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CONGRESO INTERNACIONAL
UNIVERSITARIO DE PETRÓLEO Y ENERGÍA 2015
"HIDROCARBUROS Y ENERGÍAS RENOVABLES:
HACIA UN NUEVO PARADIGMA DEL SECTOR ENERGÉTICO“
DRA. GUADALUPE SILVA OLIVER
Parque Tabasco, Nave 1 Villahermosa, Tabasco
21-23 Octubre, 2015
• Introducción
• Biodiesel
• Metodología Experimental
• Resultados obtenidos
• Conclusiones
• Recomendaciones
• El trabajo presentado aquí, es parte de un proyecto de
investigación cuyo fin es analizar el efecto que tiene el
método de agitación sobre el proceso de producción de
biodiesel que se obtiene a través de la reacción de
transesterificación de aceite de canola y/o girasol con
metanol en presencia de hidróxido de potasio como
catalizador.
• En particular, en el Área de Metalurgia Extractiva del
Departamento de Ingeniería en Metalurgia y Materiales
se llevo a cabo la experimentación de la producción de
biodiesel, mientras que en la UCyEH del Departamento
de Ingeniería Química Petrolera se caracterizaron las
muestras de biodiesel por Espectrofotometría de
Infrarrojo (IR). Ambos Departamentos forman parte de la
infraestructura de la ESIQIE-IPN.
• En este trabajo, se propusieron tres sistemas de reacción,
cuya diferencia significativa fue el método de agitación
empleado: agitación simple (M-1), agitación por aletas (tipo
licuadora, M-2) y método de activación mecánica (M-3) en la
producción de biodiesel mediante la transesterificación de
aceite de canola y/o girasol usando metanol e hidróxido de
potasio como catalizador.
• Para cada sistema de reacción se alimentaron las mismas
cantidades de materia prima, temperatura constante, la
única variable que se modifico fue el método y tiempo de
agitación, en una primera etapa. Con propósitos de
comparación, en una segunda etapa se realizaron las
experimentaciones a un tiempo de agitación de 5 minutos. A
las muestras producto de la reacción de transesterificación:
biodiesel (antes y después de la etapa de lavado) y glicerol
(antes de la etapa de lavado), se les caracterizo por
Espectrofotometría de Infrarrojo (IR).
Tabla I. Propiedades para un biodiesel (B100, 100%) [1].
Propiedad
Densidad a 15 ° C
Punto de inflamación (vaso
cerrado)
Agua y deposición
Viscosidad, 40 ° C.
Número de cetano
Residuo de carbono
Residuo de carbono de 10%
de residuo de destilación en
la destilación
Número de ácido
Glicerol libre
El total de glicerol
El contenido de fósforo
ASTM D6751 EN 14214 Unidades
860-900
130
≥120
° C.
≤0,050
1,9-6,0
≥47
≤0,050
≥0,050
3.5-5.0
≥51
%
mm 2 / s
peso.%
≤0,3
peso.%
≤0,80
≤0,020
≤0,240
≤0,001
≤0,3
≤0,02
≤0,25
≤0,001
mg KOH / g
peso.%
peso.%
peso.%
kg / m
3
Aceite
Reactor (T, rpm)
Transesterificación
Catalizador
metilato
de potasio
Biodiesel + Glicerol
Biodiesel
Glicerol
Separación
Lavado
Biodiesel + Jabón
Biodiesel
Jabón
Hidróxido de
Potasio
Metanol
Mecano-activación
(M-3)
Agitación tipo aleta
(M-2)
Agitación simple
(M-1)
Figura 1. Comparación de espectro de IR de producción de
biodiesel antes de la etapa de lavado.
B(M-1,t-5)
B(M-2,t-5)
B(M-3,t-5)
Figura 2. Comparación cualitativa de las muestras de
biodiesel antes de la etapa de lavado.
Figura 3. Comparación de espectro de IR del glicerol.
G(M-1,t-5)
G(M-2,t-5)
G(M-3,t-5)
Figura 4. Comparación cualitativa de las muestras de glicerol
Figura 5. Comparación de espectro de IR del biodiesel
después de la etapa de lavado
BL(M-1,t-5)
BL(M-2,t-5)
BL(M-3,t-5)
Figura 6. Comparación cualitativa de las muestras de
biodiesel después de la etapa de lavado.
biodiesel mediante la reacción de
transesterificación de aceite de canola y/o girasol con
metanol en presencia de hidróxido de potasio como
catalizador, por los tres sistemas de reacción propuestos,
cuya diferencia significativa fue el método de agitación
empleado: agitación simple (M-1), agitación por aletas
(tipo licuadora, M-2) y método de activación mecánica
(M-3).
• Se
obtuvo
• De los resultados obtenidos, a las mismas condiciones de
alimentación (cantidades de materia prima), temperatura
constante, modificando el método y tiempo de agitación, se
concluye que:
• Con el sistema de reacción en el cual se empleó el método de
agitación tradicional (M-1) es necesario un tiempo de agitación
mayor de 20 minutos para llevar a cabo la reacción completa de
transesterificación.
• De la caracterización por Espectrofotometría de Infrarrojo (IR),
de las muestras de biodiesel antes de la etapa de lavado
emergen a la misma longitud de onda los picos
correspondientes al grupo funcional carbonilo (-COO-R) propio
de los esteres y al estiramiento de los enlaces CH3, CH2 y CH,
característicos de carbonos alifáticos.
• Con el sistema de reacción en el cual se empleó el método de
agitación por aletas (tipo licuadora, M-2), desde un tiempo de
agitación de 5 minutos se lleva a cabo la reacción completa de
transesterificación, sin embargo las muestras de biodiesel
lavado, presentaron en la fase inferior una ligera turbidez en las
muestras, requiriendo una cantidad mayor de agua en la etapa
de lavado.
• De la caracterización por Espectrofotometría de Infrarrojo (IR),
los espectros de las muestras G(M-2, t-5) y G(M-3, t-5) son
idénticos, debido a que en la longitud de onda de 2829 y de
1444 cm-1, emerge dos picos, que nos indican la presencia de
enlace covalente (C-H) y del grupo funcional bivalente (-CH2), respectivamente; a diferencia del espectro G(M-1, t-5), en el
cual no hay presencia de estos grupos funcionales.
• Con el sistema de reacción en el cual se empleó el método de
activación mecánica (M-3), desde un tiempo de agitación de 5
minutos se obtiene biodiesel y glicerol como productos antes de
la etapa de lavado.
• Se reduce el tiempo de reacción completa de transesterificación
• Se requirió menor cantidad de agua para las muestras de
biodiesel lavado
• Disminuyo la presencia de impurezas en las muestras de
glicerol.
• Realizar análisis cuantitativos al biodiesel, glicerol y
biodiesel lavado, con el propósito de conocer su
composición y propiedades.
• Determinar el poder calorífico del biodiesel.
• Con la información obtenida, realizar pruebas con aceite
reciclado.
CONGRESO INTERNACIONAL
UNIVERSITARIO DE PETRÓLEO Y ENERGÍA 2015
"HIDROCARBUROS Y ENERGÍAS RENOVABLES:
HACIA UN NUEVO PARADIGMA DEL SECTOR ENERGÉTICO“
DRA. GUADALUPE SILVA OLIVER
Parque Tabasco, Nave 1 Villahermosa, Tabasco
21-23 Octubre, 2015