TEHNOLOGIE CHIMICA ORGANICATCO curs 4_2012/2013SURSE NATURALE SE MATERII PRIME PENTRU INDUSTRIA ORGANICA DE SINTEZA

GRASIMI SAU MATERII GRASE materii prime pentru industria organica1.Transesterificarea trigliceridelor

Procese Catalitic bazic omogen acid eterogen enzimaticNon catalitic cosolvent supercritic

Cataliza bazica omogenacatalizatorii folositi sunt :NaOH, MeONa, KOH, MeOKtemperaturile de operare: 40 75 0C, presiune atmosfericaalcool:trigliceride 6:1 molar timp de reactie relativ scurt: 1-2 orerandamente mari:>90% materiile prime: uleiuri vegetale cu un continut mic de acizi liberi (FFA)

Cataliza acidaCatalizatorii folositi: acizi Bronsted (acid sulfuric) si Lewis(BF3)temperaturi mai mari: 100C si timpi de reactie 36 oreraportul molar alcool:ulei 30:1 pana la 90:1proces discontinuucontinutul de FFA nu reprezinta o problemafolosit in general ca pretratamentCataliza eterogena: ZrO, rasini schimbatoare de ioni, zeolitiLimitari in ceea ce priveste transferul de masaActivitate mai scazutaPot fi reciclati si refolositi

Proces de esterificare transesterificare a uleiurilor vegetale:1. esterificarea acizilor grasi liberi cu catalizator acid;2. transesterificarea trigliceridelor cu catalizator bazic

Schema fluxului de transesterificare a uleiurilor prin cataliza enzimatica

2. Hidrotratarea materiilor grase Hidrogenarea dublelor legaturi C=C -rezulta trigliceride hidrogenate -randamentul reaciei 100%Decarboxilarea

-randamentul reaciei 40% -se obin hidrocarburi cu (n-1) atomi de carbon

Hidrodeoxigenarea

-randamentul reactiei 60% -se obtin hidrocarburi cu acelasi numar de atomi de carbon cu ai acizilor existenti in materia primaIzomerizarea

-randamentul reaciei 100%; reacia este doritaHidrocracarea

-randamentul reaciei 2,5%; reacia nu este dorita

Schema de operaii a procesului

Produse secundare si substante reziduale rezultate in procesul de fabricatie a biodieseluluiGlicerinaFaina si turtele furajere- sursa de proteine alimentare- ingrasamant pentru terenurile cultivateLecitina ( fosfatidilcolina)- emulgator- stabilizator- antioxidantSolventiiAlcoolCatalizatorSapunuri

Principalele domenii de valorificare a glicerinei

1.Sinteza biochimica a 1,3 propan diolului Tipuri de enzime folosite in sinteza: -Klebsiela pneumoniae ATCC 25955 -Klebsiela oxytora NRRL B-199 -Citrobacter freundii NRRL B-2644 -Citrobacter freundii ATCC 8454 -Clostridium butylicum NRRL B-593 -Clostridium autobutylicum NRRL B-594 -Lactobacilus brevis NRRL B-4527 Procesul de fermentatie are loc la pH 6-7, 25-37 0C, in prezenta de surse de azot si a altor componenti (K2HPO4, KH2PO4, NH4Cl, MgSO4, NaCl etc.) Inainte de fermentatie glicerina se supune unor tratamente in vederea purificarii: - tratare cu H2SO4 concentrat pentru aducerea la pH 6-7 - incalzirea la 240 0C timp de 20 min pentru obtinerea de precipitat si cantitati mici de esteri metilici -indepartarea stratului de ester prin decantare indepartarea precipitatului prin centrifugare

2. Sinteza biochimica a 1,2 propilenglicolului Domenii de utilizare: - sinteze de poliesteri nesaturati - umectant in medicina, cosmetica, produse alimentare, pasta de dinti - lubrifiant medical - solvent pentru coloranti alimentari - antigel netoxic - lotiuni antibacteriene - ingredient pentru deodorante, sampoane, coloranti pentru par - ingredient de baza pentru fluide antijivrare in aviatie - fluid hidraulic

Sinteza 1,2 propilenglicolului in cataliza enzimaticaSe utilizeaza Escherichia coli in calitate de oxidoreductazaSe obtine in prima etapa DHP (dihidroxiacetonfosfatul)DHP este transformat in metilglioxal, in prezenta de metilglioxal sintazaMetilglioxalul se transforma in hidroxiacetona sau lactaldehidaHidroxiacetona sau lactaldehida sunt transformate in 1,2 propandiol

3 Sinteza glicerol carbonatului

BIOCONVERSIA BIOMASEI FERMENTATIA ALCOOLICA

Procedee industriale de obtinere a etanolului prin fermentareObtinerea etanolului din sfecla de zahar

Obtinerea etanolului din trestie de zahar

Obtinerea bioetanolului din lesiile bisulfitice

Obinerea bioetanolului din materii prime amidonoase

Parametrii procesului de fermentatieTemperaturaConcentratia de zaharCantitatea de drojdieNatura drojdieiOxigenulpH-ulMicroelementele minerale

PROCESUL TEHNOLOGIC DE OBINERE A BIOETANOLULUI DIN MELASProcesul tehonologic de obinere a bioetanolului din melas se realizeaz n 4 etape:

1. Procesul de pretratare (opional).2.Procesul de fermentare a melasei cu drojdie.3. Procesul de distilare a melasei fermentate.4. Procesul de anhidrizare a bioetanolului.

Operaia de anhidrizare este obligatorie pentru utilizarea bioetanolului cabiocarburant, apa coninut de alcoolul rectificat diminund performanele nprocesul de combustie.

PRETRATAREA acid sulfuric - metod de sterilizare

- scderea pH-ului;AVANTAJE - evitarea producerii de bacterii care pot contamina melasa.

- acumularea unei cantiti considerabile de ioni de sulf n DEZAVANTAJE apele uzate de distilare;- tratament dificil al apelor uzate. Fr tratamentul cu acid sulfuric, contaminarea ar avea loc cu siguran n reactoare, datorit concentraiei de zahr sczute, fiind un mediu propice pentru dezvoltarea bacteriilor.n cazul n care tratamentul melasei cu acid sulfuric se omite, atunci este foarte important s se ia in considerare modul n care se va mpiedica dezvoltarea bacteriilor n etapa de pregtire a mediului i n etapele ulterioare din reactorPROCESUL DE PRETRATAREAL MELASEI

PROCESUL DE FERMENTARE A MELASEIMelasa este o materie prim important pentru fabricile de bioetanoldatorit faptului c aceasta conine zaharuri uor fermentabile i costurilorsczute de procesare; Procesul are loc la temperaturi de 25- 45C, iar timpul de reacie este de36 - 72 h;Reacia chimic care are loc n timpul procesului de fermentaie este:

Conversia zaharozei n etanol este mai uor de realizat dect n cazulmateriilor prime pe baz de amidon sau materiale lignocelulozice deoarece nueste nevoie de hidroliza materiei prime, zaharoza hidroliznd foarte usor nglucoz i fructoz.

AGENI DE FERMENTARESubstraturile zaharoase derivate din degradarea biomasei sunt amestecuride hexoze (C6) i pentoze (C5), predominant glucoz i xiloz.

Cele mai productive dou organisme utilizate ca ageni de fermentare

- drojdia Saccharomyces cerevisiae - bacteria Zymomonas mobilis

- Escherichia coli Alte microorganisme - Klebsiella Oxytoca - tulpini de Erwinia

nu dau randamente ridicate ale reaciei de obinere a bioetanolului, astfel nct nu sunt fiabile pentru obinereabiocombustibilului utilizat n scop comercial.

Procesul de fermentare n scopul obinerii de bioetanol este un proces bine-cunoscut de inhibare; datorit acestui lucru, n industrie sunt utilizate pe scar larg sistemele de fermentare n serie, aa numitele reactoare n cascad. Schema de producie a bioetanolului, utiliznd reactoare n casacad

PROCES TEHNOLOGIC DE OBINERE A BIOETANOLULUI DIN CEREALE

Schema bloc de obinere a bioetanolului din cerealeDEZAVANTAJ MAJOR: biomasa utilizat este comuncu cea folosit pentru alimentaie

PROCES TEHNOLOGIC DE OBINERE A BIOETANOLULUI DIN MATERIALE LIGNOCELULOZICE

Pretratarea biomasei lignocelulozice scop: de a face celuloza maiaccesibil hidrolizei enzimatice i de asolubiliza zaharurile din constituiahemicelulozei(metode termice,enzimatice, acide).

Hidroliza enzimatic- cu celulazecare iniial hidrolizeaz celuloza lacelobioz (dizaharid de glucoza) iulterior , celobioza este hidrolizat laglucoz.Schema bloc de obinere a bioetanolului din materiale lignocelulozice

Schema de producie a bioetanolului din biomasa lignocelulozic (a) utiliznd pretratament acid i (b) utiliznd pretratament bazic.

Procesul tehnologic de producie a bioetanolului din materii prime lignocelulozicePrincipalele operaii ale procesului: Prelucrarea materiei prime. Pretratarea. Se separ cele trei componente principale ale biomasei lignocelulozice. Detoxifierea, neutralizarea i condiionarea. Procesul de detoxifiere are rolul de a separa faza nereacioanat solid de hidrolizatul lichid. Zaharificarea i fermentaia simultane. Dup procesul de adugare a varului, o mic parte din amestecul detoxifiat este deviat catre zona de producie a microorganismelor (Zymomonas mobilis), n timp ce cea mai mare parte este trimis n zona de proces (SSF). Separarea. Distilarea i absorbia pe site moleculare este utilizat pentru a recupera etanolul din amestecul rezultat n urma procesului de fermentaie i producerea de etanol de puritate aprope 100%.

Schema de flux de operaii a procesului de producie a bioetanolului din materii prime lignocelulozice.

CAPITOLUL 2.

OBTINEREA n-ALCANILOR SI CICLOALCANILOR

separarea alcanilor inferiori prin fracionarea gazelor; (vezi curs Procese si produse petro si carbo)procedee de separare a n-alcanilor (prin cristalizare, cu ajutorul combinatiilor de incluziune, prin adsorbie pe site moleculare);procedee de obtinere a cicloalcanilorsinteza Fischer Tropsch ca surs de alcani;

OBINEREA HIDROCARBURILOR PARAFINICE I NAFTENICEAlcanii tehnici folosii n procesele din industria organic de sintez se pot grupa n:alcani inferiori (de la C1 la C5) obinui ca indivizi puri;alcani superiori (de la C10 la C40) - amestecuri de omologi cu numr de atomi de carbon diferit i se gsesc sub form lichid sau solid SEPARAREA ALCANILOR INFERIORIHidrocarburile de la metan la butani n condiii normale sunt substane gazoase, pentanii sunt lichide cu puncte de fierbere joase. Important este c diferena ntre temperaturile de fierbere ale butanului i izo-butanului, precum i a n-pentanului i izo-pentanului este suficient de mare nct separarea izomerilor se face prin rectificare. Principalele surse de alcani inferiori sunt constituite din gazele naturale i gazele de sond, zcmintele de gaze condensate i gazele de rafinrie de la procesele de prelucrare a produselor petroliere n prezena hidrogenului (de ex. reformare catalitic).Pentru separarea alcanilor inferiori exist mai multe procedee aplicate industrial. Acestea pot fi clasificate astfel: procedee prin absorbieprocedee prin adsorbieprocedee prin fracionare la temperaturi sczute

Constante fizice ale alcanilor