Repositorio
Institucional

Navia, R.

Reyes, I.

Ciudad, G.

Misra, M.

Mohanty, A.

Jeison, D.

Novel sequential batch membrane reactor to increase fatty acid methyl esters quality at low methanol to oil molar ratio

ELSEVIER SCIENCE SA

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL

en

This work improved the fatty acid methyl esters (FAMEs) quality produced using a stoichiometric methanol to oil molar ratio, removing monoglycerides (MGs), diglycerides (DGs) and glycerol by using a ceramic membrane. This work improved the conventional biodiesel batch reactor (CBR) performance, adding a refining stage using a ceramic membrane according to two different operational strategies: a batch reactor membrane system (CBR-MS) and a sequential batch membrane reactor (SBMR). The SBMR strategy showed the best results with an 87 wt.% FAME conversion yield and a 99.9% glycerol removal efficiency. SBMR was based on the operation of consecutives cycles of charge, transesterification, and discharge of permeate by operating the membrane only when a 70% FAME conversion was reached. This allowed both to work with a low viscosity product, increasing the permeate flux during the filtration process, and to diminish MG and DG content in the permeate. The application of the SBMR strategy improved a 34% the FAME content in the final product, in comparison to the CBR and 13% in comparison to CBR-MS. In addition, MG content was reduced a 79% in the final product in comparison to the CBR and a 20% compared to the CBR-MS. Finally, the DG content was reduced a 78% in comparison to the CBR and a 50% compared to the CBR-MS system when applying the SBMR strategy. It is proposed that the biodiesel successful separation-refining performance depends on the evolution of the emulsion during transesterification, as the ceramic membrane cannot remove MG and DG, but using the adequate strategy, their removal is possible from the biofuel stream. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Este trabajo mejoró la calidad de los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) producidos utilizando una relación molar estequiométrica de metanol a aceite, eliminando monoglicéridos (MG), diglicéridos (DG) y glicerol mediante el uso de una membrana cerámica. Este trabajo mejoró el rendimiento del reactor discontinuo convencional de biodiésel (CBR), añadiendo una etapa de refinación mediante una membrana cerámica según dos estrategias operativas diferentes: un sistema de membrana de reactor discontinuo (CBR-MS) y un reactor de membrana discontinuo secuencial (SBMR). La estrategia SBMR mostró los mejores resultados con un rendimiento de conversión de FAME del 87 % en peso y una eficiencia de eliminación de glicerol del 99,9 %. El SBMR se basó en la operación de ciclos consecutivos de carga, transesterificación y descarga de permeado, operando la membrana solo cuando se alcanzó una conversión de FAME del 70 %. Esto permitió trabajar con un producto de baja viscosidad, aumentando el flujo de permeado durante el proceso de filtración, y disminuir el contenido de MG y DG en el permeado. La aplicación de la estrategia SBMR mejoró el contenido de FAME en el producto final en un 34%, en comparación con el CBR y en un 13% en comparación con el CBR-MS. Además, el contenido de MG se redujo en un 79% en el producto final en comparación con el CBR y en un 20% en comparación con el CBR-MS. Finalmente, el contenido de DG se redujo en un 78% en comparación con el CBR y en un 50% en comparación con el sistema CBR-MS al aplicar la estrategia SBMR. Se propone que el éxito del proceso de separación y refinamiento del biodiesel depende de la evolución de la emulsión durante la transesterificación, ya que la membrana cerámica no puede eliminar MG y DG, pero utilizando la estrategia adecuada, es posible eliminarlos del flujo de biocombustible. (C) 2012 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.

Artículo original

This research was sponsored by FONDECYT Project 1090382, Project AT-24100102, ELAP scholarship by the Canada Government and CONICYT Project 79090009.

Esta investigación fue patrocinada por el Proyecto FONDECYT 1090382, el Proyecto AT-24100102, la beca ELAP del Gobierno de Canadá y el Proyecto CONICYT 79090009.

10.1016/j.cej.2012.05.038

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Biodiesel (FAME)

Refinación secuencial

Reactor de membrana

Transesterificación alcalina

Glicéridos

Biodiesel (FAME)

Sequential refining

Membrane reactor

Alkaline transesterification

Glycerides

Aceite de semillas

producción de biodiésel

aceite de soja

transesterificación

cinética

L. SEED OIL

BIODIESEL PRODUCTION

SOYBEAN OIL

TRANSESTERIFICATION

KINETICS

Biodiesel (FAME)

Refinación secuencial

Reactor de membrana

Transesterificación alcalina

Glicéridos

Biodiesel (FAME)

Sequential refining

Membrane reactor

Alkaline transesterification

Glycerides

Aceite de semillas

producción de biodiésel

aceite de soja

transesterificación

cinética

L. SEED OIL

BIODIESEL PRODUCTION

SOYBEAN OIL

TRANSESTERIFICATION

KINETICS

Ingeniería de los Materiales

Ingeniería en Procesos Químicos

Bioproductos (Productos que se manufacturan usando biotecnología como materia prima), Biomateriales, Bioplásticos, Biocombustibles, Químicos Brutos y Finos, Bioderivados, Materiales nuevos Bioderivados

versión publicada

hibrida

verde

restringido

restringido

WOS:000306938000052

Novel sequential batch membrane reactor to increase fatty acid methyl esters quality at low methanol to oil molar ratio

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL

ELSEVIER SCIENCE SA

en

Artículo original

ANID CONICYT FONDECYT 1090382

ANID CONICYT FONDECYT AT-24100102

Canada Government

ANID CONICYT 79090009

1385-8947

459

467

Engineering, Environmental

Engineering, Chemical

Ingeniería ambiental

Ingeniería química

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