Синтез етилових естерів рижієвої олії як компонентів палив для повітряно-реактивних двигунів

Автор(и)

  • Sergii Boichenko Національний авіаційний університет пр. Космонавта Комарова, 1, м. Київ, Україна, 03058, Україна https://orcid.org/0000-0002-2489-4980
  • Stepan Zubenko Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії імені В. П. Кухаря НАН України вул. Мурманська, 1, м. Київ, Україна, 02094, Україна https://orcid.org/0000-0003-2161-5939
  • Sergii Konovalov Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії імені В. П. Кухаря НАН України вул. Мурманська, 1, м. Київ, Україна, 02094, Україна https://orcid.org/0000-0003-3353-8061
  • Anna Yakovlieva Національний авіаційний університет пр. Космонавта Комарова, 1, м. Київ, Україна, 03058, Україна https://orcid.org/0000-0002-7618-7129

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.196947

Ключові слова:

рижієва олія, переестерифікація, естери етилові, біокомпонент палива для повітряно-реактивних двигунів

Анотація

Проведено переестерифікацію нерафінованої рижієвої олії на лужному каталізаторі із застосуванням товарного безводного етилового спирту паливного призначення. Показано, що зростання вмісту вологи в спирті до 1 % призводить до низького виходу етилових естерів. Запропоновано технологічну схему виробництва дослідної партії етилових естерів рижієвої олії у лабораторних умовах. Схема включає: приготування розчину каталізатора, переестерифікацію олії етиловим спиртом, відстоювання, відпарку спирту, розділення, промивку, осушування та фільтрацію. Це дозволяє одержати продукти з вмістом естерів 92–93,5 %. Проведено хроматографічний аналіз продуктів переестерифікації рижієвої олії. Одержані продукти містять переважно ненасичені естери жирних кислот з довжиною вуглецевого ланцюга у 18 атомів.

Виконано порівняльний аналіз жирнокислотного складу одержаних етилових естерів рижієвої олії та етилових естерів ріпакової олії, досліджених у попередніх працях авторів. Жирнокислотний склад дозволяє спрогнозувати нижчу в’язкість, температури помутніння та замерзання етилових естерів з рижієвої олії порівняно з етиловими естерами з олії ріпаку. Висловлене припущення підтверджено експериментальними даними досліджень основних фізико-хімічних характеристик метилових та етилових естерів ріпакової та рижієвої олій. Одержані експериментальні дані свідчать про перспективність застосування продуктів переестерифікації олії рижію як компонентів палив для повітряно-реактивних двигунів. У подальшому компаундування синтезованих етилових естерів жирних кислот рижієвої олії з паливом для повітряно-реактивних двигунів дозволить одержати біопалива з покращеними якісними показниками у порівнянні з біопаливами з використанням естерів ріпакової олії

Біографії авторів

Sergii Boichenko, Національний авіаційний університет пр. Космонавта Комарова, 1, м. Київ, Україна, 03058

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії і хімічної технології

Stepan Zubenko, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії імені В. П. Кухаря НАН України вул. Мурманська, 1, м. Київ, Україна, 02094

Кандидат хімічних наук

Відділ каталітичного синтезу № 10

Sergii Konovalov, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії імені В. П. Кухаря НАН України вул. Мурманська, 1, м. Київ, Україна, 02094

Відділ каталітичного синтезу № 10

Anna Yakovlieva, Національний авіаційний університет пр. Космонавта Комарова, 1, м. Київ, Україна, 03058

Кандидат технічних наук

Кафедра хімії і хімічної технології

Посилання

  1. Dangol, N., Shrestha, D. S., Duffield, J. A. (2017). Life-cycle energy, GHG and cost comparison of camelina-based biodiesel and biojet fuel. Biofuels, 1–9. doi: https://doi.org/10.1080/17597269.2017.1369632
  2. Shevchenko, I. A., Poliakova, O. I., Vedmedieva, K. V., Komarova, I. B. (2017). Ryzhiy, saflor, kunzhut. Stratehiya vyrobnytstva oliynoi syrovyny v Ukraini (maloposhyreni kultury). Zaporizhzhia: STATUS, 40.
  3. Demydas, G. I., Kvitko, H. P., Hetman, N. Y. (2011). Camelina sativa - oilseed alternative rape ravine biodiesel production. Zbirnyk naukovykh prats VNAU, 8 (48), 3–8.
  4. Chaturvedi, S., Bhattacharya, A., Khare, S. K., Kaushik, G. (2017). Camelina sativa: An Emerging Biofuel Crop. Handbook of Environmental Materials Management, 1–38. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-58538-3_110-1
  5. Solis, J. L., Berkemar, A. L., Alejo, L., Kiros, Y. (2016). Biodiesel from rapeseed oil (Brassica napus) by supported Li2O and MgO. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 8 (1), 9–23. doi: https://doi.org/10.1007/s40095-016-0226-0
  6. Panchuk, M., Kryshtopa, S., Shlapak, L., Kryshtopa, L., Panchuk, A., Yarovyi, V., Sładkowski, A. (2018). Main trends of biofuels production in Ukraine. Transport Problems, 12 (4), 15–26. doi: https://doi.org/10.20858/tp.2017.12.4.2
  7. Issariyakul, T., Dalai, A. K. (2010). Biodiesel Production from Greenseed Canola Oil. Energy & Fuels, 24 (9), 4652–4658. doi: https://doi.org/10.1021/ef901202b
  8. Dunn, R. O. (2001). Alternative jet fuels from vegetable oils. Transactions of the ASAE, 44 (6), 1751–1757. doi: https://doi.org/10.13031/2013.6988
  9. Zaleckas, E., Makarevičienė, V., Sendžikienė, E. (2012). Possibilities of using camelina sativa oil for producing biodiesel fuel. Transport, 27 (1), 60–66. doi: https://doi.org/10.3846/16484142.2012.664827
  10. Demirbas, A., Karslioglu, S. (2007). Biodiesel Production Facilities from Vegetable Oils and Animal Fats. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 29 (2), 133–141. doi: https://doi.org/10.1080/009083190951320
  11. JAL Biofuel Demo Flight First to Use Energy Crop Camelina (2008). CSR / Environment. Available at: http://press.jal.co.jp/en/release/200812/003149.html
  12. Moser, B. R. (2010). Camelina (Camelina sativa L.) oil as a biofuels feedstock: Golden opportunity or false hope? Lipid Technology, 22 (12), 270–273. doi: https://doi.org/10.1002/lite.201000068
  13. Wang, W.-C., Tao, L., Markham, J., Zhang, Y., Tan, E., Batan, L. et. al. (2016). Review of Biojet Fuel Conversion Technologies. NREL/TP-5100-66291. doi: https://doi.org/10.2172/1278318
  14. Chuck, C. J., Donnelly, J. (2014). The compatibility of potential bioderived fuels with Jet A-1 aviation kerosene. Applied Energy, 118, 83–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.12.019
  15. Pearlson, M., Wollersheim, C., Hileman, J. (2013). A techno-economic review of hydroprocessed renewable esters and fatty acids for jet fuel production. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 7 (1), 89–96. doi: https://doi.org/10.1002/bbb.1378
  16. Boichenko, S. V., Leida, K., Yakovleva, A. V., Vovk, O. A., Kuzhevskii, K. (2017). Influence of Rapeseed Oil Ester Additives on Fuel Quality Index for Air Jet Engines. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 53 (3), 308–317. doi: https://doi.org/10.1007/s10553-017-0807-5
  17. Lapuerta, M., Canoira, L. (2016). The Suitability of Fatty Acid Methyl Esters (FAME) as Blending Agents in Jet A-1. Biofuels for Aviation, 47–84. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-804568-8.00004-4
  18. Zubenko, S. O., Patrylak, L. K., Konovalov, S. V. (2018). Comparison of physicochemical and performance properties of biodiesel fuel based on methanol and bioalcohols. Kataliz i neftehimiya, 27, 1–18.
  19. Iakovlieva, A., Vovk, O., Boichenko, S., Lejda, K., Kuszewski, H. (2016). Physical-Chemical Properties of Jet Fuel Blends with Components Derived from Rape Oil. Chemistry & Chemical Technology, 10 (4), 485–492. doi: https://doi.org/10.23939/chcht10.04.485
  20. Yakovlieva, A. V., Boichenko, S. V., Lejda, K., Vovk, O. O. (2019). Modification of jet fuels composition with renewable bio-additives. Kyiv: National aviation university, 207. doi: https://doi.org/10.18372/37895
  21. Manza, I. A., Patryliak, K. I., Ivanenko, V. V., Khranovska, V. I., Patryliak, L. K., Samus, L. H. et. al. (2008). Pat. No. 85034 UA. Process for preparation of ethyl esters of fatty acids. No. a200807068; declareted: 21.05.2008; published: 10.12.2008, Bul. No. 23.
  22. BS EN 14103:2020. Fat and oil derivatives. Fatty Acid Methyl Esters (FAME). Determination of ester and linolenic acid methyl ester contents. doi: https://doi.org/10.3403/30373781
  23. ASTM D4052-15. Test Method for Density, Relative Density, and API Gravity of Liquids by Digital Density Meter. doi: https://doi.org/10.1520/d4052-15
  24. ASTM D445-15a. Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). doi: https://doi.org/10.1520/d0445-15a
  25. ASTM D97-17b. Standard Test Method for Pour Point of Petroleum Products. doi: https://doi.org/10.1520/d0097-17b
  26. АSTM D4809-14. Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter (Precision Method).
  27. Cherian, G. (2012). Camelina sativa in poultry diets: opportunities and challenges. Biofuel co-products as livestock feed – Opportunities and challenges, 303–310.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-02-29

Як цитувати

Boichenko, S., Zubenko, S., Konovalov, S., & Yakovlieva, A. (2020). Синтез етилових естерів рижієвої олії як компонентів палив для повітряно-реактивних двигунів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (103), 42–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.196947

Номер

Том 1 № 6 (103) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Sergii Boichenko, Stepan Zubenko, Sergii Konovalov, Anna Yakovlieva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.