بهينه‌سازي فرآيند توليد بيوديزل از روغن كلزا به عنوان سوخت پاك نيروگاه‌هاي حرارتي

Commercial optimization of biodiesel production from rapeseed oil as a clean fuel for thermal power plants

در سال‌هاي اخير همزمان با گسترش توليد سوخت‌هاي زيستي تلاش‌هايي نيز براي بهينه‌سازي فرآيندهاي توليد صورت گرفته است. در اين تحقيق از روش سطح پاسخ به‌منظور بهينه‌سازي واكنش ترانس‌استريفيكاسيون روغن كلزا با هدف بيشينه كردن درصد تبديل و كمينه كردن هزينه توليد استفاده گرديد. با استفاده از طراحي آزمايش سه پارامتر اصلي كه بر ميزان درصد تبديل مؤثر است در سه سطح مورد بررسي قرار گرفت. اين سه پارامتر شامل غلظت، دما و زمان انجام واكنش است. محدوده پارامترهاي انتخاب شده بر اساس مطالعات پيشين و همچنين محدوديت‌هاي عملي، به ترتيب به‌صورت:1.5 – 0.3 درصد؛ 60 - 40 درجه سانتيگراد؛ 60 – 30 دقيقه؛ انتخاب شد. درصد تبديل با استفاده از رزونانس مغناطيسي هسته‌اي تعيين گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه مناسب‌ترين شرايط براي توليد بيوديزل به روش ترانس‌استريفيكاسيون با نسبت مولي ثابت 1:6 متانول: روغن عبارت‌اند از: دما 59/45 درجه سانتيگراد؛ غلظت0/31 درصد؛ زمان 60 دقيقه؛ كه با اين شرايط ميزان درصد تبديل برابر 78/65 درصد و ميزان هزينه برابر 70/58 سنت است. همچنين برخي از خصوصيات شيمايي و فيزيكي بيوديزل مشخص شد و با سوخت ديزل مقايسه گرديد. نتايج به‌دست آمده از مقايسه اين دو سوخت نشان‌دهنده آن است كه بيوديزل جايگزين مناسبي براي سوخت ديزل است.

In recent years, coinciding with the expansion of biofuel production, attempts have also been made to optimize production processes. In this study, Response Surface Methodology (RSM) was used to investigate the transesterification reaction of rapeseed oil for biodiesel production. Three main factors, in order to convert triglycerides into fatty acid methyl esters (FAME), were applied according to a central composite design. These factors were catalyst concentration (NaOH), reaction temperature and time. The yield of methyl ester as the first response was determined using NMR method. The second response was the commercial cost of production. The results showed that the best conditions for producing biodiesel in constant molar ratio of 1:6 oil: methanol were the temperature of 59.45 oC, NaOH concentration of 0.31 %wt/wt and reaction time of 60 min. At these optimum conditions, the yield of methyl ester and cost of production for one liter biodiesel are 78.65% and 70.58 ¢, respectively. Also, some chemical and physical properties of biodiesel were compared with petro-diesel fuel. According to the results, biodiesel fuel is a suitable substitute for petro-diesel fuel.