BRPI0604251B1 - Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance - Google Patents
Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0604251B1 BRPI0604251B1 BRPI0604251-1A BRPI0604251A BRPI0604251B1 BR PI0604251 B1 BRPI0604251 B1 BR PI0604251B1 BR PI0604251 A BRPI0604251 A BR PI0604251A BR PI0604251 B1 BRPI0604251 B1 BR PI0604251B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- microwave
- biodiesel
- equipment
- alcohol
- vegetable oil
- Prior art date
Links
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 title claims abstract description 39
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000007670 refining Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 32
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 4
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229940098779 methanesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N p-toluenesulfonic acid Substances CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 3
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims 1
- 125000005489 p-toluenesulfonic acid group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 abstract description 11
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 7
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 abstract description 7
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 abstract description 7
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 6
- -1 methanol or ethanol Chemical class 0.000 abstract description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 6
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 5
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 235000021588 free fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 3
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 3
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000003432 sterols Chemical group 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229930003799 tocopherol Chemical group 0.000 description 2
- 239000011732 tocopherol Chemical group 0.000 description 2
- 235000019149 tocopherols Nutrition 0.000 description 2
- QUEDXNHFTDJVIY-UHFFFAOYSA-N γ-tocopherol Chemical group OC1=C(C)C(C)=C2OC(CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1 QUEDXNHFTDJVIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000715 Mucilage Polymers 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Chemical group 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical group C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Chemical group 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 description 1
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 description 1
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 description 1
- NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N methoxide Chemical compound [O-]C NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid group Chemical group C(CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)(=O)O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Chemical group 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Chemical group 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000012260 resinous material Substances 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N sodium ethoxide Chemical compound [Na+].CC[O-] QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Fats And Perfumes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
processo para produção de biodiesel a partir de borra de refino de óleos vegetais estimulada por microondas, e respectivo equipamento para sua realização, através dos quis é realizado o processamento de borra de refino de óleos vegetais em geral visando transformá-la em biodiesel por meio da reação dos materiais derivados de ácidos graxos, presentes nesta borra, com álcoois leves como metanol ou etanol, com base no fato de a reação do principal constituinte desta borra, um sabão sódico, conseguir reagir com álcoois quando submetida a uma irradiação por microondas em presença de catalisador ácido, sendo que o processo prevê também a recuperação do álcool utilizado em excesso para remoção de água de reação, bem como do catalisador empregado, e esta reação incentivada por microondas é realizada em um equipamento que permite conciliar as necessidades da reação tanto sob aspecto do processamento químico como do aspecto de absorção de microondas.
Description
"PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICROONDAS, E RESPECTIVO EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO" 0 objeto da presente patente de invenção refere-se a um processo de produção de biodiesel a partir de borra de refino de óleos vegetais, ’ conhecida por "soap stock", através de sua alcoolise estimulada por microondas, e respectivo equipamento onde ocorre essa irradiação por microondas; mais especificamente, dito processo consiste num processo químico estimulado por microondas que compreende as reações de esterificação de ácidos graxos livres, a transesterificação de triglicerídeos e a conversão de sabão em éster, todas com etanol ou metanol em presença de quantidades catalíticas de ácido forte.
Conforme é do conhecimento da técnica, o biodiesel é um combustível de características equivalentes ao diesel convencional oriundo de petróleo, porém de origem vegetal. Estritamente falando, o biodiesel é o produto de uma transesterificação de óleos vegetais naturais com mono álcoois leves. Quimicamente, trata-se de um éster de ácido graxo, como o oléico, o linoléico, o ricinoléico e outros que ocorrem nos óleos vegetais, e um álcool como o metanol ou o etanol. É sabido que o processo de produção de biodiesel consiste em promover, em um reator químico, a reação de transesterificação dos triglicerídeos do óleo vegetal com etanol ou metanol, formando glicerina e o éster etílico ou metílico, respectivamente, do ácido graxo.
Outra fonte de ácidos graxos para o biodiesel pode ser encontrada nos resíduos de fabricação de óleo vegetal comestível refinado, especificamente na sua borra de refino.
De acordo com o estado da técnica, a rota de fabricação de biodiesel consiste no tratamento de óleos vegetais como o de colza, de soja, de dendê, de mamona, etc. por metanol ou etanol, em presença de catalisadores alcalinos. A reação química pode ser representada como na figura 1, onde R, R' e R" representam estruturas de ácidos graxos.
Nesta reação, ocorre a substituição da glicerina por álcool etílico ou metílico. 0 catalisador usual para esta reação é o metóxido ou o etóxido de sódio, que possuem caráter fortemente alcalino. 0 mecanismo da reação está representado na figura 2, onde -O-Ctb-Rt é o resíduo da molécula do triglicerídeo abstraído o seu primeiro radical acila.
Entretanto, a catálise alcalina apresenta um problema que é a polimerização dos ácidos graxos insaturados, que resulta na formação de um resíduo insolúvel no meio e com aspecto de goma. Esta reação secundária, além de ocasionar a perda de moléculas de ácido graxo diminuindo a produção de biodiesel, ocasiona o entupimento do equipamento de produção devido ao depósito de resina.
Como a reação em questão também é susceptível de catálise ácida, uma alternativa é o emprego de ácido p-toluenossulfônico, ou metanossulfônico. 0 mecanismo desta reação pode ser representado pela figura 3, onde -0-CH2-Rt é o resíduo da molécula do triglicerídeo abstraído o seu primeiro radical acila. A produção de biodiesel a partir de um óleo vegetal encontra um senão bastante crítico para assegurar sua viabilidade econômica, que é o valor do óleo vegetal empregado na transesterificação. Por mais barato que seja o processo disponível, a operação de espremer e/ou extrair o óleo de uma semente oleaginosa tem seu custo, o qual se repassa para o custo do biodiesel preparado, Isto é muito negativo para o biodiesel, pois as margens de composição do seu preço são muito estreitas, e o preço do óleo diesel de origem fóssil é baixo.
Contornando este problema, desenvolveram-se processos para a fabricação de biodiesel direto da semente. A reação de transesterificação é processada diretamente na semente. Neste caso, a semente é seca, para evitar que a água hidrolise os ésteres transformando-os em ácidos graxos.
Todas essas alternativas se baseiam na destinação de sementes para fins de produção de combustíveis, fato que nem sempre é conveniente. Há uma alternativa de matéria prima para o biodiesel que não altera o volume de produção de óleo vegetal: é a utilização da borra de refino de óleos vegetais.
Os óleos vegetais obtidos tanto por extração com solventes como por compressão apresentam produtos estranhos aos triglicerídeos, como ácidos graxos livres, fosfatideos, esteróis, tocoferois, hidrocarbonetos, clorofila, pigmentos, glicosídeos de esteróis, fragmentos de proteínas, material resinoso e mucilagem. É de interesse manter alguns destes no óleo vegetal produto final, como os tocoferois e esteróis. Os demais causam problemas no aquecimento dos óleos vegetais, como por exemplo, escurecimento do óleo, formação de espuma e fumaça, precipitação.
Para remover os componentes indesejáveis do óleo bruto, utiliza-se o processo de refino, iniciando-se a purificação do óleo procedendo a uma degomagem, que consiste em uma hidratação do óleo vegetal, pela qual os fosfatideos e outras substâncias semelhantes precipitam na forma de uma goma. Por tratamentos posteriores desta goma produz-se a lecitina. Porém este tratamento não altera a acidez do óleo vegetal.
Continuando o processo de refino, o óleo bruto é tratado com uma solução diluída de hidróxido de sódio, quando ocorre a neutralização dos ácidos livres formando o respectivo sabão, e um pouco dos triglicerídeos é saponificada também. Algumas das impurezas são extraídas pela lixívia de sabão formado. Essa mistura gera uma emulsão que é quebrada por aquecimento. As fases de óleo vegetal em refino e lixívia de sabão são centrifugadas, separando o óleo vegetal e a lixívia residual de sabão (soap stock). 0 óleo, depois de lavado com água, é seco a vácuo tornando-se óleo vegetal refinado, e a borra residual obtida no refino é rica em material graxo, tanto na forma de sabão como de ácido graxo livre e de triglicerídeos que foram dispersos no sabão. Já é do estado da técnica a produção de ácidos graxos a partir da borra de refino de óleos vegetais, por meio de uma acidulação da borra, isto é, utilizando-se ácido sulfúrico ou outro ácido conveniente, em quantidades estequiométricas ou em excesso, para transformar todo o sal de sódio, sabão da borra de refino, em ácidos carboxílicos, para depois esterificá-los.
Em vista do estado da técnica, os requerentes iniciaram estudos visando o desenvolvimento de "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICROONDAS, E RESPECTIVO EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO" que produza biodiesel a partir da borra residual de processamento de óleos vegetais eliminando esse resíduo volumoso e de difícil processamento convencional.
As três reações acima citadas ocorrem com álcoois leves sem maiores percalços, porém a terceira é o passo restritivo para a aplicação industrial desta borra. Ela, em condições convencionais de processamento, não ocorre a não ser com largo excesso de ácido, para formar ácidos graxos livres, que em uma etapa posterior podem ser esterificados por álcool a biodiesel. No entanto, ao se processar esta reação sob campo de microondas de freqüência adequada, nas faixas permitidas para uso industrial, ocorre uma ação sinérgica entre a irradiação por microondas e o catalisador ácido, promovendo um estímulo que permite obter o biodiesel diretamente da reação álcool e borra de refino de óleos vegetais. A figura 4 apresenta uma representação simplificada desta reação estimulada por microondas. A natureza da borra de refino dita a intensidade de irradiação necessária para promover esta reação não convencional. A utilização de catalisadores sulfonados, como o ácido p-toluenossulfônico ou ácido metanossulfônico permite a recuperação do catalisador.
Essa vantagem sobre o estado da técnica é atingida pelo processo ora inovado mediante a utilização de um equipamento contínuo mecânico-elétrico que possibilita, simultaneamente, irradiar a mistura de álcool e borra de refino de óleos vegetais com intensidade e homogeneidade de campo eletromagnético adequados ao estímulo da reação com a mínima perda de energia possível, e propiciar as condições de operação adequadas pelo tempo de permanência necessário.
Para efeito de ilustração, seguem em anexo desenhos do presente invento, através dos quais o mesmo pode ser melhor visualizado: a figura 1 representa as equações químicas principais da reação que ocorrem no processo de transesterificação; a figura 2 representa o mecanismo alcalino desta reação; a figura 3 representa o mecanismo ácido desta reação; a figura 4 representa a etapa de inovação onde, por meio da sinergia entre microondas e catalise ácida, produz-se biodiesel a partir de sabão; a figura 5 é o diagrama de blocos mostrando as etapas do processo ora inovado, e o qual representa uma unidade para produção de biodiesel que tanto pode operar em batelada como, preferencialmente, em processo contínuo; a figura 6 é uma perspectiva esquemática do equipamento ora inovado, para a irradiação de microondas, na sua configuração preferencial; a figura 7 é uma vista superior do mesmo; as figuras 8 e 9 ilustram dito equipamento em corte, respectivamente segundo as linhas A-A e B-B indicadas na figura 7, e onde é possível visualizar o reator propriamente dito, que o integra; a figura 10 ilustra em perspectiva esquemática, o referido reator em uma outra opção de realização; a figura 11 é uma vista superior deste; as figuras 12 e 13 ilustram dito reator em corte, respectivamente segundo as linhas A-A e B-B indicadas na figura 11; a figura 14 ilustra, em perspectiva esquemática, o presente equipamento de irradiação numa outra configuração, a qual explora uma posição mista dos conceitos ilustrados nas figuras figura 6 e 10; a figura 15 é uma vista superior do mesmo; as figuras 16 e 17 ilustram dito equipamento em corte, respectivamente segundo as linhas A-A e B-B indicadas na figura 15. O objeto da presente Patente e Invenção é um "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICROONDAS, E RESPECTIVO EQUIPAMENTO PARA SUA REALIZAÇÃO", sendo que o processo prevê as seguintes etapas: a borra de refino de óleos vegetais (1), tal e qual vem da fábrica, e etanol ou metanol (2) preferencialmente anidro, mas não restritivamente, são alimentados a um tanque (3) agitado e aquecido; o tempo de permanência no tanque (3) é o suficiente para que toda a borra se dissolva no álcool formando uma solução límpida (4); à essa solução é adicionada uma solução de catalisador (5), ou o próprio catalisador sem diluir, sendo que esta mistura é enviada ao equipamento (6) onde ocorre a irradiação por microondas dessa mistura; desse equipamento (6), destila um volume considerável do álcool (7) que se presta para eliminar a água formada durante a reação em (6); esse vapor de álcool (7) é alimentado a uma coluna de destilação (8), onde se separam o álcool concentrado (10), que retorna como reciclo para o equipamento (6), e álcool diluído (9), para recuperação posterior; do equipamento (6) sai um efluente (11) de suspensão formada por solução e emulsão de biodiesel e catalisador em álcool com sólidos não conversíveis em biodiesel e originários da borra; a suspensão (11) é decantada no decantador (12) , separando-se uma camada de biodiesel (13) e uma fase alcoólica (14), esta última contendo o catalisador usado e sólidos suspensos; o biodiesel (13) é lavado com água (16) em um tanque de lavagem (15), obtendo-se o biodiesel produto final (17) e uma solução (18) que é destilada em coluna de destilação (28), separando uma corrente de água (30) e uma de solução de catalisador (29), a qual é reciclada e integrada à alimentação de catalisador fresco (5); a suspensão (14) é filtrada no filtro (19), separando a torta (20) e a solução alcoólica (21); a solução (21) é destilada no destilador (22), recuperando uma solução de catalisador (23) que é reciclado ao processo juntamente com o catalisador fresco (5); da destilação (22), recuperam-se ainda uma corrente de álcool (24) que recicla ao processo juntamente com o álcool de reposição (2); também, obtêm-se duas correntes de resíduos, uma de água (26) e uma de pesados inclusive da glicerina (25). O equipamento (6) para irradiação de microondas, as quais podem ser de 2,45 GHz, ou qualquer outra freqüência permitida para uso industrial, numa configuração preferencial (6A), mas não restritiva, apresenta-se constituído por uma câmara (31), que configura uma cavidade multimodal em alumínio ou aço inoxidável, câmara (31) esta que se apresenta provida de um guia de microondas (32), confeccionado em alumínio ou aço inoxidável, de acoplamento ao usual equipamento gerador de microondas (não representado), e do tipo constituído por magnetron de potência fixa ou variável de microondas, que atenda à demanda de energia de produção do presente equipamento (6), magnetron este protegido contra reflexão de microondas através por um circulador, sendo que, para melhor rendimento do sistema, entre dito circulador e a câmara (31) é previsto um casador de impedância.
No interior da câmara (31) são previstos um misturador de modos (33) para uma melhor homogeneidade do campo eletromagnético, e o reator (34) propriamente dito, o qual pode apresentar tanto a configuração de reator de batelada como de reator contínuo tipo tanque agitado, e o qual, nesta primeira opção de realização (6A) do equipamento para irradiação (6), é constituído por um vaso (35) sustentado no interior da câmara (31) por meio de suportes mecânicos (36), vaso (35) este inteiramente transparente às microondas, ou opaco e dotado de janelas transparentes a microondas (não representadas), e dotado, no seu interior, de chicanas (37) e agitador mecânico (38), para propiciar uma boa homogeneização dos reagentes.
Dito vaso (35) é superiormente fechado por tampa (39) , a qual é transpassada pelo eixo do agitador (38), por medidor de temperatura (40) compatível com microondas, e tubulação (41) de saída de líquido sob vácuo, liquido este cujo nível máximo a ser mantido é pré-estipulado em função do tempo de permanência desejado, sendo que opcionalmente, a retirada de líquido do vaso (35) pode ser feita por meio de um sistema de ladrão hidráulico (não representado). A tampa (39) ainda é provida de tubulação (42) de entrada, por onde a câmara (31) é alimentada com a solução de borra (4), o catalisador (5, 23 e 29) e o reciclo de álcool (10), bem como provida de tubulação (43) de saída de vapor de álcool (7) . O eixo do agitador (38), o medidor de temperatura (40) , a tubulação de saída de líquido (41), a tubulação de alimentação (42) e a tubulação de saída de vapor de álcool (43) também transpassam a parede superior da câmara (31), onde são previstos respectivos filtros de microondas (44), à exceção do medidor de temperatura (40) , para o qual é previsto dispositivo de aterramento (45). 0 equipamento (6) para irradiação de microondas, numa outra opção de realização (6B), é constituído por reator (34b), o qual substitui e elimina a necessidade da câmara (31) da figura 6, e cujo vaso (35b) e tampa (39) apresentam-se totalmente opacos às microondas, e de uma ou mais guias (46) de condução de microondas para o interior do vaso de reação (35b), cada qual terminada em janela (47) estanque e transparente às microondas. E numa terceira opção de realização (6C) do equipamento (6) para irradiação de microondas, o reator (34c) previsto no interior da câmara (31) apresenta-se provido de vaso de reação (35) transparente às microondas, acrescido de pelo menos uma guia (46) de condução de microondas para o interior do referido vaso (35), igualmente terminada em janela (47) estanque e transparente às microondas.
As opções de realização 6B e 6C do equipamento (6) são mais apropriadas à operação com microondas de freqüências mais elevadas.
Foram excetuadas dezesseis experiências de produção de biodiesel, utilizando uma carga de borra de refino de óleo de soja, nos exemplos a seguir, são apresentados os resultados que estão na região de melhor rendimento.
Exemplo 1: Uma carga de 100,11 g de borra de refino de óleo de soja foi processada conforme o processo descrito, com o uso de 0,7 g de ácido metanossulfôníco por g de borra, com potência especifica de microondas de 1,02 W/g. Após 150 minutos de reação à ebulição, obteve-se uma conversão da massa de borra no valor de 79%.
Exemplo 2: Uma carga de 100,12 g de borra de refino de óleo de soja foi processada conforme o processo descrito, com o uso de 0,7 g de ácido metanossulfônico por g de borra, com potência especifica de microondas de 2,15 W/g. Após 150 minutos de reação à ebulição, obteve-se uma conversão da massa de borra no valor de 82%.
Exemplo 3: Uma carga de 100,18 g de borra de refino de óleo de soja foi processada conforme o processo descrito, com o uso de 0,7 g de ácido metanossulfônico por g de borra, com potência especifica de microondas de 2,27 ® i W/g. Após 150 minutos de reação à ebulição, obteve-se uma conversão da massa de borra no valor de 83%.
Exemplo 4: O biodiesel obtido nos diferentes testes foi destilado segundo técnica da ASTM para destilação de produtos voláteis, apresentando curvas com ponto inicial de ebulição de 100°C, temperatura de 300°C aos 5% de destilado e temperatura de 340°C aos 90% de destilado, quando se apresenta um início de decomposição. O que demonstra que cerca de 95% da carga se encontra na faixa de destilação do diesel.
REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1] . "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS”, formado pelas seguintes etapas: a matéria prima base (1) e etanol ou metanol (2) são alimentados a um tanque agitado e aquecido (3) ; o tempo de permanência no tanque (3) é o suficiente para que toda a matéria prima base (1) se dissolva no álcool formando uma solução límpida (4) ; a esta solução é adicionada uma solução de catalisador, ou o próprio catalisador sem diluir (5), e enviado ao equipamento (6) para irradiação por micro-ondas (6) ; deste equipamento (6) destila um volume considerável do álcool (7) que se presta para eliminar a água formada durante a reação em (6) ; a matéria prima base (1) é caracterizado por ser borra de refino de óleos vegetais, enquanto que o etanol ou metanol (2) é preferencialmente anidro; o vapor (7) é alimentado à uma coluna de destilação (8), onde se separam álcool concentrado (10) que retoma como refluxo para o equipamento (6), e álcool diluído (9) para recuperação posterior; do equipamento (6) sai um efluente (11) de suspensão formada por uma solução de biodiesel e catalisador em álcool com sólidos não conversíveis em biodiesel e originários da borra; a suspensão (11) é decantada no decantador (12), separando- se uma camada de biodiesel (13) e uma fase alcoólica (14), a qual contém o catalisador usado, bem como sólidos suspensos; o biodiesel (13) é lavado com água (16) em um tanque de lavagem (15), obtendo-se o biodiesel produto· final (17) e uma solução (18) que é destilada em coluna de destilação (28), separando uma corrente de égua (30) e uma de solução de catalisador (29) que é reciclada à alimentação de catalisador fresco (5) ; a suspensão (14) é filtrada no filtro (19), separando a torta (20) e a solução alcoólica (21); a solução (21) é destilada no destilador (22), recuperando uma solução de catalisador (23) que é reciclado por meio de decantação, filtração e destilação e inserido novamente ao processo juntamente com o catalisador fresco (5); da destilação (22), recuperam-se ainda uma corrente de álcool (24) que recicla ao processo juntamente com o álcool de reposição (2), como também duas correntes de resíduos, uma de água (2 6) e uma de pesados inclusive da glicerina (25).
2] . "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dissolução da borra de refino de um óleo vegetal qualquer utilizar isopropanol ou butanol anidros.
3] . "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo catalisador ácido ser ácido p-toluenossulfônico ou ácido metanossulfônico.
4] . "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela eliminação da água presente no álcool reagente como da água formada na reação, por maio de destilação de excesso de álcool concomitante à reação entre o álcool e a borra de refino de óleos vegetais em geral-
5] "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 1, equipamento (6) para irradiação por micro-ondas este, numa configuração preferencial (6A), apresentar-se constituído por uma câmara (31), que configura cavidade multimodal em alumínio ou aço inoxidável, a qual é provida de guia de micro-ondas (32) , confeccionada em alumínio ou aço inoxidável, de acoplamento a usual equipamento gerador de micro-ondas, sendo que no interior da câmara (31) está previsto reator (34) propriamente dito, o qual pode apresentar tanto a configuração de reator de batelada como de reator contínuo tipo tanque agitado, e o qual é constituído por vaso (35) sustentado no interior da câmara (31) por meio de suportes mecânicos (36), vaso (35) este inteiramente transparente às microondas, e internamente dotado de agitador mecânico (38), enquanto que superiormente, o vaso (35) é fechado por tampa (39) , a qual é transpassada pelo eixo do agitador (38), por medidor de temperatura (40) compatível com micro-ondas, pela tubulação (42) de entrada/alimentação dos componentes da reação borra (4), catalisador (5, 23 e 29), reciclo de álcool (10), e pela tubulação (43) de saída de vapor de álcool (7); o eixo do agitador (38), o medidor de temperatura (40), a tubulação de alimentação (42) e a tubulação de salda de vapor de álcool (43) também transpassam a parede superior da câmara (31), onde são previstos respectivos filtros de micro-ondas (44), à exceção do medidor de temperatura (40), para o qual é previsto dispositivo de aterramento (45); o interior da câmara é caracterizado por prever misturador de modos (33) junto ao reator (34), para uma melhor homogeneidade do campo eletromagnético; dito vaso (35) também é internamente dotado de chicanas (37); a tampa (39) também é transpassada pela tubulação (41) de saída de liquido sob vácuo.
6] . "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMIJLADA FOR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de, numa outra opção de realização (6B) do equipamento (6) para irradiação de micro-ondas ser constituído por reator (34b), o qual substitui a câmara (31), e cujo vaso (35b) e tampa (39) apresentam-se totalmente opacos às micro-ondas, dito reator (34b) sendo provido de uma ou mais guias (46) de condução de micro-ondas para o interior do vaso (35b) , e terminadas em janelas transparentes e estanques (47) dispostas no interior do referido vaso (35b).
7] . "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de, numa terceira opção de realização (6C) do equipamento (6) para irradiação de micro-ondas, o reator (34c) previsto no interior da câmara (31) e provido de guia de ondas (32) e de vaso de reação (35) transparente às micro-ondas, apresenta-se provido de pelo menos uma guia (46) de condução de micro-ondas para o interior do referido vaso (35) terminada em janela transparente e estanque (47).
8] . "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a câmara (31) apresentar-se dimensionada para obtenção de um campo eletromagnético o mais uniforme possível, tanto por suas dimensões como pelo emprego de misturadores de modos (33) de micro-ondas, e que envolva o vaso reator (35).
9] . "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com as reivindicações 4 e 6, caracterizado pelo fato de o vaso reator (35) apresentar-se preferencíalmente em forma de tanque basicamente cilíndrico, construído em material transparente às micro-ondas como cerâmicas especiais e vitrocerâmicos.
10] . "EQUIPAMENTO PARA REALIZAÇÃO DO PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE BORRA DE REFINO DE ÓLEOS VEGETAIS ESTIMULADA POR MICRO-ONDAS", de acordo com as reivindicações 5 e 6, caracterizado pelo fato de o reator (34)/(34b) ser provido de pelo menos uma guia (46) de condução de micro-ondas para introdução de micro-ondas no interior do vaso de reação (35) terminada em janela transparente e estanque (47).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0604251-1A BRPI0604251B1 (pt) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0604251-1A BRPI0604251B1 (pt) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0604251A BRPI0604251A (pt) | 2008-05-27 |
| BRPI0604251B1 true BRPI0604251B1 (pt) | 2017-12-19 |
Family
ID=39426531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0604251-1A BRPI0604251B1 (pt) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0604251B1 (pt) |
-
2006
- 2006-10-10 BR BRPI0604251-1A patent/BRPI0604251B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0604251A (pt) | 2008-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Olkiewicz et al. | Efficient extraction of lipids from primary sewage sludge using ionic liquids for biodiesel production | |
| EP1889899B1 (en) | Production of biodiesel and glycerin from high free fatty acid feedstocks | |
| BRPI0621209A2 (pt) | metódo e aparelho para o preparo de éster de alquila de ácido graxo utilizando ácido graxo | |
| Deshmane et al. | Ultrasound-assisted synthesis of biodiesel from palm fatty acid distillate | |
| Pastore et al. | Biodiesel from dewatered wastewater sludge: A two-step process for a more advantageous production | |
| Kumar et al. | Fast, easy ethanolysis of coconut oil for biodiesel production assisted by ultrasonication | |
| Maddikeri et al. | Intensification approaches for biodiesel synthesis from waste cooking oil: a review | |
| Suppalakpanya et al. | Production of ethyl ester from esterified crude palm oil by microwave with dry washing by bleaching earth | |
| Rincón et al. | Assessment of degumming and bleaching processes for used cooking oils upgrading into oleochemical feedstocks | |
| US20100205853A1 (en) | Process for the Preparation of Biodiesel from Vegetable Oils Containing High FFA | |
| Pruszko | Biodiesel production | |
| Patil et al. | Parametric studies of methyl esters synthesis from Thumba seed oil using heterogeneous catalyst under conventional stirring and ultrasonic cavitation | |
| WO2013168608A1 (ja) | 再生白土の製造方法、再生白土、及び精製油脂の製造方法 | |
| Villalobos-Delgado et al. | Efficient and sustainable recovery of lipids from sewage sludge using ethyl esters of volatile fatty acids as sustainable extracting solvent | |
| US20110252697A1 (en) | Method and system for producing biodiesel | |
| BR112016000352B1 (pt) | produção de produtos a partir de matérias-primas contendo ácidos graxos livres | |
| Kerras et al. | Waste cooking oil pretreatment using microwave and ultrasound methods | |
| Kavlak et al. | Ionic liquid and microwave irradiation synergism for efficient biodiesel synthesis from waste cooking oil | |
| Hayyan et al. | Natural and low-cost deep eutectic solvent for soap removal from crude biodiesel using low stirring extraction system | |
| Ding et al. | Competition of dual roles of ionic liquids during in situ transesterification of wet algae | |
| US20060162245A1 (en) | Microwave-enhanced process to maximize biodiesel production capacity | |
| BRPI0604251B1 (pt) | Process for production of biodiesel from a refining blade of vegetable oils stimulated by microwave, and their equipment for their performance | |
| AU2003267398A1 (en) | Method for improving the long term stability of biodiesel | |
| Demır | Biodiesel production using wet and dry purification methods | |
| Topare et al. | Comparative study of ultrasonic and conventional method for biodiesel production using different heterogeneous catalyst |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according art. 34 industrial property law | ||
| B07A | Technical examination (opinion): publication of technical examination (opinion) | ||
| B06G | Technical and formal requirements: other requirements | ||
| B06G | Technical and formal requirements: other requirements | ||
| B09A | Decision: intention to grant | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |