primer congreso sobre combustibles y energias...
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TransformaciTransformacióón de biodiesel n de biodiesel
Ing. Liliana Castillo SIng. Liliana Castillo SááncheznchezLaboratorio de EnergLaboratorio de Energíías Renovablesas Renovables
Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La [email protected]@gmail.com
PRIMER CONGRESO SOBRE COMBUSTIBLES Y ENERGIAS RENOVABLES
17 – 19 DE MAYO 2007
Proyecto BiodieselProyecto Biodiesel
yy Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La Molina::
xx LaboratorioLaboratorio de de EnergEnergíías Renovablesas Renovables (2000).(2000).
xx Facultades investigando biodiesel:Facultades investigando biodiesel:
•• IngenierIngenieríía Agra Agríícola.cola.
•• Ciencias Ciencias –– IngenierIngenieríía Ambiental.a Ambiental.
•• Industrias Alimentarias.Industrias Alimentarias.
•• Ciencias Forestales.Ciencias Forestales.
yy Otras instituciones e universidadesOtras instituciones e universidades
xx ITDG Soluciones PracticasITDG Soluciones Practicas
xx CONCYTECCONCYTEC
xx Universidad Nacional de Universidad Nacional de IngenieriaIngenieria, entre , entre trostros
yy 2000. Primeras Pruebas2000. Primeras Pruebasyy 20032003: :
xx 1er proyecto1er proyecto I+D, I+D, ConcytecConcytecxx MenciMencióón honrosa n honrosa CONAMCONAM
yy 20042004: : yy 2do Proyecto I + D 2do Proyecto I + D ConcytecConcytecyy BiodiBiodiéésel bussel busyy 2005: Pasant2005: Pasantíía en Brasila en Brasilyy 2006:3er Proyecto de I +D 2006:3er Proyecto de I +D
xx Planta piloto (1 Ton/dPlanta piloto (1 Ton/díía)a)xx Panamericana2006 Panamericana2006
ProBiodieselProBiodiesel2007: Nueva instalaciones del LER 2007: Nueva instalaciones del LER Equipamiento de LER.Equipamiento de LER.Infraestructura de la Planta PilotoInfraestructura de la Planta Piloto
Antecedentes Antecedentes
DefiniciDefinicióón de Biodiesel n de Biodiesel
yy ÉÉsteres steres monoalqumonoalquíílicoslicos de de áácidos grasoscidos grasos de cadena larga de cadena larga derivados de derivados de llíípidos renovablespidos renovables tales como aceites vegetales tales como aceites vegetales y que se emplea en los y que se emplea en los motores de ignicimotores de ignicióón de compresin de compresióónno en calderas de calefaccio en calderas de calefaccióón.n.
yy Es un Es un biocombustiblebiocombustible renovablerenovable derivado de derivado de aceites aceites vegetalesvegetales o o grasas animalesgrasas animales que puede ser utilizado como que puede ser utilizado como sustituto o aditivosustituto o aditivo del del dieseldiesel convencional. convencional.
Proceso de producciProceso de produccióónn
Materia prima Materia prima
yy AceitesAceites o o grasasgrasasanimalesanimales o o vegetalesvegetales::xx ComposiciComposicióón:n:
•• triglictriglicééridosridos
xx Unidad bUnidad báásica:sica:•• áácidos grasos (AG)cidos grasos (AG)
Transformación de aceite en Biodiesel
ExtracciExtraccióón mecn mecáánicanica
MateriasMaterias primasprimasPalma Tempate
Aguaje Sacha inchi
Palma - Diesel
Materias Primas: Materias Primas: ParParáámetros y efectosmetros y efectos
35- 60
110- 126
50- 64
118- 138
Indice de yodo
190- 200< 40 °C< 0.8%< 20< 2.0Sebo vacuno
182- 193< - 0 °C< 2.0 %< 180< 0.5Colza
190- 209< 40 °C< 1.2 %< 30< 5.0Palma
189- 195< - 0 °C< 1.5 %< 1,200< 0.5Soya
valor de saponic.
Punto de fusión
índice de saponificación.
Fósforo(ppm)
Acidos grasos libres
Insumo oleaginoso
EFECTOS EFECTOS AlcoholAlcoholGlicerinaGlicerina
Resistencia al frResistencia al frííooEstabilidad Estabilidad oxidativaoxidativa
DEFINICIDEFINICIÓÓN DEL TIPO DE PRE N DEL TIPO DE PRE TRATAMIENTOTRATAMIENTO
Calidad del aceite: efecto del Calidad del aceite: efecto del pretratamientopretratamiento
yyBuena calidad Buena calidad deldel aceiteaceite::
xxMaximiza conversiMaximiza conversióónn de de aceiteaceite en biodien biodiééselsel
xxFacilitaFacilita separaciseparacióónn de de fasesfases en el proceso en el proceso
xxDisminuyeDisminuye producciproduccióónn de de áácidos grasoscidos grasos
xxEvita envenenamientoEvita envenenamiento del del catalizador alcalinocatalizador alcalino
xxReduceReduce el el consumoconsumo de catalizadoresde catalizadores
xxMinimizaMinimiza el el costocosto de la de la operacioperacióónn
xxGarantizaGarantiza la la calidadcalidad normalizada del normalizada del biodibiodiééselsel
xxProduceProduce glicerinaglicerina cruda cruda de alta calidadde alta calidad
Desgomado
Neutralización
Calidad del aceite: Calidad del aceite: efecto en costosefecto en costos
yyAceiteAceite refinadorefinado::xxMMáás s costosocostoso
yyAceite Aceite crudocrudo sin refinarsin refinar::xxMMáás s econeconóómicomicoxxPuede contener Puede contener impurezasimpurezas que dificultan su manejoque dificultan su manejo
xxRequerirRequeriráá un un refinamientorefinamiento parcialparcial
yyAceite Aceite usado usado previamente: previamente: xxEl mEl máás econs econóómicomicoxxPuede contener Puede contener agua y/o impurezasagua y/o impurezasxxPuede estar muy Puede estar muy degradadodegradado
Procesos de producciProcesos de produccióón de n de biodibiodiééselsel
yyProcesos fProcesos fíísico qusico quíímicosmicos (m(máás comunes):s comunes):xxProceso Proceso áácido cido –– basebase (aceites con alto IA):(aceites con alto IA):
•• EsterificaciEsterificacióónn
•• TransesterificaciTransesterificacióónn
xxProceso alcalino Proceso alcalino (aceites con (aceites con IA < 2%IA < 2%):):•• TransesterificaciTransesterificacióónn
yyOtros procesosOtros procesos::xxProcesos enzimProcesos enzimááticosticos
xxProcesos supercrProcesos supercrííticosticos
xxDirectamente Directamente a partir dea partir de semillas oleaginosassemillas oleaginosas
TransesterificaciTransesterificacióónn
1 triglicérido 3 metanol 1 glicerina 3 metiléster
catalizador
calor
ParParáámetros de procesometros de proceso
yyMetanolMetanolyyRelaciRelacióón Molar 6:1n Molar 6:1yy15 15 –– 20% 20%
yyCatalizadorCatalizador::xxAlcalino : HidrAlcalino : Hidróóxido de sodio / Potasioxido de sodio / PotasioxxConcentraciConcentracióón : 0.5 n : 0.5 -- 1.5%1.5%xxCon la presencia de AG libres forma jabonesCon la presencia de AG libres forma jabonesxxUso de mezclas de alcohol con catalizador Uso de mezclas de alcohol con catalizador
:ALCOHOLATOS:ALCOHOLATOS
EsterificaciEsterificacióónn
yyEsterificaciEsterificacióónn de de áácidos grasos librescidos grasos libres::xxSe puede utilizar aceites o grasa con altos IASe puede utilizar aceites o grasa con altos IAxxConvierteConvierte los los áácidos grasos librescidos grasos libres directamentedirectamente en en
éésteres metsteres metíílicoslicos ((biodibiodiééselsel))xxSe recomiendaSe recomienda metanolmetanol para reaccipara reaccióónn
xxPuede formarse aguaPuede formarse agua, que tendr, que tendráá que ser separada que ser separada para que la reaccipara que la reaccióón continn continúúee
xxRequiere etapa posteriorRequiere etapa posterior transesterificacitransesterificacióónn
ProcesoProceso
yyMetanolMetanolyyRelaciRelacióón Molar 9:1 Metanol : n Molar 9:1 Metanol : áácidos grasos (FFA)cidos grasos (FFA)
yyCatalizadorCatalizador::xxÁÁcido sulfcido sulfúúricorico (2 a 10% del contenido de FFA)(2 a 10% del contenido de FFA)
xx InsumoInsumo ququíímico mico fiscalizadofiscalizadoxxCorrosivoCorrosivo, inflamable, t, inflamable, tóóxico: tener cuidado en su xico: tener cuidado en su
manipulacimanipulacióón y almacenamienton y almacenamiento
FormaciFormacióón de aguan de agua
Reactor de bajo costo (desechos)Reactor de bajo costo (desechos)
ProducciProduccióón de n de biodieselbiodieselde aceites residualesde aceites residuales
US$US$ 0,21 / 0,21 / ltlt
ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio
yySeparaciSeparacióón de fasesn de fases::
ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio
ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio
yySeparaciSeparacióón de fasesn de fases::
Planta Piloto de ProducciPlanta Piloto de Produccióón n de de BiodieselBiodiesel
ReacciReaccióón por etapasn por etapas
Post tratamientoPost tratamiento
yyProcesos de purificaciProcesos de purificacióónnyyProcesos de lavado con agua, temperatura Procesos de lavado con agua, temperatura
ambiente.ambiente.yyRecomendable utilizar agua ligeramente aciduladaRecomendable utilizar agua ligeramente acidulada
con con áácido fosfcido fosfóóricoricoNNúúmero de lavados dependermero de lavados dependeráá de la calidad del de la calidad del biodiesel crudo y caracterbiodiesel crudo y caracteríísticas del aguasticas del agua
yyControl del pH es necesario en esta etapaControl del pH es necesario en esta etapa
ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio
yyPostPost--tratamiento tratamiento ((lavadolavado):):
PostPost--tratamiento del tratamiento del biodieselbiodiesel
Lavado con agua
Decantado y separación de agua
Secado y filtrado
Post tratamientoPost tratamiento
yyUso de centrUso de centríífugas para separar agua lavadofugas para separar agua lavadoyyUso de absorbentes se utiliza para separar Uso de absorbentes se utiliza para separar
impurezas, humedad, catalizador, jabones, otros.impurezas, humedad, catalizador, jabones, otros.yy ((MagnesolMagnesol : Silicato de magnesio): Silicato de magnesio)yyManejo y disposiciManejo y disposicióón de estos productosn de estos productos
yyOperaciones finales : secado y filtrado finalOperaciones finales : secado y filtrado final
Procesos de purificaciProcesos de purificacióónn
Calidad del aceite: efecto en Calidad del aceite: efecto en el biodiel biodiééselsel
0.24 max.0.25 max% masaGlicerina Total
1.9 – 6.03.5 – 5.0mm2/sViscosidad
47 min.51 min.-Número cetano
130 min.120 min.°CPunto flash
500 max.10 max.mg/kgAzufre total
-120 max.Indice de Yodo
0.05 max.-% vol.Humedad y sedimentos
-500 max.mg/kgHumedad
0.8 max.0.5 max.mg KOH/gValor Acido
0.2 max.0.2 max.% masaContenido de Me-OH
0.02 max.0.02 max% masaGlicerina Libre
10 max.10 max.mg/kgFósforo
0.02 max.
UE EN 14214
0.02 max.% masaCenizas sulfatadas
EEUU-ASTMD-6751UnidadesAnálisis*
NormasNormas
Laboratorio de EnergLaboratorio de Energíías as RenovablesRenovables
CURSOS Y PROYECCION
SOCIAL
EQUIPAMIENTO DEL LER
SERVICIOS DE ANALISIS Y PRUEBAS
PILOTO
MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS
Ing. Liliana Castillo SIng. Liliana Castillo SááncheznchezLaboratorio de EnergLaboratorio de Energíías Renovablesas Renovables
Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La [email protected]@gmail.com