對于生產生物柴油時采用傳統(tǒng)方法還是超聲波技術之間的區(qū)別

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。生物柴油的生產是通過一個相對緩慢和耗能的化學過程，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器中進行。

傳統(tǒng)方法：

1. 低反應速率。

    酯交換反應是一種限制傳質的反應，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動平衡，合成生物柴油的酯交換反應。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雜化。

超聲波技術:

1.高反應速率

    高強度的超聲波會產生聲空化，產生強烈的和不對稱內爆的真空氣泡，引起激波、微射流、強剪切力以及及端的局部溫度和壓力。這導致非常有效的混合，導致超細，動力學穩(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量級，這大大促進了限制傳質的反應，如酯交換。研究表明，反應時間可以從數小時減少到數分鐘。

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。這就減少了反應后剩余的酒精量。乙醇介導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所需的活化能。因此，加熱反應混合物變得不那么重要，這樣可以節(jié)省能源和精力。

   （2）工藝由批量轉為連續(xù)，大大提高了生產規(guī)模。 

   （3）生物柴油產量可提高到95 - 99%左右。