Study of the catalytic etherification of glycerol in high value-added products using a continuous reactor and varying pressures
| Autor: | Carolina Messias Marinho |
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| Přispěvatelé: | Hori, Carla Eponina, Dantas, Sandra Cristina, Lemos, Caroline Ortega Terra, Watanabe, Erika Ohta, Henriques, Cristiane Assumpção, Pires, Ricardo Francisco |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
canonical analysis
análise canônica Engenharia química ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA [CNPQ] glicerol glycerol Combustíveis - Aditivos reação em leito fixo planejamento de experimentos design of experiments eterificação catalítica várias pressões Biodiesel catalytic etherification fixed bed reaction various pressures |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFU Universidade Federal de Uberlândia (UFU) instacron:UFU |
| Popis: | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais A enorme quantidade de glicerol obtida durante a produção do biodiesel tem levado a diversas pesquisas ao redor do mundo em busca de melhor aproveitamento desse subproduto. A eterificação do glicerol é uma alternativa promissora que possibilita o uso dos produtos como aditivos de combustíveis e intermediários diversos na indústria química. O objetivo deste trabalho foi estudar a eterificação de glicerol com etanol usando os catalisadores Amberlyst 15 e Zeólita Beta em um reator de leito fixo. A influência de variáveis independentes do processo, pressão (7-10,3 MPa), temperatura (180-370 ºC), razão molar etanol/glicerol (4-30/1) e quantidade de catalisador (0-0,95 g) foi avaliada a partir de planejamentos compostos centrais. Houve um interesse especial na avaliação do efeito da pressão, uma vez que a mistura reacional formada por etanol e glicerol pode estar em uma ou duas fases, dependendo dessa variável associada a razão molar etanol/glicerol e a temperatura. As reações desenvolvidas com a Amberlyst 15, resultaram em um máximo de 97% para a conversão de glicerol (269 ºC, razão molar etanol/glicerol de 12:1, 0,78 g de catalisador e 2,5 MPa) e, em termos de rendimento em éteres, o estudo de otimização utilizando análise canônica levou a um valor ótimo de 69% (242 ºC, razão molar etanol/glicerol de 22:1, 0,63 g de catalisador e 7,1 MPa). As corridas experimentais realizadas com a Zeólita Beta apresentaram conversão máxima de 83% e rendimento em éteres ótimo de 50% nas mesmas condições experimentais (319 ºC, razão molar etanol/glicerol de 25:1, 0,69 g de catalisador e 7,9 MPa). Os resultados indicaram a viabilidade do processo da eterificação de glicerol com etanol em reator de leito fixo. Além disso, também demonstraram que não é necessário manter todos os reagentes apenas em fase líquida para minimização dos efeitos relacionados à transferência de massa e obtenção de bons resultados. The huge amount of glycerol obtained during the production of biodiesel has led to several research around the world in search of better use of this by-product. Glycerol etherification is a promising alternative that enables the use of products as fuel additives and various intermediates in the chemical industry. The objective of this work was to study the etherification of glycerol with ethanol using Amberlyst 15 and Zeolite Beta catalysts in a fixed bed reactor. We analyzed through a four-factor central composite design the influence of independent process variables including pressure (7-10.3 MPa), temperature (180-370 ºC), ethanol/glycerol molar ratio (4-30/1) and amount of catalyst (0-0.95 g). Special interest was taken in evaluating the effect of pressure, since this reaction mixture can be one or two phases depending on this variable associated with the ethanol/glycerol molar ratio and temperature. The reactions developed with Amberlyst 15 resulted in a maximum of 97% for glycerol conversion (269 ºC, 12:1 ethanol/glycerol molar ratio, 0.78 g catalyst and 2.5 MPa) and in terms of yield in ethers, the optimization study using canonical analysis led to an optimal value of 69% (242 ºC, ethanol/glycerol molar ratio of 22:1, 0.63 g of catalyst and 7.1 MPa). The experimental runs carried out with Beta Zeolite showed a maximum conversion of 83% and an optimum ether yield of 50% under the same experimental conditions (319 ºC, 25:1 ethanol/glycerol molar ratio, 0.69 g of catalyst and 7.9 g MPa). The results indicated the feasibility of the process of glycerol etherification with ethanol in a fixed bed reactor. Furthermore, they also demonstrated that it is not necessary to keep all reagents only in the liquid phase to minimize the effects related to mass transfer and obtain good results. Tese (Doutorado) |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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