تبادل استری روغن خام دانه خرما و روغن خام نارگیل توسط کاتالیزورهای مختلف جامد
چکیده
این اثر از نتایج ابتدایی استفاده از جامدات اسیدی و بازی مانند ، ، ، ، زئولیت ، به عنوان کاتالیزورهای ناهمگن برای تبادل استری روغن خام دانه خرما (PKO ) و روغن خام نارگیل (CCO ) با متانول گزارش می دهد . محققان دریافتند که ، بالاترین فعالیت واکنش را به وجود می آورد هم برای PKO و هم CCO . در موقعیت ، تنها 1wt% از این جامد اسیدی کافی است تا واکنش کاتالیز شود و در محتوا اسید چرب methy 1 با حجم بالای 90% نتیجه می دهد . به علاوه ، مطالعه بازده کاتالیز نشان می دهد که مصرف به طور مستقیم برای تبادل استری ممکن نمی باشد . اگر چه این کاتالیزور مصرف شده می تواند همان نتیجه را داده و همان عمل حاصل شود .
1ـ مقدمه
به دلیل افزایش قیمت روغن خام و مسائل محیطی ، یک محقق برای یافتن سوخت های جایگزین اخیراَ مورد توجه قرار گرفته است . از میان منابع موجود ، سوخت های دیزلی که از تری گلیسیرید روغن های گیاهی و حیوانی گرفته می شود قدرت جانشینی اش را با سوخت های دیزلی نفت منشا نشان داد (1)
اگر چه ، سوخت ، استارت ضعیف و سرد موتور ، رینگ چسباندن و ترکیب چسب با دیگر رسوبات . بنابراین ، تلاشهای مهمی برای توسعه سوخت های دیزلی جایگزین صورت گرفت که فواید و نتایج مشابه سوخت های نفت منشا ، با تبادل استری تری گلیسیرید ها به استرهای اسید چرب alky 1 آکیل استرهای اسید چرب وعده های معمول را به ارمغان آورد .
تبادل استرهای یا به نامی دیگر حالید الکل ها (2) واکنش یک چربی یا یک روغن با یک الکل برای به وجود آمدن استرها و گلیسیرین همان گونه که در شکل 1 نشان داده شده است و برای کاهش چسباندگی روغن های گیاهی ( تری گلیسیریدها ) استفاده می شود . در تبادل استری ، تری گلیسیریدها در روغن های گیاهی با الکل برای تولید یک ترکیب از گلیسیرین استرهای و اسید چرب alky 1 که نامش بیودیزل است واکنش می دهد .
بیودیزل که از روغن های گیاهی تولید می شود می تواند به عنوان یک جایگزین سوخت های دیزلی مورد استفاده قرار گیرد زیرا خصوصیاتش مشابه خصوصیات سوخت های دیزلی نفت منشا است . برای مثال : چسبناکی آنها به چسبناکی سوخت های نفت منشا شباهت دارد ، ارزش های حرارت حجمی آنها کمی پایین تر است اما دارای کتان و نقطه فلش بالایی هستند (1) . بسیاری از انواع الکل ها مانند متانول و اتانول می توانند در تبادل استری استفاده شوند . اگر متانول استفاده شود ، بیودیزل حاصل ، استراسید چرب wethy l است (FAME ) ، که چسبناکی مناسب ، نقطه جوش و مقدار کتان بالایی دارد (3) تبادل استری می تواند توسط کاتالیزورهای اسیدی و بازی کاتالیز شود . یک کاتالیزور اسیدی مانند اسید سولفوریک به آرامی واکنش تبادل استری تری گلیسیریدها را کاتالیز می کند . هیدروکسید فلز آلکالاین ( برای مثال : KOH و NaOH ) به عنوان کاتالیزورهای بازی ترجیح داده می شود ، اگر چه در واکنش تبادل استری که هیدروکسید فلز آلکالاین آن را کاتالیز می کند یک روغن گیاهی بدون آب و الکل استفاده شود ، مقدار معینی آب از واکنش هیدروکسید و الکل تولید می شود . وجود آب به هیدرولیزورهای استرها می انجامد و به عنوان نتیجه صابون تولید
می شود (طرح 2 )
شکل گیری صابون بازده بیودیزل را می کاهد و مشکلاتی در جداسازی محصول به وجود می آورد ( استرو گلیسیرین )
برای جلوگیری از مشکلات موجود در جداسازی محصولات باید به جای یک کاتالیزور همگن از یک کاتالیزور ناهمگن استفاده شود (4) . با این پیشنهاد که تولید استر alky l آیکل استر ساده می شود زمانی که کاتالیزورهای ناهمگن مورد استفاده هستند . در این اثر ، تولید بیودیزل توسط کاتالیزورهای ناهمگن تحقیق شد که شش نوع از این کاتالیزورها مورد استفاده قرار گرفتند :
زئولیت
که برای تبادل استری روغن خام دانه خرما و روغن خام نارگیل آماده و در خواست شدند .
2ـ آزمایشی
1ـ2ـ آماده سازی مواد و کاتالیزورها
روغن خام دانه خرما از چامپورن پالم اویل اینداستری پلبیک کامپانی لیمیتد ( چامپورن پراوینس ، تایلند ) گرفته شده است . روغن خام نارگیل از تای تاکسین کامپانی ( پراچاپ کیریکن پراوینس ، تایلند ) گرفته شده است . هر دو روغن به محض دریافت شدن مورد استفاده قرار گرفتند نیتریت پتاسیم (KNO3 ) و اکسید روی (ZnO ) با خالصی بالای 99% و کلرید استانو (SnCl2 ) 98% از Fulka ) خریداری شدند . اکسید زیرکونیوم (ZrO2 ) و ایندرید سولفات سدیم 99% از ریدل ـ دی هاین گرفته شدند . اسید سولفوریک (H2SO4) 96% ، متانول 8/99 % ، درجه HPLC استرنتیریل و استرن از لابان ( بانکوک ، تایلند ) گرفته شد . هیدروکسید آمونیوم ( A.C.S Reagent % 30 ـ 28 ) از y.T.Baker دریافت شد . نام استرهای methy 1 که به عنوان استاندارد برای HPLC استفاده می شدند بدین شرح است :
arachidate methy 1 , methy 1 caprate , methy 1 caprylate ,
methy 1 laurate , methy 1 linoleate , methy 1 liolenate ,
methy 1 myristate , meyhy 1 oleate , methy 1 palmitate
که همه آنها از Fulka خریداری می شدند . اکسید سولفات استانو با استفاده از متدی که توسط چاوان ات آن (5) خلاصه شده بود آماده شد . کلرید استانو (22056g ) غیر محلول بود در 200 میلی لیتر آب مقطر برای گرفتن یک محصول خالص و آبی هیدروکسید آمونیوم (ml 25) به تناوب به این محصول اضافه شد تا به ph ، 8 رسید . جامد زرد رنگی که رسوبی توسط فیلتر اسیون جمع آوری شد و همراه آب مقطر شستشو داده شد و در C1100 برای 12 ساعت خشک شد . هیدروکسید استانو پیشنهاد شده هیدروکسید سپس تعادلی شد همراه ml 25 از H2SO4 برای 2 ساعت خشک شد و در C 5000 به مدت 4 ساعت آهکی شد .
سولفات زیرکونیا طبق متدی که توسط Miao و Gao (6) خلاصه شده بود آماده شد . پودر زیر کونیا ، غوطه ور شد برای 30 دقیقه سپس محلول H2SO4 5/0 فیلتر و خشک شد در C1100 برای 24 ساعت که سولفات نمک بازده اش بود . سرانجام در C 5000 به مدت 2 ساعت آهکی شد .
زئولیت KNO3/KL طبق متد آغشته سازی با یک محلول آبی از KNO3 ، 21% از زئولیت KNO3/KL بالاترین قدرت بازی را ارائه می دهد (7) .
زئولیت KNO3/KL ، (40g ) kl با KNO3 محلول آغشته شده و در C 1000 خشک شد . زئولیت KNO3/KL سپس در C 6000 به مدت 2 ساعت آهکی شد . Zirconia Supparted نیترات پتاسیم طبق متدی که توسط وانگ . ات . آل (8) خلاصه شده بو آماده شد % 20 از KNO3/ZrO2 با آسیاب 40g از ZrO2 و 8g از KNO3 آماده شد و سپس ml 24 آب مقطر به آن اضافه کردند . خمیر ورزیده شد و سپس در C 1100 به مدت 12 ساعت خشک شد و در C 6000 به مدت 2 ساعت آهکی شد .
2ـ2 واکنش تبادل استری
یک مول روغن گیاهی ، شش مول متانول و مقدار کافی desired کاتالیور در یک راکتور 300ml stainless steel (parr series reactor ) جا سازی شد . واکنش دهنده ها در 350 rmp حرکت می کردند که برای نگه داشتن سیستم درد ما و سوسپانسیون کافی بود . دمای یک راکتور توسط یک گرما سنج با یک کنترل گر PID برنامه ریزی شده کنترل شد . دمای سیستم تا C 2000 برای زمان واکنش بالا برده شد و سپس راکتور تا دمای اتاق سرد شد . بعد از سرد شدن ، کاتالیزور از محصول به وجود آمده توسط فیلتر اسیون جدا شد . مرحله سازی فیلتری در جدا سازی استرهای methy l و گلیسیرین نتیجه داد . مرحله گلیسیرین ( لایه زیرین ) در یک کانیتر جدا انجام شد . سپس ، مرحله بیودیزل استرهای methy l ( لایه بالایی ) با آب مقطر C 50 شسته شد و با افزودن سولفات سدیم (25% بر پایه وزن محصول شسته شده استرهای methy l ) خشک شده محصولات بیودیزل توسط مایع کروماتو گرافی با فشار بالا تجزیه شده (HPLC ) یک سری Perkin – Elmer ، پمپ LC ـ 200 و یک سری رد یاب با ضریب شکست 200 استفاده می کنند و توسط یک PC با یک بسته بندی نرم کنترل می شود Parkin – Elmer Turbochrom Navigator .
یک ردیف (4.5mm 250 mm 5 mm ) ZorboxE clipse XDB –C18 استفاده می شود و فاز سیار ترکیب acetone / acetonitrile به نسبت حجمی (70:30 ) می باشد . نمونه های بیودیزل با استن ( درجه HPLC ) رقیق شده و حجم ترزیق 20ml می باشد .
مقدار استرهای methy l در هر نمونه توسط مقایسه سیگنال برای هر استر methy l از HPLC کروماتوگرام محصولات بیودیزل با سیگنال استاندارد در نظر گرفته می شد . محتوای استرهای methy l و بازده استرهای methy l در هر آزمایش از محتوای آنها در بیودیزل با تجزیه توسط HPLC اندازه گیری می شد . محتوایا به عنوان نسبتی از وزن استرهای methy l گرفته شده از HPLC نسبت به وزن کل مرحله بالا تعریف شد . بازده به عنوان نسبتی از وزن استرهای methy l معین توسط HPLC نسبت به وزن روغن گیاهی استفاده شده تعریف شد .
3ـ نتایج و بحث
1ـ3 خصوصیات روغن های گیاهی
روغن های گیاهی که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند روغن خام دانه خرما و روغن نارگیل بودند . برخی فواید آنها مانند دانستیه ، چسبناکی سیتماتیک ، اسید چرب آزاد و محتوای مخلوط تعیین شده هستند که در تابلوا خلاصه شده اند .
3ـ2 تحقیق در مورد کاتالیزورهای ناهمگن برای تبادل استری
شش کاتالیزور جامه ، زئولیت برای تبادل استری روغن خام دانه خرما و روغن خام نارگیل مورد آزمایش قرار گرفتند . آزمایشات انجام شده با شبت مدلی متانول : روغن 6:1 از یک کاتالیزور % wt 3 ( بر مبنای وزن روغن گیاهی ) ، فشار در 50 بار زیر اتمسفر نیتروژن ، دمای C 2000 ، و محرکه rmp 350 استفاده می شود .
1ـ2ـ3 تبادل استری روغن خام دانه خرما
تابلو 2 محتوای استرهای methy l و بازده های تبادل استری روغن خام دانه خرما با کاتالیزورهای جامه آماده شده را به طور خلاصه نشان می دهد . Run 1 نشان می دهد که اگر کاتالیزوری وجود نداشته باشد به همان نسبت خالص بودن و مقدار استرهای methy l هم کاهش می یابد حتی اگر واکنش در دمای بالای C 2000 با مدت زمان طولانی (h 4) انجام شود . اگر چه وقتی که کاتالیزورهای جامد اضافه می شوند ، محتوای استرهای methy l و بازده در محصول بالا می رود . ین مطلب بیانگر این است که کاتالیزورهای جامد سطح تبادل استری روغن خام دانه خرما را افزایش می دهند . از میان کاتالیزورهای جامد بیشترین بازده استرهای methy l را در % wt 3/90 بر اساس روغن خام دانه خرما فراهم می آوردند . علاوه بر این ، خالص بودن استرهای methy l یا محتوای استرهای methy l از آن دو کاتالیزور نسبتا بالاست .
برای %wt 4/95
برای %wt 8/95
اگر چه محتوای استر بالاترین مقدار را داراست (% wt 9/98 ) یا ZnO کاتالیزورهای جامد منشا ( زئولیت KNO3/KL و KNO3/ZrO2 ) فعال هستند . محتوای %wt 3/78 استرهای methy l در صورت استفاده از KNO3/ZrO2 به عنوان کاتالیزور دریافت می شود و در صورتی که اگر زئولیت KNO3/KL را استفاده کنیم محتوای %wt 8/77 استرهای methy l را خواهیم داشت .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 22 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله تبادل استری روغن خام دانه خرما و روغن خام نارگیل
