شماره مدرك :
17767
شماره راهنما :
15515
پديد آورنده :
شمسي راد، حامد
عنوان :

بررسي آزمايشگاهي و بهينه سازي استخراج روغن و راكتور توليد بيوديزل از دانه گياه كلزا به روش فوق بحراني

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
فرايندهاي جداسازي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
دوازده، 75ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد قريشي
توصيفگر ها :
گياه كلزا , استخراج فوق بحراني , بيوديزل , روش سطح پاسخ
استاد داور :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/06/12
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
دانشكده :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/06/14
كد ايرانداك :
2852956
چكيده فارسي :
به¬دليل محدوديت ذخاير نفت، افزايش قيمت جهاني سوخت و مشكلات زيست محيطي ناشي از استفاده از سوخت هاي فسيلي، تمايل به استفاده از سوخت¬هاي جايگزين مانند بيوديزل و بيواتانول، افزايش يافته است. بيوديزل را مي¬توان از روغن¬هاي گياهي مانند كلزا توليد كرد. از دو روش سوكسله و فوق¬بحراني براي استخراج روغن، جهت مقايسه نتايج نهايي، استفاده شد. از دو حلال نرمال هگزان و متانول جهت دست¬يابي به بيشترين مقدار روغن در روش سوكسله استفاده شد. ميزان بازدهي بر حسب وزن خشك دانه براي نرمال هگزان و متانول، به¬ترتيب برابر با 86/47 و 12/51 درصد به¬دست آمد. در روش فوق¬بحراني از دي¬اكسيد كربن به¬دليل پايين بودن دما و فشار بحراني (32 درجه سلسيوس و 72 بار) و غير سمي بودن، استفاده شد. در روش فوق¬بحراني پارامترهاي اندازه نمونه، مقدار كمك حلال و زمان استاتيك با توجه به مطالعات كتابخانه¬اي، به¬ترتيب مش 35ـ20، 1 ميلي¬ليتر اتانول و 30 دقيقه، براي تمامي آزمايش-ها درنظر گرفته شد. پارامترهاي فشار، دما، نرخ جريان و زمان ديناميك در اين روش، به¬عنوان پارامترهاي موثر درنظر گرفته شد. فشار در محدوده 200ـ100 بار، دما در محدوده 62ـ42 درجه سلسيوس، نرخ جريان در محدوده 5/0ـ7/1 ميلي¬ليتر بر دقيقه و زمان ديناميك 110ـ30 دقيقه درنظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش سطح پاسخ، مركب مركزي و به وسيله نرم¬افزار minitab، 31 آزمايش به-طور تصادفي، جهت يافتن مقادير بهينه براي دست¬يابي به بيشترين ميزان روغن كلزا، انتخاب شد. پس از انجام تمامي آزمايش¬ها، با استفاده از مدل تعيين شده توسط نرم¬افزار، حداكثر ميزان استخراج برابر با 98/55 درصد و در شرايط فشار 20 بار، دماي 42 درجه سلسيوس، نرخ جريان 15/1 ميلي¬ليتر بر دقيقه و زمان ديناميك 51/40 دقيقه به¬دست آمد. با توجه به مقدار R2 و R2_adj كه به¬ترتيب برابر با 21/94 و 14/89 درصد به¬دست آمد، مدل تعيين شده توسط نرم¬افزار تاييد گرديد. در ادامه شرايط بهينه توسط الگوريتم ژنتيك نيز مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه، روغن سوكسله و روغن فوق¬بحراني، طي واكنش ترانس استري¬سازي در شرايط نسبت مولي متانول به روغن 6 به 1، 1 درصد وزني كاتاليزور، توان دستگاه اولتراسونيك 400 وات و مدت زمان 25 دقيقه، به بيوديزل تبديل شدند و مقدار بازدهي به¬ترتيب برابر با 88/92 و 16/95 درصد به¬دست آمد. سپس خواص فيزيكي آن¬ها بر اساس استاندارد ASTM تعيين گرديد و با يكديگر مقايسه شدند. براي بيوديزل از روغن فوق¬بحراني، چگالي برابر با 869/0 گرم بر سانتي¬متر مكعب، ويسكوزيته 33/4 ميلي¬متر مربع بر ثانيه، نقطه اشتعال 170 درجه سلسيوس، نقطه ابري 2- درجه سلسيوس، نقطه دود 124 درجه سلسيوس، عدد اسيدي 37/0 و اسيدهاي چرب آزاد 185/0 درصد و براي بيوديزل از روغن سوكسله، چگالي برابر با 885/0 گرم بر سانتي¬متر مكعب، ويسكوزيته 74/4 ميلي¬متر مربع بر ثانيه، نقطه اشتعال 176 درجه سلسيوس، نقطه ابري 1- درجه سلسيوس، نقطه دود 129 درجه سلسيوس، عدد اسيدي 34/0 و اسيدهاي چرب آزاد 17/0 درصد به¬دست آمد. در انتها نيز اسيدهاي چرب بيوديزل توليد شده از روغن فوق-بحراني شناسايي شدند كه اولئيك اسيد، اسيد چرب غالب بود.
چكيده انگليسي :
Due to the limitations of oil reserves, the increase in international price of fuels and environmental issues caused by using fossil fuels, the tendency towards alternative fuels such as biodiesel and bioethanol has raised. Biodiesel can be obtained from vegetable oils such as rapeseed oil. In the present study, two methods of soxhelet and supercritical fluid has been used for oil extraction, in order to be compared as final results. Two solvents of n-Hexane and Methanol have been used for achieving the most possible amount of oil in soxhelet extraction method. The obtained percentage of efficiency based on the dry weight of the seed for n-Hexane and Methanol, were respectively 47.86 and 51.12 percent. According to the desk research, in supercritical method, the parameters of the sample’s size, co-solvent’s amount and static timing were respectively considered 20-35 mesh, 1 milliliter of Ethanol and 30 minutes for all experiment. In this method, the parameters of pressure, temperature, flow rate and dynamic timing were considered as the effective parameters. Each of the mentioned parameters were considered as follows: pressure in the range of 100-200 bar, temperature in the range of 42-62° Celsius, flow rate in the range of 0.5-1.7 milliliter per minute and dynamic timing of 30-110 minutes. Then, using Response Surface Methodology, Central Composite Design and the software “Minitab”, 31 tests were selected randomly in order to find optimal amounts for obtaining the most possible amount of rapeseed oil. After performing all the tests, the maximum extraction of 55.98 was achieved in the pressure of 20 bar, temperature of 42° Celsius, flow rate of 1.15 milliliter per minute and dynamic timing of 40.51 minutes, using the model determined by the software. Due to the amounts “R2” and “R2_adj” which were respectively equal to 94.21 and 89.14 percent, the model determined by the software was approved. In the following stage, the soxhelet and supercritical oil, through transesterification process with the conditions of the molar ratio of 6 to 1 between methanol and the oil, 1 weight percent of the catalyst, 400 Watts of the ultrasonic device power and in 25 minutes were transformed into biodiesel and the efficiency amounts of 92.88 and 95.16 percent were obtained. Then, their physical features were determined based on ASTM standards and were compared to each other. For the biodiesel obtained through supercritical method, the density of 0.869 gram per cubic centimeters, viscosity of 4.33 square millimeter per second, flash temperature of 170° Celsius, cloud point of -2° Celsius, smoke point of 124° Celsius, acid number of 0.37 and 0.185 percent of free fatty acids were obtained; for the biodiesel obtained through soxhelet method, on the other hand, the density of 0.885 gram per cubic centimeter, viscosity of 4.74 square millimeter per second, flash temperature of 176° Celsius, cloud point of -1° Celsius, smoke point of 129° Celsius, acid number of 0.34 and 0.17 percent of free fatty acids were obtained. At the end, the fatty acids of the biodiesel obtained through supercritical method were recognized, in which the predominant fatty acid was “oleic acid”.
استاد راهنما :
محمد قريشي
استاد داور :
محمدرضا احساني، محسن محمدي
لينک به اين مدرک :

بازگشت