سونوشیمی اولتراسونیک به تولید بیودیزل کمک کرد

دیزل نفتی در حال حاضر شکل اصلی سوخت در صنعت حمل و نقل و لجستیکی است ، اگرچه استفاده از آن منابع نفتی خام محدودی را مصرف می کند و به سلامت انسان و محیط زیست آسیب می رساند.

بیودیزل ، به عنوان یک سوخت های تجدید پذیر ، زیست تخریب پذیر و غیر سمی ، یک سوخت جایگزین جذاب است که سازگار با محیط زیست است و می تواند در موتورهای دیزلی موجود مورد استفاده قرار گیرد. این قدرت و گشتاور مشابه دیزل نفتی را فراهم می کند ، در حالی که روانکاری برتر نیز دارد.

متأسفانه به دلیل بهره وری پایین فرآیند تولید آن ، هزینه بیودیزل همچنان زیاد است و مانع اجرای گسترده آن می شود.

تولید بیودیزل از طریق یک فرآیند شیمیایی نسبتاً کند و انرژی مصرف می شود ، یعنی تبادل تری گلیسیرید - روغن نباتی یا چربی حیوانات.

این فرآیند معمولاً در یک راکتور دسته ای انجام می شود ، جایی که تری گلیسیریدهای خام در حضور یک کاتالیزور (پایه ، اسید یا آنزیم) با الکل (متانول یا اتانول) مخلوط می شوند ، تا حدود 65 درجه گرم می شوند و به صورت مکانیکی برای {هم زده می شوند. {1} ساعت. سپس ، این محصولات مجاز به جداگانه برای ساعت 2 {2}} هستند (گلیسرول حاوی الکل اضافی و کاتالیزور لایه پایین را تشکیل می دهد ، بیودیزل لایه بالایی را تشکیل می دهد) ، پس از آن آنها به طور جداگانه جمع آوری می شوند و در معرض پس از درمان قرار می گیرند ، به طور معمول تولید می کنند. تقریباً {4}}} biodiesel.

 

در چندین جنبه این روند فضای زیادی برای بهبود وجود دارد:

 

1. نرخ واکنش پایین.

 

واکنش تبادل استر واکنشی است که انتقال جرم را محدود می کند - در رابط بین روغن خام و الکل رخ می دهد ، که فقط تا حدی قابل استفاده هستند. همزن مکانیکی می تواند تا حدودی به بهبود تماس بین معرفها کمک کند ، اما واکنش هنوز هم بسیار کند است زیرا هم زدن نمی تواند دو مایعات (تشکیل یک مخلوط کلوئیدی پایدار) را به طور کامل امولسیون کند تا سطح سطح سطحی بین آنها افزایش یابد.

 

2. جدایی طولانی مدت.

 

الکل و کاتالیزور بیش از حد به طور معمول برای هدایت واکنش تبادل استر برای سنتز متعادل بیودیزل استفاده می شود. با این حال ، در مراحل زیر ، الکل بیش از حد تمایل به حل گلیسرول در بیودیزل دارد ، که باعث کاهش جدایی آنها می شود.

 

3 پس از درمان عوارض.

 

بیودیزل باید با آب شسته شود تا هرگونه کاتالیزور باقیمانده و محصولات جانبی صابون از بین برود. الکل باقیمانده باید خالص و بازیافت شود. بنابراین ، استفاده بیش از حد از الکل و کاتالیزورها می تواند روند پس از درمان را پیچیده کند.

 

تولید اولتراسونیک بیودیزل

 

واکنشهای تبادل استر با کمک اولتراسونیک برای هر مرحله فرآیند بسیار سودمند است:

 

1. نرخ واکنش بالا.

 

سونوگرافی با شدت بالا باعث ایجاد کاویتاسیون آکوستیک می شود و در نتیجه انفجار قوی و نامتقارن حباب های خلاء ایجاد می شود و باعث ایجاد امواج شوک ، میکروجت ها ، نیروهای برشی قوی و درجه حرارت و فشارهای شدید محلی می شود. این منجر به اختلاط بسیار مؤثر می شود و در نتیجه مایعات غیر قابل تشخیص یا جزئی قابل استفاده از امولسیون های پایدار از نظر جنبشی (نانومولسیون) می شود. بنابراین ، سطح رابط بین مایعات با ترتیب بزرگی افزایش می یابد ، که واکنش هایی را که انتقال جرم را محدود می کند ، مانند تبادل استر ، به شدت افزایش می دهد.

تحقیقات نشان داده است که می توان زمان واکنش را از ساعت به دقیقه کاهش داد و قلیایی کاتالیز سریع استر روغن سویا با استفاده از سونوگرافی ، انرژی و سوخت.

 

2. زمان جدایی کوتاه.

 

با توجه به تماس بهتر بین روغن خام و الکل ناشی از قرار گرفتن در معرض اولتراسونیک ، مقدار اضافی اضافی الکل لازم است. این میزان الکل باقی مانده پس از واکنش را کاهش می دهد. حلالیت گلیسرول در بیودیزل با واسطه اتانول کاهش می یابد و زمان جداسازی از ساعت {0}} ساعت به حدود 30 دقیقه کاهش می یابد.

 

3. پردازش ساده.

استفاده از مقدار کمتری از الکل می تواند تلاش مورد نیاز برای بازیافت بعدی را کاهش دهد. علاوه بر این ، به دلیل راندمان مخلوط بالاتر ، میزان کاتالیزور مورد استفاده را می توان به طور قابل توجهی کاهش داد ({0}}} ٪) ، و مراحل شستشوی بیودیزل را ساده می کند.

 

4. مزایای اضافی.

 

الف) قرار گرفتن در معرض سونوگرافی با شدت بالا می تواند انرژی فعال سازی مورد نیاز برای واکنش را فراهم کند. بنابراین ، گرم کردن مخلوط واکنش از اهمیت کمتری برخوردار می شود زیرا می تواند باعث صرفه جویی در انرژی و تلاش شود.

ب) این فرایند از دسته ای به سمت مداوم و افزایش مقیاس تولید تغییر یافته است.

ج) تولید بیودیزل را می توان به حدود 95-99 ٪ افزایش داد.

 

اهمیت دامنه با صدای زیاد

 

پیشرفت اولتراسونیک تولید بیودیزل در مقیاس تجاری نیاز به استفاده از پردازنده های اولتراسونیک در مقیاس صنعتی دارد که می توانند دامنه لرزش بالا را حفظ کنند. دامنه به طور مستقیم با استحکام نیروی برشی تولید شده توسط کاویتاسیون اولتراسونیک مرتبط است و باید در یک سطح به اندازه کافی بالا برای اختلاط مؤثر حفظ شود.

مقادیر دامنه مشابه برای تولید نانومولسیونهای با کیفیت بالا - پیش نیاز برای واکنشهای مبادله استر انتقال جرم محدود - ضروری است.