Bestemme optimale parametere for transesterifikasjon med heterogen og homogen katalysator

Abstract

Hvis man en dag ønsker å erstatte fossilt drivstoff med biodrivstoff, er det viktig med en god og økonomisk bærekraftig produksjonsmetode. Derfor er det viktig å optimalisere produksjonen. Produksjon av biodiesel er svært avhengig av katalysator og hvilke parametere som benyttes under den kjemiske reaksjonen - Transesterifikasjon. I denne oppgaven blir det presentert et studie der det bestemmes de optimale parametere ved bruk av både heterogene og homogene katalysatorer. Disse parameterne skal da benyttes på 2 katalysatorer mottatt fra industrien, av henholdsvis heterogen og homogen type. Dette er for å sjekke om ulike katalysatorer av samme type har de samme optimale forholdene. Disse resultatene er ønskelig å bruke for å oppskalere til et småskala anlegg. Oppskalering eller utforming av anlegget vil ikke bli tatt for seg i denne masteroppgaven. Resultatene som kommer frem i dette studiet blir funnet kun gjennom labforsøk. Det blir benyttet de samme parameterne for både heterogene og homogene katalysatorer, men de blir ikke vurdert opp imot hverandre. Det beste utbyttet som ble funnet for heterogen og homogen katalysator var henholdsvis 94% og 93%. 94% utbytte med CaO ble oppnådd ved bruk av metanol:olje ratio 12:1, katalysator mengde 1 vekt% og en reaksjonstid på 45 minutter. 93% utbytte med KOH ble oppnådd ved bruk av metanol:olje ratio 6:1, katalysator mengde 1 vekt% og en reaksjonstid på 45 minutter. Ved bruk av de ukjente katalysatorene ble det ikke fremstilt gode nok faseskiller. Derfor var det ikke mulig å gi et utfyllende svar på, om optimale parametere kan videreføres til andre katalysatorer av samme type.

If one day we want to exchange the fossil fuel with biofuel, it is important to use economically sustainable production method. Thus, it is important to optimize the production. Biodiesel production process is dependent on the optimal catalyst and process parameters for the chemical process – Transesterification. In this master thesis, it will be presented a study where the optimal transesterification parameters will be determined, when using both heterogeneous and homogeneous catalyst. These parameters will be used on two catalysts acquired from the industry. The homogeneous catalyst I acquired was Catana™ TEC 2215 and the heterogeneous was TREVER®|LYST CAT/RN100. By doing so, we can determine if the optimal conditions can be transferred to the catalyst of the same type. The aim was to use these results for optimizing a scale up to a small-scale biodiesel plant. Upscaling and the design of the plant is not included in this thesis. It was obtained that the best yield for heterogeneous and homogeneous catalyst was 94 % and 93%, respectively. The yield 94% with CaO was obtained using a methanol:oil ratio 12:1, catalyst 1 weight% and a reaction time of 45 minutes. The yield 93% with KOH was obtained with methanol:oil ratio 6:1, catalyst 1 weight% and reaction time of 45 minutes. When using the unknown catalysts, it was not observed good enough phase separations. Therefore, it was not possible to find a complete answer for the question: ‘Can optimal parameters be transferred to other catalysts of the same type?’