Prof. Dr. Bülent KESKİNLER GYTE

Transkript

DÜNYADA BİYODİZEL VE
BİYODİZEL TEKNOLOJİLERİ
Prof. Dr. Bülent KESKİNLER
Ülkemizin petrol rezervi

Ülkemizin petrol tüketiminin sadece
%8.6’ sı yerli üretim olan ham petrol
ile karşılanmaktadır. İthalat ile
karşılanan %91.4’ lük kısım için 5.9
milyar $ ödenmektedir.
Kaynak: Enerji, Petrol & Gaz, 15 Ocak 2005, Sayı:286
Petrol araması
Çok yüksek maliyetli arama yatırımlarını gerektirir.
Petrol keşfi ile sonuçlanma şansı dünya genelinde
% 10 civarındadır.
Doğanın milyonlarca yıllık süreçte oluşturduğu petrol
potansiyeli kısıtlı olduğundan, hangi üretim teknolojisi
uygulanırsa uygulansın, yüksek üretim elde edilmesi
hemen hemen olanaksızdır.

Kaynak: AYT, Alternatif Yakıt Teknolojileri San. ve Tic. Ltd. Şti
Çözüm Nedir ?
ATERNATİF ENERJİ
Biyokütle, alternatif enerji
içinde en büyük teknik
sahiptir. Biyokütle kökenli,
dizel motoru alternatif
biyodizeldir.
kaynakları
potansiyele
en önemli
yakıtı ise
DÜNYADA BİYODİZELİN
DURUMU
Dünyada Biyodizel
•
en fazla tüketim;
• taşımacılık;
• motor endüstrisi
garantisi (VW, Audi,
Seat, PSA,
Mercedes, MAN);
•1800 dolum
istasyonu.
•
17 üretici veya
biyodizelin daha önemli
üreticileri;
• kullanım + taşımacılık
için (toplu veya özel),
ısınma ve endüstriyel
kullanımlar için;
• bireysel taşımacılık
için kullanılmaz.
•
tüm dizel yağlar, en az
1% biyodizele sahip;
• 13 petroleum
rafinerinin 7’si, dizele
5% biyodizel
karıştırmakta;
• tüm halk otobüsleri B5
– 30 kullanır.
50 eyalet;
• Kullanılmış
kızartma yağı ve
soya yağı kaynaklı;
• halk otobüsü,
posta servisleri ve
hükümet birimleri
(NASA)
kullanmakta.
B100
B5 - B25
(taşımacılık)
B100 (ısınma)
B5 - B30
B20 (en yaygın)
B2 (çiftçiler)
B100 (daha az)
Kaynak: Suzana Kahn Ribeiro, Biocombustíveis
Fonte: Elaboração própria
•
Dünyada Biyodizel
European
Community
USA
126 000 ton/ year
France
Germany
1.000.000 ton/ year
2.200.000 ton/ year
500.000 ton/ year
Italy
420.000 ton/ year
Malasia
500.000 ton/ year
Brasil
Argentina
Australia
40.000 ton/ year
Producers of Biodiesel
Kaynak: Suzana Kahn Ribeiro, Biocombustíveis 2004
Commercial Producers
EU ve Yeni Üye Ülkeler
Mt/year
1750
1500
1250
1000
750
500
250
0
2000
2001
2002
Germany
France
Italy
EU
New member states (Czech Republic/Slovakia/Poland)
2003
2004*
Kaynak: Canola Council of Canada
2004 Annual Convention
Avrupa’nın Biyodizel Kapasitesi
EU 15
Austria
Belgium
Denmark
UK
Finland
France
Germany
Greece
Ireland
Italy
Luxembourg
Netherlands
Portugal
Spain
Sweden
Sum
Non EU 15
Czech Republic
Hungary
Poland
Slovakia
Sum
total
capacities 2002 capacities 2003 capacities 2004
mt/y
mt/y
mt/y
40.000
90.000
120.000
(60.000)
(60.000)
(60.000)
35.000
35.000
35.000
2.000
7.000
57.000
0
0
0
502.000
502.000
502.000
945.500
1.016.000
1.156.000
0
0
0
2.000
2.000
2.000
419.000
419.000
419.000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11.000
11.000
8.000
8.000
8.000
2.013.500
2.150.000
2.370.000
90.000
0
2.000
120.000
212.000
2.225.500
Kaynak: Canola Council of Canada 2004 Annual Convention
70.000
25.000
15.000
120.000
230.000
2.380.000
70.000
25.000
15.000
120.000
230.000
2.600.000
Avrupa’nın Biyodizel Üretimi
EU 15
Austria
Belgium
Denmark
UK
Finland
France
Germany
Greece
Ireland
Italy
Luxembourg
Netherlands
Portugal
Spain
Sweden
Sum
Non EU 15
Czech Republic
Hungary
Poland
Slovakia
Sum
total
production 2001 production 2002 production 2003 production 2004
mt/y
mt/y
mt/y
mt/y
25.000
30.000
40.000
50.000
0
0
0
0
8.000
15.000
25.000
30.000
0
2.000
7.000
25.000
0
0
0
0
374.000
366.000
370.000
455.000
277.000
450.000
750.000
850.000
0
0
0
0
0
0
2.000
2.000
150.000
230.000
300.000
300.000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
840
825
1.000
1.000
834.840
1.093.825
1.495.000
1.713.000
71.000
0
0
120.000
191.000
1.025.840
Kaynak: Canola Council of Canada 2004 Annual Convention
70.000
0
0
0
70.000
1.163.825
70.000
0
10.000
75.000
155.000
1.650.000
70.000
0
15.000
75.000
160.000
1.873.000
Avrupa’nın Biyodizel Üretim Kapasitesi (2004)
Almanya’nın Biyodizel Satışı 1991-2004 (ton/yıl)
Dünya’nın Biyodizel Üretim Kapasitesi
Operational capacity for
Biodiesel production
Europe
1,500,000 ton/year
USA
75,700 ton/year
Biodiesel production
facilities
to be created
Australia
40,000 ton/year
Kaynak: GosNIIOKhT
Brazil
50,000 ton/year
Malaysia
500,000 ton/year
TÜRKİYE’DE BİYODİZELİN
DURUMU
İllere Göre Dağılım (Kasım, 2005)
İl
Şirket Sayısı
Kurulum Kapasitesi
(ton/yıl)
Gaziantep
Ankara
İzmit
Adana
Mersin
İzmir
Bursa
Diğer
16
11
7
7
4
6
5
34
158.004
71.040
160.645
58.745
70.534
35.588
46.062
377.818
TOPLAM
90
978.436
Kaynak: Hüseyin Öğüt, Biodiesel in Turkey, The 3rd AOCS Biodiesel Shortcourse
DÜNYADA BİYODİZEL
TEKNOLOJİLERİ
BİYODİZEL ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Kimyasal Transesterifikasyon
Homojen katalizör (Asidik, bazik)
Heterojen katalizör

Süperkritik Akışkan İle Transesterifikasyon

Biyoteknolojik Transesterifikasyon
İmmobilize mikroorganizma
İmmobilize lipaz
Biyodizel Üretimi İçin Akış Diyagramı
Alkol
Bitkisel
Yağ
Reaktör
Alkol Kazanımı
Çökeltme
Katalist
Yıkama
Nötralizasyon
Distilasyon
Mineral
asit
Kaynak: GosNIIOKhT
Saflaştırma
Çökeltme
Yağ
Asitler
Evaporasyon
Evaporasyon
Gliserin
Biyodizel
LURGI
Lurgi AG Network
Denmark
Canada
Netherlands
UK
USA,
France
Memphis, TN
Mexico
Spain
Germany
Poland
Czech Republic
China
Slowenia
Russia
Taiwan
Kazakhstan
Thailand
Turkey
Vietnam
Switzerland
Malaysia
Austria
Brazil
Italy
Singapore
India
Indonesia
UAE
Botswana
South Africa
Japan
Saudi-Arabia
Australia
Biyodizel Prosesi
Bitkisel yağlardan
Crude Oil
Refined Oil
Degumming &
Deacidification
Multiple
Feedstock
Used Oils
Degumming
Bleaching
Thermal
Deacidification
Methanol
+ Catalyst
Esterification
PreTreatment
Chemicals
Methanol
+ Catalyst
Transesterification
Glycerin Water
Pretreatment
Washing & Drying
Biodiesel
Crude Glycerin
> 80% conc.
Reaction
Distillation & Bleaching
Cleaning
Pharma Glycerin
> 99.5% conc.
Constant
Product
Quality
Transesterifikasyon
.... Maksimum dönüşüm için 2-aşamalı proses
Reactor 1
Reactor 2
Oil
Biodiesel
Wash
Column
Methanol
Methanol
Recovery
Catalyst
Glycerin
Water
Glycerin
Water
Evaporation
Crude Glycerin
Transesterifikasyon
… High Lights of the LURGI - Process
Reactor 1
Reactor 2
Oil
Biodiesel
Glycerin
CROSS-FLOW
(Patented)
Methanol
Methanol
Recovery
Catalyst
Catalyst
Glycerin
Water
Closed WASHWATER loop
Wash
Column
Glycerin
Water
Evaporation
Crude Glycerin
Ticari Biyodizel Tesisi
Teknolojinin Özeti

Technology suitable for multiple feedstock

Atmosfer basıncında ve ± 60 °C (140 °F) sürekli proses

Yüksek verimli proses

Az katalizör / kimyasal consumption

Özel gravite prosesi (santrifüj değil) temiz faz ayrımı

Düşük işletim ve maintenance maliyeti

Biyodizel ASTM D-6751 / DIN 51606 / EN 14214 kalitesinde

Ham gliserin kalitesi BS 2621

Pharma Glycerin to EP 99.5 (Kosher if feedstock is virgin oil / fat)
Kaynak: Mississippi Renewable Energy Conference, March 25-26, 2003
CROWN
CROWN Prosesi İçin Akış Diyagramı
CROWN Prosesi İçin Önerilenler

o
o
o
Serbest asit ve fosfor için rafine edilmiş yağ önerilmektedir.
Özellikleri;
0.05 % FFA
< 2 ppm P
0.05 % su

Safsızlıkların transesterifikasyon prosesinden önce giderilme
maliyeti prosesten sonra gidermekten daha ucuzdur.

Minimum kapasite: 100 t/d veya 35.000 t/a.
Yüksek FFA için Önerilen Metot: Asit
katalizini takip eden bazik kataliziz
1.
FFA < 0.5% olana kadar FFA’ ların metil esterlerine
dönüşümü için asit katalizör kullanılır,
FFA’ nın asit esterifikasyonu hızlı (1 saat) fakat asitkatalizli transesterifikasyon yavaştır (60°C’de 2 gün).
Su oluşumu
FFA + metanol ==> metil ester + su
bir problem olabilir.
2.
Daha sonra, ilave metanol eklenir ve trigliseritleri
transesterifiye etmek için baz katalizör ilave edilir.
FFA Giderimi İçin Asit Katalizli Sistem
Hi-FFA TG
Acid
Acid Reactor
Neutralize
Separate
Esters
to
baseprocess
Alcohol
Methanol
recovery
Water
BASF
BIOX PROSESİ
Tetrahidrofuranla tek faz elde edilir
30 kat Metanol
Oda sıcaklığı
Yüksek yağ asitleri ihtiva eden yağlar kullanılabiliyor
NOBA PROSESİ
NOBA PROSESİ
Noba Prosesi; GYTE’de geliştirilen Kesikli
veya yarı sürekli homojen alkali kataliz
yöntemini kullanarak, alkil ester üretimini;
Hızlı
Yüksek saflıkta ürün elde edilen
Her türlü yağ ve atık yağı kullanabilen
Klasik yöntemlere nazaran daha az alkol
tüketerek üretim yapabilen
bir prosestir.
A ZO T H ATTI
IS IT M A H A T T I
IS IT M A H A T T I
S O Ğ U T M A H A T TI
S O Ğ U T M A H A T TI
Y A Ğ S T O K TA N K L A R I
E ŞANJÖR
P A T E N T Lİ
Ö N I S IT IC I
TAN KI
2 2 K w 0 -1 0 0 d /d .
E x p ro o f
Azot
TA N KI
A LKO L
SU
TAN KI
K O LO N
2 0 0 Lt.
2 0 0 Lt.
A DS O R BENT
N Ö T R A L İZ Y O N
Ü N İT E S İ
3 0 0 Lt.
3 0 0 Lt.
A S İT T A N K I
2 x45 °
1 00 TO N
1 00TO N
L o a d c ell
P LA TFO R M
2 x45 °
12m
1 0m
3
15m
3
1
2 /2 " B o ru
P T -1 0 0
3
2 x45 °
P T-10 0
P T-1 00
F İL T R E
TAN KER
F İL T R E P R E S
G IL E S E R I N TA N K I
M A M U L S TO K TAN KLARI
1 50 TO N
A LK O L TA N K LA R I
1 0 0 TO N
M E T E O K S İT TA N K I
2 5m
3
2 5m
1 00TO N
M E T E O K S İT T A N K I
5 , 5 K w . 6 0 d / d.(IP -54)
5 , 5 K w . 6 0 d / d.(IP -54)
3
P L A T FO R M
4m
3
4m
3
TA N KER
K IZ G IN Y A Ğ K A Z A N I
6 0 0 .0 0 0 kc a l/s
S O Ğ U T M A KULESİ
5 0 0 .0 0 0 k c a l/s
P R O J E T A S A R IM I
R E S İM A D I
G Y T E B İO D İZ E L A R G E G R U B U
N O B A P R O S E S İ( B İY O D İZ E L )
M AK.
İS İM
Ç İZ E N
O NAY
A DET
Ö LÇ E K
R EV . KOD
R E V İZ Y O N T A N IM I
T A R İH
O NAY
1 /1
Z eyne p K A YAN
P r o f.D r .B ü le n t
K E S K İN L E R
- - - -B A K IŞ Y Ö N Ü
A T IL IM M A K İN A A .Ş
F İL T . M Ü H . E N D . T E S . Ü R E . İN Ş .
T A R İH
İM Z A
S A N . v e T İC .
A .Ş
G EN EL TO LERAN S
3 0 /0 6 /2 0 0 6
3 0 /0 6 /2 0 0 6
M A LZ EM E :
STO K NO
- - - --
- - - --
S TO K B O Y UT LARI
R E S İM N O
- - - -F 7 2 0 6 .0 9 .2 0 0 4 -0 1
NOBA Reaktörü
PİLOT TESİS
Alkol
Pigmentler
Sabun
Katalizör
mono ve
digliseridler
GLİSERİN
Fosfolipidler
NOBA PROSESİNIN
AVANTAJLARI
1. Proses çok kademeli alkol ilavesi için ideal
kullanım potansiyeline sahiptir.
2. Proses süresi 10 ton’luk reaktör için 2 saat’tir.
Toplam üretim süresi 3 veya5 saat’tir.
3. Çok yüksek yağ asidi (%5,5) ve lipit (600 ppm)
içeren yağları bile rahatlıkla işlemektedir.
4. Uygun şekilde üretildiğinde yıkama
yapılmadan EN 14214 standartlarında
üretim yapmak mümkündür.
5. Mono ve diacil gliserit miktarları reaksiyon ve
sıcaklıkla kontrol edilebilir.
6. Kademeli alkol ilavesi nedeniyle
sabun etkili bir şekilde uzaklaştırılır.
7. Minimum alkol kullanımı sağlar
(%75-85).
8. Minimum yatırım ve işletme maliyeti
gerektirir.
9. İşletimi kolay ve otomasyona
elverişlidir.
Su ile yıkama
Gliserol
0,002
Yıkama
yapılmadan
0,02
Monogliserit
0,26
0,25
0,8
Digliserit
0,05
0,05
0,2
Trigliserit
-
-
0,2
0,08
0,09
0,25
Toplam
Gliserol
EU standart
0,02
Noba reaktöründe sabun uzaklaştırma
Biyodizel Laboratuvarı
LABORATUVARLARIMIZDA YAPILAN BİYODİZEL ANALİZLERİ
Analizin Adı
Birimi
Test Metodu
Ester Muhtevası
% m/m
DIN EN 14103
Yoğunluk (150C)
kg/m3
ASTM D 4052-96
Viskozite (40 0C)
mm2 /s
TS 1451 EN ISO 3104
°C
Alevleme (Parlama) Noktası
Karbon Kalıntısı Tayini (%10’luk Damıtma
Artığı)
Sülfatlanmış Kül Muhtevası
% m/m
ASTM D 4530
% m/m
ASTM D 482
Su Muhtevası
mg/kg
TS 6147 EN ISO 12937
Asit Sayısı
mg KOH/g
DIN EN 14104
İyot Değeri
1 gr iyot/100 gr FAME
DIN EN 14111
Linolenic Asit Metil Esteri
% m/m
DIN EN 14103
Çoklu doymamış (>=4 çift bağlı ) metil esterleri
% m/m
DIN EN 14103
Monogliserid Muhtevası
% m/m
DIN EN 14105
Digliserid Muhtevası
% m/m
DIN EN 14105
Trigliserid Muhtevası
% m/m
DIN EN 14105
Serbest Gliserol
% m/m
DIN EN 14105
STFN (CFPP)
°C
ASTM D 6371-99
Akma Noktası
°C
TSE ISO 3016
Grup I metaller
-
AAS
Grup II metaller
-
AAS
Sınıflama
ASTM D 130-94
Metanol Muhtevası
% m/m
EN 14110
Toplam Gliserol
% m/m
EN 14105
Bakır Şerit Korozyonu (50°C’de 3 saat)
ASTM D 3828-98
BİYODİZEL ANALİZ CİHAZLARI
CİHAZ ADI
MARKA-MODEL NO
YAPILAN ANALİZLER
Gaz kromatografi cihazı
AGILENT-6890N
Micro Carbon Residue Tester
TANAKA SCIENTIFIC- ACR M3
Ester Muhtevası
Linolenic Asit Metil Esteri
Çoklu doymamış (>=4 çift
bağlı ) metil esterleri
Monogliserid Muhtevası
Digliserid Muhtevası
Trigliserid içeriği
Serbest Gliserol
Toplam Gliserol
Metanol Muhtevası
Karbon Kalıntısı
Auto Cold Filter Plugging Point
Tester
TANAKA SCIENTIFICAFP 102
Bulutlanma Noktası
(CFPP)
Titration Manager- Karl Fisher
RAIOMETER-TIM 880
Asit Sayısı
Su Muhtevası
DV-E Viscometer
BROOKFIELD- LVDVE230
Viskozite analizi
Digital Density meter
Yoğunluk
Copper Strip Corrosion Standards
KYOTO ELECTRONICS- DA 130
N
ASTM METHOD D 130/IP 154
Atomik Absorpsiyon Cihazı
Perkin Emler SIMAA 6000
Metaller
Rapid Flash Tester
KOEHLER-K16591
Parlama Noktası
Bakır Şerit Korozyonu
Biyodizel Üretimi
TEŞEKKÜRLER