Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/87610
Title: Thermodynamic Characterization of Cotton Oil and Biodiesel and Monitoring of Transesterification Reaction
Authors: Prieto, Nieves Maria del Carmen Talavera 
Orientador: Portugal, António Alberto
Ferreira, Abel
Keywords: biodiesel; cottonseed; thermodynamic properties; monitoring; biodiesel; semente de algodão; propiedades termodinâmicas; monotorização
Issue Date: 25-Jan-2019
Abstract: In recent times, researches on biodiesel have been increasing exponentially since it is an alternative to conventional diesel fuel, which is highly pollutant and whose prices have been raising considerably. The production of biodiesel from non-edible oils and even more, from raw material which are by-products of primary economic activity, like cottonseed oil whose main primary activity is the production of cotton fibbers, could provide some economic independence to regional economies and, at the same time, it would be a way to take full advantage of the main activity. In Argentina the law 26.093 “Regime of Regulation and Promotion for the Production and Sustainable Use of Biofuels” promotes the regional economies and industrialization of the farmland. Currently, the biodiesel is made almost entirely from soybean oil. However, the cotton productive and industrial sector could be interested to take advantage of by-product of ginning process for the biodiesel production in order to achieve significant changes in the regional economies. This thesis is set to improve the industrial production of biodiesel from two different but interrelated perspectives; the knowledge of thermodynamic properties that have a significant influence on the process and facilities design and performance of the engine, and the monitoring of reaction, required to guarantee the quality of the final product. The final characteristics of a biodiesel are largely determined by the characteristics of the raw material used. Giving the lack of information in fundamental thermodynamic properties, for oils and biodiesels, and even more scarce for cottonseed, new experimental data of density, viscosity, surface tension and speed of sound are reported in a wide ranges of temperature, and in the case of density also for wide range of pressure. Based on this data, new models were developed and existent ones evaluated by statistical indicators. For each property, the most suitable models are reported. These contributions are very useful for the continuous update of databanks and estimation of thermophysical properties and also for modelling and simulation of chemical processes. This thesis also reports an off-line methodology to follow the course of the reaction through continuous measurements of the reaction medium density. It was possible to establish a correlation between the measured densities and the progress of the reaction, suitable for reactions at different temperatures and excesses of alcohol, and reaction times greater than five minutes. This work could be of great importance at industrial level allowing the easy monitoring of biodiesel production.
Últimamente o número de trabalhos sobre biodiesel aumentou exponencialmente, uma vez que se trata de uma alternativa ao diesel convencional, que é altamente poluente e cujos preços vêm subindo consideravelmente. A produção de biodiesel a partir de óleos não alimentares e também derivados de matérias-primas que são subprodutos da atividade economica primária, como o óleo de algodão cujo objetivo principal é a produção de fibras de algodão, poderia proporcionar a independência economica às economias regionais. Ao mesmo tempo, seria um modo de aproveitamento máximo da atividade principal. Na Argentina, a lei 26.093 “Regime de Regulação e Promoção da Produção e Uso Sustentável de Biocombustíveis” tem como meta promover as economias regionais e a industrialização das terras agrícolas. Atualmente, o biodiesel é produzido quase inteiramente a partir do óleo de soja. No entanto, o setor produtivo e industrial do algodão poderia estar interessado no aproveitamento do subproduto do processo de descaroçamento para a produção de biodiesel, a fim de alcançar mudanças significativas nas economias regionais. Um dos objetivos desta tese é o de procurar melhorar a produção industrial de biodiesel utilizando duas perspectivas diferentes, inter-relacionadas: o conhecimento das propriedades termodinâmicas que influênciam significativamente o processo produtivo, o projeto das instalações e o desempenho do motor, e a monotorização da reação de transesterificação, necessária para garantir a qualidade do produto final e o desempenho conveniente do equipamento. As características finais de um biodiesel são largamente determinadas pelas características da matéria-prima utilizada. Devido à falta de informações sobre as propriedades termodinâmicas fundamentais para óleos e biodieseis, ainda mais escassas para sementes de algodão, novos valores experimentais de densidade, viscosidade, tensão superficial e velocidade de som são reportados em gamas extensas de temperatura e, no caso de densidade também para uma ampla faixa de pressão. Com base nestes dados, foram desenvolvidos novos modelos e os já existentes foram avaliados através do cálculo de indicadores estatísticos. Para cada propriedade, realçam-se os modelos mais adequados. Estas contribuições são muito úteis para a atualização contínua de bancos de dados para estimar propriedades termofísicas e também para modelação e simulação de processos químicos. Nesta tese também é desenvolvida uma metodologia off-line destinada a acompanhar o curso da reação através de medições contínuas da densidade do meio de reaccional. Foi possível estabelecer uma correlação entre as densidades medidas e o progresso da reação, adequada para reações a diferentes temperaturas e razões álcool/óleo, e para tempos de reação superiores a cinco minutos. Este assunto terá grande importância a nível industrial já que irá permitir a fácil monotorização da produção de biodiesel.
Description: Tese de Doutoramento em Engenharia Química, apresentada ao Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/87610
Rights: embargoedAccess
Appears in Collections:FCTUC Eng.Química - Teses de Doutoramento

Show full item record

Page view(s)

114
checked on Dec 23, 2021

Download(s)

116
checked on Dec 23, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.