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對于生產(chǎn)生物柴油時采用傳統(tǒng)方法還是超聲波技術(shù)之間的區(qū)別

閱讀:914      發(fā)布時間:2021-6-16
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背景:

    石油柴油目前是運輸和物流業(yè)的主要燃料形式,盡管其使用會消耗有限的原油資源,并損害人類健康和環(huán)境。而生物柴油作為一種可再生的、可生物降解的、的生物燃料,是一種很有吸引力的環(huán)保替代燃料,可用于現(xiàn)有的柴油發(fā)動機,提供與石油柴油相同的動力和扭矩,同時具有*的潤滑性。

    不幸的是,由于其制造過程的低效率,生物柴油的成本仍然很高,阻礙了其廣泛使用實施。生物柴油的生產(chǎn)是通過一個相對緩慢和耗能的化學(xué)過程,即甘油三酸酯交換-植物油或動物脂肪,這個過程通常在間歇反應(yīng)器中進行。

 

傳統(tǒng)方法:

1. 低反應(yīng)速率。

    酯交換反應(yīng)是一種限制傳質(zhì)的反應(yīng),它發(fā)生在原料油和醇的界面上,它們只是部分混相。機械攪拌在一定程度上有助于改善試劑之間的接觸,但反應(yīng)仍然非常緩慢,因為攪拌不能充分乳化兩種液體(使其形成穩(wěn)定的膠體混合物),以增加它們之間的界面表面積。

2. 長時間的分離。

    通常使用過量的酒精和催化劑來驅(qū)動平衡,合成生物柴油的酯交換反應(yīng)。然而,在接下來的步驟中,過量的酒精傾向于溶解生物柴油中的甘油,這減慢了它們的分離。

3.后期處理并發(fā)癥。

    生物柴油必須用水清洗,以去除任何殘留的催化劑和副產(chǎn)品。剩下的酒精需要凈化和回收。因此,使用過量的酒精和催化劑會使后處理過程復(fù)雜化。

超聲波技術(shù):

1.高反應(yīng)速率

    高強度的超聲波會產(chǎn)生聲空化,產(chǎn)生強烈的和不對稱內(nèi)爆的真空氣泡,引起激波、微射流、強剪切力以及及端的局部溫度和壓力。這導(dǎo)致非常有效的混合,導(dǎo)致超細,動力學(xué)穩(wěn)定的乳狀液(納米乳狀液)的不混溶或部分混溶液體。因此,液體之間的界面面積增加了數(shù)量級,這大大促進了限制傳質(zhì)的反應(yīng),如酯交換。研究表明,反應(yīng)時間可以從數(shù)小時減少到數(shù)分鐘。

2.分離時間短

    由于超聲波暴露使原料油和酒精之間有更好的接觸,因此需要的酒精過量量要低得多。這就減少了反應(yīng)后剩余的酒精量。乙醇介導(dǎo)的甘油在生物柴油中的溶解度降低,分離時間從5 ~ 10h降低到30min左右。

3.簡化了后處理

         使用較低的過量酒精可以減少后續(xù)回收所需要的努力。此外,由于混合效率更高,催化劑的用量也可以顯著減少(50 - 60%),簡化了生物柴油的洗滌步驟。

4.額外的好處

   (1)暴露在高強度超聲波下可提供反應(yīng)所需的活化能。因此,加熱反應(yīng)混合物變得不那么重要,這樣可以節(jié)省能源和精力。

   (2)工藝由批量轉(zhuǎn)為連續(xù),大大提高了生產(chǎn)規(guī)模。 

   (3)生物柴油產(chǎn)量可提高到95 - 99%左右。

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