Biodiesel är ett bra alternativ till petroleumdiesel. Produktion av biodiesel är en relativt enkel process. Vegetabilisk olja eller animaliskt fett reagerar med alkohol och omförestras till biodiesel (monoalkylestrar). En homogen katalysator, vanligen KOH eller NaOH, behövs för att reaktionen ska ske snabbt. Biodiesel har högre förbränningsverkningsgrad, högre cetantal, högre smörjbarhet samt mindre utsläpp av aromater och sulfider än petrodiesel. Dock har biodiesel sämre köldegenskaper än petrodiesel. Vid kyla bildas utfällningar, vilket utmanar producenter i länder med kallt klimat att de måste behandla produkten så att den klarar kylan under vintern samt uppfyller specificerade gränsvärden. Vid sämre köldegenskaper kan utfällningar orsaka igensättningar av pumpen i tankstationen samt filtret i dieselmotorn uppstå. Detta arbete gick ut på att undersöka köldegenskaper och föreslå åtgärder som förbättrar köldegenskaperna hos RME tillverkat av Ecobränsle i Karlshamn. Arbetet omfattade studie på råvaran, produktionsprocessen och lagring. Under arbetets gång har ordinära analysdata som utförs månadsvis vid produktionen för kvalitetskontroll samt analysdata som gjordes i syfte att studera och minska utfällningarna sammanställts. Analyserna tillsammans med litteraturstudie användes till grund för identifiering och föreslag av åtgärder. Orsakerna till de noterade utfällningar hos Ecobränsles RME har visat sig vara fettsyrametylestrar (SFAME) och monoglycerider (MG). Båda grupperna har höga smältpunkter och sämre köldegenskaper. Ett sedimentationstest utfört vid -20 oC lagring har visat ökning av SFAME- halt från 6,1 vol.% till 18,79 vol.% i provets botten, vilket indikerar att SFAME huvudsakligen förorsakar utfällningarna. Ecobränsles månadstester från 10 tillfällen har visat MG-halt över 0,50 vikt% vilket är rekommendationsgränsen, dvs orsakar troligen även MG utfällningar. Åtgärder som kan minska mängden SFAME omfattar vinteradditiv, kristallisation, modifikation av fettsyraalkylestrar. I detta arbete har kristallisation redogjorts i detalj. Åtgärder som minskar MG omfattar förbättring av reaktionsförhållande med tonvikt på optimering av alkohol till olja molförhållande samt adsorption med kiselbaserade adsorbenter. Vinteradditiv, fraktionerad kristallisation med tillsats av lösningsmedel och förbättring av reaktionsförhållande är de mest effektiva åtgärder. Användning av vinteradditiv samt minskning av mängden MG genom förbättring av reaktionsförhållanden har föreslagits som första åtgärdsalternativ för Ecobränsle då det är billigt och effektivt. Fraktionerad kristallisation med lösningsmedel kan vidtas som andra alternativ ifall signifikant förbättring av köldegenskaperna inte åstadkoms. / Biodiesel is a good alternative to petroleum diesel. Biodiesel production is a relatively simple process. Vegetable oil or animal fat reacts with alcohol and is transesterified to biodiesel (mono alkyl esters). A homogeneous catalyst, usually KOH or NaOH, is needed for the reaction to proceed rapidly. Biodiesel has a higher combustion efficiency, higher cetane number, higher lubricity and less emissions of aromatics and sulphides. However, biodiesel has poor cold flow properties. At low temperatures, precipitates form, which challenges producers in countries with cold climates that they must treat the product so that it can withstand the cold during the winter and meets specified lim it values. Precipitation may cause clogging of the pump in the filling station and the filter in the diesel engine. This work investigates precipitates that have been noted in RME produced from Ecobränsle i Karlshamn and proposes methods that improve the cold flow properties of RME. The work included study of the raw material, the production process and storage. During the work, ordinary data analysis that are carried out monthly during RME production for quality control and data analysis that was made for the purpose of studying and solving the precipitates have been compiled from Ecobränsle. The analyzes together with literature studies were used as a basis for identifying the precipitates and proposing improvement methods. The causes have been shown to be fatty acid methyl esters (SFAME) and monoglycerides (MG). Both groups have high melting points and poorer cold flow properties at low temperature. A sedimentation test from sample stored at -20 oC for 8 months has shown an increase in SFAME composition from 6.1 vol.% to 18.79 vol.% at the bottom of the sample, which indicates that SFAME is the main cause of the precipitates noted in Ecobränsles RME. Ecobränsle's RME monthly conducted test from 10 occasions showed MG content above 0.50% by weight which is the solubility limit. Thus, even MG is likely to causes RME to precipitate. Available methods used to reduce the amount of SFAME include winter additives, crystallization, modification of fatty acid alkyl esters. In this work, crystallization has been described thoroughly. Available methods used to reduce MG include improving the reaction conditions with emphasis on optimizing the alcohol to oil molar ratio and adsorption with silicon-based adsorbents. Winter additives, solvent crystallization and improvement of reaction conditions are the most effective ways to improve cold flow properties. The use of winter additives and MG reduction through improvement of reaction conditions have been proposed as a first alternative for Ecobränsle as it is cheap and efficient. Solvent crystallization could be considered as a second alternative if significant improvement of the cold flow properties is not achieved by the proposed methods.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-322716 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Yebyo, Haben Tesfamariam |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0025 seconds