초음파 바이오 디젤

초 임계 반응기

전통적인 바이오 디젤 생산에는 에스테르 교환 반응을 완결시키기 위해 촉매 (보통 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)가 필요합니다. 반응 후 연료 품질을 보장하기 위해 촉매를 제거해야합니다. 때로는 문제가 될 수 있습니다. 촉매 요건을 피하기 위해, "초 임계"공정을 사용하여 촉매가없는 방식으로 에스테르 교환 반응을 수행 할 수있다.

Introduction to Chemical Engineering 열역학에 따르면 유체의 임계점은 임계 온도와 임계 압력, "순수 화학 종이 증기 / 액체 평형 상태에서 관찰되는 가장 높은 온도와 최대 압력"으로 정의됩니다 (Smith et al., 64 쪽).

초 임계 상태에서, 액체와 증기 사이의 상 경계는 사라지기 시작하고, 물질은 액체와 증기의 품질을 모두 갖는다.

메탄올의 초 임계 상태 (일반적으로 300 ° C 및 40 MPa / 5800 psi 이상)에서 에스테르 교환 반응이 일어나면 식물성 기름이나 동물성 지방이 메탄올에 녹아 단상이 형성됩니다. 그런 다음 반응은 촉매없이 수 분내에 완료됩니다.

초 임계 공정은 시스템에서 물과 유리 지방산을 견딜 수 있으며, 전통적인 공정에서 흔히 발생하는 비누 형성은 제거됩니다 (Demirbas, 2006; van Kasteren and Nisworo, 2007; Saka and Isayama, 2009).

초 임계 상태는 매우 높은 온도와 압력을 필요로하기 때문에 공정이 비쌀 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 대형 바이오 디젤 생산 업체는 반응이 너무 빨리 일어나기 때문에 생산자가 상대적으로 작은 원자로와 제한된 공간으로 많은 양을 만들 수 있기 때문에이 프로세스가 비용 효율적이라는 것을 알 수 있습니다.

바이오 디젤 원자로로서의 정적 혼합기

정적 혼합기는 난류를 촉진하는 튜브 또는 파이프와 같은 엔클로저 내에서 나선 모양의 내부 부품으로 구성된 단순한 장치입니다. 그들은 움직이는 부분이없고 사용하기 쉽고 유지 보수가 잘되며 정상적인 조건에서 쉽게 섞이지 않는 액체를 혼합 할 때 매우 효과적입니다.

식물성 오일과 알코올의 바이오 디젤 생산은 식물성 오일에 대한 알코올의 용해도에 의해 초기에 제한됩니다 (Van Gerpen and Knothe, 2005). 정적 혼합기는 원자로 용기에 들어가기 전에 반응물을 혼합하는 데 사용할 수 있습니다. 스태틱 믹서 자체를 원자로 용기로 사용할 수 있습니까? 아이다 호 대학 (University of Idaho)에서 정적 혼합기를 바이오 디젤 생산을위한 연속 유동 반응기로 사용할 가능성을 연구 한 연구가있었습니다 (Thompson and He, 2007).

결과는 정적 혼합기 반응기가 바이오 디젤 생산에 효과적이었고 ASTM D6584 규격을 충족하는 제품을 얻을 수 있음을 보여주었습니다. 다른 반응기 구성과 마찬가지로 온도와 촉매 농도가 제품 수율에 유의미한 영향을 미쳤다. 완전한 에스테르 교환 반응을위한 가장 유리한 조건은 30 분 동안 60 ℃ 및 1.5 % 촉매였다. 그러므로, 식물성 오일과 알콜로부터 바이오 디젤을 제조하기위한 반응기로서 정적 혼합기만을 사용하는 것이 가능하다.

비슷한 공정이 상업적으로 사용되기도하지만, 바이오 디젤 프로세서와 같은 대형 정적 혼합기의 사용은 상업화되지 않았습니다.