Wiley жаңартылатын энергия
Биоотын өндірісінің әртүрлі үрдістері
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| 10.3 Биоотын өндірісінің әртүрлі үрдістері
10.3.1 Трансэстерификация Бұл әртүрлі көздерден биодизель өндірудің ең жиі қолданылатын тәсілі, себебі қондырғылардан алынған май мұнай дизель отынына қарағанда 10-20 есе көп тұтқырлыққа ие. Трансэстерификация биодизель майының тұтқырлығын төмендететін маңызды кезең болып табылады. Бұл биодизель майында болатын триглицеридтердің спиртпен (метанол/этанол), май қышқылдарының метил эфирлерінің/май қышқылдарының этил эфирлерінің және глицериннің әртүрлі катализаторлардың көмегімен өзара әрекеттесу үрдісі [7, 35-37]. Бұл ретте триглицеридтер біртіндеп диглицеридтерге, моноглицеридтерге және глицеринге айналады. Әр сатыда күрделі алкил эфирі жанама өнім ретінде құрылады. Әртүрлі көздерден биодизель өндіру кезінде глицерин негізгі жанама өнім ретінде алынуы мүмкін [1, 2, 5]. Егер шикізатта май қышқылдарының жоғары құрамы анықталса, онда майдағы бос май қышқылдарының құрамын 1% - дан төмен деңгейге дейін төмендету үшін трансэстерификацияның екі сатылы үрдісі маңызды. Мысалы, Madhuca indica майы, онда 20% май қышқылдары бар [42, 43]. Бастапқы мұнай майының екі сатылы катализінде бірінші кезең - майды алдын ала өңдеу-еркін май қышқылдарының құрамын төмендету мақсатында жүргізіледі, ал екінші кезеңде трансэстерификация жүргізіледі [15]. Бұл әдіс арқылы Madhuca Indica МҚС майының жоғары қысу деңгейі каталитикалық трансэстерификацияның екі сатылы үрдісін пайдалана отырып 1% - дан кем төмендетілуі мүмкін [15]. Бастапқы шикізат майы, метанол/этанол және МҚЭМ трансэстерификация кезінде жартылай араласатын екі фаза болып табылады: метанол/этанол және май фазасы [41, 44]. Трансэстерификация өнімдерінің нәтижелері негізінде екі фазалы жүйе өнім болып табылатын МҚЭМ байытылған фазаны және глицеринмен байытылған фазаны құрайды, ол негізгі жанама өнім болып табылады [41, 44]. 10.3.1.1 Трансэстерификацияға қатысатын катализ түрлері Катализаторлар типтерінің арасындағы таңдау шикізаттағы бос май қышқылдарының мөлшеріне байланысты [45]. Оларды келесі санаттар бойынша топтастыруға болады. Қышқылдармен гомогенді катализ және негізгі катализ Бұл әдіс трансэстерификация реакциялары кезінде кеңінен қолданылады, бірақ негізгі катализ трансэстерификация үшін қолайлы болып табылады. Гомогенді негізгі катализде трансэстерификация реакциялары үшін KOH, NaOH және натрий метоксиді және калий метоксиді сияқты сілтілі металдардың алкоксиді қолданылады [35-37, 43, 46]. Қышқыл және негізінен катализдегі реакция өте ұқсас болғанымен, олар реакция температурасының диапазоны бойынша ерекшеленеді. Негізгі катализ арқылы трансэстерификация реакциясы 25–тен-125-ге дейінгі температура аралығында тиімді жүреді [35-37, 46], ал қышқыл катализде трансэстерификация 55 C - 80 C аралығында жүреді [47-49]. Негізгі катализ сапонификацияға әкелетін жағымсыз реакциядан зардап шегеді. Бұл катализатордың бос майлы қышқылдары бар реакциясы нәтижесінде пайда болады. Кейде сапонификациямен қатар, эмульсия пайда болады, ол өнімнің аз бөлінуіне және тазалануына және тазартылған биодизельдің аз мөлшеріне әкеледі [24]. Бұл мәселені шешу үшін күкірт және фосфор қышқылын пайдалану арқылы екі сатылы қышқыл катализ, сондай-ақ NaOH, KOH және NaOCH 3 арқылы екі сатылы негізгі катализ қажет. Гомогенді каталитикалық трансэстерификация жүргізу кезінде алынған глицериннің сапасы төмен, бұл өнім мен жанама өнімдерді өндіру мен тазартудың өзіндік құнын арттырады. Шикізаттың бірнеше түрі негізінен гомогенді катализде пайдаланылуы мүмкін емес. Сонымен қатар, NaOH және KOH сияқты негізгі гомогенді катализаторлар табиғатта гигроскопиялық болып табылады және қоршаған ортаның зиянды әсеріне ықпал етеді [45]. Гетерогенді катализ Гетерогенді катализаторлардың жоғары белсенділігі, таңдау қабілеті және суға төзімділігі бар, бірақ бұл қасиеттер пайдаланылатын катализатордағы белсенді қышқылдық немесе негізгі учаскелердің саны мен күштеріне ғана байланысты. Бұл тиімді, өйткені рециркуляцияны қамтамасыз етеді және осылайша катализаторларды қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Гетерогенді катализде 185 қатты гидроталькит Mg-Al жұмсақ реакция жағдайында ең жақсы белсенділік танытады. Алайда, бұл катализатор май қышқылының метил эфирінің фазасынан сілтілі катиондарды жуудан тұрақты емес. Төменде биодизель өндірісі үшін өнеркәсіпте қолданылатын гетерогенді катализаторлар келтірілген. Гетерогенді катализаторлардың түрлері 10.2. суретте көрсетілген. Al-Zn және Zr-La шпинелі гетерогенді катализаторлары тұрақтылықты сақтайтын және өте белсенді болып табылады. CaO сияқты сілтілі жер металының оксиді бірінші реакция циклі ішінде МҚМЭ шығуын 98% қамтамасыз ету қабілетіне байланысты ең кең қолданылатын катализатор болып табылады. СаО реакциялық қабілетін қосымша кальцинация температурасымен анықтайды. Жұмыртқа қабығының қалдықтарынан алынған СаО 17 цикл ішінде қайта пайдаланылуы мүмкін, ал Са (3)/Са (C 3 H7O 3 ) 2 қайта пайдаланылғанда тіпті 20 циклден кейін шамамен 93% МҚМЭ береді. Сонымен қатар, Ca (C 3 H 7 O 3 ) 2 /CaCO кем дегенде 5 цикл пайдаланылып шамамен 95% МҚМЭ береді [45]. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|