گرایش: شیمی کاربردی

 

عنوان:

بررسی واکنش ترانس استریفیکاسیون روغنهای گیاهی با استفاده از مایکروویو

 

استاد راهنما:

دکتر داریوش فرخانی

 

استاد مشاور:

دکتر فروغ ادهمی

 

تابستان  1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………… 1

فصل اول: مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2- مقایسه خصوصیات سوخت بیودیزل و دیزل معمولی ……………………………………………………. 5

1-3- هزینه های تولید سوخت …………………………………………………………………………………………… 6

1-4- روش های مصرف بیودیزل به عنوان سوخت دیزل ………………………………………………………. 8

1-5- زمینه پژوهش ………………………………………………………………………………………………………….. 9

1-6- توجیه پژوهش ………………………………………………………………………………………………………. 11

1-7- اهداف پژوهش ……………………………………………………………………………………………………… 12

فصل دوم: پیشینه بیودیزل …………………………………………………………………………………………………. 13

2-1- تاریخچه بیودیزل …………………………………………………………………………………………………… 14

2-2- روش های تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………… 15

2-2-1- پیرولیز ……………………………………………………………………………………………………………… 15

2-2-2- ترانس استریفیکاسیون ………………………………………………………………………………………… 16

2-3- منابع تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………………… 20

2-3-1- روغن ها و چربی ها ………………………………………………………………………………………….. 21

2-3-1-1- مواد اولیه سنتی ……………………………………………………………………………………………… 21

الف- روغن کلزا …………………………………………………………………………………………………………….. 23

ب- روغن دانه آفتابگردان ………………………………………………………………………………………………… 24

ج- دانه سویا ………………………………………………………………………………………………………………….. 24

د- روغن خرما ……………………………………………………………………………………………………………….. 25

2-3-1-2- روغن های خوراکی جایگزین …………………………………………………………………………. 25

2-3-1-3- روغن های غیر خوراکی …………………………………………………………………………………. 27

2-4- تاثیر متغیرهای موثر بر ترانس استریفیکاسیون در بازده بیودیزل …………………………………….. 27

2-4-1- رطوبت و اسید چرب آزاد …………………………………………………………………………………… 28

2-4-2- نوع و غلظت کاتالیست ………………………………………………………………………………………. 29

2-4-3- درصد مولی الکل به روغن و نوع الکل …………………………………………………………………. 30

2-4-4- اثر زمان واکنش و دما …………………………………………………………………………………………. 32

 

گرایش: شیمی کاربردی

 

عنوان:

بررسی واکنش ترانس استریفیکاسیون روغنهای گیاهی با استفاده از مایکروویو

 

استاد راهنما:

دکتر داریوش فرخانی

 

استاد مشاور:

دکتر فروغ ادهمی

 

تابستان  1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………… 1

فصل اول: مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2- مقایسه خصوصیات سوخت بیودیزل و دیزل معمولی ……………………………………………………. 5

1-3- هزینه های تولید سوخت …………………………………………………………………………………………… 6

1-4- روش های مصرف بیودیزل به عنوان سوخت دیزل ………………………………………………………. 8

1-5- زمینه پژوهش ………………………………………………………………………………………………………….. 9

1-6- توجیه پژوهش ………………………………………………………………………………………………………. 11

1-7- اهداف پژوهش ……………………………………………………………………………………………………… 12

فصل دوم: پیشینه بیودیزل …………………………………………………………………………………………………. 13

2-1- تاریخچه بیودیزل …………………………………………………………………………………………………… 14

2-2- روش های تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………… 15

2-2-1- پیرولیز ……………………………………………………………………………………………………………… 15

2-2-2- ترانس استریفیکاسیون ………………………………………………………………………………………… 16

2-3- منابع تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………………… 20

2-3-1- روغن ها و چربی ها ………………………………………………………………………………………….. 21

2-3-1-1- مواد اولیه سنتی ……………………………………………………………………………………………… 21

الف- روغن کلزا …………………………………………………………………………………………………………….. 23

ب- روغن دانه آفتابگردان ………………………………………………………………………………………………… 24

ج- دانه سویا ………………………………………………………………………………………………………………….. 24

د- روغن خرما ……………………………………………………………………………………………………………….. 25

2-3-1-2- روغن های خوراکی جایگزین …………………………………………………………………………. 25

2-3-1-3- روغن های غیر خوراکی …………………………………………………………………………………. 27

2-4- تاثیر متغیرهای موثر بر ترانس استریفیکاسیون در بازده بیودیزل …………………………………….. 27

2-4-1- رطوبت و اسید چرب آزاد …………………………………………………………………………………… 28

2-4-2- نوع و غلظت کاتالیست ………………………………………………………………………………………. 29

2-4-3- درصد مولی الکل به روغن و نوع الکل …………………………………………………………………. 30

2-4-4- اثر زمان واکنش و دما …………………………………………………………………………………………. 32

2-5- خصوصیات سوخت و مشخصات بیودیزل ………………………………………………………………… 32

2-5-1- ویسکوزیته ………………………………………………………………………………………………………… 33

2-5-2- نقطه اشتعال ………………………………………………………………………………………………………. 34

2-5-3- نقطه اتصال فیلتر سرما ………………………………………………………………………………………… 35

2-5-4- عدد ستان ………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-5-5- مانده کربن ………………………………………………………………………………………………………… 35

2-6- امواج مایکروویو ……………………………………………………………………………………………………. 36

فصل سوم: مروری بر مطالعات پیشین ………………………………………………………………………………… 38

فصل چهارم: بخش تجربی ……………………………………………………………………………………………….. 63

4-1- مواد شیمیایی استفاده شده ……………………………………………………………………………………….. 64

4-2- دستگاه ها و وسایل آزمایشگاهی ……………………………………………………………………………… 64

4-3- عوامل موثر در تهیه بیودیزل …………………………………………………………………………………….. 65

4-4- آزمایش ها و محاسبات …………………………………………………………………………………………… 65

4-5- تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………………………… 67

4-6- خالص سازی بیودیزل …………………………………………………………………………………………….. 69

4-7- دستگاه های استفاده شده برای شناسایی بیودیزل ………………………………………………………… 70

4-7-1- دستگاه FT-IR ………………………………………………………………………………………………… 70

4-7-2- دستگاه GC-MS ……………………………………………………………………………………………… 71

4-7-2-1- دستگاه کروماتوگرافی گازی ……………………………………………………………………………. 71

این مطلب را هم بخوانید :

4-7-2-2- دستگاه طیف سنج جرمی ………………………………………………………………………………… 72

4-7-2-3- کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی ……………………………………………………….. 73

4-7-3- واسطه‌های GC-MS ………………………………………………………………………………………… 74

4-8- محاسبه بازده بیودیزل تولید شده ………………………………………………………………………………. 74

4-8-1- بازده بیودیزل با استفاده از داده های GC-MS ……………………………………………………… 74

4-8-1- محاسبه مقدار محصول بیودیزل با استفاده از درصد وزنی ……………………………………….. 79

فصل پنجم: بحث و بررسی طیف ها ………………………………………………………………………………….. 83

5-1- بازده محصولات بیودیزل تهیه شده …………………………………………………………………………… 84

5-2- آنالیز GC-MS …………………………………………………………………………………………………….. 89

5-3- نتایج طیف سنجی جرمی ………………………………………………………………………………………. 103

5-4- آنالیز FT-IR ……………………………………………………………………………………………………… 122

 

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………….. 124

پیوست

مراجع

 

چکیده

روغن های گیاهی و مشتقات آن ها (مخصوصا متیل استرها) معمولا بهترین کاندیدا برای تولید بیودیزل جایگزین سوخت های دیزلی شناخته می شوند. این سوخت ها به عنوان سوخت های آزمایشی خالص برای مراحل اول تجاری سازی به کار می روند. آن ها از لحاظ مزایای فنی قابل رقابت و مقایسه با سوخت های دیزل می باشند.

در این پژوهش استفاده از تابش مایکروویو واکنش ترانس استریفیکاسیون بررسی و بر روی برخی شرایط واکنش مانند نوع کاتالیست، درصد کاتالیست و زمان تابش مایکروویو مطالعه شده است. بهترین نتیجه بازده کمی مربوط به نمونه تهیه شده در زمان تابش 2 دقیقه، با 1% وزنی از کاتالیست متوکسید سدیم و نسبت مولی متانول به روغن 6 به دست آمده است.

فصل اول

مقدمه

بیودیزل به سوخت هایی گفته می شود که از انواع روغن های گیاهی و چربی های حیوانی به روش استری کردن تهیه می شوند. امروزه روغن های گیاهی علاوه بر مصارف غذایی، از دیدگاه های تولید انرژی و تهیه موادخام صنعتی نیز اهمیت بسیاری دارند. فرآیند شیمیایی تهیه این سوخت ها شامل واکنش روغن و الکل در حضور یک کاتالیزور است که منجر به تولید استر اسیدهای چرب  می شود. بنابراین بیودیزل ها استرهای منو آلکیل اسیدهای با زنجیره بلند هستند ]1[.

این نوع سوخت ها از جنبه های تجزیه پذیری، جایگزینی سریع مواداولیه و سازگاری های زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردارند. مزیت اصلی این سوخت ها در مقایسه با سوخت های مرسوم بالابودن

 

2-5- خصوصیات سوخت و مشخصات بیودیزل ………………………………………………………………… 32

2-5-1- ویسکوزیته ………………………………………………………………………………………………………… 33

2-5-2- نقطه اشتعال ………………………………………………………………………………………………………. 34

2-5-3- نقطه اتصال فیلتر سرما ………………………………………………………………………………………… 35

2-5-4- عدد ستان ………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-5-5- مانده کربن ………………………………………………………………………………………………………… 35

2-6- امواج مایکروویو ……………………………………………………………………………………………………. 36

فصل سوم: مروری بر مطالعات پیشین ………………………………………………………………………………… 38

فصل چهارم: بخش تجربی ……………………………………………………………………………………………….. 63

4-1- مواد شیمیایی استفاده شده ……………………………………………………………………………………….. 64

4-2- دستگاه ها و وسایل آزمایشگاهی ……………………………………………………………………………… 64

4-3- عوامل موثر در تهیه بیودیزل …………………………………………………………………………………….. 65

4-4- آزمایش ها و محاسبات …………………………………………………………………………………………… 65

4-5- تولید بیودیزل ………………………………………………………………………………………………………… 67

4-6- خالص سازی بیودیزل …………………………………………………………………………………………….. 69

4-7- دستگاه های استفاده شده برای شناسایی بیودیزل ………………………………………………………… 70

4-7-1- دستگاه FT-IR ………………………………………………………………………………………………… 70

4-7-2- دستگاه GC-MS ……………………………………………………………………………………………… 71

4-7-2-1- دستگاه کروماتوگرافی گازی ……………………………………………………………………………. 71

4-7-2-2- دستگاه طیف سنج جرمی ………………………………………………………………………………… 72

4-7-2-3- کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی ……………………………………………………….. 73

4-7-3- واسطه‌های GC-MS ………………………………………………………………………………………… 74

4-8- محاسبه بازده بیودیزل تولید شده ………………………………………………………………………………. 74

4-8-1- بازده بیودیزل با استفاده از داده های GC-MS ……………………………………………………… 74

4-8-1- محاسبه مقدار محصول بیودیزل با استفاده از درصد وزنی ……………………………………….. 79

فصل پنجم: بحث و بررسی طیف ها ………………………………………………………………………………….. 83

5-1- بازده محصولات بیودیزل تهیه شده …………………………………………………………………………… 84

5-2- آنالیز GC-MS …………………………………………………………………………………………………….. 89

5-3- نتایج طیف سنجی جرمی ………………………………………………………………………………………. 103

5-4- آنالیز FT-IR ……………………………………………………………………………………………………… 122

 

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………….. 124

پیوست

مراجع

 

چکیده

روغن های گیاهی و مشتقات آن ها (مخصوصا متیل استرها) معمولا بهترین کاندیدا برای تولید بیودیزل جایگزین سوخت های دیزلی شناخته می شوند. این سوخت ها به عنوان سوخت های آزمایشی خالص برای مراحل اول تجاری سازی به کار می روند. آن ها از لحاظ مزایای فنی قابل رقابت و مقایسه با سوخت های دیزل می باشند.

در این پژوهش استفاده از تابش مایکروویو واکنش ترانس استریفیکاسیون بررسی و بر روی برخی شرایط واکنش مانند نوع کاتالیست، درصد کاتالیست و زمان تابش مایکروویو مطالعه شده است. بهترین نتیجه بازده کمی مربوط به نمونه تهیه شده در زمان تابش 2 دقیقه، با 1% وزنی از کاتالیست متوکسید سدیم و نسبت مولی متانول به روغن 6 به دست آمده است.

فصل اول

مقدمه

بیودیزل به سوخت هایی گفته می شود که از انواع روغن های گیاهی و چربی های حیوانی به روش استری کردن تهیه می شوند. امروزه روغن های گیاهی علاوه بر مصارف غذایی، از دیدگاه های تولید انرژی و تهیه موادخام صنعتی نیز اهمیت بسیاری دارند. فرآیند شیمیایی تهیه این سوخت ها شامل واکنش روغن و الکل در حضور یک کاتالیزور است که منجر به تولید استر اسیدهای چرب  می شود. بنابراین بیودیزل ها استرهای منو آلکیل اسیدهای با زنجیره بلند هستند ]1[.

این نوع سوخت ها از جنبه های تجزیه پذیری، جایگزینی سریع مواداولیه و سازگاری های زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردارند. مزیت اصلی این سوخت ها در مقایسه با سوخت های مرسوم بالابودن