Productie Biodiesel Zuuresterficatie

[chemistryguy]

Goedemiddag,
Ik ben momenteel bezig met het produceren van biodiesel doormiddel van een zuuresterficatie.
 
FFA + MeOH + H2SO4 --> Methylester + H2O   (evenwichts reactie)
 
Feedstock: 15% Vetzuren, 75% Triglyceride
 
Instrumenten: Roerboon, bekerglas met horlogeglas, thermometer, verwarmingsplaat met roerder.
 
-100g Feedstock (verwarmen tot 65graden)
-10g MeOH (overmaat, direct toevoegen aan het vet en afsluiten met een horlogeglas)
-1g Zwavelzuur (catalysator, druppelend toevoegen)
 
-Reactietijd 60min
 
De vetzuren worden goed omgezet tot methylester (geanalyseerd op de GC), maar tijdens het doseren van het zwavelzuur ontstaat er een verbranding, een soort van polymeren.
 
Ik heb al geprobeerd om minder zwavelzuur te doseren maar dan krijg je geen goede omzetting. 
 
Iemand een idee om deze verbranding tegen te houden??
 
 
 

[Marko]

Het is niet duidelijk wat je verstaat onder verbranden. Verkoling? Weet je dat er polymeren worden gevormd of denk je dat? Als je veel onverzadigde vetzuren hebt zijn er allerlei nevenreacties, met bijkomende warmteontwikkeling, mogelijk. Polymerisatie ligt niet zo voor de hand.
 
Ik begrijp niet waarom je eerst een mengsel maakt met methanol en dit verwarmt tot het kookpunt van methanol zonder te refluxen. Ook begrjip ik niet waarom je al druppelend iets toevoegt (dit is normaal omdat de reactie heftig verloopt) maar wel alvast begint met verwarmen.
 
Voeg het zwavelzuur bij kamertemperatuur toe, en begin dan met verwarmen. Dat kan al schelen. Of los je zwavelzuur op in het methanol dat je gebruikt, en voeg het op die manier toe. Want, toedruppelen of niet, die druppel zwavelzuur die in de vloeistof valt bevat een hele hoge concentratie aan sterk zuur. Dat betekent dat op de plaats waar die druppel in de vloeistof komt, alsnog een hele heftige reactie kan optreden. Beter is dus om je zwavelzuur verdund toe te voegen. 

[chemistryguy]

Het betreft dierlijkvet dus zeer weinig onverzadigde vetzuren. Dit product moet verwarmd worden omdat het anders niet verpompbaar is (productie proces). Normaal verwarmen we het tot 55graden en voegen wij er MeOH aan toe. Vervolgens wordt er geleidelijk zwavelzuur gedoseerd. Het FFA ligt normaal gesproken rond de 15%, wat met 1% zwavelzuur bijna volledig wordt omgezet tot methylester. Nadat het zwavelzuur is toegevoegd vormt er pas na 15min black sludge (plakkerige massa) ik heb het idee dat het gepolymeriseerde triglyceriden zijn aangezien het FFA bijna volledig is omgezet tot methylester. Het toevoegen van zwavelzuur aan Methanol heb ik ook geprobeerd maar dan krijg je dimethylsulfaat wat A niet zo gezond is en B water vormt. Het lijkt er op dat de "black sludge" zich vormt wanneer het FFA is omgezet tot methylester.

[Marko]

triglyceriden kun je eigenlijk alleen polymeriseren als je ook een dicarbonzuur aanwezig hebt. Onverzadigde vetzuren kunnen het een en ander doen via de dubbele bindingen. Maar als het dierlijk vet is zit er misschien ook nog wat ander spul, eiwitbasis of iets dergelijks, dat meereageert. Of nog wat anders, daar valt zo eigenlijk niks over te zeggen. 
 
Over de vorming van dimethylsulfaat hoef je je geen zorgen te maken. Dat ontstaat echt niet als je bij kamertemperatuur zwavelzuur en methanol mengt. En al zou dat, het is inderdaad niet gezond, maar zwavelzuur in methanol is ook niet gezond. En dat er water ontstaat, klopt. Maar in ruil daarvoor krijg je dan wel een veel betere methylerings-agent dan methanol zelf. 
 
Terzijde: Oplossingen van zwavelzuur in methanol worden verkocht met precies dat doel dat jij beoogt: derivatiseren van vetzuren, bijvoorbeeld voor gebruik in GC-analyses. Ik zou me niet echt niet druk maken over het zelf maken van zo'n oplossing.

[chemistryguy]

Bedankt voor je info!
 
Ik ben ondertussen een stukje verder en heb de volgende opstelling gemaakt:
 
Roerplaat met verwarmer, erlenmeyer, reflux en thermometer.
 
- 100g Feedstock FFA 15% (Dierlijkvet)
- 1g H2SO4
- 10g MeOH
 
Reactie temp 60-65 omzet is OK en geen "Black Sludge" 60min
Reactie temp ~70 ontstaat er "Black Sludge" 60min
 
Zou dit komen door een te snelle reactie (warmte) of een te snelle Reflux (kookpunt MeOH)