The factors affecting the rate of preparation and the content of rapeseed oil methyl esters by using sodium methylate as a catalyst | Rapšu eļļas metilesteru iegūšanas reakcijas ātrumu un esteru saturu ietekmējošie faktori nātrija metilāta katalīzes apstākļos

Latvian. Biodīzeļdegvielu iegūšanā par reakcijas katalizatoriem parasti izmanto sārmu metālu hidroksīdus vai to alkoholātus. Sārmu metālu alkoholātu (aktivitāte uz pāresterificēšanās reakcijas procesu ir augstāka nekā to pašu sārmu metālu hidroksīdiem. Turpretī reakcijā ar augu eļļā esošajām brīvajām taukskābēm hidroksīdi veido ziepes un ūdeni, bet attiecīgi reakcijā ar alkoholātiem ziepes un spirtu, kurš tālāk var piedalīties biodīzeļdegvielas veidošanās reakcijā. Izdalītais ūdens hidroksīda gadījumā nelabvēlīgi ietekmē biodīzeļdegvielas iegūšanas procesu hidrolizējot triglicerīdus. Veidojas liels daudzums ziepju, kuras apgrūtina reakcijas masas maisīšanu, samazina produkta iznākumu un tīrību. Triglicerīdu, spirta un katalizatora koncentrāciju, kā arī temperatūras un reakcijas laika ietekmes izpēte uz pāresterificēšanas procesu un tā optimizācija ir viens no veidiem kā radīt ekonomisko efektu biodīzeļdegvielas iegūšanā. Lai noskaidrotu RME (rapšu eļļas metilesteru) iegūšanas reakcijas apstākļus no rafinētas rapšu eļļas, veiktas eksperimentu virknes par pamatu izmantojot rūpnieciskajiem procesiem raksturīgus apstākļus. Darbā noskaidrots, ka eksperimenta apstākļos laika intervālā līdz 180 min RME koncentrācija rapšu eļļas slānī ir tieši proporcionāla RME iznākumam. Sakarību raksturo vienādojums Y=1.00298×C-3.650 (r=0.974), kur Y- RME iznākums, bet C – RME saturs eļļas slānī. Izpētīts, ka palielinot metanola molāro attiecību (no 3.2 līdz 7.0 moliem pret rapšu eļļu), NaOCH3 koncentrāciju (no 0.25 līdz 2.5 masas % no rapšu eļļas) un reakcijas temperatūru (no 30 līdz 80 ºC) palielinās līdzsvara iestāšanās ātrums un RME iznākums attiecīgi pieaug par 2.0, 11.0 un 3.0%. Periodisku procesu realizācijai ieteicamā reakcijas temperatūra ir 40 - 50oC, metanola molārā attiecība 4.0 moli un NaOH koncentrāciju 0.75%, izmantojot nepārtrauktus procesus reakciju efektīvi būtu realizēt augstākā temperatūrā ar mazākiem katalizatora un metanola daudzumiem.

English. The most commonly used catalysts in the transesterification reaction for biodiesel production are alkali metal hydroxides or their alcoholates. The activity of alkali metal alcoholates in the transesterification process is higher than that of metal hydroxides of the same alkali. In addition, hydroxides form soap and water in reaction with the free fatty acids in vegetable oils, whereas alcoholates form soap and alcohol, which can further participate in the biodiesel formation reaction. The released water in case of hydroxide adversely affects the biodiesel extraction process by hydrolyzing the triglycerides. The study of the influence of concentration of triglyceride, alcohol and catalyst, as well as the temperature and the reaction time on the transesterification process and its optimization is a way to achieve the economic impact of biodiesel extraction. To determine suitable reaction conditions for the extraction of RME (rapeseed oil methyl esters) from rapeseed oil produced in Latvia, a series of experiments were conducted under conditions characteristic of industrial processes. It has been found that RME concentration in rapeseed oil layer is directly proportional to RME yield under experimental conditions at time interval to 180 minutes. Coherence is described by equation Y=1.00298×C-3.650 (r = 0.974), where Y – RME yield, but C – RME content in oil layer. By increasing molar ratio of methanol (from 3.2 to 7.0 moles against rapeseed oil), concentration of NaOCH3 (from 0.25 to 2.5 w% out of rapeseed oil) and reaction temperature (from 30 to 80 ºC), speed of equilibrium entrance and yield of RME increased approximately by 2, 11 and 3%, accordingly. For implementation of batch processes, the preferred reaction temperature is 40 – 50 ºC, the molar ratio of methanol/oil is 4/1 and the NaOCH3 concentration is 0.75%. However, when using continuous processes, the reaction would be more efficient at a higher temperature with lower quantities of catalyst and methanol.