Presentacion biodiesel

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA

INGENIERO QUÍMICO

PROYECTO FIN DE CARRERA

Daniel Gallego Pérez
Octubre, 2006

ÍNDICE
• OBJETIVO Y JUSTIFICACIÓN
• CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO
• VIABILIDAD DEL PROYECTO
• LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
• DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
• BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA
• DISEÑO DE EQUIPOS
• LAY-OUT
• ESTUDIO ECONÓMICO
• CONCLUSIONES

OBJETIVO Y JUSTIFICACIÓN
• OBJETIVO
La instalación de una planta de producción de biodiesel a
partir de aceites vegetales tanto crudos como usados
mediante un proceso basado principalmente en la
transesterificación de los triglicéridos contenidos estos,
con una capacidad aproximada de unas 23.000 toneladas
anuales.

• JUSTIFICACIÓN
– Medioambiental: Por la necesidad de incorporar combustibles
renovables en el mercado con el fin de reducir las emisiones
contaminantes actuales.
– Socio-política: Con el fin de disminuir la dependencia energética
del petróleo.
– Legal: Por la necesidad de cumplir la Directiva 2003/30/CE

CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO
¿Qué es el Biodiesel?

Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena
larga derivados de lípidos renovables tales como
aceites vegetales y que se emplea en los motores
de ignición por compresión (motores diesel) o en
calderas de calefacción.

• Ventajas de su uso como combustible:

– Es un combustible que no daña el medio ambiente ya que se
produce principalmente con materias primas renovables y
sus emisiones son mucho menores que las del gasóleo
convencional.
– No contiene compuestos aromáticos cancerígenos.
– Es fácilmente biodegradable.
– Posee un alto poder lubricante.
– Es el único combustible no contaminante alternativo al uso
del gasóleo convencional.

El Biodiesel producido debe ajustarse a lo indicado en la norma EN 14214:

Propiedad Método Mínimo Máximo Unidades
Contenido en éster EN 14103 96,5 - % (m/m)
Densidad (15ºC) EN ISO 3675:1998 860 900 kg/m3
Viscosidad a (40 ºC) EN ISO 3104 3,5 5 mm2/s
Punto de inflamación EN ISO 3679 120 - ºC
Contenido de azufre EN ISO 20846 - 10 mg/kg
Residuo carbonoso EN ISO 10370 - 0,3 % (m/m)
Número de cetano EN ISO 5165:1998 51 - -
Cenizas sulfatadas ISO 3987 - 0,02 % (m/m)
Contenido de agua EN ISO 12937:1996 - 500 mg/kg
Contaminación total EN ISO 12662 - 24 mg/kg
Estabilidad a la oxidación (110ºC) EN 14112 6 - horas
Indice de ácido EN 14104 - 0,5 mg KOH/g
Indice de yodo EN 14111 - 120 g de I /100 g
Contenido de metanol EN 14110 - 0,2 % (m/m)
Contenido en monoglicéridos EN 14105 - 0,8 % (m/m)
Contenido en diglicéridos EN 14105 - 0,2 % (m/m)
Contenido en triglicéridos EN 14105 - 0,2 % (m/m)
Glicerol libre EN 14105 - 0,02 % (m/m)
Glicerol total EN 14105 - 0,25 % (m/m)
Metales del grupo I (Na + K) EN 14108 - 5 mg/kg
Metales del grupo II (Ca + Mg) EN 14538 - 5 mg/kg
Contenido de fósforo EN 14107 - 10 mg/kg
Punto de obstrucción de filtro frío (POFF) EN 116 - +5 / -20 ºC

VIABILIDAD DEL PROYECTO

• VIABILIDAD TECNOLÓGICA
• VIABILIDAD ECONÓMICA
• VIABILIDAD LEGAL

VIABILIDAD TECNOLÓGICA
• Reacción
La producción de biodiesel se basa en una reacción de
transesterificación que transforma los triglicéridos
(componente mayoritario del aceite), mediante la adicción
de un alcohol primario y en presencia de un catalizador, en
esteres del alcohol correspondiente y glicerina.


• Materias Primas
– Fuente de triglicéridos:
 Composición en triglicéridos
• Aceites Vegetales
 Cantidad de agua
– Aceites Refinados
– Aceites Crudos  Cantidad de ácidos grasos libres
100
90

– Aceites Usados 80
70

• Grasas Animales 60 X (%)

X (%) f
Catálisis
50
básica
• Otros (Bacterias, Hongos, Algas,…) 40
30
X(%)
Catálisis
ácida
SAPONIFICACIÓN
20
10
0
MICROORGANISMOS 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Cantidad de agua e n ace ite (%)

Etapa previa: ESTERIFICACIÓN
AGL + MeOH ⇔ Ester Metílico + H2O


– Alcohol empleado:
Son susceptibles de ser usados para el proceso los alcoholes primarios
(con un bajo numero de átomos de carbono). Sin embargo el más usado
es el METANOL.

 Disminuye el tiempo de reacción
 Condiciones de reacción más suaves
100
 Es necesario un menor exceso para una misma conversión
90
80
 No forma azeótropo con el agua
70 Mejor recuperación
M etanol
Etanol
60
X (%) f

 Más económico
50 1-Propanol
1-Butanol
40
1-Octanol
30
20
10
0
0 10 20 30 40 50
tiempo reaccion (min)


– Catalizador:
• Homogéneos
– Ácidos  Ácido Sulfúrico o Fosfórico
 Usado con altas concentraciones de ESTERIFICACIÓN
ácidos grasos libres
– Básicos  Hidróxido Potásico o Sódico
 Reacción 50 veces más rápida TRANSESTERIFICACIÓN
 Hasta 2 % en peso de AGL
• Heterogéneos
– Resinas de intercambio
– Zirconio
– Cloruros de Estaño
– Zeolitas
– Enzimas

VIABILIDAD ECONÓMICA
• ESTUDIO DE MERCADO
– Mercado Europeo y Español

Austria; 85.000; 3%
Dinamarca; 90.000; Reino Unido; 9.000;
3% 0%
Eslovaquia; 25.000;
Suecia; 21.400; 1%
1%

Rep. Checa; 60.000;
2%
España; 322.000; Alemania; 1.500.000;
11% 53%

Francia; 340.000;
Italia; 395.000; 14%
12%

Toneladas Anuales de Biodiesel Producidas en 2005


– Factores que influyen en la demanda del biodiesel:
• Numero de vehículos diesel
• Precio del gasóleo mineral
f

1100,0
100000
Nº vehiculos diesel f(miles)

1000,0

900,0
€/1000 l

10000
800,0

700,0

1000
600,0
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
dic-99 abr-01 sep-02 ene-04 may-05 oct-06
Año España Total UE
Es pa ña M e d ia UE

– Analisis de la demanda futura de biodiesel en España
• PROYECCIÓN DE LA TENDENCIA HISTORICA

45000
40000 y = 1357,1x -2697357,1

35000
Consumo (kton) f

30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020
Año

Consumo de Gasóleo en España

Año 2010 = 30.413.900 t gasóleo 1.748.800 tBD (5,75%)
Año 2020 = 43.984.900 t gasóleo 3.518.800 tBD (8%)

• MÉTODO ECONOMÉTRICO
24000
1.600.000
f 22000
1.400.000
Consumo gasóleo A (kton) y = 43963,45x - 87284739,5
y = 0,0274x - 570,8

1.200.000
20000
PIB (MM €) f

1.000.000
18000
800.000
16000
600.000
14000
400.000

200.000
12000

10000 0
400.0001995 500.000
2000 600.000
2005 2010
700.000 2015
800.000 2020
900.000
PIB Año

Evolución del Consumo de Gasóleo España
Evolución del PIB de en Relalción al PIB

Año 2010 PIB = 1.081.795 MM€ 29.070.400 tgasóleo 1.394.500 t BD
Año 2020 PIB = 1.521.430 MM€ 41.116.400 tgasóleo 3.289.300 t BD

• TAMAÑO DE PROYECTO
– Ingresos por Ventas = p · q = 20.909.091 €/año

– Costes de Producción = M1+M5+1,5·M2+0,3·I = 18.227.037 €/año

– Costes Fijos = 20% M5 = 3.645.074 €/año
p = 0,80 €/litro 0,91€/kg
ρ = 880 = 8.724.886 €/año
M1 = Coste de la materia prima kg/m
3

q =•23.000 t/año
PUNTO DE NIVELACIÓN
M5 = Coste de los servicios generales = 20% de los Costes de Producción.
25,00

20,00 = 1.750.769,5 €/año
M2 = Coste de la mano de obra directa
f
MM euros/año

15,00
= 10.768.630 €
I =Capital 10,00
Inmovilizado

5,00

0,00
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
t/año
Costes (MM €)
Ingresos (MM €)

14.000 t/año 60,9% de la capacidad máxima

VIABILIDAD LEGAL

La legalidad vigente favorece la creación de este tipo de
plantas

• Exención de impuestos
• Concesión de subvenciones

LOCALIZACIÓN

• FACTORES PRIMARIOS
• FACTORES ESPECÍFICOS

FACTORES PRIMARIOS

• Disponibilidad de Materia Prima
– Aceite Vegetal
• Aceite Crudo

• Aceite Usado
1200000

1000000
100.000

– Metanol 38436

8727 7453
21606
9626
24479 24029
32448
17167
12768
y = -78462x + 2E+08
10.000
4631 5882 6137 5622 TOTAL
800000 3630 3048
2225
– Ácido Sulfúrico
1.000
Andalucía

Castilla y León
600000
Castilla-La
Mancha
– Hidróxido Potásico
100

400000 y = -37482x + 8E+07

8,2 11,4 11,1
10 4,6 6,6 7,0 5,7 4,9 5,4 5,6 6,5 6,1
4,0 4,1 4,3
3,5 3,4
y = 566,47x - 944597
200000

1
And Ar As t Bal Can C a nt CyL C LM C at C.Va l
y = -14641x +Ma d
Ext Ga l
3E+07 Mu Na PV R io
0
1997 1998 Consumo2000 de kg) Consumo2002
1999 (miles 2001 per capita (kg)
2003 2004 2005

FACTORES PRIMARIOS

• Localización de la competencia
Empresa Ubicación Producción Empresa Ubicación Producción

• Localización de los compradores
Stocks del Vallés, S.A. *

Bionor Transformación, S.A. *
Barcelona

Álava
6.000

18.600
Biodiesel Productions

Biodiesel Productions
Ferrol

Cartagena
100.000

250.000

Bionet Europa, S.L. * Tarragona 50.000 Biocarburants de Catalunya, S.A. Tarragona 100.000

– Gasolineras particulares
EHN, S.L. *

Grupo Ecológico Natural, S.L. *
Navarra

Mallorca
35.000

10.000
Coreyaa Biodiesel

Randa Group, S.A.
Sevilla

Mallorca
30.000

6.000

Biodiesel Castilla La Mancha, S.L. * Toledo 13.500 Acor Valladolid 60.000

– Compañías petrolíferas
Bionorte, S.L. * Asturias 4.000 Green Fuel, S.A. Cantabria 25.000

IDAE * Madrid 5.000 Bioenergética Extremeña 2020, S.L. Badajoz 60.000

Biocarburantes Almadén, S.L. * Ciudad Real 20.000 Coop. San Dionisio, S.L. Cádiz 10.000

General de Biocarburantes, S.A.* Cantabria 150.000 Entaban, S.A. Huesca 25.000

Biocombustibles Cuenca, S.A. Cuenca 40.000 Biocombustibles Andaluces, S.L. Huelva 450.000

Abengoa, S.A. Cádiz 200.000 Biocombustibles Ziérbena, S.L. Bilbao 20.000

EHN Tarragona 100.000 Biocombustibles Andaluces, S.L. Sevilla 60.000

Biocombustibles La Mancha, S.L. Ciudad Real 40.000 Biocyl, S.A. Zamora 6.000

Bionet Europa, S.L. Burgos 20.000

FACTORES PRIMARIOS

• Suministro de Energía

FACTORES PRIMARIOS

• Clima
– Comunidad Valenciana:
• Tmedia= 18,5 ºC (36,9 ºCmax ; 1,5 ºCmin)

– Castilla y León:
• Tmedia= 12,1 ºC (35,8 ºCmax ; -7,8 ºCmin)

FACTORES ESPECIFICOS

• Características de la Comunidad Valenciana
– Transporte

– Industrialización

FACTORES ESPECIFICOS

•Localización Concreta
PARQUE EMPRESARIAL PARC
SAGUNT I

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Ac. Usado
Mat. Decantable KOH
H2 O
I-01
R-01 CF-01 D-01 M-01
Ac. Crudo CH3OH
Ac. Limpio

H2O V H2SO4
Fangos

I-06 H2SO4
R-02
TG + CHCH3OH  Ester Metílico +H8O3
AGL + 3OH  Ester Metílico + C3 H2O I-02
I-03
HO KOH + H2SO4  K2SO4 + H2O
2 CH3OH

D-03

T-01
E-01 H 2O
H
D-02

H2O
I-04
CF-03 L-01 CF-02
BIODIESEL
I-05
H2O C3H8O3 K2SO4

BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA
KOH:
KOH: H2SO4::
H2SO4
115 tm/año
115 tm/año 105 tm/año
105 tm/año K2SO4::
K2SO4
220 tm/año
220 tm/año
Aceite Crudo:
Aceite Crudo:
14.400 tm/año
14.400 tm/año Glicerina:
Glicerina:
PROCESO 2.290 tm/año
2.290 tm/año
ENERGÍA
ENERGÍA
Vapor de Agua ==5.567 tm/año
Vapor de Agua 5.567 tm/año
Potencia ==100 kW
Potencia 100 kW
Aceite Usado:
Aceite Usado:
10.250 tm/año
10.250 tm/año BIODIESEL:
Metanol: BIODIESEL:
Metanol:
22.860 tm/año
22.860 tm/año
2.320 tm/año
2.320 tm/año

DISEÑO DE EQUIPOS
Ac. Usado
Mat. Decantable KOH
H2 O
I-01
R-01 CF-01 D-01 M-01
Ac. Crudo CH3OH
Ac. Limpio

H2O V H2SO4
Fangos

I-06 H2SO4
R-02
I-03
I-02
H2O CH3OH

D-03

T-01
E-01 H 2O
H
D-02

H2O
I-04
CF-03 L-01 CF-02
BIODIESEL
I-05
H2O C3H8O3 K2SO4

LAY-OUT
250m

15m 30m 62,7m 52,9m 12m 8m 47,9m

D-01 CF-01 R-01
I-01
AC-01 AC-02 AC-03

1
AU-01 AU-02 AU-03 AU-04
R-02 M-01
2 3 10
I-03
AM-01 AM-02
76,5m

4 I-02
69m

D-03 T-01
67m

AS-01

11

90m
I-04

5 12 D-02
L-01 I-05 I-06 AB-01 AB-02 AB-03
CF-02 CF-03 E-01

6 13 C-01

7 14 AB-04 AB-05 AB-06
15,7m 15,7m
8 15
N-01

10m
9 16 18 AG-01
10m

10,5m

17
3,5m

ESTUDIO ECONÓMICO

• CAPITAL INVERTIDO = 18.514.016 €
– Capital Inmovilizado = 15.312.074 €
– Capital Circulante = 3.201.941 €

• COSTES DE PRODUCCIÓN = 18.583.129 €/año
– Costes de Fabricación = 12.590.199 €/año
– Costes de Gestión = 4.134.618 €/año

• INGRESOS POR VENTAS = 21.453.535 €/año

ESTUDIO ECONÓMICO
Análisis de la Rentabilidad
– Beneficio Bruto = 2.870.406 €/año
– Beneficio Bruto Porcentual = 15,50 %

– Beneficio Neto = 1.865.764 €/año
– Beneficio Neto Porcentual = 10,08 %
Tiempo de Recuperación:
20,00

15,00
f

10,00
Bn ac - P (MM €)

5,00

0,00
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
-5,00

-10,00

-15,00

-20,00
Año

CONCLUSIONES
• LA PRODUCCION DE BIODIESEL ESTÁ
JUSTIFICADA
• PLANTA VIABLE
• SITUADA EN EL PARQUE EMPRESARIAL
PARC SAGUNT I
• PRODUCCIÓN DE 22.860 t/año BIODIESEL
• BENEFICIO NETO PORCENTUAL 10,08 %

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