Mäntypien ja -raakarasvahapon vaihtoesteröinti metanolilla

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Chemical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2011

Department

Puunjalostustekniikan laitos

Major/Subject

Puunjalostuksen kemia

Mcode

Puu-19

Degree programme

Language

fi

Pages

vi + 59

Series

Abstract

The increasing prices of fossil fuels, as well as environmental factors are the main reasons why the development of alternative fuels has become more and more profitable. Tall oil, which is by-product from pulp production, can be further processed into fatty acids and resin. As a by-product it produces pitch. The purpose was to examine the tall oil refining process of crude fatty acids, as well as the by-product utilizing opportunities. In the literature survey, the methods for trans esterification of vegetable oils are reviewed. It also becomes clear that the most effective way to produce esters is with catalyst and with supercritical methanol. In the experimental part the pitch and the raw fatty acid was treated with supercritical methanol, which was the way to get fatty acid methyl esters, resin acids and sterols as products. The high quantity of sterols would be a substantial economic interest. From the observed results, it could be concluded that trans esterification process with supercritical methanol is possible for both, tall oil pitch and crude fatty acids. For methylation of crude fatty acids the optimal reaction conditions were fatty acid / methanol ratio of 1:4 and the reaction time of 140 minutes. The optimal reactional methanolysis conditions for tall oil are when pitch / methanol molar ratio was 1:7, and 100 min. The suitability of the fore mentioned reaction, and use of it in industrial circumstances, should be examined more broadly. Supercritical conditions require a temperature of 240 °C and pressure of 81 bar, which on an industrial scale require special arrangements, and tremendous energy.

Fossiilisten polttoaineiden hinnan ja ympäristötekijöiden takia vaihtoehtoisten polttoaineiden kehittämisestä on tullut yhä kannattavampaa. Selluntuotannon sivujakeena syntyvää mäntyöljyä on mahdollista jatkojalostaa rasvahapoiksi ja hartsihapoiksi. Sivujakeena prosessista syntyy pikeä. Työn tarkoituksena oli tutkia mäntyöljyn jalostusprosessista saatavan raaka-rasvahapon, sekä sivutuotteena syntyvän pien jatkojalostusmahdollisuuksia. Kirjallisuusosassa tarkastellaan kasviöljyjen vaihtoesteröintimenetelmiä. Vaihtoesteröintimenetelmistä toimivimmiksi on kirjallisuudessa todettu katalyyttinen sekä ylikriittisissä olosuhteissa toteutettu vaihtoesteröinti. Työn kokeellisessa osassa mäntypikeä ja raaka-rasvahappoa käsiteltiin metanolilla lähellä ylikriittisiä olosuhteita, jolloin tuotteiksi saatiin rasvahappojenmetyyliestereitä, hartsihappoja ja steroleja. Sterolien korkea kate toisi prosessille huomattavan taloudellisen edun. Työssä suoritettujen kokeiden perusteella vaihtoesteröintiprosessi ylikriittisellä metanolilla on mahdollista sekä raaka-rasvahapolle että mäntypielle. Raakarasvahappoja metyloitaessa optimaaliset reaktio-olosuhteet työssä olivat rasvahappo/metanoli suhde 1:4 ja reaktioaika 140 min. Mäntypien metanolyysissä optimaalisina reaktio-olosuhteina näyttäytyvät piki/metanoli moolisuhde 1:7 ja 100 min. Reaktion soveltuvuutta teollisuusolosuhteisiin on tutkittava vielä laajemmin. Ylikriittisten olosuhteiden vaatimat 240 °C ja 81 baaria vaativat teollisuusmittakaavassa erityisjärjestelyjä ja valtavasti energiaa.

Description

Supervisor

Vuorinen, Tapani

Thesis advisor

Rintola, Mikko

Keywords

crude fatty acids, metyyliesteri, methanolysis, metanolyysi, methyl esters, mäntypiki, sterol, mäntyöljy, tall oil, raaka-rasvahappo, tall oil pitch, steroli, transesterification, vaihtoesteröinti

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122358144

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM