Biodiisli tootmise reaktorid
Apr 30, 2019
Jäta sõnum
Sissejuhatus
Biodiisli tootmiseks kasutatakse kolme üldist tüüpi reaktorit: partii reaktorid, poolpidevvoolu reaktorid ja pidevvoolu reaktorid.
Partii protsess on odav, nõudes palju vähem algkapitali ja infrastruktuuri investeeringuid. See on paindlik ja võimaldab kasutajal kohandada tooraine tüüpi, koostist ja kogust. Partii protsessi peamisteks puudusteks on madal tootlikkus, suuremad tootekvaliteedid ja intensiivsemad tööjõu- ja energiavajadused.
Pooleldi pidev protsess sarnaneb partiiprotsessiga, välja arvatud see, et tootja hakkab reageerima väiksemale mahule kui laev hoiab ja seejärel jätkab koostisainete lisamist, kuni laev on täis. See protsess on töömahukas ja seda ei kasutata tavaliselt.
Pideva ümberesterdamise protsessid on eelistatud partiiprotsessidele suure võimsusega kaubanduslikus tootmises, sest need protsessid toovad kaasa toote järjepideva kvaliteedi ning madalad kapitali- ja tegevuskulud tooteühiku kohta. Kõige tavalisem pideva voolu reaktori tüüp on pidev segatud paagi reaktor. Kaubanduses kasutatakse ka teisi pideva vooluga reaktoreid, sealhulgas ultrahelireaktoreid ja ülekriitilisi reaktoreid. Need alternatiivsed protseduurid võivad reaktsiooni kiirendada.
Idaho ülikooli uuringud näitavad, et biodiisli töötlemiseks võib kasutada ka staatilisi segisti reaktoreid ja reaktiivset destilleerimist, kuid neid protsesse ei kasutata veel biodiislikütuse tootmiseks.
Partii reaktorid
Partii reaktor võib olla lihtsalt paak, mis on varustatud teatud tüüpi segamisega. Mahuti täidetakse protsessi reaktantidega (antud juhul õli, alkohol ja katalüsaator) ning seejärel segatakse segurit mõnda aega. Pärast nõutava aja möödumist tühjendatakse ja töödeldakse reaktori sisu.
Partii reaktori peamine omadus on see, et see algab reageerimata materjalist, põhjustab reaktsiooni ja seejärel hiljem reageerib reageerivale materjalile. See tähendab, et partii reaktor sisaldab erinevaid materjale, sõltuvalt sellest, millisel ajal seda juhtub.
Partii reaktoreid kasutatakse tavaliselt väikestes biodiisli tootmisettevõtetes. Partii protsesside puuduseks on see, et tootmise suurendamiseks võib osutuda vajalikuks suurendada tehase füüsilist suurust proportsionaalse kogusega (näiteks ostes teise reaktori). Seevastu pideva voolu protsessi kasutamisel on tavaliselt võimalik suurendada tehase tootmisvõimsust, suurendades etteandmiskiirust või lühendades reaktsiooniaega.
Pidevvoolu reaktorid
Kõige tavalisem pidevvoolusüsteem biodiisli tootmisel on pidevalt segatud paagiga reaktor (CSTR). Esmapilgul tundub CSTR, nagu on näidatud joonisel fig 1, identne partii reaktoriga. Tegelikult võib tegelik reaktor olla sageli sama, kuid lisakontrollid on vajalikud reaktori ülesseadmiseks pidevvoolusüsteemi. Mõned pideva vooluga seadmed võivad töötada kas partii- või pidevrežiimis.
CSTR-s lisatakse reaktiive pidevalt ja toode (erinevate kemikaalide segu, kaasa arvatud reageerimata reagendid) võetakse pidevalt välja. Vajalik segamine on vajalik ühtlase keemilise koostise ja temperatuuri tagamiseks. Pidevvoolu protsess nõuab tavaliselt keerulisi protsessikontrolle ja toote kvaliteedi online-jälgimist.
Kui CSTR-i kasutatakse pidevalt püsivas olekus, peaks ideaalselt igasuguse kemikaali kontsentratsioon olema reaktoris ja alati kogu konstantsel tasemel. Tegelikkuses saavutatakse see ideaalne olukord harva; seega on täieliku reaktsiooni tagamiseks vaja muuta tööparameetreid.
Mõnikord kasutatakse rohkem kui ühte reaktorit. Selles süsteemis lisatakse umbes 80% alkoholist ja katalüsaatorist õli esimese astme CSTR-is. Seejärel läbib reageeritud vool glütserooli eemaldamise etapi enne teise CSTR-i sisenemist. Ülejäänud 20 protsenti alkoholist ja katalüsaatorist lisatakse sellele reaktorisse. See süsteem annab väga täieliku reaktsiooni potentsiaaliga kasutada vähem alkoholi kui üheetapilised süsteemid.
