DÜNYADA BİYODİZEL VE BİYODİZEL TEKNOLOJİLERİ

Transkript

1 DÜNYADA BİYODİZEL VE BİYODİZEL TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Bülent B KESKİNLER

2 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

3 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

4 Çözüm Nedir? ATERNATİF ENERJİ Biyokütle, alternatif enerji kaynakları içinde en büyük teknik potansiyele sahiptir. Biyokütle kökenli, en önemli dizel motoru alternatif yakıtı ise biyodizeldir.

5 DÜNYADA BİYODİZELİN DURUMU

6 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 30kullanır. 50 eyalet; Kullanılmış kızartma yağı ve soya yağı kaynaklı; halk otobüsü, posta servisleri ve hükümet birimleri (NASA) kullanmakta. B100 B5 - B25 B5 - B30 B20 (en yaygın) (taşımacılık) B2 (çiftçiler) B100 (ısınma) B100 (daha az) Kaynak: Suzana Kahn Ribeiro, Biocombustíveis Fonte: Elaboração própria

7 Dünyada Biyodizel USA European Community Germany ton/ year ton/ year France ton/ year ton/ year Brasil Italy ton/ year Malasia ton/ year Argentina Australia ton/ year Producers of Biodiesel Commercial Producers Kaynak: Suzana Kahn Ribeiro, Biocombustíveis 2004

8 EU ve Yeni Üye Ülkeler Mt/year * Germany France Italy EU New member states (Czech Republic/Slovakia/Poland) Kaynak: Canola Council of Canada 2004 Annual Convention

9 Avrupa nın Biyodizel Kapasitesi EU 15 capacities 2002 mt/y capacities 2003 mt/y capacities 2004 mt/y Austria Belgium (60.000) (60.000) (60.000) Denmark UK Finland France Germany Greece Ireland Italy Luxembourg Netherlands Portugal Spain Sweden Sum Non EU 15 Czech Republic Hungary Poland Slovakia Sum total Kaynak: Canola Council of Canada 2004 Annual Convention

10 Avrupa nın Biyodizel Üretimi production 2001 production 2002 production 2003 production 2004 EU 15 mt/y mt/y mt/y mt/y 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 Kaynak: Canola Council of Canada 2004 Annual Convention

11 Avrupa nın Biyodizel Üretim Kapasitesi (2004)

12 Almanya nın Biyodizel Satışı (ton/yıl)

13 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 Brazil 50,000 ton/year Malaysia 500,000 ton/year Kaynak: GosNIIOKhT

14 TÜRKİYE DE BİYODİZELİN DURUMU

15 İllere Göre Dağılım (Kasım, 2005) İl Şirket Sayısı Kurulum Kapasitesi (ton/yıl) Gaziantep Ankara İzmit Adana Mersin İzmir Bursa Diğer TOPLAM Kaynak: Hüseyin Öğüt, Biodiesel in Turkey, The 3rd AOCS Biodiesel Shortcourse

16 DÜNYADA BİYODİZEL TEKNOLOJİLERİ

17 BİYODİZEL ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kimyasal Transesterifikasyon Homojen katalizör (Asidik, bazik) Heterojen katalizör Süperkritik Akışkan İle Transesterifikasyon Biyoteknolojik Transesterifikasyon İmmobilize mikroorganizma İmmobilize lipaz

18

19 Biyodizel Üretimi İçin Akış Diyagramı Alkol Alkol Kazanımı Bitkisel Yağ Reaktör Çökeltme Yıkama Saflaştırma Evaporasyon Biyodizel Katalist Nötralizasyon Distilasyon Çökeltme Evaporasyon Mineral Yağ Asitler Gliserin asit Kaynak: GosNIIOKhT

20 LURGI

21 Lurgi AG Network Canada Denmark Netherlands UK Germany Poland Czech Republic Slowenia China Japan Brazil USA, Memphis, TN Mexico France Spain Switzerland Austria Italy Russia Kazakhstan Turkey India UAE Taiwan Thailand Vietnam Malaysia Singapore Indonesia Botswana South Africa Saudi-Arabia Australia

22 Biyodizel Prosesi Bitkisel yağlardan Crude Oil Refined Oil Used Oils Multiple Feedstock Degumming & Deacidification Degumming Bleaching Methanol + Catalyst Thermal Deacidification Esterification Pre- Treatment Chemicals Methanol + Catalyst Transesterification Glycerin Water Pretreatment Reaction Washing & Drying Distillation & Bleaching Cleaning Biodiesel Crude Glycerin > 80% conc. Pharma Glycerin > 99.5% conc. Constant Product Quality

23 Transesterifikasyon... Maksimum dönüşüm için 2-aşamalı proses Reactor 1 Reactor 2 Oil Biodiesel Wash Column Methanol Catalyst Methanol Recovery Glycerin Water Glycerin Water Evaporation Crude Glycerin

24 Transesterifikasyon High Lights of the LURGI - Process Reactor 1 Reactor 2 Oil Biodiesel Glycerin CROSS-FLOW (Patented) Wash Column Methanol Catalyst Methanol Recovery Glycerin Water Closed WASH- WATER loop Glycerin Water Evaporation Crude Glycerin

25 Ticari Biyodizel Tesisi

26 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 / EN 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

27 CROWN

28 CROWN Prosesi İçin Akış Diyagramı

29

30 CROWN Prosesi İçin Önerilenler Serbest asit ve fosfor için rafine edilmiş yağ önerilmektedir. Özellikleri; o 0.05 % FFA o <2 ppmp o 0.05 % su Safsızlıkların transesterifikasyon prosesinden önce giderilme maliyeti prosesten sonra gidermekten daha ucuzdur. Minimum kapasite: 100 t/d veya t/a.

31 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.

32 FFA Giderimi İçin Asit Katalizli Sistem Hi-FFA TG Acid Alcohol Acid Reactor Neutralize Separate Esters to baseprocess Methanol recovery Water

33 BASF

34

35 BIOX PROSESİ Tetrahidrofuranla tek faz elde edilir 30 kat Metanol Oda sıcaklığı Yüksek yağ asitleri ihtiva eden yağlar kullanılabiliyor

36 NOBA PROSESİ

37 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.

38 5,5K w.6 0d /d.(ip-54) 5,5K w.6 0d /d.(ip-54) Loadcell PT Kw 0-100d/d. Exproof 2x45 2x45 2x m 1 2 / 2 "Boru 300Lt. 200Lt. 200Lt. 300Lt. 3 15m AZO T HATTI IS ITMA H ATTI IS ITMA H ATTI SOĞ UTMA HATTI SOĞ UTMA HATTI YAĞ STOK TANKLARI E Ş ANJÖR PATENTLİ Ö N IS ITIC I TANKI Azot TANKI ALKOL SU TANKI KOLON NÖTRALİZYON ÜNİTESİ ADSORBENT ASİT TANKI 100TON 100TON PLATFORM 12m 3 PT-100 PT-100 TANKER F İLTRE F İLTRE PRES GILESERIN TANKI MAMUL STOK TANKLARI 150TON ALKOL TANKLARI 100TON 100TON METEOKSİT TANKI METEOKSİT TANKI 25m 3 25m 3 PLATFORM 4m 3 4m 3 TANKER K IZG IN Y AĞ KAZANI kcal/s SOĞ UTMA KULESİ kcal/s PROJE TASARIMI GYTE BİODİZEL ARGE GRUBU RESİM ADI NOBA PROSESİ(BİYODİZEL) REV. KOD REVİZYON TANIMI TARİH ONAY Ç İZEN Zeynep KAYAN 30/06/2006 ONAY ADET ÖLÇEK 1/1 ATILIM M AKİNA A.Ş M AK. FİLT. M ÜH. EN D. TES. Ü R E. İN Ş. SAN. ve TİC. A.Ş İS İM TARİH İMZA Prof.Dr.Bülent KESKİNLER 30/06/ MALZEME: BAKIŞ YÖNÜ STOK NO GENEL TOLERANS STOK BOYUTLARI RESİM NO F

39 NOBA Reaktörü

40 PİLOT TESİS

41

42

43 Alkol Pigmentler Sabun mono ve digliseridler Katalizör GLİSERİN Fosfolipidler

44

45 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 standartlarında üretim yapmak mümkündür. 5. Mono ve diacil gliserit miktarları reaksiyon ve sıcaklıkla kontrol edilebilir.

46 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.

47

48 Su ile yıkama Yıkama EU standart yapılmadan Gliserol 0,002 0,02 0,02 Monogliserit 0,26 0,25 0,8 Digliserit 0,05 0,05 0,2 Trigliserit - - 0,2 Toplam Gliserol 0,08 0,09 0,25

49 Noba reaktöründe sabun uzaklaştırma

50

51

52

53 Biyodizel Laboratuvarı

54

55

56

57 LABORATUVARLARIMIZDA YAPILAN BİYODİZEL ANALİZLERİ Analizin Adı Birimi Test Metodu Ester Muhtevası % m/m DIN EN Yoğunluk (15 0 C) kg/m 3 ASTM D Viskozite (40 0 C) mm 2 /s TS 1451 EN ISO 3104 Alevleme (Parlama) Noktası C ASTM D Karbon Kalıntısı Tayini (%10 luk Damıtma Artığı) % m/m ASTM D 4530 Sülfatlanmış Kül Muhtevası % m/m ASTM D 482 Su Muhtevası mg/kg TS 6147 EN ISO Asit Sayısı mg KOH/g DIN EN İyot Değeri 1 gr iyot/100 gr FAME DIN EN Linolenic Asit Metil Esteri % m/m DIN EN Çoklu doymamış (>=4 çift bağlı ) metil esterleri % m/m DIN EN Monogliserid Muhtevası % m/m DIN EN Digliserid Muhtevası % m/m DIN EN Trigliserid Muhtevası % m/m DIN EN Serbest Gliserol % m/m DIN EN STFN (CFPP) C ASTM D Akma Noktası C TSE ISO 3016 Grup I metaller - AAS Grup II metaller - AAS Bakır Şerit Korozyonu (50 C de 3 saat) Sınıflama ASTM D Metanol Muhtevası % m/m EN Toplam Gliserol % m/m EN 14105

58 BİYODİZEL ANALİZ CİHAZLARI CİHAZ ADI MARKA-MODEL NO YAPILAN ANALİZLER Gaz kromatografi cihazı AGILENT-6890N 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 Micro Carbon Residue Tester TANAKA SCIENTIFIC- ACR M3 Karbon Kalıntısı Auto Cold Filter Plugging Point Tester TANAKA SCIENTIFIC- AFP 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 KYOTO ELECTRONICS- DA 130 Yoğunluk N Copper Strip Corrosion Standards ASTM METHOD D 130/IP 154 Bakır Şerit Korozyonu Atomik Absorpsiyon Cihazı Perkin Emler SIMAA 6000 Metaller Rapid Flash Tester KOEHLER-K16591 Parlama Noktası

59 Biyodizel Üretimi

60

61

62

63

64

65 TEŞEKKÜRLER

66