A heterogeneous biodiesel production kinetic model
Un modelo cinético hetergéneo para la producción de biodiesel
M. M. González-Brambila1*, J. A. Montoya de la Fuente2, O. González-Brambila3 y F. López-Isunza4
1 Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco. Av. San Pablo 180. Col. Reynosa, Tamaulipas, Azcapotzalco. México, 02200, D. F., México. *Corresponding author. E-mail: margarita.gonzlezbrambila@gmail.com ó mmgb@correo.azc.uam.mx.
]]> 2 Instituto Mexicano del Petróleo. DIyP. Eje Central Lázaro Cárdenas Norte 152, México 07730, D. F., México.3 Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial, Av. Playa Pie de la Cuesta No. 702. Desarrollo San Pablo, Querétaro, Qro., 76130, México.
4 Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, Iztapalapa. Apdo. Postal 55-534, México 09340, D.F., México.
Received 27 November 2012.
Accepted 13 October 2013.
Abstract
This work presents a heterogeneous dynamic model for the production of biodiesel using palmitic triglyceride and methanol as raw materials. Triglycerides are the main compounds in vegetable oils and when its total is beyond 97%, it is possible to produce biodiesel by means of a basic transesterification employing sodium hydroxide as a catalyst. The model takes into account that triglycerides are not soluble in alcohol so two liquid phases exist in the batch reactor, causing the reaction to occur in the triglyceride-methanol interphase. Results show that the model successfully calculates the concentration profile of triglyceride, alcohol and biodiesel in time as well as the intermediaries' products in the reactor. It also predicts concentration profiles at different temperatures in accordance to the Arrhenius' Law.
Keywords: biodiesel, kinetic modeling, transesterification, batch reactor, kinetic.
]]>Resumen
Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo dinámico para la producción de biodiesel utilizando como materias primas triglicérido palmítico y metanol. Los aceites vegetales se componen principalmente de triglicéridos y cuando la concentración de estos últimos es mayor al 97%, se utiliza un catalizador básico para llevar a cabo la reacción de transesterificación para obtener biodiesel. Este modelo considera que los triglicéridos no son solubles en el metanol, por lo que se forman dos fases al colocar ambos en un reactor por lotes, lo cual provoca que la reacción se lleve a cabo únicamente en la superficie de la gotas, esto es en la interfase metanol-triglicérido. Los resultados obtenidos con el modelo predicen de manera satisfactoria los perfiles de concentración de triglicéridos, alcohol y biodiesel en el tiempo, así como la concentración de los productos intermedios dentro del reactor. Así mismo predice la disminución del tamaño de las gotas y los perfiles de concentración a diferentes temperaturas.
Palabras clave: biodiesel, modelado, transesterification, reactor por lotes, cinética.
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