4.2. Другий етап одержання біодизелю – реакція переетерифікації
РО + 3СН3ОНІІ 3FAMEІІ + С3Н5(ОН)3
Маса, кг 950 Х' У' Z
ММ, кг/кмоль 882,23 32,04 295,43 92,10
4.2.1. Визначаємо кількість FAMEІІ
МРО/МСРТГ
= У'/М
;
950/882,23 = У'/3∙295,43;
У' = 950∙3∙295,43/882,23 = 954,37 кг
4.2.2. Визначаємо кількість СН3ОНІІ
МРО/МСРТГ
= Х'/М
;
950/882,23 = Х'/3∙32,04; Х' = 950∙3∙32,04/882,23 = 103,50 кг
4.2.3. Визначаємо кількість С3Н5(ОН)3
МРО/МСРТГ = Z/МГЛ; 950/882,23 = Z/92,10; Z = 950∙92,10/882,23 = 99,17 кг
4.3. Перевірка розрахунків
РО + FFA + СН3ОНІ + СН3ОНІІ FAMEІ + FAMEІІ + С3Н5(ОН)3 + Н2О
950 + 50 + 5,69 + 103,50 52,49 + 954,37 + 99,17 + 3,20
1109,13 кг 1109,23 кг
Розрахунки виконані вірно, похибка складає σ = 0,009 %.
Ми розглянули приклад розрахунку теоретичного балансу процесу одержання біодизелю. На практиці, у більшості випадків, кількість СН3ОН збільшують на 20-25 % мас.
Відносно кількості каталізатора К1 та К2, які застосовуються при одержанні FAME, їх потрібна маса визначається експериментальним шляхом. У якості кислотного каталізатору К1 застосовують сірчану кислоту Н2SО4 (60-65 %) у кількості 0,5-1 % мас. від маси FFA. У якості лужного каталізатора К2 у більшості випадків використовують гідроксид калію КОН (100 % мас.), кількість якого складає 1,3-1,5 % мас. від маси вихідної сировини.
4.4. Розрахунок йодного числа біодизелю.
Одним із важливих показників біодизелю є йодне число (гJ2/100 г), яке по ДСТУ 6081:2009 не повинне бути більш ніж 120. У стандарті ЕN 14214:2003, у додатку, наведені дані, згідно яких можна розрахувати йодне число біодизелю. Розглянемо приклад (див. табл. 2)розрахунків йодного числа.
Таблиця 2
Приклад розрахунку йодного числа
Метиловий ефір наступних кислот |
М ,% м/м |
Коефіцієнт, К |
Частка |
Міристинова кислота С14:0 |
- |
0 |
0 |
Пальмітинова кислота С16:0 |
4,42 |
0 |
0 |
Пальмітолеїнова кислота С16:1 |
0,22 |
0,950 |
0,2 |
Стеаринова кислота С18:0 |
1,66 |
0 |
0 |
Олеїнова кислота С18:1 |
60,72 |
0,8600 |
52,2 |
Лінолева кислота С18:2 |
20,17 |
1,732 |
34,9 |
Ліноленова кислота С18:3 |
9,98 |
2,616 |
26,1 |
Арахінова кислота С20:0 |
0,63 |
0 |
0 |
Гадолеінова кислота С20:1 |
1,83 |
0,785 |
1,1 |
Бегенова кислота С22:0 |
0,37 |
0 |
0 |
Ерукова кислота С22:1 |
- |
0,723 |
- |
Розрахунки йодного числа проводять згідно рівняння та даними у табл. 2.
ИЧ =
[М1
(%) ∙ К1
+ М2
(%) ∙ К2
+ ... + Мn
(%) ∙ Кn],
де М1, М2,...Мn – відсоток жирних кислот у біодизелі;
К1, К2,...Кn – коефіцієнт, який враховує ступінь ненасиченості жирних кислот.
Визначене йодне число дорівнює 114,5 гJ2/100 г.
Таким чином, біодизель з ріпакової олії вищенаведеного жирнокислотного складу по кількості відсотків ліноленової кислоти С18:3 = 9,98% та йодному числу ИЧ = 114,5 гJ2/100г відповідає ДСТУ 6081:2009 та EN 14214:2003.
Вихідні дані для розрахунків Таблиця 3
Варіанти |
Вихідна сировина |
Жирні кислоти, % |
||||||||||
С14:0 |
С16:0 |
С16:1 |
С18:0 |
С18:1 |
С18:2 |
С18:3 |
С20:0 |
С20:1 |
С22:0 |
С22:1 |
||
1 |
Олія ріпакова |
0,1 |
5,0 |
0,9 |
1,8 |
57,9 |
21,0 |
10,4 |
0,6 |
1,4 |
0,3 |
0,6 |
2 |
Олія ріпакова |
- |
4,6 |
0,2 |
1,9 |
61,5 |
19,8 |
10,0 |
0,6 |
1,4 |
- |
- |
3 |
Олія ріпакова |
- |
4,0 |
0,2 |
1,6 |
48,1 |
19,1 |
9,5 |
0,6 |
5,3 |
0,4 |
11,2 |
4 |
Олія ріпакова |
- |
3,0 |
0,2 |
1,4 |
23,6 |
20,1 |
8,3 |
0,6 |
8,3 |
0,6 |
33,9 |
5 |
Олія ріпакова |
0,1 |
6,5 |
0,1 |
1,3 |
63,1 |
22,1 |
5,6 |
0,6 |
- |
- |
0,6 |
6 |
Олія ріпакова |
- |
3,7 |
0,3 |
2,3 |
13,9 |
11,6 |
14,7 |
0,1 |
- |
- |
53,4 |
7 |
Олія ріпакова |
- |
4,0 |
0,4 |
1,8 |
29,2 |
12,7 |
21,1 |
- |
0,6 |
0,2 |
30,0 |
8 |
Олія ріпакова |
- |
3,4 |
- |
1,6 |
83,4 |
8,6 |
1,3 |
0,4 |
1,1 |
0,2 |
- |
9 |
Олія ріпакова |
- |
4,7 |
- |
1,6 |
63,4 |
17,7 |
10,5 |
0,6 |
0,9 |
0,6 |
- |
10 |
Олія ріпакова |
- |
4,3 |
0,1 |
1,6 |
64,0 |
27,3 |
0,8 |
0,5 |
1,1 |
0,3 |
- |
11 |
Олія ріпакова |
- |
4,4 |
0,4 |
1,8 |
85,3 |
5,3 |
2,0 |
0,2 |
0,6 |
- |
- |
12 |
Олія соєва |
- |
7,1 |
- |
1,0 |
36,0 |
53,5 |
1,1 |
0,4 |
0,3 |
0,6 |
- |
13 |
Олія соєва |
- |
12,5 |
- |
5,2 |
22,3 |
50,2 |
9,8 |
- |
- |
- |
- |
14 |
Олія соєва |
- |
5,4 |
- |
4,2 |
81,3 |
3,8 |
5,3 |
- |
- |
- |
- |
15 |
Олія соєва |
- |
11,1 |
- |
5,0 |
43,7 |
35,5 |
3,1 |
0,6 |
- |
1,0 |
- |
16 |
Олія соєва |
- |
12,1 |
- |
6,1 |
24,2 |
54,9 |
1,5 |
0,5 |
- |
0,7 |
- |
17 |
Олія соняшникова |
- |
5,2 |
- |
4,2 |
78,6 |
10,0 |
- |
- |
- |
2,0 |
- |
18 |
Олія соняшникова |
- |
8,0 |
- |
4,7 |
28,9 |
56,5 |
0,7 |
- |
- |
1,2 |
- |
19 |
Олія соняшникова |
- |
7,6 |
- |
3,7 |
25,8 |
62,5 |
0,4 |
- |
- |
- |
- |
20 |
Олія соняшникова |
- |
5,0 |
- |
3,0 |
87,0 |
4,8 |
0,2 |
- |
- |
- |
- |
21 |
Олія соняшникова |
- |
6,0 |
- |
3,0 |
17,0 |
74,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
22 |
Олія пальмова |
1,3 |
44,7 |
- |
5,4 |
37,2 |
10,8 |
- |
0,6 |
- |
- |
- |
23 |
Олія пальмова |
0,5 |
43,4 |
0,1 |
4,6 |
41,9 |
8,6 |
0,3 |
0,3 |
- |
0,3 |
- |
24 |
Олія ятрофи |
1,4 |
17,7 |
- |
7,9 |
37,8 |
34,8 |
- |
0,4 |
- |
- |
- |
25 |
Олія лляна |
- |
4,4 |
- |
3,8 |
20,7 |
15,9 |
54,6 |
- |
0,2 |
0,4 |
- |
26 |
Олія конопляна |
- |
5,2 |
- |
2,4 |
13,1 |
57,7 |
20,0 |
0,7 |
- |
0,9 |
- |
27 |
Відпрацьований жир |
- |
5,8 |
- |
3,8 |
72,6 |
13,6 |
2,2 |
1,7 |
- |
0,3 |
- |
28 |
Жир курячий |
0,5 |
19,6 |
3,3 |
5,8 |
36,2 |
31,5 |
3,1 |
- |
- |
- |
- |
29 |
Жир яловичий |
2,3 |
26,7 |
4,1 |
17,8 |
43,8 |
3,6 |
1,7 |
- |
- |
- |
- |
Номер академічної групи |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Кислотне число КЧ, мгКОН/г |
0,5 |
1,5 |
3,0 |
5,0 |
7,0 |
9,0 |
12,0 |
14,0 |
17,0 |
20,0 |