બાયોડીઝલનું ઉત્પાદન અને બાયોડીઝલમાં રૂપાંતરણ
અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો વડે બાયોડીઝલ ઉત્પાદનની મર્યાદાઓ દૂર કરો! ધીમી પ્રતિક્રિયા ગતિકી અને નબળું દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ તમારા બાયોડીઝલ પ્લાન્ટની ક્ષમતા, ઉપજ અને ગુણવત્તામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરી શકે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનની ગતિકીમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરીને આ પડકારોનો ઉકેલ લાવે છે. પરિણામે, બાયોડીઝલની પ્રક્રિયામાં ઓછા વધારાના મિથેનોલની અને ઓછી માત્રામાં ઉત્પ્રેરકની જરૂર પડે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન: મિશ્રણ માટેનો એક શ્રેષ્ઠ ઉપાય
પરંપરાગત બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં સામાન્ય રીતે બેચ રિએક્ટરોનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં ઉષ્મા અને યાંત્રિક મિશ્રણ દ્વારા ઊર્જા પૂરી પાડવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન એક અસરકારક વિકલ્પ પૂરો પાડે છે, જે વ્યાવસાયિક બાયોડીઝલ પ્રક્રિયામાં વધુ સારું મિશ્રણ પ્રાપ્ત કરે છે. આ અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ઔદ્યોગિક બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન માટે જરૂરી સક્રિયકરણ ઊર્જા પૂરી પાડે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનના મુખ્ય ફાયદા:
- વધુ ઊંચા રૂપાંતરણ દર
- પ્રતિક્રિયા માટે ઓછો સમય
- ઉત્પાદનની સુધારેલી ગુણવત્તા
- નકામાં તેલોને FAME (ફેટી એસિડ મિથાઇલ એસ્ટરો)માં રૂપાંતરિત કરવાની ક્ષમતા
અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ બાયોડીઝલના રૂપાંતરણ દરમાં સુધારો કરે છે, ઉપજ વધારે છે અને વધારાના મિથેનોલ તથા ઉત્પ્રેરકની બચત કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી સુધારેલું બાયોડીઝલનું ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન
બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન નામની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સામેલ હોય છે, જેમાં ટ્રાઇગ્લિસરાઇડ (જેમ કે વનસ્પતિ તેલ, પ્રાણીજ ચરબી, રસોઈમાં વપરાઈ ચૂકેલાં તેલો) ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં આલ્કોહોલ (જેમ કે મિથેનોલ) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને બાયોડીઝલ (ફેટી એસિડ મિથાઇલ એસ્ટરો) અને ગ્લિસરોલ ઉત્પન્ન કરે છે. ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન પ્રક્રિયાને અનેક રીતે સુધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેનાથી અનેક ફાયદા થાય છે:
- સુધારેલું મિશ્રણ: અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો કેવિટેશનના પરપોટા સર્જી શકે છે, જે પ્રચંડ રીતે તૂટી પડે છે અને પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં તીવ્ર મિશ્રણ તથા હલચલ પેદા કરે છે. આથી પ્રતિક્રિયકો અને ઉત્પ્રેરક વચ્ચે વધુ સારો સંપર્ક થાય છે, જેના પરિણામે વધુ ઝડપી અને વધુ સંપૂર્ણ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન થાય છે.
- વેગવંતી પ્રતિક્રિયા ગતિકી: અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો દ્વારા સર્જાતી ઉચ્ચ ઊર્જાવાળી પરિસ્થિતિઓ પ્રતિક્રિયાને સક્રિય કરી શકે છે, જેનાથી પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે અને રૂપાંતરણના નિર્ધારિત સ્તરે પહોંચવા માટે જરૂરી પ્રતિક્રિયા સમય ઘટે છે. આના પરિણામે વધુ ઉપજ અને ઓછો ખર્ચ થઈ શકે છે.
- ઉત્પ્રેરકનો ઓછો વપરાશ: અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો પ્રતિક્રિયા માટે વધુ સક્રિય સ્થાનો પૂરાં પાડીને ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા સુધારી શકે છે. આનો અર્થ એ છે કે રૂપાંતરણનું સમાન સ્તર પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓછા ઉત્પ્રેરકની જરૂર પડે છે, જેનાથી ખર્ચ અને પર્યાવરણ પરની અસર ઘટે છે.
- ઉત્પાદનની સુધારેલી ગુણવત્તા: અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો મુક્ત ફેટી એસિડનું ઓછું પ્રમાણ, વધુ શુદ્ધતા અને ઠંડી સ્થિતિમાં વધુ સારા પ્રવાહ ગુણધર્મો ધરાવતું બાયોડીઝલ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ સુધારેલા મિશ્રણ અને વધુ ઝડપી પ્રતિક્રિયા ગતિકીને કારણે થાય છે, જે અનિચ્છનીય આડપેદાશો અને અશુદ્ધિઓની રચના ન્યૂનતમ કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ પ્રક્રિયાના આ ફાયદા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રિએક્ટરની વ્યવસ્થાનો ઉપયોગ અત્યંત આર્થિક બનાવે છે, કારણ કે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરોનો ઉપયોગ બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનની કાર્યક્ષમતા, ઝડપ અને ગુણવત્તામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. સારરૂપે, આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનને આર્થિક અને પર્યાવરણીય દૃષ્ટિએ વધુ ટકાઉ પ્રક્રિયામાં ફેરવે છે.
પરંપરાગત બાયોડીઝલ મિશ્રણની સમસ્યાઓ: બેચ પ્રક્રિયામાં પરંપરાગત એસ્ટરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે ધીમી હોય છે, અને ગ્લિસરિનના તબક્કાનું વિભાજન સમય માંગી લે છે, જેમાં ઘણીવાર 5 કલાક કે તેથી વધુ સમય લાગે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો તમારી બાયોડીઝલ પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવવામાં અને સાથે સાથે ઓછા પ્રક્રિયા ખર્ચે તમારા બાયોડીઝલની ઉપજ અને ગુણવત્તા વધારવામાં મદદ કરે છે!
ઔદ્યોગિક કક્ષાનું અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP2000hdT ઇનલાઇન બાયોડીઝલ એસ્ટરિફિકેશન અને ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન માટે ફ્લો સેલ FC2T500k સાથે સજ્જ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનના ફાયદા
- સુધારેલા મિશ્રણને કારણે બાયોડીઝલની વધુ ઉપજ
- બાયોડીઝલની વધેલી ગુણવત્તા
- સૌથી નબળી ગુણવત્તાવાળા તેલનો પણ કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ
- સતત ઇનલાઇન પ્રક્રિયા
- ઓછું મિથેનોલ
- ઓછો ઉત્પ્રેરક
- ઊંચી ઝડપે રૂપાંતરણને કારણે સમયની બચત
- ઊર્જાની બચત
- સરળ અને સલામત સંચાલન
- મજબૂતાઈ અને ઓછી જાળવણી
- ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા: સંપૂર્ણ ભાર હેઠળ 24/7 સંચાલન
અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર UIP16000hdT આશરે 32MMGYનું ઉત્પાદન કરે છે
“અમે Hielscher ના ઉપકરણો અને સેવાથી ખૂબ જ સંતુષ્ટ છીએ અને અમારા ભવિષ્યના તમામ પ્રયાસોમાં Hielscher ની અલ્ટ્રાસોનિકેશન ટેક્નોલોજીનો સમાવેશ કરવાનો અમારો પૂરો ઇરાદો છે.”
ટોડ સ્ટીફન્સ, Tulsa Biofuels
બાયોડીઝલ ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સ
બાયોડીઝલનું ઉત્પાદન ઘણીવાર બેચ રિએક્ટરોમાં કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ રૂપાંતરણ સતત ઇનલાઇન પ્રક્રિયાને શક્ય બનાવે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનથી 99% કરતાં વધુ બાયોડીઝલ ઉપજ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો પ્રક્રિયાનો સમય પરંપરાગત બેચ પ્રક્રિયાના 1 થી 4 કલાકથી ઘટાડીને 30 સેકન્ડ કરતાં ઓછો કરે છે. વધુ મહત્વનું એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન વિભાજનનો સમય 5 થી 10 કલાકથી (પરંપરાગત હલાવવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી વખતે) ઘટાડીને 60 મિનિટ કરતાં ઓછો કરે છે. કેવિટેશનની હાજરીમાં વધતી રાસાયણિક સક્રિયતાને કારણે અલ્ટ્રાસોનિકેશન જરૂરી ઉત્પ્રેરકનું પ્રમાણ 50% સુધી ઘટાડવામાં પણ મદદ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરતી વખતે જરૂરી વધારાના મિથેનોલનું પ્રમાણ પણ ઘટે છે. પરિણામે ગ્લિસરિનની શુદ્ધતામાં થતો વધારો એ બીજો લાભ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ઉત્પાદનનાં ક્રમબદ્ધ પગલાં:
- વનસ્પતિ તેલ અથવા પ્રાણીજ ચરબીને મિથેનોલ (જે મિથાઇલ એસ્ટરો બનાવે છે) અથવા ઇથેનોલ (ઇથાઇલ એસ્ટરો માટે) અને સોડિયમ અથવા પોટેશિયમ મિથોક્સાઇડ અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે
- મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, 45 થી 65degC વચ્ચેના તાપમાને
- ગરમ કરેલા મિશ્રણને 5 થી 15 સેકન્ડ માટે ઇનલાઇન સોનિકેશન આપવામાં આવે છે
- ગ્લિસરિન અલગ પડીને નીચે બેસે છે અથવા તેને સેન્ટ્રિફ્યુજનો ઉપયોગ કરીને અલગ કરવામાં આવે છે
- રૂપાંતરિત બાયોડીઝલને પાણીથી ધોવામાં આવે છે
સૌથી સામાન્ય રીતે, ફીડ પંપ અને ફ્લો સેલની બાજુમાં ગોઠવેલા સમાયોજ્ય બેક-પ્રેશર વાલ્વનો ઉપયોગ કરીને ઊંચા દબાણે (1 થી 3bar, ગેજ દબાણ) સોનિકેશન કરવામાં આવે છે.
ઔદ્યોગિક બાયોડીઝલ રૂપાંતરણ માટે વધુ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાની જરૂર પડતી નથી. ઊર્જાની વાસ્તવિક જરૂરિયાત બેન્ચટોપ સ્તરે નક્કી કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, UIP1000hdT જેવા 1kW અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરનો ઉપયોગ કરીને. આવા બેન્ચટોપ પરીક્ષણોનાં તમામ પરિણામોને રેખીય રીતે અને કોઈપણ સમસ્યા વિના મોટા પાયે લાગુ કરી શકાય છે. જો જરૂરી હોય, તો ATEX-પ્રમાણિત અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો, જેમ કે UIP1000-Exd, ઉપલબ્ધ છે.
Hielscher સમગ્ર વિશ્વમાં ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ પ્રક્રિયાનાં ઉપકરણો પૂરા પાડે છે. દરેક એકલ ઉપકરણ દીઠ 16kW સુધીની શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો સાથે, બાયોડીઝલ પ્લાન્ટના કદ અથવા પ્રક્રિયા ક્ષમતાની કોઈ મર્યાદા નથી.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ઉત્પાદનનો ખર્ચ
વ્યાવસાયિક બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં પ્રતિક્રિયાની ઝડપ અને રૂપાંતરણ દર વધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન એક અસરકારક સાધન છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાનો ખર્ચ મુખ્યત્વે અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોમાં કરેલા રોકાણ, વીજળી જેવી ઉપયોગિતા સેવાઓના ખર્ચ અને જાળવણીમાંથી ઉદ્ભવે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની ઉત્કૃષ્ટ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા ઉપયોગિતા સેવાઓનો ખર્ચ ઘટાડવામાં અને તે દ્વારા આ પ્રક્રિયાને વધુ પર્યાવરણમૈત્રી બનાવવામાં મદદ કરે છે. વ્યાવસાયિક પાયે ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો પરિણામી ખર્ચ પ્રતિ લિટર 0.1ct થી 1.0ct (0.4ct થી 1.9ct/gallon) વચ્ચે રહે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને આર્થિક લાભો વિશે વધુ વાંચો!
અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં વિશિષ્ટ ઊર્જા વપરાશ ઘટાડે છે અને હાઇડ્રોડાયનેમિક ચુંબકીય મિશ્રણ તથા ઉચ્ચ શિયર મિક્સરો કરતાં ઘણી વધુ સારી કામગીરી આપે છે.
નાના પાયે અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ વ્યવસ્થા
કોઈપણ પાયે તેલને બાયોડીઝલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. નીચેનું ચિત્ર 60–70L (16 થી 19 ગેલન)ની પ્રક્રિયા માટેની નાના પાયાની વ્યવસ્થા દર્શાવે છે. પ્રારંભિક અભ્યાસો અને પ્રક્રિયાના નિદર્શન માટે આ એક સામાન્ય વ્યવસ્થા છે.
અલ્ટ્રાસોનિક એસ્ટરીકરણ અને ટ્રાન્સએસ્ટરીકરણ બેચ અથવા સતત ઇનલાઇન પ્રક્રિયા તરીકે ચલાવી શકાય છે. આ આલેખ બાયોડીઝલ રૂપાંતરણ માટેની અલ્ટ્રાસોનિક બેચ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
1000hdT મોડેલનાં 3x 1kW અલ્ટ્રાસોનિકેટરો અત્યંત કાર્યક્ષમ બાયોડીઝલ રૂપાંતરણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો-થ્રૂ રિએક્ટર સાથે સજ્જ છે.
- બૂસ્ટર, સોનોટ્રોડ અને ફ્લો સેલ સાથેનું એક અલ્ટ્રાસોનિકેટર (ઉદાહરણ તરીકે, UIP500hdT અથવા UIP1000hdT)
- શક્તિ અને ઊર્જા માપવા માટે પાવર મીટર
- 80L પ્રક્રિયા ટાંકી (પ્લાસ્ટિક, ઉદાહરણ તરીકે, HDPE)
- હીટિંગ એલિમેન્ટ (1 થી 2kW)
- 10L ઉત્પ્રેરક પૂર્વમિશ્રણ ટાંકી (પ્લાસ્ટિક, ઉદાહરણ તરીકે, HDPE)
- ઉત્પ્રેરક પ્રીમિક્સર (હલાવવાનું સાધન)
- 1 થી 3 barg દબાણે આશરે 10 થી 20L/min માટે પંપ (સેન્ટ્રિફ્યુજ, મોનો અથવા ગિયર)
- ફ્લો સેલમાં દબાણ ગોઠવવા માટે બેક-પ્રેશર વાલ્વ
- ફીડનું દબાણ માપવા માટે પ્રેશર ગેજ
શ્રેષ્ઠ બાયોડીઝલ પ્રોસેસિંગ માટે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો અને રિએક્ટરો પ્રદાન કરે છે, જે બાયોડીઝલની વધુ ઉપજ, બાયોડીઝલની સુધારેલી ગુણવત્તા, પ્રોસેસિંગના ઓછા સમય અને ઉત્પાદનના ઓછા ખર્ચ દ્વારા તમારા બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં સુધારો કરશે.
બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન માટે નાના અને મધ્યમ પાયાના અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો
9ton/hr (2900 gal/hr) સુધીના નાના અને મધ્યમ પાયાના બાયોડીઝલ ઉત્પાદન માટે, Hielscher તમને વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ ઇનલાઇન બાયોડીઝલ પ્રોસેસિંગ માટે ફ્લો-થ્રૂ રિએક્ટરો સાથેના અલ્ટ્રાસોનિક ઉચ્ચ શિયર મિક્સરો તરીકે UIP500hdT (500 watts), UIP1000hdT (1000 watts), UIP1500hdT (1500 watts) અને UIP2000hdT (2000 watts) પ્રદાન કરે છે. આ ચાર અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો અત્યંત સુઘડ કદના છે અને તેમને સંકલિત કરવા અથવા હાલની વ્યવસ્થામાં ઉમેરવા સરળ છે. તેઓ કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં ભારે કામ માટે બનાવવામાં આવ્યા છે. નીચે તમને વિવિધ ઉત્પાદન દરો માટે ભલામણ કરેલી રિએક્ટર ગોઠવણો મળશે.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 watts) |
0.25 થી 0.5
|
80 થી 160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 watts) |
0.5 થી 1.0
|
160 થી 320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 watts) |
0.75 થી 1.5
|
240 થી 480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 watts) |
1.0 થી 2.0
|
320 થી 640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 watts) |
2.0 થી 4.0
|
640 થી 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 watts) |
3.0 થી 6.0
|
960 થી 1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 watts) |
4.5 થી 9.0
|
1440 થી 2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 watts) |
6.0 થી 12.0
|
1920 થી 3840
|
અત્યંત મોટી પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાવાળા ઔદ્યોગિક બાયોડીઝલ રિએક્ટરો
ઔદ્યોગિક પ્રોસેસિંગ કરતા બાયોડીઝલ ઉત્પાદન પ્લાન્ટો માટે Hielscher UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), 10000 (10kW) અને UIP16000hdT (16kW) અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો પ્રદાન કરે છે! આ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો ઊંચા પ્રવાહ દરે સતત પ્રોસેસિંગ માટે બનાવવામાં આવ્યા છે. UIP4000hdT, UIP6000hdT અને UIP10000 ને પ્રમાણભૂત સમુદ્રી માલવાહક કન્ટેનરોમાં સંકલિત કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, પ્રોસેસરનાં ચારેય મોડેલો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કેબિનેટોમાં ઉપલબ્ધ છે. ઊભી સ્થાપના માટે ન્યૂનતમ જગ્યા જરૂરી છે. નીચે તમને સામાન્ય ઔદ્યોગિક પ્રોસેસિંગ દરો માટે ભલામણ કરેલી ગોઠવણો મળશે.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 watts) |
3.0 થી 6.0
|
960 થી 1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 watts) |
6.0 થી 12.0
|
1920 થી 3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 watts) |
10.0 થી 20.0
|
3200 થી 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 watts) |
9.0 થી 18.0
|
2880 થી 5880
|
| 3x UIP10000 (10,000 watts) |
15.0 થી 30.0
|
4800 થી 9600
|
| 3x UIP16000hdT (16,000 watts) |
24.0 થી 48.0
|
7680 થી 15,360
|
| 5x UIP16000hdT |
40.0 થી 80.0
|
12,800 થી 25,600
|
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP16000hdT 32MMGY બાયોડીઝલનું પ્રોસેસિંગ કરવા સક્ષમ છે.
Frost & Sullivan વર્ષનું ટેક્નોલોજી ઇનોવેશન
બાયોડીઝલ ઉત્પાદન માટે નવી અલ્ટ્રાસોનિક ટેક્નોલોજી વિકસાવવા બદલ Hielscher Ultrasonics ને પ્રતિષ્ઠિત Frost and Sullivan વર્ષના ટેક્નોલોજી ઇનોવેશનનો પુરસ્કાર મળ્યો હતો.
Hielscher Ultrasonics ના બાયોડીઝલ રિએક્ટરો માટેના Frost and Sullivan પુરસ્કાર વિશે વધુ વાંચવા અહીં ક્લિક કરો!
ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશન – બાયોડીઝલનું રાસાયણિક રૂપાંતરણ
વનસ્પતિ તેલો (દા.ત. સોયા, કેનોલા, જેટ્રોફા, સૂર્યમુખીનાં બીજ), શેવાળ, પ્રાણીજ ચરબી તેમજ વપરાયેલાં રસોઈ તેલોમાંથી બાયોડીઝલના ઉત્પાદનમાં મેથેનોલ અથવા ઇથેનોલ સાથે ફેટી એસિડનું બેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન કરવામાં આવે છે, જેનાથી અનુરૂપ મિથાઇલ એસ્ટર અથવા ઇથાઇલ એસ્ટર મળે છે. ગ્લિસરિન આ પ્રક્રિયાની અનિવાર્ય આડપેદાશ છે.
પ્રાણીજ ચરબીની જેમ વનસ્પતિ તેલો પણ ટ્રાઇગ્લિસરાઇડ છે, જે ગ્લિસરિનના એક અણુ દ્વારા જોડાયેલી ફેટી એસિડની ત્રણ શૃંખલાઓથી બનેલા હોય છે. ટ્રાઇગ્લિસરાઇડ એસ્ટર છે. એસ્ટર એ આલ્કોહોલ સાથે સંયોજાયેલા ફેટી એસિડ જેવા એસિડ છે. ગ્લિસરિન (= ગ્લિસરોલ) એક ભારે આલ્કોહોલ છે. રૂપાંતરણ પ્રક્રિયામાં ઉત્પ્રેરક (લાઇ) અને આલ્કોહોલ અભિકર્મકનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાઇગ્લિસરાઇડ એસ્ટરને આલ્કાઇલ એસ્ટર (= બાયોડીઝલ)માં ફેરવવામાં આવે છે; દા.ત. મેથેનોલનો ઉપયોગ કરવાથી મિથાઇલ એસ્ટર બાયોડીઝલ મળે છે. મેથેનોલ ગ્લિસરિનનું સ્થાન લે છે. આ રાસાયણિક રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાને ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન કહેવામાં આવે છે.
ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન પછી, ગ્લિસરિન વધુ ભારે પ્રાવસ્થા હોવાથી તળિયે બેસી જશે. બાયોડીઝલ વધુ હલકી પ્રાવસ્થા હોવાથી ઉપર તરે છે અને તેને, દા.ત. ડિકેન્ટર અથવા સેન્ટ્રિફ્યુજ દ્વારા, અલગ કરી શકાય છે.
બાયોડીઝલની તૈયારી
ઉત્પ્રેરકના પૂર્વમિશ્રણની ટાંકીમાં આશરે 8.5L મેથેનોલમાં પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (0.2 થી 0.4kg, ઉત્પ્રેરક) ઓગાળવામાં આવે છે. આ માટે ઉત્પ્રેરકના પૂર્વમિશ્રણને હલાવવું જરૂરી છે. પ્રક્રિયા ટાંકીમાં 66L વનસ્પતિ તેલ ભરવામાં આવે છે. હીટિંગ એલિમેન્ટ દ્વારા તેલને 45 થી 65degC સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે.
બાયોડીઝલનું રૂપાંતરણ
જ્યારે ઉત્પ્રેરક મેથેનોલમાં સંપૂર્ણપણે ઓગળી જાય છે, ત્યારે ઉત્પ્રેરકના પૂર્વમિશ્રણને ગરમ કરેલા તેલ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. પંપ મિશ્રણને ફ્લો સેલમાં પહોંચાડે છે. બેક-પ્રેશર વાલ્વ દ્વારા દબાણને 1 થી 3barg (15 થી 45psig) પર ગોઠવવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ રિએક્ટરમાંથી આશરે 20 મિનિટ સુધી પુનઃપરિભ્રમણ કરાવવું જોઈએ. આ સમય દરમિયાન તેલનું બાયોડીઝલમાં રૂપાંતરણ થાય છે. આ પછી પંપ અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ બંધ કરવામાં આવે છે. ગ્લિસરિન (વધુ ભારે પ્રાવસ્થા) બાયોડીઝલથી (વધુ હલકી પ્રાવસ્થા) અલગ થઈ જશે. અલગ થવામાં આશરે 30 થી 60 મિનિટ લાગે છે. અલગ થવાની પ્રક્રિયા પૂર્ણ થયા પછી ગ્લિસરિનને બહાર કાઢી શકાય છે.
બાયોડીઝલની ધોવણ
રૂપાંતરિત બાયોડીઝલમાં અશુદ્ધિઓ હોવાથી તેને ધોવું જરૂરી છે. ધોવા માટે બાયોડીઝલમાં પાણી મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન બાયોડીઝલને પાણી સાથે મિશ્રિત કરવામાં મદદરૂપ થઈ શકે છે. ટીપાંનું કદ ઘટવાથી સક્રિય સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધે છે. કૃપા કરીને ધ્યાનમાં લો કે ખૂબ તીવ્ર સોનિકેશનથી પાણીનાં ટીપાંનું કદ એટલું ઘટી શકે છે કે લગભગ સ્થિર ઇમલ્શન બને, જેને અલગ કરવા માટે વિશેષ સાધનોની (દા.ત. સેન્ટ્રિફ્યુજ) જરૂર પડશે.
બાયોડીઝલ ઉત્પાદન સંયંત્ર
નીચેનો પ્રવાહ આલેખ તેલ, મેથેનોલ અને ઉત્પ્રેરકનું બાયોડીઝલમાં રૂપાંતરણ કરવા માટે તેમના ઇનલાઇન સોનિકેશનની એક પ્રચલિત વ્યવસ્થા દર્શાવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક એસ્ટરિફિકેશન અને ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન બેચ પ્રક્રિયા અથવા સતત ઇનલાઇન પ્રક્રિયા તરીકે ચલાવી શકાય છે. આ આલેખ બાયોડીઝલ (FAME)ના ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન માટેની અલ્ટ્રાસોનિક ઇનલાઇન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
સતત બાયોડીઝલ પ્રક્રિયા અને પૃથક્કરણ
સતત બાયોડીઝલ પ્રક્રિયા અને સતત પૃથક્કરણ માટેની વ્યવસ્થામાં, ગોઠવી શકાય તેવા પંપનો ઉપયોગ કરીને ગરમ કરેલા તેલ અને ઉત્પ્રેરકના પૂર્વમિશ્રણને સતત એકસાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. ઇનલાઇન સ્થિર મિક્સર અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરમાં પ્રવેશતા મિશ્રણની એકરૂપતા સુધારે છે. તેલ/ઉત્પ્રેરકનું મિશ્રણ ફ્લો સેલમાંથી પસાર થાય છે, જ્યાં તેને આશરે 5 થી 30 સેકન્ડ સુધી અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનના સંપર્કમાં રાખવામાં આવે છે. ફ્લો સેલમાં દબાણ નિયંત્રિત કરવા માટે બેક-પ્રેશર વાલ્વનો ઉપયોગ થાય છે. સોનિકેશન કરેલું મિશ્રણ ઉપરથી રિએક્ટર કૉલમમાં પ્રવેશે છે. રિએક્ટર કૉલમનું કદ એવી રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે કે મિશ્રણ કૉલમમાં આશરે 1 કલાક સુધી રહે. આ સમય દરમિયાન ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે. પ્રતિક્રિયા પામેલા ગ્લિસરિન/બાયોડીઝલ મિશ્રણને પંપ દ્વારા સેન્ટ્રિફ્યુજમાં મોકલવામાં આવે છે, જ્યાં તેને બાયોડીઝલ અને ગ્લિસરિનના અંશોમાં અલગ કરવામાં આવે છે. અનુપ્રક્રિયામાં મેથેનોલની પુનઃપ્રાપ્તિ, ધોવણ અને સૂકવણીનો સમાવેશ થાય છે અને તે પણ સતત કરી શકાય છે.
આ વ્યવસ્થાથી બાયોડીઝલ રિએક્ટરના બેચ, પરંપરાગત હલાવનાર સાધનો અને મોટી પૃથક્કરણ ટાંકીઓની જરૂર રહેતી નથી.
બાયોડીઝલ ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશનની પ્રતિક્રિયાની ઝડપ
નીચેના આલેખો સોડિયમ મિથોક્સાઇડ (ડાબે) અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (જમણે) સાથે રેપસીડ તેલના (ઔદ્યોગિક ગ્રેડ) ટ્રાન્સએસ્ટેરિફિકેશનનાં સામાન્ય પરિણામો દર્શાવે છે. બંને પરીક્ષણોમાં, નિયંત્રણ નમૂનાને (વાદળી રેખા) તીવ્ર યાંત્રિક મિશ્રણની પ્રક્રિયામાંથી પસાર કરવામાં આવ્યો હતો. લાલ રેખા કદના ગુણોત્તર, ઉત્પ્રેરકની સાંદ્રતા અને તાપમાનની દૃષ્ટિએ સમાન સંયોજન ધરાવતા સોનિકેશન કરેલા નમૂનાને દર્શાવે છે. આડો અક્ષ અનુક્રમે મિશ્રણ અથવા સોનિકેશન પછીનો સમય દર્શાવે છે. ઊભો અક્ષ તળિયે સ્થિર થયેલા ગ્લિસરીનનું કદ દર્શાવે છે. પ્રતિક્રિયાની ઝડપ માપવાની આ એક સરળ રીત છે. બંને આલેખોમાં, સોનિકેશન કરેલો નમૂનો (લાલ) નિયંત્રણ નમૂના (વાદળી) કરતાં ઘણી વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા કરે છે.
બાયોડીઝલ ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ (લાલ આલેખ) અને પરંપરાગત મિશ્રણ (વાદળી આલેખ) વચ્ચેની તુલના – જેમાં સોડિયમ મિથોક્સાઇડ (ડાબે) અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (જમણે)નો ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
બાયોડીઝલ માટેનાં સાધનોના પુરવઠા માટેની લિંક્સ
બાયોડીઝલ ઉદ્યોગ માટે પંપ અને ટાંકીના પુરવઠાકર્તાઓની લિંક્સ મેળવવા અહીં ક્લિક કરો.
રસાયણો અને સલામતી વિશેની માહિતી
જટિલતાઓ અને આરોગ્ય પર થતી પ્રતિકૂળ અસરોને અટકાવવા કૃપા કરીને નીચેની માહિતી ધ્યાનપૂર્વક વાંચો.
બાયોડીઝલ માટેનાં રસાયણો
મિથેનોલ ઝેરી છે. લાંબા સમય સુધી તેનો ઉપયોગ કરવાથી ચેતાઓને નુકસાન થઈ શકે છે. ત્વચા દ્વારા તેનું અધિશોષણ પણ થઈ શકે છે. આંખોમાં છાંટા પડવાથી તે અંધત્વ લાવી શકે છે અને મિથેનોલ ગળી જવાથી જીવલેણ સાબિત થઈ શકે છે. આ કારણસર, મિથેનોલ સાથે કામ કરતી વખતે જરૂરી સાવચેતીઓ રાખો. સારો શ્વસન સુરક્ષા ઉપકરણ, એપ્રન અને રબરનાં મોજાં વાપરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.
પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (KOH) ઝેરી છે અને સંપર્કમાં આવવાથી ત્વચાને દઝાડે છે. સારી હવાની અવરજવર જરૂરી છે.
વરાળ બહાર નીકળી શકે તે માટે કાર્યસ્થળમાં પુષ્કળ અને સંપૂર્ણ હવાની અવરજવર હોય તેની ખાતરી કરો. વરાળ માટેનાં કાર્ટ્રિજ ધરાવતાં શ્વસન સુરક્ષા ઉપકરણો મિથેનોલની વરાળ સામે અસરકારક નથી. હવા પૂરી પાડતી પ્રણાલી (SCBA – સ્વયંપૂર્ણ શ્વસન ઉપકરણ) મિથેનોલની વરાળ સામે વધુ સારું રક્ષણ આપે છે.
બાયોડીઝલ અને રબરના ભાગો
લાંબા સમય સુધી 100% બાયોડીઝલ પર એન્જિન ચલાવવાથી તેના બળતણના સંપર્કમાં આવતા રબરના ભાગો (પંપ, નળીઓ, O-રિંગ્સ)માં સમસ્યાઓ થઈ શકે છે. તેમને સ્ટીલના ભાગો અથવા ભારે કામ માટે યોગ્ય રબરથી બદલવાથી આ સમસ્યા દૂર થઈ શકે છે. વૈકલ્પિક રીતે, સમસ્યાઓ અટકાવવા તમે તમારા બાયોડીઝલમાં આશરે 25% પરંપરાગત (અશ્મિજન્ય) ડીઝલ ભેળવી શકો છો.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરોનું પ્રયોગશાળાના કદથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધી ઉત્પાદન કરે છે.