bionafta ultrazvuková

Nadkritické reaktory

Tradiční výroba bionafty vyžaduje k dokončení transesterifikační reakce katalyzátor (obvykle hydroxid sodný nebo hydroxid draselný). Po reakci musí být katalyzátor odstraněn, aby byla zajištěna kvalita paliva. To může být někdy problematické. Aby se zabránilo požadavkům na katalyzátor, může být transesterifikace dosažena způsobem bez katalyzátoru za použití "nadkritického" procesu.

Podle Úvod do termodynamiky chemického inženýrství je kritický bod kapaliny definován kritickou teplotou a kritickým tlakem, „nejvyšší teplotou a nejvyšším tlakem, při kterém se v rovnováze par / kapalina vyskytuje čistý chemický druh“ (Smith et. al., str. 64).

V nadkritickém stavu začíná fázová hranice mezi kapalinou a parou mizet a látka má vlastnosti jak kapaliny, tak páry.

Když dojde k transesterifikaci během nadkritického stavu methanolu (typicky 300 ° C a 40 MPa / 5800 psi nebo vyšší), rostlinný olej nebo živočišný tuk se rozpustí v methanolu za vzniku jediné fáze. Reakce pak probíhá tak, aby se dosáhlo dokončení během několika minut bez katalyzátorů.

Nadkritický proces toleruje vodu a volné mastné kyseliny v systému a tvorba mýdla, která je běžná v tradičním procesu, je eliminována (Demirbas, 2006; van Kasteren a Nisworo, 2007; Saka a Isayama, 2009).

Protože nadkritický stav vyžaduje velmi vysokou teplotu a tlak, může být tento proces drahý. Velcí výrobci bionafty však mohou tento proces považovat za nákladově efektivní, protože vzhledem k tomu, že reakce probíhá tak rychle, mohou výrobci vyrábět velké množství s relativně malým reaktorem a omezeným prostorem.

Statické míchačky jako bionafty

Statické míchačky jsou jednoduchá zařízení sestávající ze spirálovitých vnitřních částí uvnitř skříně, jako je trubka nebo trubka, které podporují turbulentní proudění. Nemají žádné pohyblivé části, jsou snadno použitelné a udržovatelné a jsou velmi účinné při míchání kapalin, které nejsou snadno mísitelné za normálních podmínek.

Výroba bionafty z rostlinných olejů a alkoholů je zpočátku omezena rozpustností alkoholu v rostlinných olejích (Van Gerpen a Knothe, 2005). Pro míchání reaktantů před vstupem do nádoby reaktoru lze použít statické míchačky. Může být statická míchačka použita také jako nádoba reaktoru? Na univerzitě v Idaho byla provedena studie s cílem prozkoumat možnost použití statického mixéru jako reaktoru s kontinuálním tokem pro výrobu bionafty (Thompson a He, 2007).

Výsledky ukázaly, že statický míchací reaktor byl účinný pro výrobu bionafty a byly získány produkty vyhovující specifikaci ASTM D6584. Podobně jako u jiných konfigurací reaktorů i teplota a koncentrace katalyzátoru významně ovlivnily výtěžek produktu. Nejvýhodnější podmínky pro úplnou transesterifikaci byly 60 ° C a 1,5% katalyzátor po dobu 30 minut. Je tedy možné použít jako reaktor pro přípravu bionafty z rostlinných olejů a alkoholů pouze statický mixér.

Podobný proces je někdy používán komerčně, ale použití velkého statického mixéru jako procesor bionafty nebyl komercializován.