EXPERIMENTAL DETERMINATION AND MODELLING OF PHASE EQUILIBRIUM FOR WASHING STEP DURING BIODIESEL PRODUCTION FROM VEGETABLE OIL AND ANIMAL FAT MIXTURES

Abstract

Biyodizel üretiminde önemli bir yere sahip olan biyodizel-metanol-su sisteminin üçlü sıvı-sıvı denge verilerinin bilinmesi, ekipmanın geliştirilmesi ve proses tasarımı için önemli faydalar sağlar. Bu çalışmada, sıcaklığın ve sığır iç yağı miktarının biyodiesel-metanol-su üçlü sıvı-sıvı sistemlerinin denge verileri üzerine etkisi deneysel ve termodinamik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, potasyum hidroksit katalizörü (ağırlıkça % 1) varlığında mısır ve sığır iç yağı karışımlarının metanol (molar metanol/yağ oranı: 1/6) kullanılarak 60 ° C'de hacimce % 0, % 10 ve % 20 sığır iç yağı içeren biyodizel örnekleri üretildi. Biyodizel-metanol-su sistemi için üçlü denge çözünürlüğü verileri bulutlanma noktası (titrasyon) yöntemi kullanılarak belirlenirken, üçlü denge bağlantı doğrusu verileri ise denge hücre yöntemi kullanılarak 25 ° C, 35 ° C ve 45 ° C' de elde edildi. Deneysel sonuçlar, sıcaklığın, biyodizel-metanol-suyu üçlü sıvı-sıvı sisteminin çözünürlük eğrileri üzerindeki etkisinin düşük metanol bileşimlerinde önemsiz olduğunu ve yüksek metanol bileşimlerinde ise iki faz bölgesinin sıcaklığın artmasıyla azaldığını göstermiştir. Diğer tarftan biyodizel-metanol-su sistemlerinin üçlü sıvı-sıvı çözünürlük eğrileri, mısır yağı biyodizelinde sığır iç yağı konsantrasyonunun artmasıyla önemli ölçüde değişmediği gözlenmiştir. Elde edilen tüm denge bağlantı doğruları için biyodizel bakımından zengin fazda su bileşiminin ve su bakımından zengin fazda ise biyodizel bileşiminin düşük olduğu bulunmuştur. Elde edilen deneysel sonuçlardan, su bakımından zengin fazdaki metanol bileşimlerinin, biyodizel bakımından zengin fazdaki bileşimlerinden daha büyük olduğu gözlenmiştir. Deneysel olarak elde edilen denge bağlantı doğrusu verileri NRTL termodinamik aktivite katsayı modeli kullanılarak korele edilmiştir. Deneysel ve model sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu ortaya konmuştur. Deneysel ve model sonuçları arasındaki standart sapma 1.78% olarak belirlenmiştir

The ternary liquid-liquid equilibrium data of biodiesel-methanol-water system involved in the biodiesel production provides important tools for the development and design of the equipment. In this investigation, the effects of temperature and amount of beef tallow in corn oil on ternary liquid-liquid equilibrium data for the system of biodiesel-methanol-water were experimentally and thermodynamically examined.. In the experimental studies, the biodiesel samples (0%, 10% and 20% v/v beef tallow) were produced using the mixtures of corn oil and beef tallow with methanol (methanol to oil: 1/6, n/n) using potassium hydroxide of %1 (w/w) at 60 °C. The solubility data were determined using the cloud point titration method, while the tie-lines data were obtained by using the equilibration cell method for biodiesel-methanol-water systems at temperatures of 25 °C, 35 °C and 45 °C. It was found that the effect of temperature on the solubility curves of ternary liquid-liquid system of biodiesel-methanol-water was negligible at low methanol compositions but had a little effect at high methanol compositions. The ternary liquid-liquid solubility curves of biodiesel-methanol-water systems did not significantly change with the increasing of the beef tallow concentration in corn oil. It was observed that water composition was low in biodiesel-rich phase and also biodiesel composition was low in water-rich phase for all tie-lines obtained. The experimental tie-line equilibrium data were correlated with the NRTL activity coefficient model and a good agreement between experimental and calculated tie-line equilibrium data were observed. Average deviation between experimental and model results was determined as 1.78%.