Atık yağlardan metanol ekstraksiyonu ile serbest yağ asitlerinin giderilmesinde elde edilen ekstrakt fazından metanol geri kazanımı için alternatif proses geliştirilmesi

Abstract

Kullanılmış kızartma yağlarının (KKY) biyodizel üretiminde hammadde olarak değerlendirilebilmesi için, serbest yağ asidi (SYA) içeriğinin yüzde 0.5'in altına düşürülmesi gereklidir. Bu amaçla kullanılabilecek bir ayırma işlemi KKY'deki SYA'lerinin metanol ile ekstraksiyonudur. Prosesin ekonomik olarak uygulanması için ekstraksiyonda kullanılan çözücünün geri kazanımı önemlidir. Ancak enerji gereksinimi daha az olan bir yöntemin kullanılması, prosesi endüstriyel uygulama açısından daha uygun hale getirecektir. Bu nedenle, bu çalışmada KKY'larından metanol ekstraksiyonu ile SYA'lerinin giderilmesinde elde edilecek ekstrakt fazlardan metanolün geri kazanılması için farklı bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem, ekstrakt fazındaki SYA'lerinin metal sabunları halinde çöktürülerek ayrılmasına dayanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, önerilen bu çözücü geri kazanma yöntemi için uygun proses koşullarının belirlenmesidir. Çalışmada, kalsiyum hidroksit çöktürme reaktifi olarak seçilmiş ve çöktürme reaksiyonunun kinetiği üzerine etki eden parametreler incelenmiştir. İncelenen parametreler: ekstrakt fazının SYA içeriği (yüzde 4-12), reaksiyon sıcaklığı (50-65 derece), kullanılan kalsiyum hidroksit miktarı (gerekli stokiometrik miktarın 1-18 katı), karıştırma hızı (150-250 rpm) ve manyetik veya mekanik olarak uygulanan karıştırma şeklidir. Önerilen çözücü geri kazanma yönteminin, başlangıç SYA değeri yaklaşık yüzde 4 olan KKY ekstraktına 65 derece ve 250rpm karıştırma hızında, stokiometrik kalsiyum hidroksit miktarının 18 katı kullanılarak uygulanması sonucunda ekstrakt fazdaki SYA'lerinin tamamının 4 dakika gibi çok kısa bir sürede giderilmesi sağlanmıştır. Ekstrakt fazdaki SYA konsantrasyonun artması reaksiyonu hızlandıracağından, yöntemin daha yüksek asitli KKY'larının sıvı-sıvı ekstraksiyonu ile rafinasyonunda da başarıyla kullanılması mümkündür.

Using of used frying oil (UFO) in biodiesel production as raw material requires reducing its free fatty acid (FFA) content below 0.5%. Extraction of FFA with methanol is one among the deacidification methods. However, recovery of methanol from extract phase by evaporation appears as an economic constraint for industrial application.Therefore in the present study, another method was considered. The suggested method is based on the precipitation of FFA as insoluble metal soaps with Ca(OH)2 and the effects of different process parameters on the reaction were investigated. The parameters investigated are: the FFA content of extract phase (~wt %4-12), reaction temperature (50-65°C), amount of Ca(OH)2 (the ratio to the stoichiometric amount:1-18), stirring rate (150-250 rpm), and the stirrer type (mechanical or magnetic).By applying the suggested method, almost complete removal of FFAs from UFO extract phases can be achieved in a very short time. For example, 100% of FFA has been removed in 4 minutes from an extract phase containing 4% FFA, when the reaction is performed at 65°C and 250rpm and by using 18 times of the stoichiometric amount of Ca(OH)2. Since any increase in the initial FFA concentration of extract phase accelarates the reaction, successful use of the suggested method is possible for the refining of high acidity UFOs by liquid-liquid extraction process.