Saponificacion

Producción de Biodiesel a partir de aceite vegetal

2009

LABORATORIO DE PROCESOS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

21/11/2009

PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE VEGETAL

ZAID RINCÓN VIDES 2053498

EVER JAMES ORTIZ OROZCO 2053483

MARLY JULIETH MOGOLLÓN SARMIENTO 2053269

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE PROCESOS

BUCARAMANGA

2009

INTRODUCCIÓN

La crisis petrolera de los años 70 dio comienzo a la búsqueda de nuevas alternativas energéticas, cuyo fin fue reemplazar los recursos de origen fósil parcial o totalmente. Una de estas alternativas corresponde al biodiesel, que es un biocarburante líquido producido a partir de aceites vegetales y grasas animales.

Las propiedades del biodiesel son prácticamente las mismas que las del gasóleo, por ello el biodiesel puede mezclarse con el gasóleo para su uso en motores en incluso sustituirlo en su totalidad si se adaptan los motores convenientemente.

El biodiesel se produce gracias a una reacción química denominada transesterificación, lo que significa que los glicéridos contenidos en los aceites son sustituidos por alcoholes ante la presencia de un catalizador.

MARCO TEORICO

Los biocombustibles son aquellos que se producen a partir de biomasa, en este caso usaremos aceite vegetal y alcohol que en presencia de un catalizador (NaOH) reacciona para obtener como productos finales esteres (Biodiesel) y glicerina.

MATERIAS PRIMAS

* Aceite: El primer ingrediente es el aceite o la grasa. En la producción de biodiesel a una escala más grande, se utiliza con frecuencia la

grasa usada de freír, aceite de pescado, grasa animal y otras clases de aceites. Una ventaja acerca de la elaboración de biodiesel es que se puede hacer de muchas sustancias diferentes, en su mayor parte, desechos.

* Alcohol: El segundo ingrediente es el alcohol. El Metanol se usa generalmente para la elaboración con aceites vegetales reciclados. Cuando se utilizan aceites nuevos, es posible la mezcla con etanol.

* Catalizador: El último ingrediente es el catalizador. Se pueden utilizar tanto el KOH (hidróxido de potasio) como el NaOH (hidróxido de sodio o soda caustica). La ventaja del KOH es que la glicerina que queda del proceso es mucho menos tóxica que cuando se utiliza NaOH. En este caso, es posible procesar la glicerina para producir un fertilizante artificial. El KOH tiene también la ventaja de que se disuelve mucho mejor en metanol. Sin embargo, la ventaja del NaOH es que es muy simple y barato de conseguir porque se utiliza normalmente como destapador de cañerías y a su vez es fácil de manipular.

REACCIONES DE TRANSESTERIFICACIÓN DE TRIGLICÉRIDOS

Aunque la esterificación es un proceso posible, sin embargo el método utilizado comercialmente para la obtención de biodiesel es la transesterificación (también llamada alcohólisis).

Se basa en la reacción de moléculas de triglicéridos con alcoholes de bajo peso molecular (metanol, etanol, propanol, butanol) para producir esteres y glicerina.

La reacción de transesterificación, que se presenta en la gráfica 1, se desarrolla en una proporción molar de alcohol a triglicérido de 3 a 1, reaccionando en la metanólisis 1 mol de

triglicérido con 3 moles de alcohol (aunque se añade una cantidad adicional de alcohol para desplazar la reacción hacia la formación del éster metílico). El triglicérido es el principal componente del aceite vegetal o la grasa animal. Además, la formación de la base de la glicerina, inmiscible con los ésteres metílicos, juega un papel importante en el desplazamiento de la reacción hacia la derecha, alcanzándose conversiones cercanas al 100%.

Gráfica 1. Reacción de transesterificación.

En la reacción de transesterificación se utiliza un catalizador para mejorar la velocidad de reacción y el rendimiento final, ya que sin él no sería posible esta reacción. Los catalizadores pueden ser ácidos homogéneos, ácidos heterogéneos, básicos heterogéneos, básicos homogéneos o enzimáticos; de todos ellos, los catalizadores que se suelen utilizar a escala comercial son los catalizadores homogéneos básicos ya que actúan mucho más rápido y además permiten operar en condiciones moderadas.

Los triglicéridos y el alcohol deben ser anhidros para evitar que se produzca la saponificación. Además, deben tener una baja proporción de ácidos grasos libres para evitar que se neutralicen con el catalizador y se formen también jabones.

MECANISMO DE REACCIÓN

R1=radicales de alquilo, X=catalizador

Gráfica 2: Mecanismo de reacción de transesterificación

PROCESO INDUSTRIAL PARA LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL

El esquema simplificado de una planta continua para producir el biodiesel se puede observar en el siguiente diagrama:

Gráfica 3: Diagrama de flujo del proceso de obtención de biodiesel a nivel industrial

En el

mezclador estático (MX1) se mezclan el alcohol metílico y el aceite que contiene ácidos grasos libres. Este producto se hace pasar luego a través del reactor (R1) que funciona con catalizador en lecho fijo donde se produce la reacción de esterificación de los ácidos grasos libres. La corriente proveniente de esta unidad se mezcla en la unidad estática (MX2) con el metanol necesario para la transesterificación, más un pequeño exceso del mismo, y el catalizador. Esta corriente ingresa en el reactor (R2) en el cual se produce la transesterificación de los triglicéridos. El producto de la reacción, compuesto por el metilester, la glicerina, el metanol en exceso y el catalizador, debe ser neutralizado. Para ello se mezcla en la unidad estática (MX3), con un ácido mineral en la cantidad necesaria. Posteriormente en la unidad de destilación flash (FC) se despoja al producto de los volátiles, compuestos fundamentalmente por el alcohol metílico en exceso. Los vapores de metanol se condensan y se envían al tanque de almacenamiento, del cual será nuevamente introducido en el ciclo. El producto de fondo del evaporador flash (FC), que contiene el metilester, la glicerina, y sales se envía al decantador continuo (D), en el cual se separa el metilester del resto de los productos. La fase ligera, biodiesel, se envía a la columna de lavado (C), mientras la fase pesada, glicerina bruta, que contiene glicerina (aproximadamente 90%), eventuales impurezas y sales se envía al almacenaje. En la columna (C) con agua se lava el metilester quitándole las trazas de glicerina que puede contener. Se separa el producto

lavado de la parte superior

...