Hielscher Ultrasonics
Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։
Զանգահարեք մեզ: +49 3328 437-420
Գրեք մեզ: [email protected]

Բիոդիզել՝ ուլտրաձայնով բարելավված (տրանս-)էսթերացման միջոցով

Բիոդիզելը սինթեզվում է տրանսէսթերացման միջոցով՝ հիմնային կատալիզատորի կիրառմամբ։ Սակայն եթե օգտագործվում է ազատ ճարպաթթուների բարձր պարունակությամբ հումք, օրինակ՝ ցածրորակ օգտագործված բուսական յուղեր, անհրաժեշտ է քիմիական նախամշակման փուլ՝ էսթերացում թթվային կատալիզատորի կիրառմամբ։ Ուլտրաձայնային մշակումն ու դրա սոնոքիմիական և սոնոմեխանիկական ազդեցությունները նպաստում են ռեակցիաների երկու տեսակներին էլ և կտրուկ բարձրացնում բիոդիզելի ստացման փոխակերպման արդյունավետությունը։ Բիոդիզելի ուլտրաձայնային արտադրությունը զգալիորեն ավելի արագ է, քան բիոդիզելի սովորական սինթեզը, ապահովում է բիոդիզելի ավելի բարձր ելք ու որակ և խնայում այնպիսի ռեագենտներ, ինչպիսիք են մեթանոլն ու կատալիզատորը։

Բիոդիզելի ստացման փոխակերպում՝ հզոր ուլտրաձայնի կիրառմամբ

Բիոդիզելի համար ճարպաթթուների էսթերներն ստացվում են բուսական յուղերի, ինչպես նաև կենդանական ճարպերի (օրինակ՝ տավարի ճարպի) տրանսէսթերացմամբ։ Տրանսէսթերացման ռեակցիայի ընթացքում գլիցերինային բաղադրիչը փոխարինվում է մեկ այլ սպիրտով, օրինակ՝ մեթանոլով։ Ազատ ճարպաթթուների բարձր պարունակությամբ հումքը, օրինակ՝ օգտագործված բուսական յուղերը (WVO), օճառի առաջացումից խուսափելու համար պահանջում է նախամշակում՝ թթվային էսթերացմամբ։ Թթվային կատալիզի այս գործընթացը շատ դանդաղ ռեակցիա է, երբ իրականացվում է սովորական պարբերական եղանակով։ Էսթերացման դանդաղ գործընթացն արագացնելու լուծումը հզոր ուլտրաձայնի կիրառումն է։ Ուլտրաձայնային մշակումը զգալիորեն մեծացնում է ռեակցիայի արագությունը, փոխակերպման աստիճանը և բիոդիզելի ելքը, քանի որ բարձր հզորության ուլտրաձայնի սոնոքիմիական ազդեցությունները խթանում և ինտենսիվացնում են թթվային կատալիզը։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան ապահովում է սոնոմեխանիկական ուժեր, այսինքն՝ սահքի բարձր ուժերով խառնում, ինչպես նաև սոնոքիմիական էներգիա։ Ուլտրաձայնային ազդեցության այս երկու տեսակները (սոնոմեխանիկական և սոնոքիմիական) թթվային կատալիզով էսթերացումը վերածում են ավելի քիչ կատալիզատոր պահանջող արագ ռեակցիայի։

Տեղեկատվության հարցում



3x UIP1000hdT ուլտրաձայնային սարքեր՝ բիոդիզելի բարձր արդյունավետությամբ տրանսէսթերացման համար

Ուլտրաձայնային խառնումը բարձրացնում է բիոդիզելի ստացման փոխակերպման արագությունը, մեծացնում է ելքը և խնայում ավելցուկային մեթանոլն ու կատալիզատորը։ Նկարում պատկերված է 3x UIP1000hdT (յուրաքանչյուրի ուլտրաձայնային հզորությունը՝ 1kW) սարքերի տեղակայումը՝ հոսքային մշակման համար։

 

Բիոդիզելի արտադրություն Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորներով՝ ավելի մեծ ելք, բարձր որակ և արտադրողականությունԱյս ուսուցողական տեսանյութում ներկայացնում ենք, թե գիտական ինչ սկզբունքներով են ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորները զգալիորեն բարելավում բիոդիզելի արտադրությունը։ Hielscher ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորներն արդեն հաստատվել են որպես բիոդիզելի արտադրության գործընթացը բարելավելու արդյունավետ գործիք, և այս տեսանյութում մանրամասն ներկայացնում ենք դրանց աշխատանքի սկզբունքն ու արտադրության ցանկացած ծավալի համար նախատեսված տարբեր ուլտրաձայնային համակարգեր։ Բարձրացրեք բիոդիզելի արտադրության արդյունավետությունն ու տնտեսական շահավետությունը և արագ փոխակերպմամբ ստացեք բարձրորակ բիոդիզելի ավելի մեծ ելք։ Միաժամանակ ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորները թույլ են տալիս օգտագործել ցածրորակ յուղեր, օրինակ՝ թափոնային բուսական յուղեր կամ օգտագործված խոհարարական ճարպեր, և օգնում են խնայել մեթանոլն ու կատալիզատորը՝ նպաստելով էկոլոգիապես անվտանգ և կայուն բիոդիզելի արտադրությանը։
Այս ուսուցողական տեսանյութում ներկայացնում ենք, թե գիտական ինչ սկզբունքներով են ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորները զգալիորեն բարելավում բիոդիզելի արտադրությունը։ Hielscher ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորներն արդեն հաստատվել են որպես բիոդիզելի արտադրության գործընթացը բարելավելու արդյունավետ գործիք, և այս տեսանյութում մանրամասն ներկայացնում ենք դրանց աշխատանքի սկզբունքն ու արտադրության ցանկացած ծավալի համար նախատեսված տարբեր ուլտրաձայնային համակարգեր։ Բարձրացրեք բիոդիզելի արտադրության արդյունավետությունն ու տնտեսական շահավետությունը և արագ փոխակերպմամբ ստացեք բարձրորակ բիոդիզելի ավելի մեծ ելք։ Միաժամանակ ուլտրաձայնային բիոդիզելային ռեակտորները թույլ են տալիս օգտագործել ցածրորակ յուղեր, օրինակ՝ թափոնային բուսական յուղեր կամ օգտագործված խոհարարական ճարպեր, և օգնում են խնայել մեթանոլն ու կատալիզատորը՝ նպաստելով էկոլոգիապես անվտանգ և կայուն բիոդիզելի արտադրությանը։

 

Ինչպե՞ս է գործում բիոդիզելի ստացման ուլտրաձայնային փոխակերպումը։

Տրանսէսթերացման (որը երբեմն կոչվում է նաև ալկոհոլիզ) և էսթերացման ընթացքում տարբեր ֆազերի միջև ուլտրաձայնային ազդեցությունը հիմնված է խառնման բարելավման, ինչպես նաև ջերմության և զանգվածի փոխանցման ուժեղացման վրա։ Ուլտրաձայնային խառնումը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի սկզբունքի վրա, որն առաջանում է հեղուկում վակուումային պղպջակների՝ դեպի ներս փլուզման հետևանքով։ Ակուստիկ կավիտացիան բնութագրվում է սահքի բարձր ուժերով և տուրբուլենտությամբ, ինչպես նաև ճնշման ու ջերմաստիճանի շատ մեծ տարբերություններով։ Այս ուժերը նպաստում են տրանսէսթերացման / էսթերացման քիմիական ռեակցիային և ինտենսիվացնում զանգվածի ու ջերմության փոխանցումը՝ դրանով իսկ զգալիորեն բարելավելով բիոդիզելի ստացման փոխակերպման ռեակցիան։

Ուլտրաձայնային տրանսէսթերացումը բարելավում է բիոդիզելի ստացման փոխակերպումը։

Ուլտրաձայնային մշակման կիրառմամբ տրիգլիցերիդների տրանսէսթերացումը բիոդիզելի (FAME) հանգեցնում է ռեակցիայի արագացման և զգալիորեն ավելի բարձր արդյունավետության։

Գիտականորեն և արդյունաբերական պայմաններում ապացուցված է, որ բիոդիզելի ստացման փոխակերպման ընթացքում ուլտրաձայնի կիրառումը բարձրացնում է գործընթացի արդյունավետությունը։ Գործընթացի արդյունավետության բարձրացումը կարելի է վերագրել էներգիայի սպառման և շահագործման ծախսերի նվազեցմանը, ինչպես նաև սպիրտի (այսինքն՝ մեթանոլի) օգտագործման կրճատմանը, կատալիզատորի ավելի փոքր քանակին և ռեակցիայի տևողության զգալի կրճատմանը։ Տաքացման համար էներգիայի ծախսերը վերանում են, քանի որ արտաքին տաքացման անհրաժեշտություն չկա։ Բացի այդ, բիոդիզելի և գլիցերինի ֆազերի բաժանումն ավելի պարզ է և տևում է ավելի կարճ ժամանակ։ Բիոդիզելի արտադրության մեջ ուլտրաձայնի առևտրային կիրառման կարևոր գործոններ են արտադրության մասշտաբի պարզ մեծացումը մինչև ցանկացած ծավալ, հուսալի և անվտանգ աշխատանքը, ինչպես նաև ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունն ու հուսալիությունը (արդյունաբերական ստանդարտ՝ լրիվ բեռնվածությամբ 24/7/365 անընդհատ աշխատելու ունակությամբ)։

Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտոր՝ բիոդիզելի տրանսէսթերացման համար՝ գործընթացի գերազանց արդյունավետությամբ

Ուլտրաձայնային արդյունաբերական համակարգ՝ հոսքային բջջով, բիոդիզելի հոսքային էսթերացման և տրանսէսթերացման համար։

Գործընթացի սխեմա, որը ցույց է տալիս բիոդիզելի ստացման գործընթացը շարունակական հոսքի ռեժիմում։ Ուլտրաձայնը կարող է զգալիորեն բարելավել էսթերացումն ու տրանսէսթերացումը։

Ուլտրաձայնային էսթերիֆիկացումը և տրանսէսթերիֆիկացումը կարող են իրականացվել որպես պարբերական կամ անընդհատ ներհոսքային գործընթաց։ Գծապատկերը ցույց է տալիս բիոդիզելի (FAME) տրանսէսթերիֆիկացման ուլտրաձայնային ներհոսքային գործընթացը։


Գործընթացի սխեմա, որը ցույց է տալիս բիոդիզելի ստացման գործընթացը խմբաքանակային ռեժիմում։ Ուլտրաձայնը կարող է զգալիորեն բարելավել էսթերացումն ու տրանսէսթերացումը։

Ուլտրաձայնային էսթերիֆիկացումը և տրանսէսթերիֆիկացումը կարող են իրականացվել որպես պարբերական կամ անընդհատ ներհոսքային գործընթաց։ Այս գծապատկերը ցույց է տալիս բիոդիզելի ստացման փոխակերպման ուլտրաձայնային պարբերական գործընթացը։

Տեղեկատվության հարցում



Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ բիոդիզելի ստացման երկփուլ փոխակերպում՝ թթվային և հիմնային կատալիզով ռեակցիայի փուլերի կիրառմամբ

Ազատ ճարպաթթուների (FFA) բարձր պարունակությամբ հումքի դեպքում բիոդիզելի արտադրությունն իրականացվում է երկփուլ գործընթացով՝ որպես թթվային կամ հիմնային կատալիզով ռեակցիա։ Ուլտրաձայնը նպաստում է երկու տեսակի ռեակցիաներին էլ՝ ինչպես թթվային կատալիզով էսթերիֆիկացմանը, այնպես էլ հիմնային կատալիզով տրանսէսթերիֆիկացմանը․

Թթվային կատալիզով էսթերիֆիկացում՝ ուլտրաձայնի կիրառմամբ

Հումքում ազատ ճարպաթթուների ավելցուկը մշակելու համար անհրաժեշտ է էսթերիֆիկացման գործընթացը։ Որպես թթվային կատալիզատոր սովորաբար օգտագործվում է ծծմբական թթու։

  • Պատրաստեք հումքը՝ այն զտելով և մաքրելով աղտոտիչներից ու ջրից։
  • Կատալիզատորը՝ ծծմբական թթուն, լուծեք մեթանոլում։ Կատալիզատորի/մեթանոլի հոսքը և հումքն անցկացրեք ջերմափոխանակիչի ու ստատիկ խառնիչի միջով՝ նախնական կոպիտ խառնուրդ ստանալու համար։
  • Կատալիզատորի և հումքի նախնական խառնուրդն անմիջապես մտնում է ուլտրաձայնային ռեակցիոն խցիկ, որտեղ գործում են գերնուրբ խառնումն ու սոնոքիմիան, և ազատ ճարպաթթուները փոխակերպվում են բիոդիզելի։
  • Վերջում ջրազրկեք արտադրանքը և այն մատակարարեք երկրորդ փուլին՝ ուլտրաձայնային տրանսէսթերիֆիկացմանը։ Թթվային, խոնավ մեթանոլը վերականգնումից, չորացումից և չեզոքացումից հետո պատրաստ է կրկնակի օգտագործման։
  • Ազատ ճարպաթթուների շատ բարձր պարունակությամբ հումքի դեպքում կարող է պահանջվել վերաշրջանառության համակարգ՝ մինչև տրանսէսթերիֆիկացման փուլը ազատ ճարպաթթուների պարունակությունը ողջամիտ մակարդակի իջեցնելու համար։

 
Էսթերիֆիկացման ռեակցիա՝ թթվային կատալիզատորի կիրառմամբ․
FFA + Սպիրտ → Էսթեր + Ջուր

 

Կարդացեք ավելին ազատ ճարպաթթուների՝ ուլտրաձայնով բարելավված թթվային կատալիզով էսթերիֆիկացման մասին։
 
 

Հիմնային կատալիզով տրանսէսթերիֆիկացում՝ ուլտրաձայնի կիրառմամբ

Հումքը, որն այժմ պարունակում է միայն փոքր քանակությամբ ազատ ճարպաթթուներ, կարող է անմիջապես մատակարարվել տրանսէսթերիֆիկացման փուլին։ Որպես հիմնային կատալիզատոր առավել հաճախ օգտագործվում է նատրիումի հիդրօքսիդ կամ կալիումի հիդրօքսիդ (NaOH, KOH)։

  • Կատալիզատորը՝ կալիումի հիդրօքսիդը, լուծեք մեթանոլում և կատալիզատորի/մեթանոլի ու նախապես մշակված հումքի հոսքերն անցկացրեք ստատիկ խառնիչի միջով՝ նախնական կոպիտ խառնուրդ ստանալու համար։
  • Նախնական խառնուրդն անմիջապես մատակարարեք ուլտրաձայնային ռեակցիոն խցիկ՝ կավիտացիայով պայմանավորված՝ սահքի մեծ ուժերով խառնման և սոնոքիմիական մշակման համար։ Այս ռեակցիայի արգասիքներն են ալկիլային էսթերները (այսինքն՝ բիոդիզելը) և գլիցերինը։ Գլիցերինը կարելի է առանձնացնել նստեցմամբ կամ ցենտրիֆուգմամբ։
  • Ուլտրաձայնով արտադրված բիոդիզելը բարձրորակ է և արտադրվում է արագ, էներգաարդյունավետ ու ծախսարդյունավետ եղանակով՝ մեթանոլի և կատալիզատորի խնայողությամբ։

Տրանսէսթերիֆիկացման ռեակցիա՝ հիմնային կատալիզատորի կիրառմամբ․
Յուղ / Ճարպ + Սպիրտ → Բիոդիզել + Գլիցերին

Մեթանոլի օգտագործում և վերականգնում

Մեթանոլը բիոդիզելի արտադրության առանցքային բաղադրիչ է։ Ուլտրաձայնով իրականացվող՝ բիոդիզելի ստացման փոխակերպումը թույլ է տալիս զգալիորեն նվազեցնել մեթանոլի օգտագործումը։ Եթե այժմ մտածում եք՝ «Ինձ չի մտահոգում մեթանոլի օգտագործումը, քանի որ միևնույն է՝ այն վերականգնում եմ», գուցե վերանայեք ձեր մոտեցումը և հաշվի առնեք գոլորշիացման փուլի (օրինակ՝ թորման աշտարակի կիրառմամբ) չափազանց բարձր էներգետիկ ծախսերը․ այդ փուլն անհրաժեշտ է մեթանոլն առանձնացնելու և կրկին օգտագործման վերադարձնելու համար։
Մեթանոլը սովորաբար հեռացվում է բիոդիզելն ու գլիցերինը երկու շերտերի բաժանվելուց հետո՝ կանխելով ռեակցիայի հակառակ ընթացքը։ Այնուհետև մեթանոլը մաքրվում է և կրկին օգտագործման համար վերադարձվում գործընթացի սկզբին։ Ուլտրաձայնով իրականացվող էսթերիֆիկացման և տրանսէսթերիֆիկացման միջոցով բիոդիզել արտադրելիս կարող եք կտրուկ նվազեցնել մեթանոլի օգտագործումը՝ դրանով նվազեցնելով մեթանոլի վերականգնման համար պահանջվող չափազանց բարձր էներգածախսը։ Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորների օգտագործումը մինչև 50%-ով նվազեցնում է պահանջվող ավելցուկային մեթանոլի քանակը։ Hielscher ուլտրաձայնային խառնման կիրառման դեպքում հումքի տեսակների մեծ մասի համար բավարար է 1:4 և 1:4,5 արժեքների միջև մոլային հարաբերակցությունը (յուղ : մեթանոլ)։

Գործընթացի սխեմա, որը ցույց է տալիս բիոդիզելի ստացման փուլերը։ Ուլտրաձայնը կարող է զգալիորեն բարելավել էսթերացումն ու տրանսէսթերացումը։

Ուլտրաձայնային էսթերացումը նախամշակման փուլ է, որի ընթացքում ազատ ճարպաթթուների բարձր պարունակությամբ ցածրորակ հումքը փոխարկվում է էսթերների։ Ուլտրաձայնային վերաէսթերացման 2-րդ փուլում տրիգլիցերիդները փոխարկվում են բիոդիզելի (FAME)։

Տեղեկատվության հարցում



Ուլտրաձայնով բարձրացված բիոդիզելի փոխարկման արդյունավետություն – գիտականորեն ապացուցված

Բազմաթիվ հետազոտական խմբեր ուսումնասիրել են բիոդիզելի ուլտրաձայնային վերաէսթերացման մեխանիզմն ու ազդեցությունները։ Օրինակ՝ Սեբայան Դարվինի հետազոտական խումբը ցույց է տվել, որ ուլտրաձայնային կավիտացիան մեծացնում է քիմիական ակտիվությունն ու ռեակցիայի արագությունը՝ հանգեցնելով էսթերների առաջացման զգալի աճի։ Ուլտրաձայնային մեթոդը վերաէսթերացման ռեակցիայի տևողությունը կրճատել է մինչև 5 րոպե՝ մեխանիկական խառնմամբ մշակման 2 ժամի համեմատ։ Ուլտրաձայնային մշակման պայմաններում տրիգլիցերիդի (TG) փոխարկումը FAME միացությունների հասել է 95,6929%wt՝ մեթանոլի և յուղի 6:1 մոլային հարաբերակցությամբ և որպես կատալիզատոր 1%wt նատրիումի հիդրօքսիդի կիրառմամբ։ (Տե՛ս Darwin et al. 2010)

Gholami et al. (2021) ցույց են տվել ուլտրաձայնի օժանդակությամբ բիոդիզելի վերաէսթերացման գերազանց արդյունավետությունը՝ մեխանիկական խառնման համեմատ։ Այդ նպատակով հետազոտական խումբը համեմատել է բիոդիզելի արտադրության երկու գործարան՝ հիմնված սովորական մեխանիկական խառնման և ուլտրաձայնային կավիտացիայի վրա, որոնք նախագծվել էին Aspen HYSYS V8.4 ծրագրով։ Երկու գործընթացները՝ ուլտրաձայնային սարքով և մեխանիկական խառնիչով, միմյանց հետ համեմատելու համար օգտագործվել են ընդհանուր ներդրումների, արտադրանքի ծախսերի, զուտ ներկա արժեքի և եկամտաբերության ներքին նորմայի ցուցանիշները։ Ուլտրաձայնային կավիտացիայի գործընթացում ընդհանուր ներդրումները մոտավորապես 20,8%-ով ցածր էին մեխանիկական խառնման գործընթացի ներդրումներից։ Սովորական գործընթացի համեմատ՝ ուլտրաձայնային ռեակտորների կիրառումը նաև հանգեցրել է արտադրանքի ծախսերի 5,2%-ով նվազման։ Դրական զուտ ներկա արժեքի և եկամտաբերության 18,3% ներքին նորմայի շնորհիվ ուլտրաձայնային կավիտացիայի գործընթացն ավելի լավ ընտրություն էր։ Ավելին՝ ուլտրաձայնային կավիտացիան հանգեցրել է ինչպես սպառվող էներգիայի, այնպես էլ առաջացող թափոնների քանակի էական նվազման։ Ուլտրաձայնային կավիտացիայի կիրառման դեպքում ընդհանուր էներգասպառումը նվազել է 6,9%-ով։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ գործընթացում առաջացած թափոնների քանակը կազմել է մեխանիկական խառնման գործընթացում առաջացած քանակի մեկ հինգերորդը։

Միջին չափի և խոշորամասշտաբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ բիոդիզելի մշակման համար

Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մատակարարում է փոքրից միջին չափի, ինչպես նաև խոշորամասշտաբ արդյունաբերական ուլտրաձայնային մշակման սարքեր՝ ցանկացած ծավալով բիոդիզելի արդյունավետ արտադրության համար։ Առաջարկելով ցանկացած մասշտաբի ուլտրաձայնային համակարգեր՝ Hielscher ընկերությունը կարող է իդեալական լուծում առաջարկել թե՛ փոքր արտադրողներին, թե՛ խոշոր ընկերություններին։ Բիոդիզելի ուլտրաձայնային փոխարկումը կարող է իրականացվել պարբերական կամ անընդհատ հոսքային գործընթացով։ Տեղադրումն ու շահագործումը պարզ են, անվտանգ և հուսալիորեն ապահովում են գերազանց որակի բիոդիզելի արտադրության բարձր ծավալներ։
Ստորև ներկայացված են ռեակտորների առաջարկվող կազմաձևերը՝ արտադրության տարբեր արագությունների համար։

ton/hr
gal/hr
1x UIP500hdT
0,25–0,5
80–160
1x UIP1000hdT
0,5–1,0
160–320
1x UIP1500hdT
0,75–1,5
240–480
2x UIP1000hdT
1,0–2,0
320–640
2x UIP1500hdT
1,5–3,0
480–960
4x UIP1500hdT
3,0–6,0
960–1920
6x UIP1500hdT
4,5–9,0
1440–2880

Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։

Հայցեք լրացուցիչ տեղեկություններ

Խնդրում ենք օգտագործել ստորև բերված ձևը՝ ուլտրաձայնային պրոցեսորների, կիրառությունների և գնի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար։ Մենք սիրով կքննարկենք Ձեր գործընթացը Ձեզ հետ և կառաջարկենք Ձեր պահանջներին համապատասխանող ուլտրաձայնային համակարգ։





Բարձր սահքային ուժերով գործող ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներն օգտագործվում են լաբորատոր, սեղանադիր սարքերով, փորձնական և արդյունաբերական մշակման մեջ։

Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի համար։



Գրականություն / Հղումներ


Արժե իմանալ

Բիոդիզելի արտադրություն

Բիոդիզելն արտադրվում է, երբ տրիգլիցերիդները տրանսէսթերացում կոչվող քիմիական ռեակցիայի միջոցով փոխակերպվում են ազատ ճարպաթթվի մեթիլ էսթերի (FAME)։ Տրանսէսթերացման ռեակցիայի ընթացքում բուսական յուղերում կամ կենդանական ճարպերում պարունակվող տրիգլիցերիդները կատալիզատորի (օրինակ՝ կալիումի հիդրօքսիդի կամ նատրիումի հիդրօքսիդի) առկայությամբ փոխազդում են առաջնային սպիրտի (օրինակ՝ մեթանոլի) հետ։ Այս ռեակցիայի ընթացքում բուսական յուղի կամ կենդանական ճարպի հումքից առաջանում են ալկիլ էսթերներ։ Տրիգլիցերիդները գլիցերիդներ են, որոնցում գլիցերոլը էսթերացված է երկար շղթայով թթուներով, որոնք հայտնի են որպես ճարպաթթուներ։ Այս ճարպաթթուներն առատորեն առկա են բուսական յուղում և կենդանական ճարպերում։ Քանի որ բիոդիզել կարելի է արտադրել տարբեր հումքերից, ինչպիսիք են չօգտագործված բուսական յուղերը, թափոնային բուսական յուղերը, տապակման համար օգտագործված յուղերը, կենդանական ճարպերը, օրինակ՝ տավի ճարպն ու խոզաճարպը, ազատ ճարպաթթուների (FFAs) քանակը կարող է խիստ տատանվել։ Տրիգլիցերիդների ազատ ճարպաթթուների տոկոսային պարունակությունն առանցքային գործոն է, որը կտրուկ ազդում է բիոդիզելի արտադրության գործընթացի և ստացվող բիոդիզելի որակի վրա։ Ազատ ճարպաթթուների մեծ քանակը կարող է խանգարել փոխակերպման գործընթացին և վատթարացնել վերջնական բիոդիզելի որակը։ Հիմնական խնդիրն այն է, որ ազատ ճարպաթթուները (FFAs) փոխազդում են ալկալային կատալիզատորների հետ՝ առաջացնելով օճառ։ Օճառի առաջացումն այնուհետև խնդիրներ է ստեղծում գլիցերոլի անջատման ժամանակ։ Հետևաբար, մեծ քանակությամբ ազատ ճարպաթթուներ պարունակող հումքերը հիմնականում պահանջում են նախամշակում (այսպես կոչված՝ էսթերացման ռեակցիա), որի ընթացքում ազատ ճարպաթթուները փոխակերպվում են էսթերների։ Ուլտրաձայնային մշակումը խթանում է երկու ռեակցիաներն էլ՝ տրանսէսթերացումն ու էսթերացումը։

Էսթերացման քիմիական ռեակցիան

Էսթերացումն օրգանական թթուն (RCOOH) սպիրտի (ROH) հետ միացնելու գործընթացն է, որի արդյունքում առաջանում են էսթեր (RCOOR) և ջուր։

Մեթանոլի օգտագործումը թթվային էսթերացման ժամանակ

Երբ հումքում ազատ ճարպաթթուների պարունակությունը նվազեցնելու համար կիրառվում է թթվային էսթերացում, անմիջական էներգետիկ պահանջները համեմատաբար ցածր են։ Սակայն էսթերացման ռեակցիայի ընթացքում առաջանում է ջուր՝ ստեղծելով խոնավ, թթվային մեթանոլ, որը պետք է չեզոքացնել, չորացնել և վերականգնել։ Մեթանոլի վերականգնման այս գործընթացը ծախսատար է։
Եթե սկզբնական հումքերում ազատ ճարպաթթուների պարունակությունը 20–40 % է կամ նույնիսկ ավելի բարձր, այն ընդունելի մակարդակների իջեցնելու համար կարող են անհրաժեշտ լինել մի քանի փուլեր։ Սա նշանակում է, որ առաջանում է ավելի շատ թթվային, խոնավ մեթանոլ։ Թթվային մեթանոլի չեզոքացումից հետո չորացումը պահանջում է բազմափուլ թորում՝ հետհոսքի զգալի արագություններով, ինչը հանգեցնում է էներգիայի շատ բարձր սպառման։

Ի՞նչ յուղեր են օգտագործվում բիոդիզելի արտադրության համար։

Բիոդիզելի արտադրության համար օգտագործվող յուղերը ներառում են բուսական յուղեր, ինչպիսիք են սոյայի, հլածուկի (կանոլայի), արևածաղկի, արմավենու յուղերը և օգտագործված սուրճի մրուրից ստացված յուղը, ինչպես նաև կենդանական ճարպեր, օրինակ՝ տավի ճարպն ու խոզաճարպը։ Լայնորեն օգտագործվում են նաև թափոնային յուղերը, այդ թվում՝ սննդի պատրաստման համար օգտագործված յուղը և օգտագործված սուրճի մրուրից արդյունահանված յուղերը։ Հիմնականում տրիգլիցերիդներից կազմված այս յուղերը սպիրտի հետ ենթարկվում են տրանսէսթերացման՝ առաջացնելով ճարպաթթուների մեթիլ էսթերներ (FAME)՝ բիոդիզելը կազմող քիմիական միացությունները։ Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է թափոնային յուղերի փոխակերպումը բիոդիզելի՝ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների կիրառմամբ ուժեղացնելով տրանսէսթերացման գործընթացը։ Թափոնային յուղերում, որոնք հաճախ պարունակում են խառնուրդներ և ունեն ազատ ճարպաթթուների ավելի բարձր պարունակություն, ուլտրաձայնային մշակումն օգնում է քայքայել այդ խառնուրդները և բարելավում է ռեագենտների խառնումը։ Սա ապահովում է ռեակցիայի ավելի բարձր արագություններ, ռեակցիայի ավելի կարճ տևողություն և բիոդիզելի ավելի բարձր ելքեր՝ նույնիսկ ավելի ցածր որակի հումքերի դեպքում։ Ուլտրաձայնային մշակումը նաև թույլ է տալիս նվազեցնել կատալիզատորի օգտագործումը և էներգիայի սպառումը՝ թափոնային յուղերի փոխակերպումը բիոդիզելի դարձնելով ավելի արդյունավետ և տնտեսապես շահավետ։
Կարդացեք ավելին այն մասին, թե ինչպես է ուլտրաձայնային մշակումն ուժեղացնում օգտագործված սուրճի մրուրից յուղերի արդյունահանումը և այդ յուղերի տրանսէսթերացումը բիոդիզելի։


Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային տեխնոլոգիաներ։ Hielscher ընկերության արտադրատեսականին ընդգրկում է ամբողջ տեսականին՝ կոմպակտ լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքից և սեղանադիր սարքերից մինչև ամբողջությամբ արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգեր։

Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։

Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։

✕