вступление

Три общих типа реакторов используются для Биодизель Производство: Пакетные реакторы, Полу-непрерывный поток реакторы и непрерывный поток реакторы.

Пакетный процесс недороги, требуется гораздо менее первоначальный капитал и инфраструктуру инвестиции. Он гибкий и позволяет пользователю приспосабливаться вариациями типа сырья, композиции и Количество. Основные недостатки пакетного процесса включают в себя низкую производительность, большую вариацию качества продукции и более интенсивным трудом и энергией требования.

Полу- непрерывное Процесс аналогичен пакетному процессу, за исключением того, что производитель запускается, реагируя меньший том чем Сосуд пройдет, а затем продолжает добавлять ингредиенты До Сосуд полный. Это Процесс трудоемкий и не обычно используется.

непрерывный переэтерификация Процессы предпочтительны над пакетными процессами в Большой емкость коммерческое производство Потому что эти Процессы приводят к согласованному качеству продукции и низким капиталом и эксплуатационным расходам PER единица продукт. Наиболее распространенный тип непрерывный поток Реактор является непрерывным rocrod-резервуар реактор. другие виды непрерывный поток Реакторы также используются в коммерческой основе, включая ультразвуковые реакторы и сверхкритические реакторы. Эти Альтернативные процедуры могут ускорить реакцию.

Исследования в области Идахо Университета показывают, что статические реакторы смесителя и реакционноспособная дистилляция может также использоваться для биодизель обработка, но эти процессы еще не использованы для производства биодизеля коммерчески.

Пакетные реакторы

Пакетный реактор может быть просто резервуаром, который оснащен некоторым типом агитация. Бак заполнен реагентами для процесса (в это деловое масло, спирт и катализатор), а затем агитатор работает в течение некоторого периода время. После того, как требуемое время прошедшее время, содержимое реактора истощается и дополнительно обрабатывается.

60-галлон биодизель Пакетный процессор

Основная характеристика пакетного реактора состоит в том, что он начинается с непрореагирован Материал, заставляет его реагировать, а затем позже заканчивается реагированным материал. Что Является ли пакетный реактор, содержит различные типы материала в зависимости от того, на какое время можно посмотреть на это.

Пакетные реакторы обычно используются в малых биодизель Производство растения. Недостатком пакетных процессов состоит в том, что для увеличения производства может потребоваться увеличение физического размера завода по пропорциональной сумме (по Покупка другого реактора для Пример). Напротив, когда Используя процесс непрерывного потока, обычно можно увеличить завод производственные мощности за счет увеличения скорости подачи или сокращение реакции Время.

Непрерывный поток реакторы

Самый распространенный непрерывный поток Система в Биодизель Производство является тоНепрерывный Прошедший резервуар реактор (CSTR). На первый взгляд CSTR, такой как показанный на рисунке 1, кажется, идентичен пакетному реактор. Фактически, часто фактический реактор может быть одинаковым, но необходимы дополнительные элементы управления для установки реактора в A непрерывный поток система. некоторые непрерывный поток Растения могут быть в состоянии работать в пакетном или непрерывном режиме.

в CSTR, реагенты непрерывно добавляются и продукт (смесь различных химических веществ, в том числе непрореагировали rectants) непрерывно снят. Адекватная агитация необходима для обеспечения единого химического состава и температура. Непрерывный поток Процесс обычно требует сложных элементов управления процессом и онлайн-мониторинг продукта Качество.

Когда A CSTR непрерывно работает в устойчивом состоянии, в идеале концентрация любого химического включения должна быть примерно постоянным в любом месте реактора и вообще времена. На самом деле это идеальное государство редко достигнуты; Таким образом, необходимо внести изменения для операционных параметров для обеспечения полной реакции.

Иногда больше чем Один реактор используется. Используется. В этой системе примерно 80 процентов алкоголя и катализатора добавляют в масло в первой стадии CSTR. Затем реагированный поток проходит через шаг удаления глицерина перед входом в секунду CSTR. Остальные 20 процентов алкоголя и катализатора добавляются к этому реактор. Это система обеспечивает очень полную реакцию с потенциалом использования меньшего спирта чем одностадийный Системы.

Рисунок 1: Непрерывный поток биодизель реактор - двухступенчатый процесс

Ультразвуковые биодизель реакторы

Ультразвук - это полезный инструмент для смешивания жидкостей, которые имеют тенденцию к отдельно. в Биодизель Производство, адекватное смешивание требуется для создания достаточного контакта между овощем Масло / Животное жир и алкоголь, особенно в начале реакция. Ультразвуковые волны вызывают интенсивное перемешивание, так что реакцию может продолжаться намного быстрее скорость.

Ультразвуковые передает энергию в жидкость и создает насильственные вибрации, которые образуют кавитация пузыри. Когда пузырьки взрываются, происходит внезапное сокращение жидкости, а ингредиенты смешиваются в области пузырьки. Такое высокое энергетическое действие в жидкости может значительно увеличить реакционную способность смеси реагента и сократить время реакции без участия повышенных температура. Фактически, эта реакция может быть достигнута при или чуть выше окружающей среды Температура. Потому что Нет необходимости нагревать смесь, энергия может быть сохранена.

Исследования показали, что ультразвук может быть эффективно использован в производстве биодизель (Е.Г., Сарма et al., 2008; Hanh et al., 2008; Teixeira et al., 2009). Ультразвуковая обработка приводит к аналогичным выходам биодизель с гораздо укороченным временем реакции по сравнению с обычным с помощью рычага процедура.

Ультразвук может быть хорошим выбором для небольших производителей (вверх до 2 миллионов галлонов на комгиатскую емкость), который может понадобиться только один или два ультразвуковых зонда PER реактор сосуд. Тем не менее, использование ультразвука в масштабной обработке может быть сложно потому что Многие ультразвуковые зонды бы необходимо добраться до каждой области реагента смесь.

Сверхкритические реакторы

традиционные биодизель Производство требует катализатора (обычно натрий или калий гидроксид) завершить переэтерификация реакция. После реакции катализатор должен быть удален для обеспечения качества работы топлива Это иногда может быть проблематично. К Избегайте требований катализатора, переэтерификация может быть достигнут в без катализатора Используя «сверхкритический» процесс.

согласно с Введение в химико-инженерную термодинамику,Критическая точка жидкости определяется его критическими температурой и критическими давлением, «Высочайшая температура и самая высокая температура и наивысшее давление, на котором наблюдается чистый химический вид в Vavor / жидкость равновесие» (Смит et al., P. 64).

на сверхкритическое состояние,Граница фазы между жидкостью и паром начинает исчезнуть, и вещество имеет качества как жидкости, так и для пар.

Когда переэтерификация происходит во время Сверхкритическое состояние метанола (обычно 300 ° C и 40 MPA / 5800 PSI или выше), растительное масло или жировые жиры растворяют в метаноле, чтобы сформировать однуфункцию одной фазы. Затем реакция происходит для достижения завершения за несколько минут без каких-либо катализаторов.

Сверхкритический процесс переносит воду и свободные жирные кислоты в системе, и формирование мыла, которое распространено в традиционном процессе, устраняется (Демирбас, 2006; Van Kasteren и Nisworo, 2007; Сака и Исаяма, 2009).

С Суперкритическое состояние требует очень высокой температуры и давления, процесс может быть дорогим. Тем не менее, большие биодизель Производители могут найти этот процесс, чтобы быть экономически эффективным, потому что с Реакция происходит так быстро, продюсеры могут сделать большое количество с относительно небольшим реактором и ограниченным пространством.

Статические смесители как биодизель реакторы

Статические смесителипростые устройства, состоящие из спираль-в форме Внутренние части в корпусе, такие как трубка или труба, которые способствуют турбулентному потоку. Они не имеют движущихся частей, просты в использовании и обслуживании, и очень эффективны при смешивании жидкостей, которые не являются легко смешивающимися при нормальных условия.

Биодизель Изготовление из растительных масел и спиртов первоначально ограничено растворимостью алкоголя в растительных маслах (Ван Герпень и Кнот, 2005). Статические смесители могут быть использованы для смешивания реагентов до Они Введите реактор сосуд. Может ли статический микшер сам также используется как реактор сосуд? В Университете Айдахо было проведено исследование, чтобы исследовать возможность использования статического смесителя как непрерывный поток реактор для биодизель Производство ( Томпсон и он, 2007 ).

Результаты показали, что реактор статического смесителя был эффективен для Биодизель Производство и продукты, соответствующие ASTM D6584 Спецификация были получены. Как и в случае с другими конфигурациями реактора, температура и концентрация катализатора повлияли на выход продукта значительно. Самые выгодные условия для полной переэтерификация были 60 ° C и 1,5% катализатор на 30 минут. Поэтому это возможно использовать статический смеситель в качестве реактора для Биодизель Подготовка от растительных масел и спирты.

Подобный процесс иногда используется в коммерческой основе, но использование большого статического смесителя, как биодизель Процессор не был Коммерциализирован.

Реактивная перегонка для Биодизель производство

реактивная перегонка (RD) Работа химического блока, в которой химические реакции и разделения продукта происходят одновременно в одном единице. Это эффективная альтернатива классической комбинации реактора и разделения единицы.

Реактивная дистилляция является распространенным химическим процессом в ситуациях где Реакция может обратить вспять сам легко. Rd Техника удаляет продукты реакции из реакционной зоны, что предотвращает реакцию от реверсировки и улучшения общего преобразования Скорость.

An Rd Система состоит из многочисленных камер с отверстиями от одного к Далее. Ингредиенты добавляют в первую камеру, и, поскольку смесь попадает в каждую последовательную камеру, реакция прогрессирует так, чтобы последнюю камеру реакцию - это завершено. Как упакованные, так и ловкие столбцы могут быть использованы для Rd Приложения; Тем не менее, столбцы лотка являются предпочтительными для однородных реакционных систем Потому что большей жидкой задержки и относительно более длительного удержания время.

Системы реактивной дистилляции не использовались в коммерческой основе в Биодизель производство Потому что Rd имеет тенденцию быть сложным процесс. Тем не менее, сложность несколько минимизируется Когда применяется к биодизель Производство для нескольких причины. Разница между температурой кипения кипящих эфиров метанол и жирных кислот (биодизель) настолько большие, что разделение эти Два потока становится очень .. легко. Потому что The переэтерификация Реакция возникает только в жидкой фазе, то время реакции затем устанавливается от общей жидкой задержки и скоростью подачи реагенты.

Согласно исследованиям, проведенным в Университете Айдахо, спонсируемого Национальным институтом передовых транспортных технологий (Niatt) (Он et al., 2005, 2006, 2007), Rd Реакторная система показала три основных преимущества над партией и традиционным непрерывным потоком Процессы: 1) более короткое время реакции (10 до 15 мин) и повышенная агрегатная производительность (7 до 9 галлонов на Gallon Reactor Gome за час), который очень желательно в коммерческой продукции единицы; 2) Намного ниже избыточное требование алкоголя (приблизительно 3.5: 1 молярный), который значительно снижает усилия в результате восстановления и эксплуатации алкоголя. и 3) снижение капитальных затрат из-за его меньшего размера и уменьшенной потребности в восстановлении алкоголя оборудование.