Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Prężność par butanolu jako komponentu benzyn silnikowych

Rogowska Delfina

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 5

340--348

PL

Polityka w zakresie dekarbonizacji paliw silnikowych powoduje stały wzrost zainteresowania biopaliwami. Wśród nich, jako komponent benzyn silnikowych, najpopularniejszy jest etanol oraz eter ETBE. Jednak ze względu na korzystne właściwości użytkowe i pojawiające się technologie produkcji biobutanolu, wydaje się, że ten komponent benzyn silnikowych nabiera wagi. (Bio)butanol, podobnie jak etanol podczas komponowania benzyn w przypadku wielu parametrów wykazuje efekty nieliniowe, tzn. dla mieszaniny wyliczona – w oparciu o udziały i właściwości komponentów – wielkość danego parametru jest inna niż oznaczona laboratoryjnie. Dotyczy to głównie takich parametrów jak liczby oktanowe, destylacja, prężność par. Należy zauważyć, że do planowania i optymalizacji produkcji paliw silnikowych wykorzystywane jest programowanie liniowe, które wymaga, aby układ był opisany w sposób liniowy. Z tego względu dla wspomnianych parametrów wyznacza się liczby blendingowe (addytywne wskaźniki mieszania), które odwzorowują „zachowanie” danego komponentu w konkretnym układzie. W niniejszym artykule wyznaczono liczby blendingowe dla prężności par n-butanolu oraz i-butanolu w układzie z innymi związkami tlenowymi i komponentami benzynowymi dla benzyn zawierających powyżej 2,7% (m/m) tlenu. Doświadczenie zostało zaplanowane według zmodyfikowanej metody Andersona i McLeana planowania doświadczeń. Do wyznaczenia liczb blendingowych wykorzystano wbudowaną w arkusz kalkulacyjny Excel funkcję statystycznej analizy danych „regresja”, stanowiącą element dodatku Analysis ToolPak. W układzie etanolu z ETBE, alkoholami butylowymi i komponentami węglowodorowymi liczba blendingowa etanolu jest dużo wyższa niż jego wartość prężności par (98,0 kPa vs 16,1 kPa), a blendingowa ETBE jest niższa (blendingowa 15,7 kPa, oznaczona 32,0 kPa). Natomiast wyznaczona liczba blendingowa prężności par zarówno n-butanolu, jak i i-butanolu jest zbliżona do wartości oznaczonej (n-butanol: oznaczona 1,3 kPa, blendingowa 2,0 kPa; i-butanol: oznaczona 2,6 kPa, blendingowa 3,0).

EN

The policy on motor fuels decarbonizastion results in a steady increase in interest in biofuels. Among them, the most popular gasoline components are ethanol and ETBE ether. However, because of advantageous performance properties and new production technologies of biobuthanol, this gasoline component is gaining importance. During gasoline blending, (bio-)buthanol as well as ethanol shows nonlinear effects in case of many parameters, it is that parameter value calculated based on the share and properties of components that is different than that measured in a laboratory. This applies mainly to such parameters as octane numbers, distillation parameters, vapour pressure. It should be noticed that linear programming is used very often for optimization and production planning, which requires a set to be linear. Having the above in mind, blending numbers (additive mixing factors) are calculated for the above parameters, which reflect “behavior” of a given component in specific component set. In this article, the blending number for vapour pressure of n-buthanol and i–buthanol in combination with other oxygen components and gasoline components for gasoline containing above 2.7% (m/m) of oxygen were assessed. The experiment was planned according to modified Andreson’s and McLean’s methodology of planning of experiments. In order to establish the blending numbers, the “regression” statistical data analysis function, which is a component of Excel sheet Analysis ToolPak, was used. In the set of such components as ethanol, ETBE, buthyl alcohols and hydrocarbon components, the vapor pressure blending number of ethanol is much higher than its real vapor pressure value (98.0 kPa vs 16.1 kPa), the ETBE blending value is lower (the blending number is 15.7, the determinate number is 32.0 kPa). In turn, the established vapour pressure blending value of both n-buthanol and i-buthanol is close to the determinate value (the determinate value for n-buthanlo is 1.3 kPa, the blending number is 2.0 kPa, for i-buthanol the determine value is 2.6 kPa, the blending number is 3.0 kPa).

2

Wpływ procesu detoksykacji na efektywność butanolowej fermentacji słomy pszennej

Kotarska K., Dziemianowicz W., Świerczyńska A.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 12

2192--2193

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu procesu detoksykacji, zastosowanego podczas rozkładu polisacharydów i fermentacji biomasy roślinnej, zawierającej strukturę lignocelulozową, na produkcję biobutanolu. Stwierdzono, że produktywność procesu fermentacji acetono- butanolowej (ABE), przy wykorzystaniu bakterii Clostridium acetobutylicum, zależna jest nie tylko od obróbki wstępnej i hydrolizy enzymatycznej słomy pszennej, ale także od usunięcia związków chemicznych, inhibitująco wpływających na mikroorganizmy.

EN

Wheat straw was thermohydrolyzed in alk. soln., detoxicated with activated C to remove acids and phenols and fermented to bio-BuOH by using Clostridium acetobutylicum bacteria. The detoxication resulted in an increase in sugar conversion from 1.48 g/(L·h) up to 1.78 g/(L·h).

3

The influence of hydrodynamic conditions on the recovery of acetone, butanol and ethanol in pervaporation membrane modules

Marszałek J., Tylman M., Rdzanek P., Kamiński W.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

155–-163

EN

In order to assess the influence of hydrodynamic effects on the recovery of n-butanol by means of pervaporation, a commercial PERVAP 4060 membrane was investigated. Laboratory pervaporation experiments were carried out providing a comparison of the permeation fluxes and enrichment factors. While the enrichment factors achieved in both modules under the same process conditions were comparable, the permeation fluxes differed from each other. In order to explain the observed differences, hydrodynamic conditions in the membrane module were examined by means of CFD simulation performed with ANSYS Fluent 14.5 software. Two different modules having membrane diameters of 80 mm and 150 mm were analyzed. As a result, different velocity profiles were obtained, which served to estimate the mass transfer coefficients of butanol, ethanol and acetone.

4

Wpływ dodatku izomerów butanolu na lotność benzyny silnikowej

Pałuchowska M.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 8

1322-1325

PL

Podano informacje o badaniach realizowanych na świecie w zakresie doskonalenia technologii otrzymywania biobutanolu w procesach biotechnologicznych, a także o badaniach właściwości fizykochemicznych i użytkowych benzyny silnikowej z udziałem biobutanolu. Przedstawiono wyniki badań własnych wpływu izomerów butanolu na podstawowe lotnościowe parametry benzyny silnikowej węglowodorowej i etanolowej, takie jak skład frakcyjny i prężność par.

EN

EtOH, BuOH and EtMeCHOH were added (up to 15% by vol.) to a com. Pb-free hydrocarbon gasoline (octane no. 95) to study their effect on std. distn. curves and vapor pressure. The addn. of EtOH resulted in an increase while the addn. of butanols in a decrease in the vapour pressure of the gasoline. Only small changes on distn. curves were obsd.

5

Perwaporacyjne zatężanie układu butanol-etanol-aceton-woda na membranach komercyjnych

Rdzanek P., Marszałek J., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

693--698

PL

Perwaporacja (PV) jest procesem membranowym, w którym rozdział składników następuje na selektywnej warstwie membrany, która może być polimerowa, ceramiczna bądź kompozytowa. Zastosowanie perwaporacji, w miejsce konwencjonalnych metod odwadniania rozpuszczalników tworzących z wodą mieszaniny azeotropowe, przynosi, oprócz niewymiernych korzyści w ochronie środowiska, także konkretne korzyści ekonomiczne. Badania przeprowadzone w pracy skupiają się na separacji butanolu z wodnego roztworu ABE (aceton-butanol-etanol). Dotychczas jako dodatek do paliw stosowano etanol, obecnie w badaniach więcej uwagi poświęca się n-butanolowi ze względu na jego właściwości zbliżone do benzyny. W pracy przetestowano różne typy komercyjnych membran perwaporacyjnych (o różnym składzie warstwy aktywnej). Badania prowadzono na membranie PERVAP 4060 oraz na membranach firmy PERVATECH. Proces perwaporacji wykonano na laboratoryjnej aparaturze o powierzchni membrany 50,24 cm2. Proces prowadzony był przy natężeniu przepływu nadawy 40 dm3/h, dla temperatury roztworu zasilającego 29, 37 i 50°C i ciśnieniu po stronie permeatu 10 mbar. Stężenia butanolu w nadawie wynosiły 1,5, 3 i 5% wag. Przeanalizowano wpływ rodzaju warstwy aktywnej membrany na zmianę strumienia butanolu oraz współczynnika wzbogacenia składnika w permeacie. Skład permeatu i retentatu analizowany był za pomocą chromatografii gazowej.

EN

Pervaporation (PV) is a membrane-based process employing dense polymer, ceramic or innovate components materials as active separation layer. The use of pervaporation compared to the conventional methods for dehydration solvents forming an azeotrope with water brings, besides unquantifiable benefits in environmental also economic benefits. In this paper PV process is used to separate and concentrate biobutanol from the ABE (acetone-butanol-ethanol) water solution. So far as an additive for fuel ethanol was used, currently in research more attention is given to n-butanol, because of its properties closed to gasoline Different types of commercial membranes are tested in pervaporation experimental setup. Research was carried out on the PERVAP 4060 and PERVATECH membranes. The research was conducted on a laboratory apparatus, where the membrane diameter was 50.24 cm2. The pervaporation was carried out with the feed flow rate 40 dm3/h, the permeate side pressure 10 mbar and the feed temperature 29, 37 and 50°C. The concentrations of butanol in feed was 1.5, 3 and 5 wt.%. The influence of the active layer composition on the butanol flux and the enrichment coefficient was analyzed. The composition of permeate and retentate was analyzed by gas chromatography.

6

Perwaporacyjna membrana z dodatkiem cieczy jonowej do zatężania biobutanolu

Marszałek J., Rdzanek P.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

550--554

PL

W pracy wytworzono membranę perwaporacyjną z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-butylo-3-metyloimidazolu oraz heksafluorofosforan 1-heksylo-3metyloimidazolu, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 3 kPa, w temperaturze 50°C i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.

EN

In this paper, the active layer of membrane containing ionic liquid was attempted. We achieve this by appropriately blending them with PDMS and hardening by polycondensation. Hydrophobic ionic liquid 1-butyl3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, which have selectivity for the butanol was used for the test. The influence of mass components and the kind of support layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested at PV process in order to separate and concentrate biobutanol from the model quaternary solution: acetone-butanolethanolwater. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 3 kPa, feed temperature 50°C and the feed flow rate 40 dm3/h. The composition of the permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of mixture of ionic liquid and PDMS allowed to emerge the most appropriate membranes for the PV process. The observed permeate flux was at the relatively low level due to additional resistance cause by PDMS layer.

7

Ionic liquids for the extraction of n-butanol from aqueous solutions

Kubiczek A., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 1

125--131

EN

The article describes the extraction of n-butanol from four-component aqueous solutions, also containing acetone and ethanol. All of these three chemicals are the main constituents of the so-called fermentation broth - a product of ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) fermentation process. Nowadays, ABE fermentation, which is one of the oldest butanol production techniques, seems to be a viable alternative to petrochemical methods that have so far dominated the industry. Such considerations are driven by the steady depletion of fossil fuels, and thus, worldwide tendencies to use renewable resources instead, but also by the popularization of clean production and green chemistry principles. The physicochemical properties of biobutanol are very similar to that of gasoline and diesel fuel. Therefore, there exists a real potential for its widespread use as a fuel additive or even for a direct application in internal combustion engines. For that reason, the effective separation of biochemically derived butanol may have a great impact on fuel production technology, which is by far crude oil oriented. The main challenges of applying traditional solvents in liquid-liquid extraction are their toxicity and usually high volatility that prevents an economically justified partitioning of the extract components. Hence there arises a growing interest in non-volatile, thermally stable and water immiscible ionic liquids. Properties of these new 'designer solvents' have not been fully recognized yet, but the full range of their possible applications may appear as unlimited. Phase separation research has been made in five-component systems of water, acetone, butanol, ethanol and ionic liquid. Two different ionic liquids have been used: 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [Hmim][PF6] and 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide [Bmim][Tf2N]. Experimental results confirm highly efficient separation of n-butanol from aqueous solutions when volumes of both liquid phases are approximately equal.

PL

Przedmiotem artykułu jest proces ekstrakcji n-butanolu z czteroskładnikowych roztworów wodnych zawierających ponadto aceton i etanol. Wymienione substancje są głównymi składnikami tzw. brzeczki fermentacyjnej stanowiącej produkt fermentacji ABE (acetonowo-butanolowo-etanolowej). Fermentacja ABE, jako jedna z najstarszych metod uzyskiwania biobutanolu stosowanych na skalę przemysłową, jest obecnie rozważana jako alternatywa dla dominujących w przemyśle procesów petrochemicznych. Znacząco przyczynia się do tego perspektywa wyczerpania dostępnych zapasów paliw kopalnych, jak również podejmowane na szeroką skalę próby wdrażania zasad czystej produkcji i korzystania z odnawialnych źrodeł energii. Z uwagi na bardzo korzystne właściwości fizykochemiczne istnieją realne możliwości bezpośredniego zastosowania biobutanolu w silnikach spalinowych bądź wykorzystania go jako dodatku do oleju napędowego i benzyny. Skuteczna separacja biobutanolu pozyskiwanego za pomocą metod biochemicznych może mieć zatem ogromny wpływ na rozwój technologii produkcji paliw płynnych. Problemem przy stosowaniu klasycznych rozpuszczalników w ekstrakcji ciecz-ciecz jest często ich toksyczność, jak również wysoka lotność uniemożliwiająca opłacalny ekonomicznie rozdział ekstraktu. Dlatego też w kręgu zainteresowania pojawiają się niskolotne i stabilne termicznie ciecze jonowe nierozpuszczalne w roztworach wodnych. Właściwości cieczy jonowych jako substancji stosunkowo nowych nie są jeszcze dokładnie poznane, jednak z uwagi na szeroki wachlarz potencjalnych zastosowań budzą one coraz większe zainteresowanie, a możliwości ich “projektowania” mogą wydawać się nieograniczone. Przeprowadzono badania równowagi ekstrakcyjnej w układach zawierających wodę, aceton, butanol, etanol i ciecz jonową. Wykorzystano w tym celu dwie ciecze jonowe: heksafluorofosforan 1-heksylo-3metyloimidazolu oraz bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-butylo-3-metyloimidazolu. Wyniki eksperymentów potwierdzają wysoką skuteczność procesu ekstrakcji n-butanolu przy zbliżonych objętościach roztworu surowego i ekstrahenta.

8

Pervaporation membrane containing ionic liquid for biobutanol concentration

Marszałek J., Rdzanek P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 9

1065--1072

EN

The paper describes the creation process for an active layer of pervaporation membrane containing ionic liquid achieved by its appropriate blending with PDMS and hardening by way of polycondensation. The test was performed with the use of hydrophobic ionic liquids with butanol selectivity – 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate. The influence of mass content of components and the type of supporting layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested in pervaporation process of biobutanol concentration from the model quaternary solution of acetone-butanol-ethanol-water. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 30 mbar, feed temperature was 50 oC and the feed flow rate was 40 dm3/h. Compositions of permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of the solution consisting of ionic liquid and PDMS enabled us to provide the most appropriate membranes for pervaporation process. The observed permeate fluxes were at relatively low levels due to additional resistance caused by the thickness of PDMS layer.

PL

W pracy wytworzono warstwę aktywną membrany perwaporacyjnej z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide oraz 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 30 mbar, w temperaturze 50 oC i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.

9

Ionic Liquids for the Extraction of n-Butanol from Aqueous Solutions

Kubiczek A., Kamiński W.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

77-87

EN

The article describes the extraction of n-butanol from four-component aqueous solutions, also containing acetone and ethanol. All of these three chemicals are the main constituents of the so-called fermentation broth – a product of ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) fermentation process. Nowadays, ABE fermentation, which is one of the oldest butanol production technologies, seems to be a viable alternative to petrochemical methods that have so far dominated the industry. Such considerations are driven by the steady depletion of fossil fuels, and thus, worldwide tendencies to use renewable resources instead, but also by the popularization of clean production and green chemistry principles. The physicochemical properties of biobutanol are very similar to that of gasoline and diesel fuel. Therefore, there exists a real potential for its widespread use as a fuel additive, if not a direct application in internal combustion engines. For that reason, the effective separation of biochemically derived butanol may have a great impact on fuel production technology, which is by far crude oil oriented. The main challenges of applying traditional solvents in liquid-liquid extraction are their toxicity and usually high volatility that prevents an economically justified partitioning of the extract components. Hence, there arises a growing interest in non-volatile, thermally stable and water immiscible ionic liquids. Properties of these new ‘designer solvents’ have not been fully recognized yet, but the full range of their possible applications may appear as unlimited. In this study, phase separation research has been made in five-component systems of water, acetone, butanol, ethanol and ionic liquid. Two different ionic liquids have been used: 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [Hmim][PF6] and 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide [Bmim][Tf2N]. Experimental results confirm the efficient recovery of n-butanol from aqueous solutions when volumes of both liquid phases are approximately equal.

PL

Przedmiotem artykułu jest proces ekstrakcji n-butanolu z czteroskładnikowych roztworów wodnych zawierających ponadto aceton i etanol. Wymienione substancje są głównymi składnikami tzw. brzeczki fermentacyjnej stanowiącej produkt fermentacji ABE (acetonowo-butanolowo-etanolowej). Fermentacja ABE, jako jedna z najstarszych metod uzyskiwania biobutanolu stosowanych na skalę przemysłową, jest obecnie rozważana jako alternatywa dla dominujących w przemyśle procesów petrochemicznych. Znacząco przyczynia się ku temu perspektywa wyczerpania dostępnych zapasów paliw kopalnych, jak również podejmowane na szeroką skalę próby wdrażania zasad czystej produkcji i korzystania z odnawialnych źrodeł energii. Z uwagi na bardzo korzystne właściwości fizykochemiczne istnieją realne możliwości bezpośredniego zastosowania biobutanolu w silnikach spalinowych, bądź wykorzystania go jako dodatku do oleju napędowego i benzyny. Skuteczna separacja biobutanolu pozyskiwanego przy pomocy metod biochemicznych może mieć zatem ogromny wpływ na rozwój technologii produkcji paliw płynnych. Problemem przy stosowaniu klasycznych rozpuszczalników w ekstrakcji ciecz-ciecz jest często ich toksyczność, jak również wysoka lotność uniemożliwiająca opłacalny ekonomicznie rozdział ekstraktu. Dlatego też w kręgu zainteresowania pojawiają się niskolotne i stabilne termicznie ciecze jonowe nierozpuszczalne w roztworach wodnych. Właściwości cieczy jonowych jako substancji stosunkowo nowych nie są jeszcze dokładnie poznane, jednak z uwagi na szeroki wachlarz potencjalnych zastosowań budzą one coraz większe zainteresowanie, a możliwości ich „projektowania” mogą wydawać się nieograniczone. Przeprowadzono badania równowagi ekstrakcyjnej w układach zawierających wodę, aceton, butanol, etanol i ciecz jonową. Wykorzystano w tym celu dwie ciecze jonowe: heksafluorofosforan 1-heksylo-3-metyloimidazolu oraz bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-butylo-3-metyloimidazolu. Wyniki eksperymentów potwierdzają wysoką skuteczność procesu ekstrakcji n-butanolu przy zbliżonych objętościach roztworu surowego i ekstrahenta.

10

Concentration of butanol-ethanol-acetone-water using pervaporation

Marszałek J., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

31--36

EN

The purposes, objectives and technology pathways for alternative energy are biofuels. The main interest so far has been focused on bioethanol due to the availability of raw materials as well as developed methods for separation and purification. Butyl alcohol can also be regarded as a potential biofuel, and used for internal combustion engines. Butanol can be obtained by means of chemical reaction as well as by fermentation of biomass well know as acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation. Separation of butanol from fermentation broth is a very difficult technical problem. The distillation process traditionally used is economically unprofitable. Review of methods for product recovery from fermentation broth indicates that pervaporation is a modern membrane technology which allows for the separation and concentration of the product during a single process. This work presents results of research on biobutanol separation from the acetone-butanol-ethanol-water system by pervaporation. The concentration of biobutanol was changed in the 0.25÷3 wt. % range. The quaternary system was prepared similarly to that obtained from the ABE fermentation process. The process was carried out on a flat, hydrophobic, commercial membrane at steady state conditions. The pressure at the permeate side was 30 mbar, the temperature range was 50÷70°C and feed flow rate was 20, 40 and 60 dm3/h. The chemical constitution of permeate and retentate was analyzed by gas chromatography. Based on experiments, separation and enrichment factors of the organic phase for individual components were obtained. The mass fraction of individual components in the output flux was determined as well. Satisfactory performance of the analyzed system on the selected membrane was obtained.

PL

Jednym z rodzajów alternatywnych źródeł energii są biopaliwa. Główna uwaga do tej pory skupiana była na bioetanolu ze względu na dostępność surowców i dobrze opracowane metody wydzielania i oczyszczania. Alkohol butylowy może być również traktowany jako potencjalne biopaliwo i wykorzystany do silników wewnętrznego spalania. Butanol można otrzymać zarówno z paliw stałych, jak również przez fermentację biomasy. Produktami fermentacji ABE jest wodny roztwór acetonu, butanolu i etanolu. Wydzielanie butanolu z brzeczki fermentacyjnej jest bardzo trudnym problemem technicznym. Tradycyjnie stosowana destylacja jest procesem energetycznie i ekonomicznie nieopłacalnym. Poszukiwane metody odzysku produktu z brzeczki fermentacyjnej wskazują na nowoczesną technikę membranową, jaką jest perwaporacja, która umożliwia separację i koncentrację produktu w trakcie pojedynczego procesu. Niniejsza praca pokazuje badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda, przygotowanego zgodnie z informacjami o produkcie po procesie fermentacji ABE w zakresie stężeń 0,25÷3% mas. butanolu. Proces prowadzony był na płaskiej, hydrofobowej membranie komercyjnej w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 30 mbar, w zakresie temperatur 50÷70°C i z natężeniem przepływu nadawy 20, 40 i 60 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej.

11

BMD bio - fuel for diesel engines

Sitnik L., Malinowski A., Matuszewska A., Biedrzycki J.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 1

365-370

EN

The paper regards the use of bio-blends consisting of vegetable oil and higher alcohol (biobutanol) as a new component of diesel fuels. The use of rapeseed oil as one of the components eliminates the need energy-intensive conversion rapeseed oil to FAME. The use of higher alcohol, such as a butanol obtained directly from biomass is in accordance with requirements of the EU on the promotion of renewable energy resources. Experiments on chassis dynamometer with fuels containing 20% by volume bio-blend (BM) and 80% of diesel fuels (D) were performed. Main parameters of engine (power output, torque, specific fuel consumption) and the main exhaust gas components (THC, CO, NOx and PM) showed very promising results. The properties of different alcohols and engine fuels, properties of investigated fuels, examples of investigations results on the car test chassis bed by NEDC test load and by fuelling the engine with investigated bmd20 and standard diesel fuel, relatives change of pollutants emission and fuel consumption by fuelling the car engine with BMD20 and Diesel fuel, the differences in emission and fuel consumption during fuelling the car engine with BMD20 and Diesel fuel recorded during the test bed investigation of the car, relatives change of pollutants emission and fuel consumption during engine fuelling with BMD20 and Diesel fuel are presented in the paper.

12

Efficiency of acetone-butanol-ethanol-water system separation by pervaporation

Marszałek J., Kamiński W. L.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 1

131-140

EN

The article focuses on multicomponent system separation with the use of an innovative membranebased technique i.e. pervaporation. Pervaporation is a membrane technique for separation of liquid mixtures on solid nonporous membranes. Pervaporation is used in this study to separate a quaternary system acetone-butanol-ethanol-water. Such a system may be derived from ABE fermentation process, and the resulting product, biobutanol, is a potential biofuel and may be used in internal combustion engines. Experiments in the study involving concentration of butanol by pervaporation were performed using PERVAP 4060 flat-sheet commercial membrane. To describe the PV process a semi-empirical approach was used. As a result of experiments and calculations permeance coefficients were obtained. Separation and permeance factors were calculated to assess the efficiency of the system separation. Beforehand, activity coefficients were determined for all the components of the mixture with the NRTL equation. Separation coefficients for all the components differed depending on process parameters: concentration, feed flow rate and process temperature. The study confirmed the separation effect of the quaternary system. The most interesting results were obtained for the concentration of butanol. Pervaporation allows to concentrate butanol over 10 times. The permeance coefficient reached for butanol an average value of 7.06 10-3 in comparison with the results for ethanol 3.24 10-2 and acetone 1.83 10-2 [kmol(m2h)-1]. The temperature change from 50 to 70 [degrees]C led to an increased permeance factor and there was no apparent effect on it in the feed flow rate. Due to the hydrophobicity of the membrane water fluxes in the quaternary system were negative.

13

Wpływ zasilania silnika rolniczego z dodatkiem biobutanolu do oleju napędowego na wybrane parametry procesu wtrysku paliwa

Ambrozik A., Orliński P., Orliński S.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań przebiegu procesu wtrysku oraz rozpylania paliwa na krople w silniku PERKINS 1104C-44 pracującym według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej, zasilanego: mieszankami niskosiarkowego oleju napędowego z biobutanolem oraz porównawczo paliwem EKODIESEL ULTRA B. Pomiary wykonano na stanowisku hamownianym wyposażonym w system pomiarów wielkości szybkozmiennych. Wykazano, Se rodzaj paliwa o różnych właściwościach fizykochemicznych ma istotny wpływ na proces wtrysku oraz rozpylania paliwa. Analiza eksperymentalnie sporządzonych wykresów ciśnienia paliwa w przewodzie wtryskowym i wzniosów iglicy wtryskiwacza umożliwiła wyznaczenie: prędkości wypływu paliwa z rozpylacza oraz długość i rozpad strugi paliwa na krople.

EN

In the paper research findings of the course of the process of injection and spraying fuel to drops in the PERKINS-1104C-44 engine working according to outside characteristics were introduced, powered: with mixtures of low-sulphuric diesel with biobutanol and comparatively fuel EKODIESEL ULTRA B. Measurements were made on the post equipped with the system of measurements of fast-changeable sizes. They demonstrated, that kind of fuel about different properties physicochemical an essential influence on the process of injection and spraying fuel has. Analysis of graphs experimentally made out of the pressure of fuel in the injection wire and enabled the growth of the netting needle of the injector outlining: speeds of the leakage of fuel out of the sprayer and the length and the disintegration of the stream of fuel to drops.

14

Skutki zasilania silnika rolniczego mieszaniną oleju napędowego z biobutanolem na ekonomiczne i energetyczne wskaźniki jego pracy

Kruczyński S., Orliński P., Orliński S.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań i ich analizę w zakresie pomiaru wskaźników ekonomicznych i energetycznych silnika o ZS typu PERKINS 1104C-44. Silnik zasilany był mieszanką paliwa węglowodorowego EKODIESEL ULTRA B z biobutanolem. Pomiary wykonano na stanowisku hamownianym wyposażonym w system pomiarów wielkości szybkozmiennych. Wykazano, wpływ właściwości fizykochemicznych mieszanin oleju napędowego z butanolem na wskaźniki ekonomiczne i energetyczne pracy silnika.

EN

In the paper research findings and their analysis were described in the scope of the measurement of economic and energy signs of engine about the self-ignition of the type 1104C-44 Perkins. The powered engine was a blend of hydrocarbon EKODIESEL ULTRA B fuel with biobutanol. Measurements were made on the post equipped with the system of measurements of fast-changeable sizes. They demonstrated, influence of the property physicochemical mixtures of diesel with biobutanol to economic and energy signs of the engine work.

15

Biobutanol - production and purification methods

Kamiński W., Tomczak E., Górak A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2011

|

Vol. 18, nr 1

31-37

EN

The prospective of depletion of natural resources, petroleum products and rising prices of raw materials tend to look for fuels from renewable energy sources and biofuels. The focus so far has been put on bioethanol due to the availability of raw materials for its production and well-developed methods for isolation and purification. Butyl alcohol - biobutanol can be regarded as a potential biofuel. Biobutanol is a very attractive energy source because - as opposed to bioethanol - is non-hygroscopic, does not cause corrosion and has a higher calorific value. Production of butanol may be made by a fermentation process called ABE (acetone, butanol, ethanol), carried out mostly by bacteria Clostridium acetobutylicum. The basic problem of wider use of biobutanol depends on its production with sufficient efficiency and this in turn is limited by separation of butanol from fermentation broth. The distillation process is not applicable. The classical extraction requires the use of a flammable or toxic liquid. For separation and purification of biobutanol it is proposed to apply ionic liquids. Use of ionic liquids for the extraction of butanol (to remove from the fermentation environment) can be achieved either through direct application of the liquid in the bioreactor and separation of butanol outside of bioreactor or directing fermentation broth outside the bioreactor and separation of butanol in the membrane contractor.

PL

Perspektywa wyczerpania naturalnych zasobów produktów ropopochodnych oraz rosnące ceny tych surowców skłaniają do poszukiwania paliw z odnawialnych źródeł energii, czyli biopaliw. Główna uwaga do tej pory skupiona była na bioetanolu ze względu na dostępność surowców do jego wytwarzania i dobrze opracowane metody wydzielania i oczyszczania. Alkohol butylowy (biobutanol) może być traktowany jako potencjalne biopaliwo. Biobutanol jest bardzo atrakcyjnym źródłem energii, gdyż - w przeciwieństwie do bioetanolu - jest niehigroskopijny, nie powoduje korozji i ma większą wartość opalową. Produkcja butanolu może odbywać się w procesie fermentacji zwanej ABE (aceton, butanol, etanol),przeprowadzanej najczęściej przez bakterie Clostridium acetobutylicum. Podstawowy problem szerszego wykorzystania biobutanolu leży w jego wytwarzaniu z odpowiednią wydajnością, a ta z kolei jest limitowana wydzielaniem butanolu z brzeczki fermentacyjnej. Proces destylacji nie jest w tym przypadku możliwy do realizacji. Klasyczna ekstrakcja wymaga zastosowania cieczy albo palnych, albo toksycznych. W celu wydzielania i oczyszczania biobutanolu proponuje się zastosowanie cieczy jonowych IL. Wykorzystanie cieczy jonowych do ekstrakcji butanolu (usuwania ze środowiska fermentacji) może być zrealizowane albo poprzez bezpośrednie zastosowanie cieczy w bioreaktorze i oddzielenie butanolu na zewnątrz bioreaktora, albo poprzez wyprowadzenie brzeczki fermentacyjnej na zewnątrz bioreaktora i oddzielanie butanolu w kontraktorze membranowym.

16

Biobutanol - produkcja i zastosowanie w silnikach Diesla

Smerkowska B.

Chemik

|

2011

|

Vol. 65, nr 6

549-556

PL

W artykule zaprezentowano przegląd współczesnych kierunków rozwoju technologii produkcji biobutanolu w procesach fermentacyjnych oraz możliwości zastosowania n-butanolu jako komponentu paliw stosowanych do zasilania silników Diesla. Omówiono problemy związane z uzyskaniem odpowiedniej wydajności procesów fermentacyjnych w kierunku biobutanolu oraz sposoby ich rozwiązywania. Dokonano analizy właściwości fizykochemicznych n-butanolu, pod kątem jego zastosowania w mieszankach paliw stosowanych w silnikach o zapłonie samoczynnym oraz zestawiono je z wynikami dostępnych prac badawczych.

EN

The article presents a review of contemporary directions of development of biobutanol fermentation processes production technologies and the application possibilities of n-butanol as a component of fuel used to feed diesel engines. The problems concerning obtaining the required yield of biobutanol in fermentation processes were discussed as well as resolution methods. An analysis of physical and chemical properties of n-butanol in terms of its use in blends of fuels used in diesel engines in comparison with the available results of research was conducted.

17

Bibobutanol - metody wytwarzania i oczyszczania

Kamiński W., Tomczak E., Górak A.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

409--411

PL

Perspektywa wyczerpania naturalnych zasobów produktów ropopochodnych oraz rosnące ceny tych surowców skłaniają do poszukiwania paliw z odnawialnych źródeł energii, czyli biopaliw. Główna uwaga do tej pory skupiana była na bioetanolu ze względu na dostępność surowców do jego wytwarzania i dobrze opracowane metody wydzielania i oczyszczania. Alkohol butylowy - biobutanol może być traktowany jako potencjalne biopaliwo. Biobutanol jest bardzo atrakcyjnym źródłem energii, gdyż - w przeciwieństwie do bioetanolu - jest niehigroskopijny, nie powoduje korozji i ma większą wartość opałową. Produkcja butanolu może odbywać się w procesie fermentacji zwanej ABE (od aceton, butanol, etanol), przeprowadzanej najczęściej przez bakterie Clostridium acetobutylicum. Podstawowy problem szerszego wykorzystania biobutanolu leży w jego wytwarzaniu z odpowiednią wydajnością, a ta z kolei jest limitowana wydzielaniem butanolu z brzeczki fermentacyjnej. Proces destylacji nie jest w tym przypadku możliwy do realizacji. Klasyczna ekstrakcja wymaga zastosowania cieczy albo palnych, albo toksycznych. W celu wydzielania i oczyszczania biobutanolu proponuje się zastosowanie cieczy jonowych IL. Wykorzystanie cieczy jonowych do ekstrakcji butanolu (usuwania ze środowiska fermentacji) może być zrealizowane albo poprzez bezpośrednie zastosowanie cieczy w bioreaktorze i oddzielenie butanolu na zewnątrz bioreaktora, albo poprzez wyprowadzenie brzeczki fermentacyjnej na zewnątrz bioreaktora i oddzielanie butanolu w kontraktorze membranowym.

EN

The prospect of depletion of natural resources, petroleum products and rising prices of raw materials tend to look for fuels from renewable energy sources and biofuels. The focus so far has been on bioethanol due to the availability of raw materials for its production and well-developed methods for isolation and purification. Butyl alcohol - biobutanol can be regarded as a potential biofuel. Biobutanol is a very attractive energy source because - as opposed to the bioethanol - is non-hygroscopic, does not cause corrosion and has a higher calorific value. Production of butanol may be made by a fermentation process called ABE (from acetone, butanol, ethanol), carried out mostly by the bacterium Clostridium acetobutylicum. The basic problem of wider use of biobutanol lies in its production with sufficient efficiency and this in turn is limited by separation of butanol from fermentation broth. The distillation process is not applicable. The classical extraction requires the use of a flammable or toxic liquid. For separation and purification of biobutanol it is proposed to apply ionic liquids. Use of ionic liquids for the extraction of butanol (to remove from the fermentation environment) can be achieved either through direct application of the liquid in the bioreactor and separation of butanol on the outside of bioreactor or through directing fermentation broth outside the bioreactor and separation of butanol in the membrane contractor.

18

Biobutanol : perspektywy rozwoju produkcji

Garncarek Z., Kociołek-Balawejder E.

Przemysł Chemiczny

|

2009

|

T. 88, nr 6

658-666