CO2
2.
DOS LAVADOS: 1ero) 10 % v/v Agua – 2do) 20 % v/v Agua
saturada en CO2
3.
DOS LAVADOS: 1ero y 2do) 20 % v/v Agua saturada en CO2
4.
DOS LAVADOS: 1ero) 20 % v/v HCl (5%) – 2do) 20 % v/v Agua
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
Biodiesel & Glicerina
D-2
5 -Biodiesel
R-1
W- 1
W- 2
Biodiesel
DY - 1
4- Glicerina
• Aceite crudo de soja parcialmente desgomado
(prensa) A = 0.8 % sin evaporación de metanol.
Purificación
Único Lavado 40% agua
saturada en CO2
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra
2º) 20% Agua saturada en CO2.
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada
en CO2 .
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 %
2º) Agua Neutra.
Glcierina
Libre (%)
Acidez
Biodiesel (%
oleico)
Jabones
(mgoleato/Kg)
0.007
0.42
0.02
0
0.07
0
0
0.38
0
0
0.49
0
• Aceite de COLZA (A = 1.8 %) sin evaporación de metanol.
Purificación
Único Lavado 40% agua
saturada en CO2
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra
2º) 20% Agua saturada en CO2.
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada
en CO2 .
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 %
2º) Agua Neutra.
Glcierina
Libre (%)
Acidez
Biodiesel (%
oleico)
Jabones
(mgoleato/Kg)
0.0023
0.47
0.24
0
0.09
0
0
0.49
0
0
0.51
0
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
• COMPARACIÓN DE TODOS LOS ÁCIDOS UTILIZADOS EN EL PROCESO.
Segundo Lavado
agua saturada en
CO2
PRIMER
LAVADO
• Jabones Biodiesel antes de
lavado = 7.2 goleato/Kg
• Porcentaje de Glicerina = 0.39
%
Jabones en
Bodiesel
(goleate/Kg)
Glicerina
Libre (%)
Acidez (%
Oleico)
HCl
0
0
0.65
H3PO4
0
0
0.66
Ácido Cítrico
0
0
0.62
Agua
0
0
0.07
0
0
0.7
0
0
0.68
Agua
Saturada en
CO2
Resia
Intercambio
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
2- Utilización de aceite con alta acidez (3 % > A > 10 %). Nuevo proceso.
1 -Alcohol
3 -Aceite 2 -PTSA/MeONa
9 - Agua
10 - Agua
Ácida
8 - Esters
D-1
R -1
W- 1
W- 2
11
12
DY - 1
Biodiesel
Glicerina
Materia Prima: Aceite de Girasol (A = 7.7 %)
Nuevo proceso
(J = 6.3 goleato/Kg)
Purificación: 10 % agua neutra
10 % agua saturada CO2
A = 0.086% y GT= 0.14%.
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
Materia Prima: Aceite de Jatropha (A = 8.7 %)
Nuevo proceso
(J = 7.23 goleato/Kg)
Purificación: 10 % agua neutra
10 % agua saturada CO2
A = 0.042% y GT= 0.133%.
Materia Prima: Aceite Crudo de Algodón (A = 9.1 %)
Nuevo proceso
(J = 7.48 goleato/Kg)
Purificación: 10 % agua neutra
10 % agua saturada CO2
A = 0.09 % y GT= 0.149%.
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
3- Proceso de producción de biodiesel utilizando etanol en lugar de
metanol.
3- Aceite
1- Etanol
2- MeONa
5- Etanol
6- MeONa
Esters
Agua
Biodiesel
D-1
R -1
D-2
Glicerina
W- 1
Agua
Acida
W- 2
Biodiesel
R -2
Glicerina
Jabones entre 2.4 y
3.7 goleato/Kg
Biodiesel
Aceite Refinado Aceite Crudo de Grasa vacuna refinada
de Girasol
Soja (A = 0.8 %)
(A = 0.16 %)
Jabones
0
0
0
Glicerina Libre
0
0
0
Acidez (% Oleico)
0.16
0.18
0.14
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 CO2 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.
AR076851 A1 – “Proceso de purificación de
Biodiesel.” 2011
Patente Brasil: Mendow, Querini.
017109 – “Processo de purificação de
Biodiesel.” 2011
MUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCIÓN !!!
E-MAIL: [email protected]
• Aceite crudo de soja parcialmente desgomado (prensa)
A = 2.3 % con evaporación de metanol.
Purificación
Único Lavado 40% agua
saturada en CO2
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra
2º) 20% Agua saturada en CO2.
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada
en CO2 .
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 %
2º) Agua Neutra.
Glcierina
Libre (%)
Acidez
Biodiesel (%
oleico)
Jabones
(mgoleato/Kg)
0.0015
0.28
0
0
0.06
0
0
0.26
0
0
0.32
0
• Grasa vacuna A = 2.8 % con evaporación de metanol.
Purificación
Único Lavado 40% agua
saturada en CO2
Dos Lavados: 1º) 10% Agua Neutra
2º) 20% Agua saturada en CO2.
Dos lavados: 1º y 2º) 20% agua saturada
en CO2 .
Dos lavados: 1º) 20 v/v% HCl 5 %
2º) Agua Neutra.
Glcierina
Libre (%)
Acidez
Biodiesel (%
oleico)
Jabones
(mgoleato/Kg)
0.0032
0.23
0
0
0.10
0
0
0.28
0
0
0.26
0
2,4
Soaps
2,1
Catalyst
1,8
1,5
1,5
1,2
1,2
0,9
0,9
0,6
0,6
0,3
0,3
0
Soaps (gOleate/KgBiodiesel)
2.4
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
1 min.
3 min.
Agitation Time (min.)
5 min.
Catalyst (gMeONa/KgBiodiesel)
Initial
Soaps
Catalyst 2.1
2,1
1,8
0
2.4
2,4
3%
5%
7%
10 %
% Water
15 %
20 %
Catalyst (gMeONa/KgBiodiesel)
Soaps (gOleate/KgBiodiesel)
OPTIMIZACION DE VARIABLES