Diseño y construcción de un reactor hibrido tipo batch para la producción de biocombustibles: biodiésel y bioetanol como caso de estudio.

Solís Ulloa, Juan Carlos (2017) Diseño y construcción de un reactor hibrido tipo batch para la producción de biocombustibles: biodiésel y bioetanol como caso de estudio. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Vista previa

Texto 1080289821.pdf - Versión Aceptada Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (16MB) | Vista previa

Resumen

Actualmente, la producción de biocombustibles como el biodiesel y el bioetanol se lleva a cabo en un proceso separado, siendo los procesos de transesterificación y fermentación involucrados. El equipo donde se llevan a cabo estos procesos se llama reactores. Sin embargo, una de las desventajas de estos equipos es su alto costo de inversión. Razón por la cual en el presente trabajo se realizó un diseño y construcción de un prototipo que pudiese cumplir la función de realizar dos procesos en el mismo prototipo. El diseño del prototipo consistió en definir las geometrías y medidas de los componentes que conforman el prototipo, para después realizar un dibujo CAD en el software SolidWorks. Posteriormente se siguió con la etapa del construcción del prototipo a escala piloto el cual cuenta con un recipiente denominado metóxido, reactor y decantador para realizar el proceso de producción de biodiesel, dicho prototipo fue instrumentado con sensores de temperatura y nivel, una resistencia de 2000 W para suministrar calor a los procesos, 2 agitadores para el proceso de agitación y consta de 3 válvulas solenoides de 26 W a 120 V para transferir los fluidos de un recipiente a otro. Una vez terminada la etapa de construcción se realizó la etapa de producción del biodiesel, que consistió primeramente, en evaluar el efecto de la relación molar aceite/metanol (RMA) y el tiempo del proceso sobre el rendimiento final del biodiesel a nivel laboratorio con la finalidad escalar ese parámetro a nivel reactor, la RMA vario de 3:1 y 6:1 (6 moléculas de metanol por 1 de aceite utilizada) y el tiempo de 15, 30, 45 y 60 minutos de proceso obteniendo como resultado que con una RMA de 6:1 con un tiempo de 60 minutos se obtuvo una conversión de 100 %, todos estos experimentos se llevaron a cabo a una temperatura de 60 ◦C y 400 rpm. Finalmente se realizó el proceso de transesterificación de biodiesel a escala piloto, donde se procesaron 36 kg de aceite usado mezclado con metano y KOH como catalizador, obteniéndose como resultado la obtención de biodiesel el cual fue caracterizado a partir de datos de destilación de acuerdo al método de la ASTM D86-04. Las propiedades determinadas del biodiesel, fueron: Viscosidad cinemática, densidad, ´índice de cetano y poder calorífico las cuales se encontraban en los rangos establecido por las normas de calidad del biodiesel. abstract Currently, the production of biofuels such as biodiesel and bioethanol is carried out in a separate process, with the transesterification and fermentation processes involved. The equipment where these processes are carried out is called reactors. However, one of the disadvantages of these equipment is its high investment cost. Reason why in the present work a design and construction of a prototype was made that could do the function of carrying out two processes in the same prototype. The design of the prototype consisted in defining the geometries and measurements of the components that make up the prototype, to then make a CAD drawing in the SolidWorks software. Subsequently, the construction stage of the prototype was continued on a pilot scale, which has a vessel called methoxide, reactor and decanter to carry out the biodiesel production process. This prototype was instrumented with temperature and level sensors, a 2000 W resistance. to supply heat to the processes, 2 agitators for the agitation process and consists of 3 solenoid valves from 26 W to 120 V to transfer the fluids from one container to another. Once the construction stage was completed, the biodiesel production stage was carried out, which consisted first of all in evaluating the effect of the oil / methanol molar ratio (RMA) and the time of the process on the final yield of the biodiesel at the laboratory level. In order to scale this parameter to reactor level, the RMA varied from 3: 1 and 6: 1 (6 molecules of methanol per 1 of oil used) and the time of 15, 30, 45 and 60 minutes of process obtaining as a result that with a RMA of 6: 1 with a time of 60 minutes a conversion of 100 % was obtained, all these experiments were carried out at a temperature of 60 ◦ C and 400 rpm. Finally, the process of transesterification of biodiesel at a pilot scale was carried out, where 36 kg of used oil mixed with methane and KOH was processed as a catalyst, obtaining as a result the obtaining of biodiesel which was characterized from distillation data according to the method of ASTM D86-04. The determined properties of biodiesel were: kinematic viscosity, density, cetane index and calorific value which were in the ranges established by the biodiesel quality standards.

Actions (login required)

Ver elemento