Loading...

Optimization of Production of Biodiesel

Azadfar, Mohsen | 2014

2666 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 46457 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Rashtchian, Davood; Adibi, Mina
  7. Abstract:
  8. Reduction in the oil reserves level and the increasing of fossil fuel prices and GHG has led to growing value of attention to biodiesel. Reserves of fossil fuels are running out and should have proper alternative for them. Environmental benign and renewable properties of biodiesel make it consider suitable candidate to replace fossil fuels.
    In this study, continuous production of biodiesel and optimization of important and influential parameters have been investigated. The method is concluded of trans esterification of soya oil with methanol as feed in presence of homogeneous catalyst of NaOH. The reactor was simple with high efficiency and low operational and investment cost. The reactor made of a tubular with different mixing elements which its design utilized a combination of advantages other reactors. Following 4- factors including; the methanol/oil molar ratio, flow rate of feed, the reaction temperature and the catalyst percent in 3-level were optimized for their effects on trans esterification efficiency by Taguchi experimental design.
    The optimized point in residence time of 1 minute and 41 seconds was obtained at: the methanol/oil molar ratio 4.5 reaction temperature 65ºC, mass flow rate of oil 30 g/min and the mass percent catalyst to oil 1% that ANOVA method calculated conversion response of 98.53%. Experimental data was resulted at this point in 94.7%.
  9. Keywords:
  10. Biodiesel ; Taguchi Optimization ; Optimization ; Production Process ; Spinning Disk Reactor ; Continuous Production

 Digital Object List

 Bookmark

  • 1 فصل اول: مقدمه
    • 1-1 نياز به يك سوخت جايگزين مناسب
      • 1-1-1 رشد روز افزون جمعيت
      • 1-1-2 افزايش مصرف سوخت
      • 1-1-3 كاهش سطح مخازن سوخت
      • 1-1-4 افزايش قيمت سوخت
      • 1-1-5 افزايش نگراني هاي محيط زيستي و آلودگي هوا
    • 1-2 بیودیزل چيست؟
      • 1-2-1 تاريخچه بیودیزل
      • 1-2-2 خصوصیات بیودیزل
        • 1-2-2-1 استانداردهای بیودیزل
        • 1-2-2-2 مزايا و معايب بيوديزل
      • 1-2-3 تاثیر بیودیزل بر روی کیفیت هوا
      • 1-2-4 مزایای اقتصادی و صنعتی بیودیزل
      • 1-2-5 منابع تولید بیودیزل
    • 1-3 آشنايي با طراحي آزمايشات
      • 1-3-1 روش تاگوچی
        • 1-3-1-1 آنالیز واریانس در طراحی آزمایشات
        • 1-3-1-2 اصطلاحات و نمادهاي تحليل واريانس:
        • 1-3-1-3 روش و فرمول هاي مربوطه براي محاسبه پارامترهاي تحليل واريانس
  • 2 فصل دوم: مروري بر مطالعات
    • 2-1 فرایند تولید بیودیزل
      • 2-1-1 استفاده مستقیم و مخلوط از روغن های گیاهی در موتورهای دیزلی
      • 2-1-2 آتشکافت
      • 2-1-3 ميكرو امولسیون
      • 2-1-4 ترانس استریفیکاسیون
        • 2-1-4-1 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست
          • 2-1-4-1-1 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست همگن
            • 2-1-4-1-1-1 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست همگن بازی
            • 2-1-4-1-1-2 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست همگن اسیدی
          • 2-1-4-1-2 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست ناهمگن
          • 2-1-4-1-3 ترانس استریفیکاسیون با استفاده از کاتالیست آنزیمی
        • 2-1-4-2 ترانس استریفیکاسیون غیر کاتالیستی
          • 2-1-4-2-1 تولید بیودیزل با فرآیند کمک حلال BIOX
          • 2-1-4-2-2 ترانس استریفیکاسیون با متانول فوق بحرانی
    • 2-2 سیستم پيوسته يا ناپيوسته
      • 2-2-1 توليد بيوديزل به روش پيوسته
    • 2-3 دسته اول: انواع راكتورهاي توليد بيوديزل با مصرف مستقيم انرژي
      • 2-3-1 راكتورهاي مخزني (CSTRs)
      • 2-3-2 راكتور كاويتاسيوني
      • 2-3-3 راكتور لوله هاي چرخنده (دوار) در يكديگر (STT)
      • 2-3-4 راكتور چرخان بستر ثابت (RPB)
      • 2-3-5 راكتور تماس دهنده سانتريفيوژي
    • 2-4 دسته دوم: انواع راكتورهاي توليد بيوديزل با مصرف غيرمستقيم انرژي
      • 2-4-1 راكتور بستر آكنده
      • 2-4-2 راكتور همزن ثابت
      • 2-4-3 راكتور جريان تناوبي
      • 2-4-4 راكتور ميكرو كانال
    • 2-5 دسته سوم: ساير راكتورها
      • 2-5-1 راكتور ريز موج
      • 2-5-2 راكتور غشايي
      • 2-5-3 تقطير – واكنشي
      • 2-5-4 راكتور تركيبي استاتيك ميكسر با التراسونيك
      • 2-5-5 راكتور گاز – مايع
      • 2-5-6 راكتور همزن جريان جت
      • 2-5-7 راكتور ديسك چرخان
    • 2-6 انواع روش هاي مخلوط كردن بدون اجزا متحرك
      • 2-6-1 طراحی خاص مسیر حرکت
      • 2-6-2 استاتيك ميكسرها
      • 2-6-3 بافل ها
      • 2-6-4 پركن ها
  • 3 فصل سوم: بخش تجربي و طراحی
    • 3-1 انتخاب فرايند توليد
    • 3-2 طراحي راكتور
    • 3-3 خوراك مصرفي
    • 3-4 دستگاهها و تجهيزات
      • 3-4-1 بخش راكتور
      • 3-4-2 بخش تزريق خوراك
      • 3-4-3 بخش كنترل دما
      • 3-4-4 بخش استاتيك ميكسرها
        • 3-4-4-1 استاتيك ميكسر مارپیچ
        • 3-4-4-2 بفل تك بخشي
        • 3-4-4-3 ساچمه
        • 3-4-4-4 پشم فلز
        • 3-4-4-5 پركن توري
      • 3-4-5 اتصالات:
    • 3-5 طراحي آزمايش
    • 3-6 شرح انجام آزمايش
      • 3-6-1 تهيه محلول
      • 3-6-2 كاليبراسيون دستگاهها
      • 3-6-3 انجام واكنش تولید بیو دیزل
      • 3-6-4 جداسازي
      • 3-6-5 تقطير محصولات
      • 3-6-6 شستشوی بیودیزل
      • 3-6-7 خشك كردن بيوديزل
    • 3-7 آناليز نمونه ها
      • 3-7-1 نحوه عملكرد H-NMR
  • 4 فصل چهارم: بخش مشاهدات، بررسی و تحلیل نتایج
    • 4-1 بررسی عملکرد استاتیک میکسر های مختلف در راکتور لوله ای برای تولید بیودیزل:
      • 4-1-1 مشاهدات آزمایشگاهی
      • 4-1-2 نتایج و تحلیل بررسی عملکرد استاتیک میکسرها
    • 4-2 بهینه سازی و بدست آوردن بهترین شرایط عملیاتی برای تولید بیودیزل توسط روش تاگوچی
      • 4-2-1 مشاهدات آزمایشگاهی
      • 4-2-2 نتایج بدست آمده از انجام آزمایشات جهت بهینه سازی شرایط عملیاتی برای تولید بیودیزل
      • 4-2-3 آنالیز واریانس
        • 4-2-3-1 درصد تبديل واكنش (HNMR):
          • 4-2-3-1-1 مراحل انجام آنالیز واریانس
          • 4-2-3-1-2 تطابق نتایج حقیقی و پیش بینی شده
          • 4-2-3-1-3 تأثیر پارامترهای مؤثر در درصد تبدیل واکنش
          • 4-2-3-1-4 نقطه عملکرد بهینه
        • 4-2-3-2 بازدهي
          • 4-2-3-2-1 مراحل انجام آنالیز واریانس
          • 4-2-3-2-2 تطابق نتایج حقیقی و پیش بینی شده
          • 4-2-3-2-3 تأثیر پارامترهای مؤثر در بازدهی
          • 4-2-3-2-4 نقطه عملکرد بهینه
  • 5 نتیجه گیری و پیشنهادات
    • 5-1 خلاصه نتایج و مباحث
    • 5-2 نتیجه گیری
    • 5-3 پيشنهادات
  • منابع و مراجع:
...see more