TRANSESTRYFIKACJA – OTRZYMYWANIE BIODIESLA W PRAKTYCE

Transestryfikacja – otrzymywanie biodiesla w praktyce: od laboratorium do przemysłu
Paweł Grabowski

Biodiesel stanowi istotne biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym. Wzrost troski o środowisko naturalne, związany z negatywnym oddziaływaniem paliw ropopochodnych, przyczynił się do wzrostu zainteresowania biopaliwami jako alternatywą energetyczną. Istotne znaczenie biodiesla wynika z wykorzystania go jako paliwa w tak zwanym transporcie ciężkim, do samochodów ciężarowych oraz w autobusach.
W pierwszej części pracy skupiono się na opisaniu aspektów dotyczących typowych działań technologicznych, czyli powiększania skali w działaniach przemysłowych. Dobre pomysły małoskalowe opisane w publikacjach nie zawsze są możliwe do wdrażania w warunkach przemysłowych ze względu na konieczność zmiany warunków prowadzenia procesu, która przestaje na pewnym etapie być opłacalna. W ramach części teoretycznej szeroko opisano biopaliwa oraz w precyzyjny sposób podjęto próbę opisu cyklu ich życia. W dalszej części z uwagi na charakter pracy opisano szczegółowo możliwe sposoby wspomagania reakcji transestryfikacji, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów technologicznych. Opisano możliwe instalacje oraz przedstawiono ich schematy.

Spis treści
Wykaz skrótów 7
Streszczenie. 9
Abstract 11
Cel i zakres badań 13
I. Część teoretyczna 15
1. Skalowanie procesów technologicznych 15
2. Biopaliwa 21
2.1. Współczesna historia biopaliw. 21
2.2. Podział biopaliw 24
3. Cykl życia biopaliw 28
3.1. Metodyka obliczeń energetycznych 31
3.2. Emisja gazów z biopaliw 32
4. Biodiesel – transestryfikacja olejów 36
4.1. Charakterystyka procesu transestryfikacji 38
4.2. Katalizatory w transestryfikacji 38
4.2.1. Homogeniczne zasadowe 39
4.2.2. Homogeniczne kwasowe 43
4.2.3. Heterogeniczne zasadowe. 46
4.2.4. Heterogeniczne kwasowe 47
4.2.5. Enzymatyczne 48
4.2.6. Niejonowa kataliza zasadowa 48
4.3. Metody wspomagania transestryfikacji 49
4.3.1. Transestryfikacja z zastosowaniem promieniowania mikrofalowego 50
4.3.2. Ultradźwięki w transestryfikacji. 52
4.3.3. Transestryfikacja w nadkrytycznym metanolu 55
4.3.4. Transestryfikacja w cieczach jonowych 58
4.3.5. Transestryfikacja w obecności wspólnego rozpuszczalnika 63
5. Badanie parametrów biodiesla 67
5.1. Metody analityczne 69
5.2. Metody obliczeniowe 71
II. Część doświadczalna 73
1. Koncepcja badań 73
2. Surowce 76
6 SPIS TREŚCI
3. Metodyka badań 78
3.1. Aparatura do transestryfikacji 78
3.2. Metody badań 81
4. Transestryfikacja z katalizatorem heterogenicznym 85
4.1. Węgiel aktywowany jako katalizator 85
4.2. Żywice jonowymienne jako katalizatory 89
5. Transestryfikacja z zastosowaniem ultradźwięków 95
6. Transestryfikacja w obecności rozpuszczalnika 103
6.1. Transestryfikacja w obecności katalizatora zasadowego 104
6.2. Transestryfikacja w obecności katalizatora kwasowego 108
7. Wnioski 113
Bibliografia 118
Spis tabel 127
Spis rysunków 128