بررسي آزمايشگاهي و بهينه سازي استخراج روغن و راكتور توليد بيوديزل از دانه گياه كلزا به روش فوق بحراني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

به¬دليل محدوديت ذخاير نفت، افزايش قيمت جهاني سوخت و مشكلات زيست محيطي ناشي از استفاده از سوخت هاي فسيلي، تمايل به استفاده از سوخت¬هاي جايگزين مانند بيوديزل و بيواتانول، افزايش يافته است. بيوديزل را مي¬توان از روغن¬هاي گياهي مانند كلزا توليد كرد. از دو روش سوكسله و فوق¬بحراني براي استخراج روغن، جهت مقايسه نتايج نهايي، استفاده شد. از دو حلال نرمال هگزان و متانول جهت دست¬يابي به بيشترين مقدار روغن در روش سوكسله استفاده شد. ميزان بازدهي بر حسب وزن خشك دانه براي نرمال هگزان و متانول، به¬ترتيب برابر با 86/47 و 12/51 درصد به¬دست آمد. در روش فوق¬بحراني از دي¬اكسيد كربن به¬دليل پايين بودن دما و فشار بحراني (32 درجه سلسيوس و 72 بار) و غير سمي بودن، استفاده شد. در روش فوق¬بحراني پارامترهاي اندازه نمونه، مقدار كمك حلال و زمان استاتيك با توجه به مطالعات كتابخانه¬اي، به¬ترتيب مش 35ـ20، 1 ميلي¬ليتر اتانول و 30 دقيقه، براي تمامي آزمايش-ها درنظر گرفته شد. پارامترهاي فشار، دما، نرخ جريان و زمان ديناميك در اين روش، به¬عنوان پارامترهاي موثر درنظر گرفته شد. فشار در محدوده 200ـ100 بار، دما در محدوده 62ـ42 درجه سلسيوس، نرخ جريان در محدوده 5/0ـ7/1 ميلي¬ليتر بر دقيقه و زمان ديناميك 110ـ30 دقيقه درنظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش سطح پاسخ، مركب مركزي و به وسيله نرم¬افزار minitab، 31 آزمايش به-طور تصادفي، جهت يافتن مقادير بهينه براي دست¬يابي به بيشترين ميزان روغن كلزا، انتخاب شد. پس از انجام تمامي آزمايش¬ها، با استفاده از مدل تعيين شده توسط نرم¬افزار، حداكثر ميزان استخراج برابر با 98/55 درصد و در شرايط فشار 20 بار، دماي 42 درجه سلسيوس، نرخ جريان 15/1 ميلي¬ليتر بر دقيقه و زمان ديناميك 51/40 دقيقه به¬دست آمد. با توجه به مقدار R2 و R2_adj كه به¬ترتيب برابر با 21/94 و 14/89 درصد به¬دست آمد، مدل تعيين شده توسط نرم¬افزار تاييد گرديد. در ادامه شرايط بهينه توسط الگوريتم ژنتيك نيز مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه، روغن سوكسله و روغن فوق¬بحراني، طي واكنش ترانس استري¬سازي در شرايط نسبت مولي متانول به روغن 6 به 1، 1 درصد وزني كاتاليزور، توان دستگاه اولتراسونيك 400 وات و مدت زمان 25 دقيقه، به بيوديزل تبديل شدند و مقدار بازدهي به¬ترتيب برابر با 88/92 و 16/95 درصد به¬دست آمد. سپس خواص فيزيكي آن¬ها بر اساس استاندارد ASTM تعيين گرديد و با يكديگر مقايسه شدند. براي بيوديزل از روغن فوق¬بحراني، چگالي برابر با 869/0 گرم بر سانتي¬متر مكعب، ويسكوزيته 33/4 ميلي¬متر مربع بر ثانيه، نقطه اشتعال 170 درجه سلسيوس، نقطه ابري 2- درجه سلسيوس، نقطه دود 124 درجه سلسيوس، عدد اسيدي 37/0 و اسيدهاي چرب آزاد 185/0 درصد و براي بيوديزل از روغن سوكسله، چگالي برابر با 885/0 گرم بر سانتي¬متر مكعب، ويسكوزيته 74/4 ميلي¬متر مربع بر ثانيه، نقطه اشتعال 176 درجه سلسيوس، نقطه ابري 1- درجه سلسيوس، نقطه دود 129 درجه سلسيوس، عدد اسيدي 34/0 و اسيدهاي چرب آزاد 17/0 درصد به¬دست آمد. در انتها نيز اسيدهاي چرب بيوديزل توليد شده از روغن فوق-بحراني شناسايي شدند كه اولئيك اسيد، اسيد چرب غالب بود.

214050

فرايندهاي جداسازي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدرضا احساني، محسن محمدي

محمد قريشي