Springen naar inhoud

Produceren van biodiesel en nevenprocessen.


  • Log in om te kunnen reageren

#1

koekjesbakker

    koekjesbakker


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 april 2011 - 19:37

Voor eerste jaar chemie aan ugent moeten we met een groep verhandeling schrijven over "van petro- naar agrochemie". Een van de zaken die aan bod komt bij dit onderwerp is uiteraard biodiesel. Ik zat wat met problemen en het zou fantastisch zijn moest iemand mij wat verduidelijking kunnen brengen. Dit is ook puur de theorie dus ik hoef geen rekening te houden met hoeveelheden en extra stappen enzo. Gewoon algemeen het principe van productie biodiesel uitleggen en nevenreacties.


Ik vertrek dus met een triglyceride, methanol en NaOH als katalysator.

-Transesterificatie

a) Volgens sommige bronnen wordt eerst methanol en NaOH met elkaar opgelost en vindt er
een evenwichtsreactie plaats waarbij methyloxide en water wordt gevormd.

CH3-OH + NaOH <=> CH3-O-Na + H2O

Dan vervolgens reageert het methyloxide met het triglyceride tot de biodiesel, glycerol
en nog een natriumion:

Triglyceride + 3CH3-O-Na <=> vetzuurmethylester +glycerol + Na+

b) Andere bronnen laten dan weer de eerste evenwichtsreactie met methyloxide als
reagerend product weg en laten de katalysator boven de reactiepijl staan.

Triglyceride + 3CH3-OH <=> 3 vetzuurmethylesters + glycerol

Het probleem dat ik heb is dat indien a) zou kloppen, het gevormde water ook een rolzal spelen in de verzepingsreacties.

-Verzepingsreacties

c) Bij de transesterificatie wordt de olie verwarmd en zullen de triglyceriden uit
elkaar vallen in vrije vetzuren (FFA's) en di- en monoglyceriden.
De vrije vetzuren reageren dan met de aanwezige katalysator en er grijpt een
verzepingsreactie plaats waarbij water en zeep wordt gevormd.

Vrije vetzuren + NaOH -> zeep + H2O

d) Het gevormde water zou dan triglyceriden hydrolyseren waarbij glycerol en vrije
vetzuren gevormd worden. Ook eventueel water uit a) zou dan bijdragen in deze reactie.

Triglyceride + water -> Vrijevetzuren + glycerol

Na deze reactie zouden de vrijgekomen vetzuren terug de reactie in c) ondergaan en weer
water worden die dan opnieuw reageert met de triglyceriden zoals in d) enzovoort.

Klopt mijn logica een beetje of zit ik helemaal fout? Want nu lijkt mij het probleem dat deze zeepreactie zal blijven escaleren. Buiten het droog houden van de olie kan hier toch niets aan gedaan worden?

-Titratie?
Er zou ook blijkbaar een titratie moeten uitgevoerd moeten worden die het aantal FFA's meet. Daaruit zou men dan kunnen afleiden hoeveel van de katalysator op zal gaan naar verzeping met de vrije vetzuren, maar ik snap niet goed hoe dit in het plaatje past aangezien er dan water wordt gevormd c) en de reactie blijft doorgaan...

Sorry voor de lange tekst, maar ik zit er al een paar dagen mee en dan kon ik het best helemaal uittypen.

Alvast bedankt!!!

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8933 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 april 2011 - 00:32

-Transesterificatie

a) Volgens sommige bronnen wordt eerst methanol en NaOH met elkaar opgelost en vindt er
een evenwichtsreactie plaats waarbij methyloxide en water wordt gevormd.

CH3-OH + NaOH <=> CH3-O-Na + H2O

Dan vervolgens reageert het methyloxide met het triglyceride tot de biodiesel, glycerol
en nog een natriumion:

Triglyceride + 3CH3-O-Na <=> vetzuurmethylester +glycerol + Na+

b) Andere bronnen laten dan weer de eerste evenwichtsreactie met methyloxide als
reagerend product weg en laten de katalysator boven de reactiepijl staan.

Triglyceride + 3CH3-OH <=> 3 vetzuurmethylesters + glycerol

Het probleem dat ik heb is dat indien a) zou kloppen, het gevormde water ook een rolzal spelen in de verzepingsreacties.


Dat is helemaal geen probleem, want bij de eerstgenoemde reactie zal het glycerol niet als glycerol vrijkomende maar als (tri)alkoxide, en zal vervolgens met het gevormde water reageren tot glycerol en OH-.
Netto ontstaat er geen water, en netto wordt er geen OH- verbruikt.

-Verzepingsreacties


Verzeping kan op 2 manieren, welk mechanisme er optreedt maakt voor de samenstelling van het eindproduct niet uit. OH- kan direct een ester aanvallen, waarbij een alcohol en een zuurrestion vrijkomen. Wat ook kan is dat een watermolecuul dit doet, hierbij komt een alcohol en een vrij vetzuur vrij. Zo'n vrij vetzuur kan vanzelfsprekend met een OH- reageren, waarbij water vrijkomt. In alle gevallen staan de reacties die je geeft in de verkeerde volgorde.

-Titratie?
Er zou ook blijkbaar een titratie moeten uitgevoerd moeten worden die het aantal FFA's meet. Daaruit zou men dan kunnen afleiden hoeveel van de katalysator op zal gaan naar verzeping met de vrije vetzuren, maar ik snap niet goed hoe dit in het plaatje past aangezien er dan water wordt gevormd c) en de reactie blijft doorgaan...


Een titratie is geen verzepingsreactie en geen transesterificatie. Een titratie wordt onder andere omstandigheden (lagere temperatuur en concentratie) uitgevoerd, en bovendien met minder base - namelijk precies die hoeveelheid die nodig is om de vrije vetzuren te laten reageren. En verder: Een titratie aan de biodiesel vertelt je iets over de hoeveelheid vrije zuurgroepen in je biodiesel, en daarmee iets over de kwaliteit (vanwege mogelijke schade aan de motor/afdichtingen zijn er strikte eisen aan de hoeveelheid vrije zuren in de brandstof). Die titratie zal je dus vertellen hoeveel base er op is gegaan, niet hoeveel er op zal gaan.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#3

koekjesbakker

    koekjesbakker


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 april 2011 - 09:56

Alvast bedankt om de tijd te nemen om te antwoorden ;)



Verzeping kan op 2 manieren, welk mechanisme er optreedt maakt voor de samenstelling van het eindproduct niet uit. OH- kan direct een ester aanvallen, waarbij een alcohol en een zuurrestion vrijkomen. Wat ook kan is dat een watermolecuul dit doet, hierbij komt een alcohol en een vrij vetzuur vrij. Zo'n vrij vetzuur kan vanzelfsprekend met een OH- reageren, waarbij water vrijkomt. In alle gevallen staan de reacties die je geeft in de verkeerde volgorde.


Dus als ik u goed verstaan heb treden volgende nevenreacties op in het vat na NaOH en MeOH toe te voegen aan de triglycerides.

a) allereerst reageren de aanwezige vrije vetzuren met NaOH tot zeep en water.
RCOOH + NaOH -> H2O +RCOONa

b) In aanwezigheid van het gevormde water verzepen de triglycerides door te reageren met de base.
TriGlyceriden + 3NaOH -> Glycerol + 3 RCOONa (in water=katalysator)

c) Triglyceriden vormen met water (in basisch milieu?) vrije vetzuren.
TriGlyceriden + 3 H2O ->Glycerol +3 RCOOH

d) De gevormde vrije vetzuren reageren met NaOH tot zeep en water.
RCOOH + NaOH -> H2O +RCOONa

terug naar b)

Heb ik het goed?

#4

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8933 berichten
  • VIP

Geplaatst op 24 april 2011 - 10:44

Ja, bijna goed.

Waar het om gaat is dit: Er zijn een hoop OH- ionen die direct zullen reageren met een estergroep, maar er zijn ook H2O-moleculen, en die hebben ook de mogelijkheid om met een ester te reageren. Weliswaar langzamer, maar toch. Alleen zal in het laatste geval een vetzuur ontstaan, dat in de aanwezigheid van OH- snel weg zal reageren. Via welke weg de reactie ook loopt, de totaalreactie is hetzelfde.

Tenslotte: Het is niet zo dat een triglyceride alleen met 3 H2O of alleen met 3 OH- zal reageren. Elke estergroep in het molecuul reageert afzonderlijk. En zolang er maar veel methanol (en methoxide-ionen) aanwezig is, zal de transesterificatie de overhand hebben.




Ja, bijna goed.

Waar het om gaat is dit: Er zijn een hoop OH- ionen die direct zullen reageren met een estergroep, maar er zijn ook H2O-moleculen, en die hebben ook de mogelijkheid om met een ester te reageren. Weliswaar langzamer, maar toch. Alleen zal in het laatste geval een vetzuur ontstaan, dat in de aanwezigheid van OH- snel weg zal reageren. Via welke weg de reactie ook loopt, de totaalreactie is hetzelfde.

Tenslotte: Het is niet zo dat een triglyceride alleen met 3 H2O of alleen met 3 OH- zal reageren. Elke estergroep in het molecuul reageert afzonderlijk. En zolang er maar veel methanol (en methoxide-ionen) aanwezig is, zal de transesterificatie de overhand hebben.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#5

koekjesbakker

    koekjesbakker


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 april 2011 - 12:05

En daarom dus dat men een overmaat aan methanol toevoegt?

Dus de transesterificatie zal het snelst gaan,
daarna de verzepingsreactie b)
en daarna reacties c) en d), zolang de concentratie aan water en vrije vetzuren zo laag mogelijk gehouden wordt ?

#6

gustav

    gustav


  • 0 - 25 berichten
  • 2 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 april 2012 - 14:27

Blijf bij de hoeveelheden van de eerste test.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures