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PRODUCCIN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE PALMA
JORGE EDUARDO MURILLO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES
FALCULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA
AGOSTO DE 2003
PRODUCCIN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE PALMA
JORGE EDUARDO MURILLO CDIGO: 0397043
TRABAJO DE GRADO PARA OBTENER EL TTULO DE INGENIERO QUMICO
LNEA DE PROFUNDIZACIN EN: INGENIERA AMBIENTAL
DIRECTOR: ING. ALNEIRA CUELLAR
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES
FALCULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA
AGOSTO DE 2003
TABLA DE CONTENIDO
Pg.
RESUMEN 1
ABSTRACT 2
INTRODUCCION 3
1. ACEITE DE PALMA 7
1.1 HISTORIA DE LA PALMA AFRICANA 7
1.2 USOS DEL ACEITE DE PALMA Y SUS DERIVADOS 7
1.3 PRODUCCION MUNDIAL 10
1.4 FICHA TECNICA 11
2. BIODIESEL 13
2.1 ANTECEDENTES 13
2.2 DEFINICION 16
2.3 PRODUCCION 17
2.4 PROPIEDADES 18
2.5 VENTAJAS 19
2.6 LIMITACIONES 20
2.7 IMPACTO AMBIENTAL 20
2.8 IMPACTO ECONMICO 21
2.9 CARACTERSTICAS FISICOQUIMICAS 22
3. DISEO EXPERIMENTAL 24
3.1 ANALSIS TERMODINMICO 24
3.2 NIVELES DE LAS VARABLES DE PROCESO 37
3.3 ANALISIS DE LA MATERIA PRIMA 38
4. DESARROLLO EXPERIMENTAL 40
4.1 EQUIPOS 40
4.2 MATERIAS PRIMAS 42
4.3 CURVAS DE CALIBRACION PARA EL CONTROL DE REACCION 45
4.4 DETERMINACION DE LAS CONVERSIONES GLOBALES 46
4.5 PROCEDIMIENTO 47
5. RESULTADOS OBTENIDOS 49
5.1 RESULTADOS DE LAS CORRIDAS EN EL REACTOR BATCH
AGITADO
49
5.2 CONVERSION FINAL 63
5.3 GRAFICAS DE MOLES DE ETANOL/ VOLUMEN TOTAL DE RXN
CON RESPECTO AL TIEMPO DE REACCION
65
5.4 ANALSIS FISICOQUIMICO DEL BIODIESEL OBTENIDO 68
5.5 RELACION COSTO-BENEFICIO 69
6. ANALSIS DE RESULTADOS 71
7. CONCLUSIONES 76
8. RECOMENDACIONES 78
BIBLIOGRAFA 79
ANEXOS 82
INDICE DE TABLAS
Pg.
Tabla1. Propiedades fisicoqumicas del aceite de palma 12
Tabla 2. Composicin de cidos grasos del aceite de palma 12
Tabla 3 Propiedades fsico-qumicas del biodiesel 22
Vs. combustible diesel
Tabla 4 Caractersticas del biodiesel B20 23
Tabla 5 Biodiesel B20 comparado con el gasoil 23
Tabla 6. Datos de entalpa de formacin (25 C) a partir 25
de calores de combustin por mtodo de CARDOSO
Tabla 7. Datos de capacidades calorficas a 25 C, 27
por el mtodo de MISSERNARD
Tabla 8 Datos de energa libre de Gibbs 28
Tabla 9. Tabla Estequiomtrica 33
Tabla 10 Variacin de las constantes de equilibrio con la 35
Temperatura
Tabla 11 Combinacin de los niveles del proceso con 37
el catalizador bsico
Tabla 12 Combinacin de los niveles del proceso con 38
el catalizador cido
Tabla 13 Mtodos de anlisis para la materia prima 39
Tabla 14 caracterizacin fsico- qumica del aceite de palma 42
Tabla 15 ndice de refraccin del aceite de palma por 42
lote de produccin
Tabla 16 Viscosidad y densidad del aceite de palma 43
por lote de produccin.
Tabla 17. Ficha tcnica del etanol 43
Tabla 18 Comparacin en la equivalencia de porcentaje 45
de catalizador cargado al reactor.
Tabla 19 Correlaciones de las curvas de calibracin 45
Tabla 20, ensayo 1: RM= 5,34 1 % de catalizador Bsico 49
Tabla 21, ensayo 2: RM= 6,67 1 % de catalizador Bsico 50
Tabla 22, ensayo 3: RM= 8,00 1 % de catalizador Bsico 51
Tabla 23, ensayo 4: RM= 5,34 3 % de catalizador Bsico 52
Tabla 24, ensayo 5: RM= 6,67 3 % de catalizador Bsico 53
Tabla 25, ensayo 6: RM= 8,00 3 % de catalizador Bsico 54
Tabla 26, ensayo 7: RM= 5,34 1 % de catalizador cido 55
Tabla 27, ensayo 8: RM= 6,67 1 % de catalizador cido 56
Tabla 28, ensayo 9: RM= 8,00 1 % de catalizador cido 57
Tabla 29, ensayo 10: RM= 5,34 3 % de catalizador cido 58
Tabla 30 ensayo 11: RM= 6,67 3 % de catalizador cido 59
Tabla 31 ensayo 12: RM= 8,00 3 % de catalizador cido 60
Tabla 32 ensayo 13: RM= 11.02 5% de catalizador cido 61
Tabla 33 ensayo 14: RM= 12.00 3.84% de catalizador cido 62
Tabla 34 conversiones finales con el catalizador Bsico 63
Tabla 35 conversiones finales con el catalizador cido 64
Tabla 36 Anlisis por ensayos del biodiesel obtenido 68
Tabla 37 Resumen del Anlisis fisicoqumico del 69
Biodiesel Vs aceite
Tabla 38 Costos de materia prima y precio de 69
venta de productos y subproductos
Tabla 39 correlaciones de costo - beneficio, por catalizador 70
INDICE DE FIGURAS
Pg.
Figura 1, Principales productores de aceite de palma en 1999 10
Figura 2, Consumo per cpita de aceite de palma en el mundo, 11
Amrica latina y Colombia
Figura 3. Esquema de la produccin de biodiesel en un 17
proceso por lotes
Figura 4, Esquema de la reaccin de transesterificacin 18
Figura 5, Energa libre de Gibbs Vs. Rango de temperatura 31
Utilizado con el catalizador bsico.
Figura 6, Energa libre de Gibbs Vs. Rango de temperatura 31
Utilizado con el catalizador cido.
Figura 7, Variacin de la conversin de la Rxn 1, con respecto 34
a la Temperatura y la razn molar de alimentacin de etanol.
Figura 8, Variacin de la conversin de la Rxn 2, con respecto 34
a la Temperatura y la razn molar de alimentacin de etanol.
Figura 9, Variacin de las constantes de equilibrio de la Rxn 1, 36
Vs. la Temperatura
Figura 10, Variacin de las constantes de equilibrio de la Rxn 2, 36
Vs. la Temperatura.
Figura 11, Reactor BATCH agitado 40
Figura 12, ndice de refraccin Vs. moles de etanol presentes 46
Figura 13, Separacin de fases luego del lavado 48
Figura 14, Separacin de fases con formacin de jabn 48
Figura 15, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn 65
con 3% de catalizador (RM= 8)
Figura 16, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn a 66
T = 40C y relacin molar (RM) =8.
Figura 17, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 66
con 1% de catalizador cido y RM= 5,34.
Figura 18, Moles de EtOH/Vol,Total Vs. Tiempo de Reaccin 67
con 5% de catalizador TPT, T= 70C y RM=11.02.
Figura 19, Comparacin de avance de la reaccin con respecto 67
al tipo de catalizador usado.
Figura 20, Viscosmetro rotacional 86
Figura 21, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 89
con 1% de catalizador Bsico
Figura 22, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 89
a T = 40 C y RM =5,34.
Figura 23, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 90
con T =40 C y 1% de catalizador cido
Figura 24, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 90
con T =40 C y 3% de catalizador Bsico.
Figura 25, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 91
con 3% de catalizador cido.
Figura 26, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 91
a T =40 C y RM = 5,34.
Figura 27, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 92
a T =70 C y RM = 6,67.
Figura 28, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 92
a T =50 C y 1% de catalizador cido.
Figura 29, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 93
a T =70 C y 1% de catalizador cido.
Figura 30, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 93
con 1% de catalizador Bsico y RM = 6,67
Figura 31, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 94
con 3% de catalizador Bsico y RM = 5,34
Figura 32, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 94
a T =70 C y RM = 5,34.
Figura 33, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 95
a T =70 C y RM = 6,67.
Figura 34, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 95
a T =70 C y 1% de catalizador Bsico.
Figura 35, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 96
a T =70 C y 3% de catalizador Bsico.
Figura 36, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 96
con 3% de catalizador cido y RM = 8,00
Figura 37, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 97
con 3% de catalizador cido y RM = 5,34
Figura 38, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 97
a T =70 C y RM = 5,34.
Figura 39, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 98
a T =70 C y RM = 8,00
Figura 40, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 98
a T =50 C y RM = 8,00.
Figura 41, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 99
a T =40 C y 3% de catalizador cido.
Figura 42, Concentracin de etanol/Vt Vs. tiempo de Rxn, 99
a T =70 C y 3% de catalizador cido.
Figura 43. Moles de EtOH/Vol.Total Vs.Tiempo de Rxn 100
con 3.84% de Catalizador TPT, RM =12 y T =50C
Figura 44, Concen
