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Optimization by response surface methodology of the reaction conditions in 1,3-selective transesterification of sunflower oil, by using CaO as heterogeneous catalyst
Molecular Catalysis ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-02-04 , DOI: 10.1016/j.mcat.2020.110804
Juan Calero , Diego Luna , Carlos Luna , Felipa M. Bautista , Antonio A. Romero , Alejandro Posadillo , Rafael Estevez

In this work, the experimental conditions for the transesterification reaction of sunflower oil, over commercial calcium oxide (CaO) as heterogeneous catalysts, have been optimized employing a multi-factorial design based on the response surface methodology (RSM). Hence, the effects of temperature, methanol/oil molar ratio and have been considered. The partial transesterification of sunflower oil produces one mol of monoglyceride (MG) and two moles of fatty acids methyl esters (FAME). This blend constitutes a new type of biofuel called Ecodiesel which can be applicable to diesel engines. This Ecodiesel integrates the glycerol as MG removing by-products and increasing the lubricity of the biofuel. Thus, the reaction conditions, obtained by Response surface methodology (RSM), that promote the highest values of selectivity to Ecodiesel are 65 °C of reaction temperature, 0.7 g of CaO and methanol/oil molar ratio of 5.3. On the other hand, in order to get a biofuel with lower viscosity, 65 °C and 0.7 g of CaO were also employed, although a lower methanol/oil molar ratio of 2 was employed. Operating under these selected experimental conditions, a high conversion value (70 %), a selectivity value to Ecodiesel of 35 % and a viscosity value around 15 cSt can be achieved. The biofuel thus obtained can be used in blends with diesel because in order to accomplish the viscosity limits stablished in the EN 14214. Consequently, this methodology could represent an advance in the technical and economic feasibility in the process of replacing fossil fuels by renewable fuels.



中文翻译:

通过响应面方法优化以CaO为非均相催化剂的向日葵油1,3-选择性酯交换反应的反应条件

在这项工作中,基于响应表面方法(RSM)的多因素设计,已经优化了向日葵油在商用氧化钙(CaO)上作为非均相催化剂进行酯交换反应的实验条件。因此,已经考虑了温度,甲醇/油摩尔比的影响。葵花籽油的部分酯交换反应产生一摩尔的甘油单酸酯(MG​​)和两摩尔的脂肪酸甲酯(FAME)。这种混合物构成了一种新型的生物燃料,称为Ecodiesel,可用于柴油发动机。这种Ecodiesel将甘油作为MG整合在一起,可去除副产物并增加生物燃料的润滑性。因此,通过响应面法(RSM)获得的反应条件 促进对Ecodiesel选择性最高的值是65°C反应温度,0.7 g CaO和5.3的甲醇/油摩尔比。另一方面,为了获得较低粘度的生物燃料,尽管使用较低的甲醇/油摩尔比为2,但也使用65℃和0.7g的CaO。在这些选定的实验条件下运行,可以获得很高的转化率(70%),对Ecodiesel的选择性值为35%,粘度值约为15cSt。这样获得的生物燃料可以与柴油混合使用,因为它可以达到EN 14214中规定的粘度极限。因此,这种方法可以代表在用可再生燃料替代化石燃料的技术和经济可行性方面的进步。7 g CaO与甲醇/油的摩尔比为5.3。另一方面,为了获得较低粘度的生物燃料,尽管使用较低的甲醇/油摩尔比为2,但也使用65℃和0.7g的CaO。在这些选定的实验条件下运行,可以获得很高的转化率(70%),对Ecodiesel的选择性值为35%,粘度值约为15cSt。如此获得的生物燃料可以与柴油混合使用,因为它可以达到EN 14214中规定的粘度极限。因此,这种方法可以代表用可再生燃料替代化石燃料的技术和经济可行性的进步。7 g CaO与甲醇/油的摩尔比为5.3。另一方面,为了获得较低粘度的生物燃料,尽管使用较低的甲醇/油摩尔比为2,但也使用65℃和0.7g的CaO。在这些选定的实验条件下运行,可以获得很高的转化率(70%),对Ecodiesel的选择性值为35%,粘度值约为15cSt。这样获得的生物燃料可以与柴油混合使用,因为它可以达到EN 14214中规定的粘度极限。因此,这种方法可以代表在用可再生燃料替代化石燃料的技术和经济可行性方面的进步。尽管采用较低的甲醇/油摩尔比2。在这些选定的实验条件下运行,可以获得很高的转化率(70%),对Ecodiesel的选择性值为35%,粘度值约为15cSt。这样获得的生物燃料可以与柴油混合使用,因为它可以达到EN 14214中规定的粘度极限。因此,这种方法可以代表在用可再生燃料替代化石燃料的技术和经济可行性方面的进步。尽管采用较低的甲醇/油摩尔比2。在这些选定的实验条件下运行,可以获得很高的转化率(70%),对Ecodiesel的选择性值为35%,粘度值约为15cSt。这样获得的生物燃料可以与柴油混合使用,因为它可以达到EN 14214中规定的粘度极限。因此,这种方法可以代表在用可再生燃料替代化石燃料的技术和经济可行性方面的进步。

更新日期:2020-02-04
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