caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de...
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Caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de ácidos grasos
Jaime Armendáriz Velázquez
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León
Laboratorios de Inves2gación e Innovación en Tecnología Energé2ca
Área de Ciencia de los Combus2bles
13 de Noviembre de 2017
Contenido
• Introducción
• ObtencióndelaMateriaPrimayprocesodeTransesterificación.
• Análisisdecalidaddelasmateriasprimas:PerfilesdeácidosGrasos.
• PropiedadesQuímicas,FísicasyTermodinámicasdelbiodieselresultante
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Introducción
• MateriaPrimadelBiodiesel:AceitesVegetales
• Compuestasprincipalmenteportresdiferentesácidosgrasos:• Saturados• Monoinsaturados• Poliinsaturados
• TodoslosÁcidosGrasosdelosaceitesvegetalesseencuentranenmodoCis
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ObtencióndelaMateriaPrima• ProduccióndeBiodieseldePrimeraGeneración.
• PrimerPaso:ProduccióndelaMateriaPrima.
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ObtencióndelaMateriaPrima• PurificacióndelAceiteCrudo
• Desgomado:H2PO4(10%v/v)
• Neutralizado:KOH
• Clarificado:TierrasDiatomeas(mix,5%)-CarbónAc[vado(1%)
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Transesterificación
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas• Contenidodeme[lésteres(EN14103).
• El contenido de me[l ésteres (% FAME) se mideusando cromatogra_a de gases (CG) con unacolumna de composición polar como faseestacionaria.
• Los me[l ésteres se separan de acuerdo a lalongituddesuscadenas(can[daddeC)yelnúmerodedoblesenlaces.
• La norma estandarizada EN 14103 considera losésteres contenidos entre el miristato (C14:0) y elme[lésterdelácidonervónico(C24:1).
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas• Se u[liza me[l heptadecanoato (99.5% de pureza)comopatróninterno.
• Un biodiesel de calidad debe tener mínimo uncontenido deme[lésteres del 96.5% p/p cuando espuro.
• Un bajo contenido de me[lésteres indica unascondicionesdereacciónnoapropiadas,olapresenciade contaminantes tales como alcohol residual,glicéridos,glicerol,metalesocomponentesmenorescomo tocoferoles, fosfolípidos, esteril glucósidos(fitoesteroles),clorofilas,grasassolubles,vitaminasehidrocarburos (alcanos, escualenos, carotenos ehidrocarburospolicíclicospolicarbonados)
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas• Deigualmanera,tambiénesposibledeterminarelcontenidodeácidolinolénico(C18:3).
• Este ácido insaturado está limitado por lasespecificaciones hasta un máximo de 12% p/pdebido a que causa baja estabilidad oxida[va ydepósitosenelmotor.
• De igual manera, sólo admite un máximo deme[lésterespoliinsaturados (≥4doblesenlaces)de1.0%p/p.
• Las normas ASTM no [enen una especificaciónequivalente.
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas
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AnálisisdeCalidaddelasMateriasPrimas
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Densidad
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• 𝜌15°=847.712+ 274.883 𝑑𝑒+950(𝑜−2)+312.149/1.307+𝑐 • Donde:
• c:NúmerodeÁtomosdeCarbonodelÁcido.• de:NúmerodeDoblesenlacesdelÁcido.• O:NúmerodeÁtomosdeOxigenodelÁcido.
• Parámetroimportantedebidoaquedeterminaenengranmedidaelcomportamientodelbio-combus[ble.
Densidad
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ÍndicedeYodo
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• 𝐼𝑌= 3𝑃𝑀↓𝐼↓2 𝑑𝑒/𝑃𝑀↓𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 • Donde:• 3𝑃𝑀↓𝐼↓2 :PesoMoleculardelI2(253.8089𝑔/𝑚𝑜𝑙 ).• 𝑃𝑀↓𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 :PesoMoleculardelAceite.• de:Doblesenlacespresentes.
• Parámetroimportante,relacionadoconlavidadeanaqueldelbiocombus[ble;suestabilidadhidrolí[cayoxida[va.
ÍndicedeYodo
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127.19
117.57
132.51
146.29
86.44
0 20 40 60 80 100 120 140 160
MAIZ
CANOLA
SOYA
CARTAMO
RICINO
IndicedeYodo(gI2/100gdeaceite)
NumerodeCetano
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• 𝑁𝐶=𝐴+(𝐵+𝐶.𝑑𝑒+𝐷. 𝑑𝑒↑2 )𝑐+𝐸. 𝑐↑2 {█A=−12.157+6.130(𝑚−1) B=7.965−0.324(𝑚−1) C=−1.785+0.263(𝑚−1) D=0.235−0.107(𝑚−1) E=−0.099 • Donde:• 𝑐:Numerodeátomosdecarbonodelácido.• 𝑑𝑒:Numerodedoblesenlacesdelácido.• 𝑚:Numerodecarbonosdelalcoholempleadoenlatransesterificación
• Elnúmerodecetanoesunparámetroimportantequemidelacalidaddelaignicióndelcombus[ble,midiendoel[empoderetraso([empotranscurridoentrelainyeccióndelcombus[bleyelcomienzodelacombus[ón)
NumerodeCetano
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DosadoEstequiométrico
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• 𝐹↓𝑒 = 𝑚↓𝑓 /𝑚↓𝑎 |↓𝑒 = 𝑃𝑀↓𝑓 /𝑃𝑀↓𝑎 . 𝑛↓𝑓 /𝑛↓𝑎 |↓𝑒 = 𝑃𝑀↓𝑓 /𝑃𝑀↓𝑎 . 𝑋↓𝑂↓2 /𝑐+ ℎ/4 + 𝑜/2 • Donde:• 𝑃𝑀↓𝑎 :PesoMoleculardelaireseco, 𝑃𝑀↓𝑎 =28.9646𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙 • 𝑋↓𝑂↓2 :FracciónmolardeO2enelaire, 𝑋↓𝑂↓2 =0.2095
• Es importante el cálculo del Dosado Estequiométrico debido a quemuestra la relación entre biodiesel y aire necesarios para que elprocesodecombus[ónpuedallevarseacabo.
Contenido
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11.4
11.6
11.8
12
12.2
12.4
12.6
DOSA
DOESTEQ
UIOMETRICO
(KGA/
KGF) Maiz
CanolaSoyaCartamoRicino
Caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de ácidos grasos
Jaime Armendáriz Velázquez
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León
Laboratorios de Inves2gación e Innovación en Tecnología Energé2ca
Área de Ciencia de los Combus2bles
13 de Noviembre de 2017