Kinetic modeling of biodiesel production in supercritical state with heterogeneous catalyst
| Autor: | Brondani, Leoni Nogueira |
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| Přispěvatelé: | Castilhos, Fernanda de, Salau, Nina Paula Gonçalves, Giudici, Reinaldo |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2018 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) instacron:UFSM |
| Popis: | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The main objective of this study was to develop a kinetic model for catalytic supercritical reaction with methyl acetate to produce fatty acid methyl esters. Reaction models and estimated kinetic parameters were proposed for soybean oil and macaw oil reactional systems. An analysis method was developed to quantify the reaction components of both systems. An algorithm for model simulation and global optimization of kinetic parameters was implemented in MatLab® software, using a hybrid method for optimization by Particle Swarm Optimization (PSO) plus lsqnonlin and the ode15s routine, for resolution of EDO’s system. In first paper presented in this work, Arrhenius kinetic constants, activation energy (EA) and pre-exponential factor (k0) were adjusted to model proposed for reaction of soybean oil with methyl acetate catalyzed by Ca-Mg-Al mixed oxide. As results, it was discussed the influence of pre-critical and supercritical stages on reaction rates, the temperature influence in degradation rates of triacetin and triglycerides and the catalyst relevance in order to decrease required energy conditions and minimize unwanted degradation reaction. In second paper presented in this work, EA and k0 were adjusted to each reaction for reactional system of macaw oil with methyl acetate catalyzed by γ-alumina. As results, it was discussed the contribution of free fatty acids esterification and the acylglycerols interesterification to methyl esters production and the existence of parallel reactions between acetic acid and glycerol acetates. Through statistical validation, it was possible to prove that proposed models and estimated parameters offer a good fit for kinetic data obtained. O objetivo principal deste estudo foi desenvolver um modelo cinético para o sistema supercrítico com catálise heterogênea da reação de produção de biodiesel utilizando acetato de metila. As reações utilizando como matéria-prima glicerídica o óleo de soja e o óleo de macaúba tiveram modelos reacionais propostos e parâmetros cinéticos estimados. Foi desenvolvido um método de preparo de amostra e de análise através de Cromatografia Gasosa para quantificar os componentes reacionais de ambos sistemas. Um algoritmo para simulação dos modelos e otimização global dos parâmetros cinéticos foi implementado através do software MatLab®, utilizando estratégia híbrida de busca para otimização, sendo utilizado o método estocático Particle Swarm Optimization (PSO) e um método heurístico para refinamento do melhor conjunto encontrado. Para resolução do sistema de EDO’s, utilizou-se a rotina ode15s. No primeiro artigo apresentado neste trabalho, as constantes cinéticas de Arrhenius, energia de ativação (EA) e fator pré-exponencial (k0), foram ajustadas para o modelo reacional proposto à reação de óleo de soja com acetato de metila catalisado por óxido misto de Ca-Mg-Al. Como resultados, abordaram-se a influência dos estágios pré-crítico e supercrítico total nas taxas reacionais, a relação de degradação de triacetina e triglicerídeos com o aumento de temperatura e a importância do catalisador a fim de diminuir as condições energéticas e minimizar as reações indesejadas de degradação. No segundo artigo apresentado neste trabalho, EA e k0 para cada reação proposta à reação de óleo de macaúba com acetato de metila catalisado por γ-alumina foram estimados. Como resultados, abordaram-se a contribuição das reações de esterificação dos ácidos graxos livres e da interesterificação dos acilgliceróis para a produção de ésteres metílicos e a existência de reações paralelas entre ácido acético e os acetatos de glicerinas. Através da validação estatística, foi possível comprovar que os modelos propostos e os parâmetros estimados oferecem um bom ajuste para os dados cinéticos obtidos. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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