ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกรดไขมันปาล์มกับไอโซโพรพานอล ในเครื่องปฏิกรณ์แผ่นกั้นแบบไหลแกว่งต่อเนื่อง
Esterification Reaction of Palm Fatty Acid Distillate with Isopropanol in a Continuous Oscillatory Baffled Reactor
Keywords:
กรดไขมันอิสระ, กรดไขมันปาล์ม, เอสเทอริฟิเคชัน, เครื่องปฏิกรณ์แผ่นกั้นแบบไหลแกว่งต่อเนื่อง, free fatty acid , palm fatty acid distillate , esterification , oscillatory baffled reactorAbstract
อัลคิลเอสเตอร์หรือไบโอดีเซลถูกนำมาใช้ทดแทนดีเซลปิโตรเลียม เนื่องจากช่วยลดปริมาณมลพิษทางอากาศ แต่ปัญหาที่สำคัญคือ ต้นทุนการผลิตสูงและสมบัติทางการไหลไม่ดีงานวิจัยนี้จึงศึกษาการสังเคราะห์อัลคิลเอสเตอร์จากกรดไขมันปาล์มซึ่งมีราคาถูกและไอโซโพรพานอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ขนาดเล็กที่มีโครงสร้างโซ่กิ่งด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันโดยใช้กรดซัลฟิวริกในเครื่องปฏิกรณ์แผ่นกั้นแบบไหลแกว่งโดยกำหนดความถี่คงที่ที่ 4.5 เฮิรตซ์และแอมพลิจูดอยู่ในช่วง 9- 15 มิลลิเมตร เพื่อให้ได้การผสมที่ทั่วถึงภายในแต่ละช่วงกั ้นศึกษาผลของอัตราส่วนแอลกอฮอล์ต่อกรดไขมันปาล์มและระยะเวลาต่อร้อยละ การเปลี่ยนแปลงของกรดไขมันอิสระ ผลการ ศึกษาพบว่าปริมาณกรดไขมันอิสระลดลงจากร้อยละ 85.0 เป็นต่ำกว่า 28.6±5.1 ภายในระยะเวลา 3-9 นาที ภายใต้สภาวะที่ศึกษา ทั้งอัตราส่วนโมลของแอลกอฮอล์ต่อกรดไขมันปาล์มและระยะเวลาส่งผลต่อร้อยละการเปลี่ยนแปลงของกรดไขมันอิสระ ซึ่งร้อยละการเปลี่ยนแปลงกรดไขมันอิสระเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณแอลกอฮอล์และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา Alkylestersor biodiesel have been used to replace petroleum-diesel due to the reduction of air-pollutants. However, its main problems are high production cost and low cold flow properties. This research work studied a synthesis of alkylesters from palm fatty acid distillate (PFAD), an inexpensive feedstock isopropanol which is a branched and small size alcohol by esterification reaction with sulfuric acid. An oscillatory baffled reactor was set at a constant frequency of 4.5 Hz and amplitude of 9-15 mm. to obtain a perfect mixing inside each cavity. The objective of this work was to study effects of alcohol to PFAD molar ratio and residence time on a percentage of free fatty acids conversion (% FFA conversion). The results showed that under the amount of FFA was reduced from 85 to below 28.6±5.1 within 3-9 min under studied conditions. Both molar ratio of alcohol to PFAD and time affected on %FFA conversion. A FFA conversion increases with an increase in the amount of alcohol and reaction time.References
Anjana Srivastava, &Ram Prasad. (2000). Triglycerides-based diesel fuels. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 4(2), 111-133.
Choedkiatsakul, I., Ngaosuwan K., Cravotto, G., & Assabumrungrat, S. (2014). Biodiesel production from palm oil using combined mechanical stirred and ultrasonic reactor. Ultrasonics Sonochemistry, 21, 1585-1591.
Chongkhong, S., Kanjaikaew, U., &Tongurai, C. (2012). A Review of FFA Esterification for Biodiesel Production. in The 10th International PSU Engineering Conference. Hat Yai, Thailand.
Dossin, T.F., Reyniers, M-F., & Marin, G.B. (2006). Kinetics of heterogeneously MgO-catalyzed transesterification. Applied Catalysis B: Environmental, 62(1-2), 35-45.
Encinar, J.M., González, J.F., Pardal, A., & Martínez, G. (2010). Rape oil transesterification over heterogeneous catalysts. Fuel Processing Technology, 91(11) 1530-1536.
Encinar J.M., Sánchez N., Martínez G., & García L. (2011). Study of biodiesel production from animal fats with high free fattyacid content. Bioresource Technology, 102(23), 10907-10914.
Gaurav, A., Dumas, S., Mai, T.Q. C., & Ng, T.T. F. (2019). A kinetic model for a single step biodiesel production from a high free fatty acid (FFA) biodiesel feedstock over a solid heteropolyacid catalyst. Green Energy & Environment, 4, 328-341.
Harvey, A.P., Mackley, M.R., & Seliger, T. (2003). Process intensification of biodiesel production using a continuous oscillatory flow reactor. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 78(2-3), 338-341.
João Paulo da Costa Evangelista, Amanda DuarteGondim, Luiz DiSouza, &Antonio SouzaAraujo. (2018). Aluminasupported potassium compounds as heterogeneous catalysts for biodiesel production: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 59, 887-894.
Kanjaikaew Utaiwan, Tongurai Chakrit, Chongkhong Sininart, & Kulchanat Prasertsit. (2018). Two-step esterification of palm fatty acid distillate in ethyl ester production: Optimization and sensitivity analysis. Renewable Energy,119, 336-344.
Kaweejarumongkol Saisunee, Asavatesanupap Channarong, & Santikunaporn Malee. (2020). Study on Conversion of Free Fatty Acid from Palm Fatty Acid Distillate by Single-step Esterification Process. Thammasat Engineering Journal, 6(1), 10-16. (in Thai)
Meilana Dharma Putra, Chairul Irawan, Udiantoro, Yuli Ristianingsih, & Iryanti Fatyasari Nata. (2018). A cleaner process for biodiesel production from waste cooking oil using waste materials as a heterogeneous catalyst and its kinetic study. Journal of Cleaner Production, 195, 1249-1258.
Michael Barnard, T., Leasbeater, N.E., Boucher, M.B., Stencel, L.M., & Wilhite, B.A. (2007) Continuous-flow preparation of biodiesel using microwave heating, Energy & Fuels, 21, 1777-1781.
Musa, I.A. (2016). The effects of alcohol to oil molar ratios and the type of alcohol on biodiesel production using transesterification process. Egyptian Journal of Petroleum, 25, 21-31.
Natthapon Soysuwan, & Krit Somnuk. (2015). Optimization of Methyl Ester Production from Palm Fatty Acid Distillate Using Single-step Esterification: A Response Surface Methodology Approach. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 10(16), 7075-7079.
Norhasyimah Mohd Kamal, Wan Azelee, Wan Abu Bakar, & Rusmidah Ali. (2017). Catalytic optimization and physicochemical studies over Zn/Ca/Al2O3 catalyst for transesterification of low grade cooking oil. Energy Conversion and Management,137, 113-120.
Okoronkwo, M.U., Galadima, A., & Leke, L. (2012). Advances in biodiesel synthesis: from past to present. Applied Chemistry, 43, 6924-6945
Phan, A. N., Harvey, A. P., & Rawcliffe, M. (2011). Continuous screening of base-catalysed biodiesel production Using new designs of mesoscale oscillatory baffled reactors. Fuel Processing Technology, 92(8), 1560-1567.
Robert O Dunn, Victor T Wyatt, Karen Wagner, Helen Ngo, & Megan E Hums. (2019). The Effect of Branched‐ ChainFatty Acid Alkyl Esters on the Cold‐Flow Properties of Biodiesel. Journal of the American Oil Chemists' Society, 96 (7), 805-823.
Santikunaporn M, Techopittayakul T., & Asavatesanupap C. (2018). Biodiesel Production from Palm Oil Using An Oscillatory Baffled Reactor, International Journal of Chemical and Materials Engineering, 12(9), 442-445.
Santikunaporn, M., Techopittayakul, T., Echaroj, S., Chavadej, S., Chen, Y., Yuan, M., & Asavatesanupap, C. (2020). Optimization of biodiesel production from waste cooking oil in a continuous mesoscale oscillatory baffled reactor, Engineering Journal, 24(2), 19-28.
Soufi, M. D., Ghobadian, B., Najafi, G., Mohamad Mousavi, S., & Aubin, J. (2017). Optimizationof Methyl Esters Production from Waste Cooking Oil in A Batch Tri-Orifice Oscillatory Baffled Reactor, Fuel Processing Technology, 167, 641-647.
Talebian-Kiakalaieh, A, Amin, NAS., &Mazaheri, H. (2013). A review novel processes of biodiesel production from waste cooking oil, Applied Energy,104, 683-710.
Viswanathan, B., &Ramaswamy, A.V. (2007). Selection of solidheterogenous catalysts for trans-esterification reaction, NCCRIndia internal Bulletin.
Wan Liang, Liu Hui, Nasreen Sadia, Lukic Ivana, & Skala Dejan. (2018). High temperature transesterification of soybean oil with methanol using manganese carbonate as catalyst. Chemical Industry and Chemical Engineering, 24(1), 9-22.
Zheng, M., Skelton, R.L., & Mackley, M.R. (2007). Biodiesel reaction screening using oscillatory flow meso reactors. Process Safety and Environmental Protection, 85(5), 365-371.
