Ajoparametrien vaikutus tuotteen saantoon biodieselin valmistuksessa

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia, miten eri ajoparametrit vaikuttavat tuotteen saantoon biodieselin valmistuksessa. Tavoitteena oli myös selvittää, saadaanko prosessi onnistumaan opetuskäyttöön suunnitellulla laitteella ja millä parametreilla paras saanto laitteistolla saadaan aikaan. Laitteistolla oli tehty aikaisemmin muutamia koeajoja, mutta prosessia ei ollut saatu onnistumaan. Biodieselin valmistusmenetelmänä käytettiin vaihtoesteröintiä.

Tutkimus suoritettiin Pirkanmaan ammattiopistolla prosessiteollisuuden laboratoriossa. Opinnäytetyön kokeellinen osuus tehtiin Sybimar Oy:n ammattiopistolle toimittamalla opetuskäyttöön tarkoitetulla ResFuel XS -laitteistolla. Tarkoituksena oli selvittää, mitkä seikat vaikuttavat tuotteen saantoon ja miten vaikutus ilmenee. Tutkimusmenetelmänä käytettiin klassista koemenetelmää, jonka avulla kokeiltiin kunkin tekijän vaikutusta saantoon. Muuttujina menetelmässä olivat lämpötila, reaktioajat ja katalyyttimäärä. Saantoon vaikuttavien parametrien optimoinnin lisäksi selvitettiin biodieselin pesun vaikutusta lopputulokseen. Kokeellisen osuuden edetessä oltiin yhteydessä laitteiston toimittajaan, joka teki tarvittavia muutoksia ohjelmistoon ja laitteistoon.

Prosessi saatiin onnistumaan tavoitteiden mukaisesti. Opinnäytetyön edetessä annettiin myös Pirkanmaan ammattiopistolle ohjeistusta laitteiston käytöstä. Työn tuloksista ilmenee, että reaktioajan ja -lämpötilan kasvaessa saanto paranee. Lämpötilaa ei voida kuitenkaan kasvattaa määrättömästi ja reaktioajan pidentäminen lisää kustannuksia. Katalyytin optimaalinen määrä on määritettävä jokaisesta koe-erästä erikseen, sillä liian suuri määrä aiheuttaa saippuoitumista ja liian vähäinen määrä esteröinnin epäonnistumisen. Pesun todettiin vaikuttavan lähinnä lopputuotteen laatuun.

Prosessilaitteistossa ilmeni työn aikana puutteita, joita korjattiin. Laitteistoa voidaan kuitenkin kehittää edelleen parhaan mahdollisen oppimisympäristön takaamiseksi. Työssä saatuja tuloksia voidaan mahdollisesti hyödyntää teollisuudessa tuottavuuden parantamisessa, ja menetelmää voidaan kehittää huomioiden prosessin kustannukset ja häiriötekijät.

The objective of this thesis was to examine how different driving parameters affect the yield of biodiesel when producing it. Biodiesel was produced by transesterification. Also the study was determined to find out which parameters would develop the best yield with the used apparatus ResFuel XS.

Variables in this study were temperature, reacting times and the measure of catalyst. These factors and their influence in the yield were each tested separately with the ResFuel XS apparatus. Also the effect of cleansing of biodiesel was examined. The research was carried out in the laboratory of process industry in Pirkanmaa Vocational Institute.

This research revealed that the reaction time and temperature have positive correlation with the yield of biodiesel. However, the temperature cannot be elevated without limitations and with prolonged reaction time are the expenses higher. Too high measure of catalyst cause saponification and esterification cannot succeed with shortage of catalyst. Therefore the optimal amount of catalyst should be measured separately in each experimental consignment. The cleansing of biodiesel had an effect mostly on the quality of the product.

The results of this thesis can be used in industry to improve productivity.