Heterojen katalizör kullanılarak biyodizel üretiminin aspen plus ile simülasyonu
Simulation of biodiesel production in aspen plus by using heterogeneous catalyst
Yazar: BESTE TATLISES
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN İLGEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Fosil yakıtların sınırlı ve yenilenemeyen bir kaynak olmasından dolayı fiyatlarında
sürekli dalgalanmalar meydana gelmektedir. Aynı zamanda fosil yakıtların çevresel ve
insan sağlığı açısından etkileri göz önünde bulundurulduğunda alternatif bir yakıt olan
biyodizelin üretim süreçleri üzerindeki çalışmalar gün geçtikçe önem kazanmıştır.
Biyodizel, yağ ve alkolün bir katalizör varlığında transesterifikasyon/ esterifikasyon
reaksiyonu sonucunda üretilmektedir. Biyodizel üretiminde sıklıkla homojen katalizörler
kullanılmasına rağmen homojen katalizörlerin kullanımının dezavantajlarını ortadan
kaldırabilmek için sistemden kolay ayrılabilen, tekrar kullanılabilen heterojen katalizörler
üretim sürecinde kullanılabilir. Biyodizel üretimi gibi kompleks üretim sistemleri, Aspen
PLUS kullanılarak modellenip optimize edilebilir. Bu gibi süreçlerde simülasyon
programları kullanımının zaman yönetimi, maliyet, insan gücünün azaltılması gibi
avantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada, sürekli karıştırmalı tank reaktöründe kalsiyum
oksit katalizörü varlığında, triolein ile metanolün transesterifikasyon reaksiyonu
sonucunda metil oleat (biyodizel) elde edilmiştir. Aspen PLUS kullanılarak süreç simüle
edilmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonda temel olarak sürekli karıştırmalı tank reaktörü,
distilasyon kolonu ve separatör kullanılmıştır. Ayrıca, farklı süreç parametrelerinin
(sıcaklık, katalizör miktarı, alkol/yağ mol oranı, reaktörde kalma süresi vb.) biyodizel
verimliliği üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Uygun koşullarda saflaştırma ve ayırma
işlemleri sonrasında %98,6 verimle biyodizel elde edilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları,
biyodizel üretiminde daha sürdürülebilir, çevre dostu bir yöntem sağlamak için biyodizel
üretimi optimizasyonunda kullanılabilir.

Abstract:
Fossil fuels are a limited and non-renewable resource, so their prices fluctuate constantly.
At the same time, studies on the production processes of biodiesel which is an alternative
fuel have become a remarkable issue when considering the environmental impact and
human health effects of fossil fuels. Biodiesel is produced by
transesterification/esterification reaction of oil and alcohol in the presence of a catalyst.
Although homogeneous catalysts are often used in biodiesel production, heterogeneous
catalysts that can be easily separated from the system and reused can be used in the
production process in order to eliminate the disadvantages of using homogeneous
catalysts. Complex production systems such as biodiesel production can be modelled and
optimized using Aspen PLUS. The use of simulation programs in such complex processes
has a lot of advantages such as time, labour, and cost. In this study, methyl oleate
(biodiesel) was obtained by transesterification reaction of triolein and methanol in the
presence of calcium oxide catalyst in a continuous stirred tank reactor. The process has
been simulated using Aspen PLUS. In the simulation, a continuous stirred tank reactor,
distillation column and separator were used. In addition, the effects of different process
parameters (temperature, amount of catalyst, alcohol/oil molar ratio, residence time in the
reactor, etc.) on biodiesel efficiency were also investigated. After purification and
separation under favourable conditions, biodiesel was obtained with 98.6% yield. The
results of this study can be used to optimize biodiesel production to provide a more
sustainable, environmentally friendly method of biodiesel production.