3. Розрахунок фізико-хімічних показників біодизелю метилових ефірів жирних кислот (fame).

М^СР_FAME = М^ср_жк + СН₂ = 278,83 + (12,011+2∙1,0079) = 292,86 кг/кмоль

C_FAME = С_жк + С = (С_ТГ - 3·С)/3+С = (675,91 - 3·12,011)/3+12,011 = 225,30 кг/кмоль

H_FAME = Н_жк + 2·Н = (Н_ТГ - 2·Н)/3+2Н = (101,26 - 2·1,0079)/3+21,0079 = 35,10 кг/кмоль

O_FAME = О_жк = 32 кг/кмоль

Перевірка: М^СР_FAME = C_FAME + H_FAME + O_FAME

292,86 = 225,30 + 35,10 + 32

292,86  292,40

Визначення приблизної сумарної формули біодизелю

Визначення С_ф = C_FAME/12,011 = n

С_ф = 225,30/12,011 = 18,76

Визначення Н_ф = H_FAME/1,0079 = m

Н_ф = 35,1 /1,0079 = 34,82

Визначення О_ф = O_FAME/16 = k

О_ф = 32/16 = 2

Формула: СnНmО_k = С₁₉Н₃₅О₂

Визначення відносної частки С, Н, О в біодизелі

Визначення вуглецю С = C_FAME/М^ср_FAME

С = 225,30/292,86 = 0,7693 або 76,93 %

Визначення водню Н = H_FAME/М^ср_FAME

Н = 35,10/292,86 = 0,1198 або 11,98 %

Визначення кисню О = O_FAME/М^ср_FAME

О = 32/292,86 = 0,1093 або 10,93 %.

С+Н+О=1,0 або 100 %

4. Розрахунки матеріального балансу одержання біодизелю згідно стехіометричних рівнянь.

Дані з попередніх розрахунків:

М^ср_жк = 278,83 кг/кмоль; М^ср_тг = 874,53 кг/кмоль; М^СР_FAME = 292,86 кг/кмоль.

Запишемо вихідні рівняння матеріального балансу одержання біодизельного палива з висококислотної ріпакової олії (КЧ = 7,0 мгКОН/г)

СО + FFA + СН₃ОН FAME + С₃Н₅(ОН)₃ + Н₂О

Маса, кг 965 35 Х + Х' У + У' Z m

М^СР_ТГ М^СР_ЖК М_СП М_FAME М_ГЛ М_В

М_М, кг/моль 874,53 278,83 32,04 292,86 92,10 18,02

де СО – соєва олія; FFA (free fatty acid) – вільні жирні кислоти; СН₃ОН – метиловий спирт; FAME – (fatty acid methyl esters) – метилові ефіри жирних кислот (біодизель); С₃Н₅(ОН)₃ – гліцерин; Н₂О – вода; К₁, К₂ – кислотний та лужний каталізатори; Х, Х' – відповідно кількість СН₃ОН, яка необхідна для одержання FAME з FFA(Х) та СО (Х'); У, У' – кількість FAME, одержаного по реакції етерифікації та переетерифікації; Z, m – гліцерин та вода.

FFA у відсотках (%) мас. ≈ КЧ/2, тобто FFA = 3,5% мас. від маси вихідної сировини – 1000 кг соєвої олії дорівнює 35кг.

Молярна маса метанолу СН3ОН

М_СП = 1∙12,011 + 1∙1,0079 + 1∙16 = 32,04 кг/кмоль

Молярна маса гліцерину С3Н5(ОН)3

М_ГЛ = 3∙12,011 + 8∙1,0079 + 3∙16 = 92,10 кг/кмоль

Молярна маса води Н2О

М_В = 2∙1,0079 + 16 = 18,02 кг/моль

4. 1. Перший етап одержання біодизелю – реакція етерифікації.

FFA + СН₃ОН_І FAME_І + Н₂О

Маса, кг 35 Х У m

М_М, кг/кмоль 278,83 32,04 292,86 18,02

4.1.1. Визначаємо кількість FAME_І

М_FFA/С^ЖК_СР = У/ ; 35/278,83 = У/292,86; У = 35∙292,86/278,83 = 36,76кг

4.1.2. Визначаємо кількість СН₃ОН_І

М_FFA/М^ЖК_СР = Х/Мсп ; 35/278,83 = Х/32,04; Х = 35∙32,04/278,83 = 4,02 кг

4.1.3. Визначаємо кількість Н₂О

М_FFA/М^ЖК_СР = m/М_В; 35/278,83 = m/18,02; m = 35∙18,02/278,83 = 2,26 кг