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Título: Otimização do processo de pré-tratamento do óleo de algodão para produção de biodiesel
Título em inglês: Otimização of the process of daily pay-treatment of the oil of cotton for production of biodiesel
Autor(es): Santos, Regina Claudia Rodrigues dos
Orientador(es): Cavalcante Júnior , Celio Loureiro
Palavras-chave: Óleo de algodão
Planejamento experimental
Biodiesel
Transesterificação
Data do documento: 2010
Citação: SANTOS, R. C. R.; CAVALCANTE JUNIOR, C. L. (2010)
Resumo: A otimização do processo de pré-tratamento (refino) do óleo bruto de algodão, para obtenção de óleo semi-refinado, com aplicabilidade na produção de biocombustíveis, é o principal objetivo desse trabalho. Este por sua vez é motivado pela exploração de matériasprimas menos processadas e de menor custo para produção do biodiesel. Portanto, o emprego de óleo semi-refinado de algodão pode vir a contribuir para a redução nos custos de produção do biodiesel. As variáveis estudadas no pré-tratamento do óleo bruto de algodão foram escolhidas tendo como referencial o processo de refino convencional (refino químico) com soda cáustica. Os experimentos foram realizados utilizando planejamento experimental e os resultados foram interpretados de acordo com a metodologia de superfície de resposta. As variáveis estudadas foram: concentração e excesso de soda cáustica (solução de NaOH), temperatura inicial e final. As respostas foram avaliadas em função de alguns dos mais importantes parâmetros de qualidade do óleo semi-refinado obtido (cor, acidez e teor de sabão) e da quantidade do co-produto de refino (borra) produzido. O excesso de soda cáustica e a temperatura inicial foram às variáveis que influenciaram de modo mais significativo as respostas analisadas, dentro do alcance experimental estudado. A eficiência na conversão a ésteres metílicos mostrou-se dependente da qualidade (cor, acidez e sabão) do óleo semirefinado de algodão utilizado. A concentração do pigmento gossipol que está diretamente relacionado à cor do óleo de algodão, sugere que o mesmo pode estar influenciando na conversão da reação de transesterificação alcalina, por estar consumindo parte do catalisador. As condições ótimas determinadas experimentalmente foram: concentração e excesso de soda cáustica 25 % (p/p) e 100 % (p/p), temperatura inicial e final 40°C e 60°C, respectivamente. Nessas condições otimizadas o óleo semi-refinado obtido alcançou conversão de 94 % (p/p) a ésteres metílicos. Entretanto, o óleo obtido nas condições otimizadas, por apresentar ainda uma elevada concentração de sabão, foi submetido à lavagem com água, o qual reduziu seu teor de sabão. Assim, com esse óleo lavado/seco, após reação de transesterificação, alcançouse conversão de 96% (p/p) em metil-ester. Esse biodiesel, submetido a uma segunda reação de transesterificação conseguiu-se atingir uma conversão máxima de 98% (p/p), ficando dentro das especificações estabelecidas pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis)
Abstract: The optimization of the pre-treatment (refining) of crude cottonseed oil, in order to obtain semi-refined oil, its applicability in the production of biofuels is the main objective of this work. This objective is motivated by the investigation of less processed or cheaper raw materials, for instance, semi-refined cotton oil, in order to reduce the cost of biodiesel production. The conditions of pre-treatment studied for the cotton crude oil of were chosen based on the conventional caustic soda refining process (chemical refining). The proposed process of biodiesel production was evaluated and the optimal operating conditions range was identified by application of the factorial design and response surface methodology. The studied variables were concentration and the caustic soda excess (solution NaOH), initial and final temperatures. The responses were evaluated according some of the most important quality parameters of semi-refined oil obtained (color, acidity and content of soap) and the amount of co-product of refining (soapstock) produced. The caustic soda excess and initial temperatures are the variables that most significantly influenced the responses analyzed within the experimental range studied. The efficiency of conversion to methyl esters was dependent on the quality (color, acidity and concentration of soap) in the semi-refined cotton oil used. Gossypol concentration was found to be highly correlated with color cottonseed oil,suggesting that it may influence the conversion in the alkaline transesterification reaction,consuming part of the catalyst. The best result for laboratory-scale reactions was 94% (wt/wt)of ester conversion in optimum conditions, determined experimentally: concentration and caustic soda excess 25 % (wt/wt) and 100 % (wt/wt), initial and final temperatures 40 ° C and 60 ° C, respectively. These conditions the optimized semi-refined oil obtained conversion reached 94 % (wt/wt) of esters. However, the oil obtained under the conditions optimized for present a high concentration of soap, was subjected to washing with water, which reduced its content of soap. Then with the oil washed / dry, after transesterification reaction reached 96 % (wt/wt) of ester conversion. This biodiesel was again transesterificated reaching a conversion of 98 % (wt/wt), which, therefore, is within specifications established by the ANP
Descrição: SANTOS, R. C. R. Otimização do processo de pré-tratamento do óleo de algodão para produção de biodiesel. 2010. 117 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/14147
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