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Tipo do documento: Dissertação
Title: Síntese contínua e não catalítica de ésteres etílicos: esterificação e transesterificação
Other Titles: Continuous and non catalitic synthesis of ethyl esters: esterification and transesterifiction
Autor: Abdala, Ana Carolina de Araujo 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antônio Alves da
Primeiro coorientador: Silva, Camila da
Primeiro membro da banca: Cardozo Filho, Lúcio
Segundo membro da banca: Arroyo, Pedro Augusto
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo investigar a produção de ésteres etílicos nas reações de esterificação do ácido oleico (AO) e transesterificação de óleo residual de fritura (ORF), ambas em etanol supercrítico pelo método não catalítico. Os experimentos foram realizados em um reator tubular com leito empacotado operado em modo contínuo. As reações de esterificação foram conduzidas com temperatura na faixa de 200 a 325ºC, pressão de 15 e 20 MPa e razão molar AO:etanol na faixa de 1:3 a 1:12. A partir dos resultados, foi possível observar que a temperatura e a pressão influenciaram positivamente a conversão nas reações de esterificação do ácido oleico, com rendimentos de 93,5%, observados a 325ºC e 20 MPa, em 40 minutos de reação. Já o excesso de álcool no sistema reacional não proporcionou diferenças significativas nas conversões, com a razão molar ótima, definida em 1:6 (AO:etanol). As reações de transesterificação foram conduzidas no intervalo de temperatura de 275 a 325ºC, pressão fixa de 20 MPa, adotando razão mássica de ORF para etanol de 1:0,5 e 1:1, variando-se o tempo de residência, possibilitando a determinação das condições ótimas para a síntese de ésteres etílicos. Resultados apreciáveis nas reações de álcoolise foram verificados em 325ºC, razão mássica de ORF para etanol de 1:1 e tempo de residência de 40 minutos. Utilizando a razão mássica ORF:etanol selecionada como a mais adequada, ainda foi avaliado o efeito da adição de água ao meio reacional (0, 5 e 10% de água em relação à massa do etanol), visando investigar a viabilidade técnica da utilização de matérias-primas de menor qualidade e menor custo que contenham água em sua composição. O efeito da adição de co-solvente hexano (0, 5, 10 e 20% de hexano em relação à massa dos substratos) bem como o efeito da adição de biodiesel de soja (0, 20 e 40% de biodiesel de soja em relação à massa dos substratos) também foram investigados, buscando melhorar o desempenho da reação. Rendimentos apreciáveis foram observados nas reações com 5% de adição água e 20% de hexano. Os melhores resultados referentes à adição de biodiesel de soja ao meio reacional foram observados nas reações conduzidas com 40% de biodiesel de soja, porém, levando-se em conta a quantidade de ésteres adicionada ao processo, a condição considerada ótima foi de 20% de adição de biodiesel de soja. A partir das melhores condições de processo, a cinética da álcoolise supercrítica foi investigada com reações conduzidas com tempo de residência na faixa de 0 a 70 minutos e os resultados apreciáveis foram de: 83% em ésteres etílicos, obtidos em 300°C, 70 minutos de reação, utilizando 5% de água, 87% em ésteres etílicos observados em 300°C, 70 minutos de reação, utilizando 20% de hexano e 82% em ésteres etílicos alcançados em 325°C, 50 minutos de reação, utilizando 20% de biodiesel de soja. Por fim, a estabilidade dos componentes do meio reacional da alcoólise foi investigada. Temperaturas de reação de até 300ºC resultam em decomposições <10% com tempo de residência de 20 minutos. Porém, as reações com tempos de residência mais longos, apresentaram taxas de decomposição dos constituintes do meio reacional mais elevadas.
Abstract: The current work aimed to investigate the production of ethyl esters which result from the esterification reactions of oleic acids (AO) and transesterifiction of residual fried oils (ORF), both in supercritical ethanol throught non-catalic method. The experiments were carried out in a packed bead reactor operated in continuous mode. The esterification reactions were carried out under a temperature from 200 to 325ºC, pressure of 15 and 20 MPa and molar reason AO: ethanol in the range of 1:3 to 1:12. From the results on, was possible to note, that the temperature and the pressure influenced positively the conversion on the esterification reaction of oleic acid, with an income of 93, 5%, observed under 325°C and 20Mpa, in a reaction that last 40 minutes. The excess of alcohol in the reactional system didn´t provide significant differences in the conversions, with the optimum molar reason, defined in 1:6 (AO: ethanol). The transesterification reactions, were carried out with pauses of temperatures from 275 to 325ºC, pressure fixed of 20MPa, adopting the mass reason of ORF to ethanol of 1:0.5 and 1:1, varying the residence time, leading the determination of great conditions to the ethyl esters synthesis. Notable results in the alcoholysis reactions were observed at 325ºC, mass ratio of ORF to ethanol at 1:1 and residence time of 40 minutes. Using the molar ratio ORF: ethanol selected as the best suitable, was also evaluated the effect of the water addition to the reactional medium (0, 5 and10% of water relative to the ethanol mass), in order to investigate the technical viability of the use of low quality and costs of the raw materials containing water in the composition. The effect of addition of deco- hexane solvent (0, 5, 10 and 20% of hexane compared to the substrates mass), as well the effect of addition of soy bio-fuel (0, 20 and 40% of soy bio-fuel compared to substrates mass), were also investigated, in order to improve the performance of the reaction. Notable incomes were observed in the reaction with 5% of water addition and 20% of hexane. The best results related to the soy bio-fuel addition to the reactional medium were observed in the reactions carried out with 40% of soy bio-fuel, however, taking into consideration the amount of esters added to the process, the condition considered great was with 20% soy bio-fuel.. From the best conditions of the process, the kinetic daalcoholise super-critical was investigated with the reactions conducted with the residence time from 0 to 70 minutes and the notable results were: 83% in ethyl esters, obtained in 300ºC, 70 minuts of reaction, using 5% of water, 87% in ethyl esters observed in 300ºC, 70minutes of reaction, using 20% of hexane and 82% in ethyl esters obtained in 325ºC, 50 minutes of reaction, using 20% of soy bio-fuel. Lastly, the stability of the daalcoholise reactional medium was investigated. Temperatures of reaction till to 300ºC resulted in decomposition <10% with residence time of 20 minutes. However, the reactions with longer residence time, showed a higher ratio of decomposition of the constituents of the reactional medium.
Keywords: Óleo residual de fritura
Ácido oleico
Biodiesel supercrítico
Processo contínuo
Residual fried oil
Oleic acid
Super-critical
Bio-fuel
Continuous process
Bioenergia
Óleos e gorduras alimentícias
Transesterificação
Processo não catalítico
Fontes alternativas de energia
CNPq areas: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Parana
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Biocombustíveis
Program: Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Bioenergia
Citation: ABDALA, Ana Carolina de Araujo. Continuous and non catalitic synthesis of ethyl esters: esterification and transesterifiction. 2013. 125 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Toledo, 2013.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1794
Issue Date: 15-Feb-2013
Appears in Collections:Mestrado em Bioenergia (TOL)

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