Estudo cinético da produção de ésteres metílicos com dimetil carbonato catalisada por fosfato de nióbio
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/18000 |
Resumo: | The aim of this study was to evaluate commercial niobium phosphate as heterogeneous catalyst in biodiesel production from oleic acid and low-cost raw materials using dimethyl carbonate as acyl receptor. Catalyst was characterized and textural and structural properties were obtained. Effect of temperature (180°C-250°C), dimethyl carbonate molar ratio (1:5, 1:10, 1:15) and catalyst concentration (2%, 5%, 10%) were investigated. Reactions at 180ºC and 200ºC, in 6 hours, achieved 57% and 75% conversion oleic acid, respectively. Reaction showed a higher reaction rate at 225ºC and 250ºC, reaching equilibrium conversion in about 3 and 2 hours, respectively. At 225 and 250ºC, maximum conversion achieved to oleic acid was 84%. For the range studied, molar ratio was not a determinant variable to increase the oleic acid conversion. Catalyst concentration had a positive effect on esterification reaction, increasing reaction rate and conversion of oleic acid. Most suitable condition was at 3 hours, molar ratio of 1:5, 5% catalyst based on FFA mass and 250°C. Catalyst could be reutilized for up to 5 cycles without significant loss of activity. A pseudo first order model was proposed to esterification of oleic acid. Niobium phosphate activity was carried out for biodiesel production with raw materials of high and low acidity. |
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Estudo cinético da produção de ésteres metílicos com dimetil carbonato catalisada por fosfato de nióbioKinetics of methyl esters production with dimethyl carbonate catalyzed by niobium phosphateBiodieselFosfato de nióbioÉsteres metílicosModelagem matemáticaNiobium phosphateMethyl estersMath modelingCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe aim of this study was to evaluate commercial niobium phosphate as heterogeneous catalyst in biodiesel production from oleic acid and low-cost raw materials using dimethyl carbonate as acyl receptor. Catalyst was characterized and textural and structural properties were obtained. Effect of temperature (180°C-250°C), dimethyl carbonate molar ratio (1:5, 1:10, 1:15) and catalyst concentration (2%, 5%, 10%) were investigated. Reactions at 180ºC and 200ºC, in 6 hours, achieved 57% and 75% conversion oleic acid, respectively. Reaction showed a higher reaction rate at 225ºC and 250ºC, reaching equilibrium conversion in about 3 and 2 hours, respectively. At 225 and 250ºC, maximum conversion achieved to oleic acid was 84%. For the range studied, molar ratio was not a determinant variable to increase the oleic acid conversion. Catalyst concentration had a positive effect on esterification reaction, increasing reaction rate and conversion of oleic acid. Most suitable condition was at 3 hours, molar ratio of 1:5, 5% catalyst based on FFA mass and 250°C. Catalyst could be reutilized for up to 5 cycles without significant loss of activity. A pseudo first order model was proposed to esterification of oleic acid. Niobium phosphate activity was carried out for biodiesel production with raw materials of high and low acidity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO objetivo deste estudo foi avaliar o fosfato de nióbio comercial como catalisador heterogêneo na produção de biodiesel a partir do ácido oleico e matérias-primas de baixo custo empregando dimetil carbonato como receptor acila. O catalisador foi caracterizado e foram obtidas as propriedades texturais e estruturais. O efeito da temperatura (180ºC - 250ºC), da razão molar ácido oleico:dimetil carbonato (1:5, 1:10, 1:15) e da concentração de catalisador foram investigados (2%, 5%, 10%). As reações realizadas nas temperaturas de 180ºC e 200ºC, em 6 horas, atingiram 57% e 75% de conversão do ácido oleico, respectivamente. A reação apresentou maiores taxas de reação para 225ºC e 250ºC, atingindo o equilíbrio em cerca de 3 e 2 horas, respectivamente. Em 225ºC e 250ºC, a conversão máxima atingida para o ácido oleico foi de 84%. Para a faixa estudada, a razão molar não foi uma variável determinante para o aumento de conversão do ácido oleico. A concentração de catalisador teve efeito positivo na reação de esterificação, aumentando a velocidade da reação e a conversão do ácido oleico. A condição reacional mais adequada foi em 3 horas, razão molar 1:5 (ácido oleico:dimetil carbonato), 5% catalisador com base na massa de ácido oleico e temperatura de 250ºC. O catalisador pôde ser reutilizado por até 5 ciclos sem perda significativa da atividade catalítica. Um modelo de pseudo primeira ordem foi proposto para esterificação de ácido oleico. A atividade do fosfato de nióbio foi avaliada para a produção de biodiesel com matérias-primas de elevada e baixa acidez.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia QuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaCentro de TecnologiaCastilhos, Fernanda dehttp://lattes.cnpq.br/4590978604104577Oliveira, Débora dehttp://lattes.cnpq.br/5730572517284307Mayer, Flávio Diashttp://lattes.cnpq.br/4268416135140359Alessio, Claudia2019-08-23T12:51:51Z2019-08-23T12:51:51Z2017-07-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/18000ark:/26339/0013000008thwporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-05-11T19:15:14Zoai:repositorio.ufsm.br:1/18000Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-05-11T19:15:14Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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The aim of this study was to evaluate commercial niobium phosphate as heterogeneous catalyst in biodiesel production from oleic acid and low-cost raw materials using dimethyl carbonate as acyl receptor. Catalyst was characterized and textural and structural properties were obtained. Effect of temperature (180°C-250°C), dimethyl carbonate molar ratio (1:5, 1:10, 1:15) and catalyst concentration (2%, 5%, 10%) were investigated. Reactions at 180ºC and 200ºC, in 6 hours, achieved 57% and 75% conversion oleic acid, respectively. Reaction showed a higher reaction rate at 225ºC and 250ºC, reaching equilibrium conversion in about 3 and 2 hours, respectively. At 225 and 250ºC, maximum conversion achieved to oleic acid was 84%. For the range studied, molar ratio was not a determinant variable to increase the oleic acid conversion. Catalyst concentration had a positive effect on esterification reaction, increasing reaction rate and conversion of oleic acid. Most suitable condition was at 3 hours, molar ratio of 1:5, 5% catalyst based on FFA mass and 250°C. Catalyst could be reutilized for up to 5 cycles without significant loss of activity. A pseudo first order model was proposed to esterification of oleic acid. Niobium phosphate activity was carried out for biodiesel production with raw materials of high and low acidity. |
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