Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Сурет 10.2 Өнеркәсіпте қолдану үшін пайдаланылатын гетерогенді катализаторлар. Шығу тұрғысынан ең жақсы катализатор Nano-MgO болып табылады, ол МҚМЭ-нің 99% - ын қамтамасыз ете алады, бірақ оны қайта пайдалануға болмайды. Өнеркәсіпте қолданылатын катализатор SrO болып табылады, ол зертханалық жағдайларда кеңінен қолданылған. КОН-мен бірге белсендірілген көмірді пайдалану МҚМЭ шығысының 94% және реакция 3 циклі ішінде қайта пайдалану мүмкіндігін береді [45]. Диметилкарбонат Na2PEG99% МҚМЭ шығысын береді, бірақ ол қайта пайдалануға жатпайды. Басқалары құрама топтың оксидтері болып табылады - хлоралюминатты ионды сұйықтық, катализатор S-ZrO 2 , ZrO 2 , негізінде Al 2 o 3 , және мезо кеуекті кремний диоксидінің негізіндегі CaO. Гетерогенді катализ кезінде глицериннің жанама өнімін бөліп алу оңай, және ол триглицеридтердің биодизельге түрлендіру жылдамдығы төмен болса да сапасы жоғары. Жоғары критикалық немесе докритикалық сұйықтықтарды пайдалану Жоғары критикалық флюидтер - критикалық температурасы мен қысымынан жоғары болатын сұйықтар түрінде келетін заттар [7, 35-37, 46]. Өте критикалық метанолды пайдаланатын рапс майының катализі 35 C реакциясының температурасында майдың биодизельге түрлендіру жылдамдығына қатты әсер етеді [14]. Биодизель өндірісіндегі бұл тәсіл жоғары критикалық немесе клиникаға дейінгі метанолды пайдалана отырып SrO, CaO, ZnO, TiO 2 және ZrO 2 металл тотықты катализаторларының қатысуымен рапс майын трансэстерификациялау кезінде қолданылады. ZnO үшін ең жоғары каталитикалық белсенділікпен және ең аз ерумен бірге ең тиімді катализ болды, ал SrO және CaO тиісті оксидтердің метоксидтерге, атап айтқанда, стронций метоксиді және кальций метоксиді өзгеруіне байланысты ерудің жоғары дәрежесін көрсетеді [51]. Сол сияқты өнімдерде кальций оксидінің еруі байқалады, соя майы кері шыны метанолмен трансэстерияланады. Koh/Al 2 O 3 186 және KOH/NaY қолданғанда катализаторлар ретінде калий шайылады. Зығыр майының трансэстерификациясы өте критикалық сұйықтықтарды, яғни метанол мен этанолды қамтиды. Сілтілі металдардың алкоксидтері мен гидроксидтері, мысалы, натрий метоксиді және калий метоксиді/натрий және калий гидроксидтері қышқыл катализаторларына қарағанда ең жақсы негізгі катализаторлар болып табылады [35-37, 46]. Биокатализ Химиялық трансэстерификацияның әртүрлі кемшіліктеріне байланысты ферментативті трансэстерификацияда мақсат пайда болды. Бұл трансэстерификациялау үрдісі үшін иммобилизацияланған липазаны пайдалануды қамтитын ең көп таралған катализ. Иммобилизация биодизельдің қарапайым бөлінуін, биодизель өндірісінен кейін ағынды суларды аз мөлшерде тазартуды, трансэстерификация кезінде алынатын негізгі жанама өнім болып табылатын глицериннің қарапайым бөлінуін және таза иммобилизацияланған липазаны пайдалану кезінде жағымсыз реакциялардың болмауын қамтамасыз етеді [52, 53]. Jatropha carcus тағамдық емес май золь-гель әдісімен алынған Н-бутилмен ауыстырылған кремнийдің гидрофоб диоксидінің монолиттерінде иммобилденген Burkholderia cepacia липазасымен толтырылған ағынды биореакторларда еріткішсіз метанолизге ұшырайды. Бұл әдіс реакциялық қоспаны гомогенді етеді, ал биодизельдің өте жоғары шығуына метанол: май 3,3:3,5 тең молярлық қатынаста қол жеткізіледі. Бұл технология сүзгіш толтырғышы бар биореакторларды пайдалана отырып, биодизельдің үздіксіз өндірісін қамтамасыз етеді. Иммобилизация үшін иммобилизацияланған төсеніштер пайдаланылады: диатомдық жердің полипропилен, кремнийдің мезо кеуекті диоксиді, каолинит және кремнезем-поливинил спиртінің композиті. Сонымен қатар, органикалық еріткіштерде де, олардың сумен екі фазалы қоспаларында да полимерлік негізде монолитті төсеніште иммобилизацияланған липаза қолданылады [54]. Жалпы қабылданған, химиялық катализацияланатын процестердің кемшіліктерін жеңу үшін биодизель ферментативтік өндірісі ұсынылды. Трансэстерификацияны қолдану мәселесі, жанама липазамен, сериялық өндірілетін ферменттің жоғары құны болып табылады. Осылайша, экономикалық тұрғыдан, липазаны қайта пайдалану маңызды. Сондықтан бұл фермент ферменттің тұрақтылығы мен белсенділігімен бірге оны қайта пайдалану мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін инертті төсеніште иммобилизацияланған. Осы мақсатта Candida rugosa DSM 70761 және Yarrowia lipolytica ATCC 8661 алынған липазаны иммобилизациялады. Сонымен қатар, адсорбция липаза арналған целите белсенділігін арттырады липаза Candida rugosa DSM 70761, артық Yarrowia lipolytica ATCC 8661 [55]. 100°C төмен температурада сұйықтықта иондардан тұратын жартылай органикалық сұйықтықтар ионды сұйықтықтар деп аталады. Олар ферменттер негізінде трансэтерификация үрдістерінде жоғары реакция жылдамдығын және жоғары шығуларды қамтамасыз етеді. Бұл эвтектикалық еріткіштер физикалық-химиялық қасиеттерге ие: тұтқырлығы жеткіліксіз, биологиялық ыдырауға қабілеттілігі жоғары және NovozymR 435-мен үйлесімділік, коммерциялық иммобилизденген Candida antarctica липазасы [56]. Катализаторленбеген трансэстерификация Бұл әдіс трансэтерификация реакциясының модификацияланған түрі болып табылады. Осы әдісте трансэстерификация аса сыни метанолмен жанама катализаторды қолданбай трансэстерификацияланады, сондықтан катализаторларды тазалау және өнімнен бөліп алу тез орындалады. Бұл әдіс сондай-ақ катализдегі сілтіні қолданудан аз уақытты талап етеді. Мақта майы паталиялық емес аса сындарлы сұйықтықта биодизельді өндіру үшін пайдаланылады [7]. Сілтілік катализді «Pacific Biodiesel», «Lurgi» және «Desmet Ballestra» сияқты компаниялар қолданады. «Pacific Biodiesel» компаниясы еркін майлы қышқылдар есебінен төмен шығу шешімін ұсынады. Олар осы әдіспен алынған биодизельді қолданбай, еркін май қышқылдарының шамамен 15%-дық құрамы бар шикізатты пайдаланды [57, 58]. Кең қолданылатын сілтілі катализден басқа, «Axens Technologies» компаниясы француз мұнай институты (IFP) әзірлеген гетерогенді катализ негізіндегі үрдісті сериялық өндіріске іске қосты. «Axens Esterfip-H» сәйкес, мырыш және алюминий аралас оксиді (мырыш алюминаты) трансэстерификацияның гетерогенді катализаторы ретінде әрекет етеді, сондықтан жоғары сапалы биодизель алынады және глицерин МҚМЭ-нен оңай бөлінеді. Бұл жағдайда зәйтүн майы немесе қайта өңделген көкөніс дақылдарын пайдалануға болады [59, 60]. Трансэстерификацияға қатысатын катализдің әртүрлі түрлерінің артықшылықтары мен кемшіліктері 10.1-кестеде сипатталған. 187 10.3.1.2 Трансэстерификация кезінде биодизель өндірісіне әсер ететін факторлар Реакция шарттары, спирттің майға (метанол/этанол) молярлық қатынасы, пайдаланылатын катализатор, температура мен қысым, бос май қышқылдарының құрамы және шикізатта болатын судың мөлшері сияқты физикалық параметрлер трансэстерификация жылдамдығына әсер ететін факторлар болып табылады. Биодизельді өндіру кезінде спирттер, яғни метанол және аз дәрежеде этанол ацил акцепторы ретінде әрекет етеді. Пропанол, бутанол, изопропанол, трет-бутанол, тармақталған спирттер мен октанол сияқты басқа да спирттер пайдаланылуы мүмкін, бірақ олар жоғары құнына байланысты қолайлы емес. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|