BRPI1105959A2 - Usina portátil para simulação de processos industriais de produção de biodiesel por irradiação por ultrassom - Google Patents
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Abstract
"USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO POR ULTRASSOM". Refere-se a um equipamento e processo para produção de biodiesel por irradiação por ultrassom, de forma didática e em pequeno volume, proporcionando um sistema reacional e de processamento o qual simula as condições e características existentes em processos industriais de produção de biodiesel, possibilitando o estudo, conhecimento e controle de importantes variáveis do processo. O presente projeto tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento sustentável do processo de produção de biodiesel pelo desenvolvimento de tecnologias inovadoras, envolvendo: desenvolvimento de tecnologia para produção de biodiesel utilizando irradiação por ultrassom, com o intuito de favorecer uma maior interação entra as fases e consequente aumento do rendimento, redução do tempo de reação, no consumo de reagentes e, por conseguinte, economia de energia. Por possuir reservatórios transparentes em vidro tipo borosilicato, possibilita o acompanhamento de forma didática de todas as etapas do processo e, considerando o pequeno volume processado, proporciona uma economia no uso e consumo de reagentes e insumos, além de possuir a propriedade de portabilidade, ou seja, ser facilmente transportada e alocada em espaços reduzidos.
Description
"USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO POR ULTRASSOM"
Os processos de produção industrial de biodiesel, mais comumente implantados, se baseiam na transesterificação de óleos vegetais e gorduras animais, utilizando metanol ou etanol como agente esterificante e catalisadores homogêneos, principalmente os fortemente alcalinos, tais como o hidróxido de sódio ou potássio e o metóxido de sódio. Dentre os avanços em processos de transesterificação supracitados, aqueles que empregam ultrassom se destacam pelo efetivo aprimoramento no processo. seja do ponto de vista de graus de conversões, de redução do tempo reacional ou de redução do consumo de energia. Além disso, as unidades de produção tendem a serem mais compactas, principalmente se processos de produção contínua forem desenvolvidos e se tornarem viáveis, permitindo a construção de unidades para produção em pequena escala a um baixo custo. Outros avanços na área de produção de biodiesel estão relacionados com o desenvolvimento e aplicação de catalisadores alternativos, principalmente, visando processos em catálise heterogênea. Este meio reacional apresenta vantagens sobre a homogênea, podendo-se citar: facilidade de utilização em processos contínuos: possibilidade de obtenção de uma glicerina mais limpa; ausência de uma etapa de neutralização do catalisador e da adição contínua deste, no processo.
A presente invenção, pertencente ao campo dos equipamentos para produção de biodiesel, proporciona um sistema reacional e de processamento que simula as condições e características existentes em processos industriais de produção de biodiesel por irradiação por ultrassom e, possibilita o estudo, conhecimento e controle de importantes variáveis do processo. Por trabalhar com menor volume, proporciona uma economia no uso e consumo de reagentes e insumos, além de possuir a propriedade de portabilidade, ou seja, ser facilmente transportada e alocada em espaços reduzidos.
Eni vista ao exposto, a presente invenção, tem como objetivo principal contribuir para o desenvolvimento sustentável do processo de produção de biodiesel pelo desenvolvimento de tecnologias inovadoras, envolvendo: a preparação de novos catalisadores heterogêneos; desenvolvimento de tecnologia para produção de biodiesel utilizando irradiação por ultrassom, com o intuito de favorecer uma maior interação entre as fases e conseqüente aumento do rendimento, redução no tempo de reação e no consumo de reagentes e, por conseguinte, economia de energia.
O caráter didático e a possibilidade de simulação de processos industriais de produção de biodiesel por irradiação por ultrassom são os principais parâmetros inovadores, comparados com o estado da técnica em nível mundial, aliados à versatilidade e flexibilidade em termos da possibilidade de variação de todos os parâmetros de processo tais como: óleo vegetal, álcool, catalisador, tempo e temperatura de reação (convencional ou por irradiação por ultrassom), decantação e destilação. No quesito inovação, destacam-se: o projeto do reator para síntese de biodiesel por irradiação por ultrassom, a construção dos reservatórios em vidro tipo borosilicato transparente, o que permite o acompanhamento visual de todas as etapas do processo e, a utilização de aço inoxidável para construção dos demais equipamentos, e de material polimérico resistente ao biodiesel, para as vedações. Outra característica inovadora está relacionada ao pequeno volume
processado, até seis litros por batelada, que proporciona uma economia no uso e consumo de reagentes e insumos, além de ser facilmente transportada e alocada em espaços reduzidos. Utiliza ainda processo de purificação a seco, "DryWaslf', por meio de resina polimérica de troca iônica. sem geração de água de lavagem residual, tão problemática nos processos convencionais de produção de biodiesel.
ESTADO DA TÉCNICA
Existem diversos trabalhos realizados acerca da produção de biodiesel, sendo descritos processos de distintas rotas, utilizando normalmente de processos em batelada e eventualmente processos semicontínuos com a inserção de tecnologias caras e de difícil operação, como a de energia de micro-ondas.
Um exemplo deste é o pedido de patente US 2004/0074760 Al que descreve uma rota reacional em que o catalisador é misturado ao óleo e aplicada a energia de micro-ondas, para forçar a mistura, quando da adição da fonte de álcool. Diz- se que o processo é capaz de produzir não apenas biodiesel como também, produtos de destilação fracionada, como gasolina e querosene.
Hoje, no Brasil, existem algumas empresas que detêm tecnologia para construção de usinas de biodiesel com alta tecnologia agregada, conforme patentes PI 0603386-5 A, Pl 0703023-1 A2 e UM 8602286-5 U, comercializando usinas com alta capacidade de produção, partindo de 1000 litros/dia, a preços finais superiores a R$500.000,00 (quinhentos mil reais), o que deixa impraticável a aquisição desses equipamentos por grupos de pesquisas acadêmicos.
O pedido brasileiro Pl 0404243-3 A protege um processo de produção de biodiesel a partir de óleo vegetal semirrefinado, álcool anidro e catalisador alcalino em meio rcacional aquecido que ocorre em duas etapas. Ambas ocorrem em temperaturas entre 60-80°C quando, após a primeira etapa, os produtos são enviados a um estágio de aquecimento para recuperação do álcool não reagido por evaporação, seguido de condensação do mesmo. Tão logo a mistura líquida é resfriada e separada em duas fases, a mais leve, uma mistura de ésteres e óleo, e a mais densa sendo uma a fase rica em glicerina. Em seguida a fase leve é direcionada ao segundo reator, aonde é adicionado mais álcool, conforme necessidade de continuidade da reação, para atingir uma transformação pretendida. O catalisador é neutralizado com um aditivo ácido, o álcool, eventualmente em excesso, é recuperado e. as fases, produtos da reação, separadas por decantação ou centrifugação. A fase de interesse, a leve, é lavada com a mistura de água e, logo, fortemente aquecida para retirar a água incorporada na fase orgânica.
Vale ressaltar que o processo supra descrito possui falhas técnicas no que diz respeito à termodinâmica da reação em questão, devido às etapas descritas de pós-tratamento da mistura reacional, além de, devido aos processos utilizados, poder comprometer a economicidade do mesmo e ademais, possuir uma dependência excessiva de insumos externos da rota produtiva.
O trabalho brasileiro patenteado como PI 0503631-3 A descreve um processo de produção de biodiesel, especialmente de óleo de mamona. mas, também, aplicável a outras fontes de óleo, cujo processo catalítico, ácido ou básico, ocorre em duas etapas, sendo a primeira em dois vasos reatores em paralelo. Separadas as fases, leve e a outra mais densa, a primeira é direcionada a um segundo reator, aonde se misturam as linhas dos dois primeiros tanques, para uma segunda etapa de reação. O referido processo destaca ainda a reutilização de parte do catalisador disponível na glicerina, trata-se da parte mais densa, comentada, para reduzir a emissão de rejeitos.
Outro ponto a ser destacado refere quanto à recuperação do álcool, que deve ser adicionado em excesso na reação, para que a mesma ocorra mais rápida e eficientemente. Essa etapa de recuperação é realizada após a separação das fases e a lavagem do combustível produzido, como uma etapa de purificação.
Tal trabalho advém com a idéia, ainda insípida, de reuso de uma de suas linhas de processo, num estágio seguinte, para aproveitamento do catalisador em excesso num segundo estágio de reação, contudo tal ação pode interferir consideravelmente na cinética reacional, tendo em vista a incorporação de um produto de reação como veículo de um insumo. Em contrapartida inicia com a idéia de não misturar a fase densa, produto da reação, com a água de lavagem, justamente para não comprometer sua reaplicação seguinte. Tal organização se mostrou interessante e segura em rotas processuais futuras, testadas por esse grupo e um dos motivos fomentadores da distinção deste trabalho.
Outro trabalho recente, PI 0700307-2 A, apresenta um sistema biossônico para produção de biodiesel através de bombas, mais especificamente, do uso de bombas de cavitação para realização. Apesar de demonstrar ser um processo eficaz para produção de biodiesel, a referida bomba de cavitação já existe no estado da técnica e possui valor de mercado consideravelmente alto para a aplicação apresentada.
Muito bem descrito pelo recente trabalho registrado sob o código PI 0604251-1 A, os óleos vegetais, quando extraídos, seja por uso de solventes orgânicos ou por prensagem, carregam em sua composição, não apenas os triacilglicerídeos, mas também algum teor de acidez orgânica, devido à presença de ácidos graxos livres. Outros possíveis componentes desses óleos são substâncias comumente denominadas ''matéria não saponificávei". Intuitivamente pode-se perceber que tais compostos não são transformados em biodiesel quando da reação de transesterificação, logo se faça necessária a remoção dessa fração, a fim de elevar a pureza do produto final, o biodiesel. Um dos processos aplicáveis é denominado degomagem, por exemplo. Entretanto, alguns desses componentes deveriam ser mantidos no óleo, mesmo não sendo transformados, contudo eles conferem algumas características interessantes ao óleo e ao combustível, como a estabilidade à oxidação, como é o caso dos tocoferóis e esteróis. Infelizmente, em se retirando um dos componentes não saponificáveis, retiram-se todos os outros. O referido trabalho não trata, entretanto da aplicação da parte sólida, produto inerente da etapa de extração do óleo das sementes oleaginosas e que, em adicional, o presente processo inventivo explora uma potencial aplicação direta numa etapa de purificação do biodiesel, produto principal de interesse.
Carmen Stavarache (2004) apresenta em seu trabalho intitulado:
"Fatty acids methyl esters from vegetable oil by means of ultrasonic energy", testes de transesterificação alcalina de óleos vegetais através da utilização de banhos laboratoriais de ultrassom de baixa freqüência: 28 e 40 kHz. Apesar dos bons resultados em termos de conversão em éster e tempo reacional, a utilização de banho de ultrassom somente poderá ser realizada em escala laboratorial, sem possibilidade de aplicação industrial.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Diante de todo o exposto da técnica e fundamentos já existentes, constitui o objeto da presente invenção, o desenvolvimento de uma usina para produção ue biodiesel por irradiação por ultrassom, com ênfase nas características de simulação industrial, que permite a simulação das condições e características existentes em processos industriais de produção de biodiesel por irradiação por ultrassom possibilitando o estudo, conhecimento e controle de todas as variáveis do processo. A mobilidade, versatilidade e facilidade de utilização foram fatores primordiais para o desenvolvimento do projeto.
A Usina para Simulação Industrial de Processos de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom seguiu a filosofia de dispor para utilização um equipamento de baixo custo, de fácil utilização e transporte. Com capacidade para produzir até seis litros de biodiesel por batelada ou realizar a reação por ultrassom de forma contínua. Suas dimensões reduzidas permitem sua instalação em laboratórios de produção e análise de biocombustíveis.
A Usina para Simulação de Processos Industriais de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom, Figuras 02a, 02b, 03, 04 e 05, foi projetada para trabalhar com qualquer tipo de oleaginosa incluindo os óleos oriundos de processos de cocção de alimentos. Os álcoois etílico e metílico serão utilizados como reagentes no processo, dando prioridade ao etanol por ser oriundo de fontes renováveis e porque o Brasil possui grande disponibilidade deste insumo. Como catalisadores, tem-se a proposta de se trabalhar com metilato de sódio (30%) como já está sendo utilizado nas sínteses em bancada, não impedindo que outros catalisadores, tais como os heterogêneos, possam ser utilizados.
No projeto da Usina para Simulação de Processos Industriais de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom foram considerados diversos fatores ligados diretamente com a parte técnica e econômica do processo de produção do biodiesel. Pesquisa da compatibilidade dos materiais utilizados nas tubulações, conexões, registros, confecção dos tanques e construção do reator de ultrassom.
A Figura 01 apresenta o fluxograma de processo da usina, identificando suas diversas etapas:
• Mistura dos reagentes: os reagentes de processo: álcool, óleo e catalisador, são misturados por agitação mecânica em temperatura controlada;
• Reação ultrassom: a reação de transesterificação para produção de biodiesel é realizada por irradiação por ultrassom;
• Destilação: a recuperação do excesso de álcool, etílico ou metílico, adicionado na etapa reacional é realizada por processo de destilação;
· Álcool recuperado: o álcool, recuperado na etapa de destilação pode ser
reutilizado em reações posteriores:
• Separação de fases: a separação das fases cster e glicerina é realizada por gravidade, antes e/ou após a etapa de destilação;
• Glicerina: a fase pesada, glicerina, é direcionada por gravidade para seu reservatório de destino;
• Purificação em coluna: a fase leve, ésteres graxos. é purificada em colunas; • Biodiesel: o biodiesel produzido é armazenado em seu reservatório de destino.
O módulo de simulação industrial em questão foi projetado e construído tendo como parâmetro básico a necessidade de um equipamento versátil e que pudesse ser utilizado em salas de aulas convencionais ou laboratórios de pesquisa.
Conforme as Figuras 02a e 02b: desenhos de conjunto. Figura 03:
reator multifuncional e Figura 04: vista explodida do reator de ultrassom, a Usina para Simulação de Processos Industriais de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom foi projetada e construída sobre um chassi estrutural móvel (13), dotado de encaixes para levantamento (13) e rodízios (15).
Sobre tal estrutura foram construídos e organizados os equipamentos e
utilidades, a saber:
1. Painel elétrico de controle central: permite o acionamento das bombas, motor de agitação, equipamentos e sistema de fluxo de ar comprimido e vácuo, além do acionamento do destilador, do reator de ultrassom e aquecimento do primeiro
reator multifuncional. Possui controlador digital de temperatura que permite o
acompanhamento das temperaturas de processo. Por questões de segurança, possui botão de emergência;
2. Primeiro reator multifuncional (02) de recipiente transparente (02Λ) com aquecimento realizado por resistência elétrica interna (02N), encapsulada, a
seco, sistema automático de controle de temperatura entre ambiente e 120°C,
além de agitação com hélice naval impelida por motor com controle de rotação (03). Confeccionado em corpo cilíndrico de vidro tipo borosilicato de alta resistência, com flanges de suporte em aço inoxidável e vedação em material polimérico resistente aos reagentes de processo; além de permitir a realização da
reação de transesterificação. possui uma segunda função como decantador para
separação por gravidade das fases éster e glicerina e, uma terceira função, como destilador para remoção do excesso de álcool da etapa reacional; possui aletas internas (02 D) em aço inoxidável com resistência elétrica interna (02N) que fornecem calor para aquecimento dos reagentes de processo, além de favorecer a
mistura dos mesmos, impedindo a formação de vórtice durante a agitação da
mistura reacional; possui válvulas de controle de fluxo para ajuste da injeção de ar comprimido. Alimentação da mistura na parte lateral superior e quatro saídas, duas inferiores e duas superiores, controladas por válvula manual de esfera tripartida e válvula controladora de fluxo. Uma saída inferior para destinação da mistura reacional para a próxima etapa de reação por ultrassom e outra para remoção da fase pesada (glicerina). Uma saída superior para encaminhamento do biodiesel em processamento para a etapa de purificação e outra para remoção do álcool recuperado. Acoplado a este uma bomba de vácuo para remoção de vapor de álcool da atmosfera de evaporação;
agitador mecânico (03): de haste com hélice naval em aço inoxidável e rotação variável de 5 a 5000 rpm. Desenvolvido para agitação de substâncias com diversas viscosidades, permite uma agitação homogênea e constante; segundo reator (04): por irradiação por ultrassom e sistema de controle dos parâmetros da reação. Construído em aço inoxidável, possui transdutores de ultrassom (cristais piezelétricos) (04G), de baixa freqüência, entre 19kHz e 40kHz, externos à coluna (04A) do reator (04), com sistema de refrigeração dos transdutores (04E) e visores transparentes (04D) para visualização da etapa reacional; uma alternativa ao emprego do reator (04) é o emprego do reator por irradiação por ultrassom (16), de recipiente transparente (16A), dotado de coluna interna (16B), onde estão alojados os transdutores piezelétricos (04G). gerador de ultrassom (05) e sistema de controle dos parâmetros da reação por irradiação por ultrassom;
bomba de combustível (06): tem como função direcionar a mistura reacional do primeiro reator (02) para o segundo reator (04) durante o processo de irradiação por ultrassom;
filtro de combustível (07): destinado a reter qualquer particulado oriundo do primeiro reator (02), evitando que este passe pela bomba de combustível (06); bomba de vácuo e ar comprimido (08): destina-se a promover vácuo no reservatório de álcool, de forma a diminuir a temperatura de ebulição do álcool e, desta forma, favorecer o processo de destilação no reator multifuncional (02). Além disso, possui a função de fornecer uma pressão positiva durante o processo de purificação do biodiesel; 9. reservatório de álcool (09): em vidro tipo borosilicato com saída lateral superior para acoplamento da bomba de vácuo (08) e entrada superior para direcionamento do álcool recuperado durante a etapa de destilação;
10. trocador de calor (10): confeccionado com tubos de cobre e placas em alumínio, está destinado a remover o calor do vapor de álcool oriundo da etapa de
destilação;
11. coluna de polimento a seco (11): em tubo inox com visores devidamente posicionados para acompanhamento do processo de purificação e saturação da resina contida no mesmo. Com acessos na parte superior e inferior para
alimentação e remoção da resina de troca iônica. Alimentação na parte superior
por tubo em material polimérico acoplado por conector "engate rápido", saída na parte inferior acionada por válvula controladora de fluxo. A vazão do éster bruto na coluna é contínua e o fluxo impulsionado por ar comprimido fornecido por bomba de vácuo e ar comprimido (08);
12. reservatório de biodiese! (12): de corpo cilíndrico em vidro tipo borosilicato de
alta resistência, com flanges de suporte em aço inoxidável e vedação em material polimérico resistente ao biodicsel. Alimentação do biodiesel purificado pela parte superior e uma saída inferior, controlada por válvula manual de esfera tripartida para remoção da biodiesel;
13. chassi estrutural móvel (13): confeccionado em aço, para fixação dos
reservatórios e equipamentos da Usina para Simulação de Processos Industriais de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom;
14. sistema de exaustão (14): formado por exaustor axial, impede a entrada de vapor de álcool na caixa de bombas, caso ocorra algum vazamento;
15. rodízios (15): permite a movimentação e deslocamento da Usina para Simulação
de Processos Industriais de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom. O reator e o reservatório de biodiesel são construídos em corpo cilíndrico de vidro tipo borosilicato, com flanges de suporte em aço inoxidável, vedação em material polimérico resistente ao biodiesel e tubulação aparente em aço inoxidável. O peso total do conjunto
de sistemas e equipamentos é de aproximadamente 100 kg, com dimensões de comprimento 1250 mm χ largura 540 mm χ altura 1400 mm. Do processo de produção de biodiesel, representado na Figura 01: Fluxograma do "Processo de Produção de Biodiesel por Irradiação por Ultrassom".
O processo de produção de biodiesel se dá por meio de: óleo vegetal eventualmente pré-tratado é adicionado no primeiro reator (02) sob aquecimento das resistências elétricas internas (02N), álcool é acrescentado e, por meio do agitador mecânico (03), forte agitação é realizada para forçar a mistura das duas fases. Tão logo o catalisador é adicionado e, sob agitação mecânica e controle de temperatura, a reação é desenvolvida. Esta mistura pode permanecer por tempo suficiente para que a reação ocorra por completo, entre 60 e 120 minutos ou, pode ser encaminhada para o segundo reator (04) para que a conversão em éster mínima de 96,5% seja atingida por irradiação por ultrassom.
Reagidos os insumos, tem-se biodiesel e glicerina, estes separarão antes ou após a etapa de destilação no reator multifuncional (02). Devido à considerável diferença de densidade, o processo pode ser realizado por decantação no reator multifuncional (02), com o auxílio da gravidade, buscando uma economia de energia e de espaço.
Através da bomba (06), a mistura reagida no segundo reator de ultrassom (04) é direcionada de volta ao primeiro reator (02). Assim que a mistura com excesso de álcool retorna ao primeiro reator (02), a temperatura do sistema de aquecimento é alterada para evaporação do álcool, adicionado em excesso, na etapa de reação, com o objetivo de elevar a eficiência e cinélica da reação. Vácuo é produzido sobre o sistema, através de bomba (08), de forma a retirar o oxigênio do primeiro reator (02) e reduzir a temperatura de ebulição do álcool, evitando assim, a oxidação e conseqüente degradação do biodiesel. O excesso de álcool evaporado no primeiro reator (02) passa por um
trocador de calor (10), condensa e é recuperado no reservatório de álcool (09), podendo ser reutilizado em processos posteriores.
Após a etapa de destilação, a mistura permanece no primeiro reator (02) para realização da separação de fases por gravidade. A fração pesada, glicerina bruta, oriunda da etapa de separação de fases é retirada por gravidade com auxílio de válvula de esfera em aço inoxidável. A fração leve. ésteres graxos, é bombeada em vazão contínua, passando pela coluna de polimento a seco (11), com auxílio da bomba de vácuo e ar comprimido (08). O biodiesel bruto percola pela resina de troca iônica que retém todos os resíduos de glicerina, catalisador e sais da fração leve, ésteres graxos, obtendo um biodiesel com alta pureza, que é direcionado ao reservatório de biodiesel (12).
A distribuição de fluxo de processo é realizada por mangueiras poliméricas flexíveis na parte interna da usina e em tubulação em aço inoxidável nas partes visíveis. As válvulas são do tipo esfera, em aço inoxidável, tripartida, facilitando operação e manutenção do sistema.
10
Exemplo 1
Recebe óleo vegetal in nalura que é vertido no primeiro reator (02) aonde é aquecido a 60°C e misturado a álcool metílico anidro e metilato de sódio 30% em metanol. Sob forte agitação, a mistura se mantém por 60 minutos até que se complete a etapa reacional, permanecendo em repouso por mais 60 minutos para separação das fases éster e glicerina. Retira-se por gravidade a fase inferior, glicerina e a fase leve, ésteres graxos. permanece no primeiro reator (02) para a próxima etapa de destilação, aonde será evaporado o excesso de álcool, por aquecimento, à 95°C por 40 minutos, com auxílio de vácuo. O álcool evaporado passa pelo trocador de calor (10) condensa, e é então recuperado no reservatório de álcool (09). A fase leve, ésteres graxos, retida no primeiro reator (02) é direcionada em vazão continua de 8 litros por hora, com auxílio de bomba de vácuo e ar comprimido (08), à coluna de purificação (11), aonde o biodiesel bruto percolará pela resina polimérica de troca iônica que retém todos os resíduos de glicerina, catalisador e sais. Ainda em vazão contínua, o biodiesel purificado será acondicionado em seu reservatório (12).
Exemplo 2
Recebe óleo vegetal residual que é vertido no primeiro reator (02) aonde é aquecido a 55°C e misturado a álcool metílico anidro e metilato de sódio 30% em metanol. Sob forte agitação, a mistura permanece por um minuto, e é direcionada por bomba (06) ao segundo reator (04) a uma vazão de 110 litros por hora, recirculando entre o primeiro e segundo reatores por 15 minutos, até que o teor de éster mínimo de 96,5% seja atingido. Retornando ao primeiro reator (02), o excesso de álcool será evaporado por aquecimento à 95°C. por 40 minutos, com auxílio de vácuo. O álcool evaporado passa pelo trocador de calor (10) condensa e é então recuperado no reservatório de álcool (09). O retido no primeiro reator (02) permanece em repouso por 60 minutos para que a separação das fases, éster e glicerina, ocorra por gravidade. A fase pesada, glicerina bruta, é então retirada pela válvula inferior e a fase leve, ésteres graxos, direcionada com vazão contínua de 8 litros por hora, com auxílio de bomba de vácuo e ar comprimido (08), à coluna de purificação (11), aonde o biodiesel bruto percolará pela resina polimérica de troca iônica que retém todos os resíduos de glicerina, catalisador e sais. Ainda em vazão contínua, o biodiesel purificado será acondicionado em seu reservatório (12).
Exemplo 3
Recebe óleo vegetal in naíura que é vertido no primeiro reator (02)
aonde é aquecido a 65°C e misturado a álcool etílico anidro e metilato de sódio 30% em metanol. Sob forte agitação, a mistura permanece por um minuto, e é direcionada por bomba (06) ao segundo reator (04), a uma vazão contínua de um litro por minuto, retornando ao primeiro reator (02). O excesso de álcool será evaporado por aquecimento à 95°C, por 60 minutos, com auxílio de vácuo. O álcool evaporado passa pelo trocador de calor (10) condensa e é então recuperado no reservatório de áicool (09). O retido no primeiro reator (02) permanece em repouso por 90 minutos para que a separação das fases, éster e glicerina, ocorra por gravidade. A fase pesada, glicerina bruta, é então retirada pela válvula inferior c a fase leve, ésteres graxos, direcionada com vazão contínua de 8 litros por hora, com auxílio de bomba de vácuo e ar comprimido (08), à coluna de purificação (11), aonde o biodiesel bruto percolará pela resina polimérica de troca iônica que retém todos os resíduos de glicerina, catalisador e sais. Ainda em vazão contínua, o biodiesel purificado será acondicionado em seu reservatório (12).
Claims (7)
1. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO POR ULTRASSOM", equipamento no qual, um reator por irradiação por ultrassom é utilizado para otimizar a reação de transesterificação de óleo vegetal e/ou gordura animal, no processo de produção de biodiesel, caracterizada por apresentar reator por irradiação por ultrassom (04), dotado de transdutores piezelétricos (04G) ou canhão de titânio e reator multifuncional (02) de recipiente transparente (02A), instalados em um chassi estrutural móvel (13).
2. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO DE ULTRASSOM", de acordo com a reivindicação 1. caracterizada pelo fato do reator por irradiação por ultrassom (04) apresentar transdutores piezelétricos (04G) ou canhão de titânio externos à coluna (04A) do reator, dotada de visores transparentes (04D).
3. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO DE ULTRASSOM", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do reator multifuncional (02) de recipiente transparente (02A), apresentar aletas internas (02D) dotadas de resistência elétrica interna (02N).
4. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO I)E ULTRASSOM", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela propriedade de portabilidade, pelo fato do chassi estrutural móvel (13) ser dotado de encaixes para levantamento (13) e rodízios (15).
5. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO DF ULTRASSOM", de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado pelo fato das etapas de reação, decantação e destilação, do processo de produção de biodiesel, serem realizadas no reator multifuncional (02) de recipiente transparente (02A).
6. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO DE ULTRASSOM", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar, alternativamente, reator por irradiação por ultrassom (16), de recipiente transparente (16A), dotado de coluna interna (16B) onde estão alojados os transdutores piezelétricos (04G).
7. "USINA PORTÁTIL PARA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR IRRADIAÇÃO DE ULTRASSOM", de acordo com as reivindicações 2 e 6, caracterizada pelo fato dos transdutores piezelétricos (04G)ou canhão de titãnio operarem na frequência entre 19KHz a 40 kHz, especificamente, entre 19 kHz a 28 kHz e, preferencialmente na freqüência de 19 kHz.
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