مفاعلات لإنتاج وقود الديزل الحيوي
Apr 30, 2019
ترك رسالة
المقدمة
تُستخدم ثلاثة أنواع عامة من المفاعلات لإنتاج الديزل الحيوي: مفاعلات الدُفعات ، مفاعلات التدفق شبه المستمر ، ومفاعلات التدفق المستمر.
عملية الدُفعات غير مكلفة ، وتتطلب استثمارات أولية أقل في رأس المال والبنية التحتية. إنه مرن ويسمح للمستخدم باستيعاب الاختلافات في نوع المادة الأولية وتكوينها وكميتها. تشمل العيوب الرئيسية في عملية الدُفعات انخفاض الإنتاجية وتغير أكبر في جودة المنتج ومتطلبات العمل والطاقة الأكثر كثافة.
تشبه العملية شبه المستمرة عملية الدُفعات باستثناء أن المنتج يبدأ بتفاعل حجم أصغر من حجم الإناء الذي سيحتفظ به ثم يواصل إضافة المكونات حتى امتلاء الوعاء. هذه العملية كثيفة العمالة وغير شائعة الاستخدام.
تُفضل عمليات التحويل المستمر على عمليات الدُفعات في الإنتاج التجاري ذي السعة الكبيرة لأن هذه العمليات تؤدي إلى جودة ثابتة للمنتجات وانخفاض تكاليف رأس المال والتشغيل لكل وحدة من المنتج. أكثر أنواع مفاعل التدفق المستمر شيوعًا هو مفاعل الخزان المستمر التحريك. يتم استخدام أنواع أخرى من مفاعلات التدفق المستمر أيضًا تجاريًا ، بما في ذلك المفاعلات فوق الصوتية والمفاعلات فوق الحرجة. يمكن لهذه الإجراءات البديلة تسريع رد الفعل.
تُظهر الأبحاث التي أجرتها جامعة إيداهو أنه يمكن أيضًا استخدام مفاعلات الخلط الثابت والتقطير التفاعلي في معالجة الديزل الحيوي ، لكن هذه العمليات لم تُستخدم بعد لإنتاج الديزل الحيوي تجاريًا.
مفاعلات الدفعة
يمكن أن يكون المفاعل الدفعي مجرد خزان مجهز بنوع من التحريض. يتم ملء الخزان بالمواد المتفاعلة للعملية (في هذه الحالة الزيت والكحول والعامل المساعد) ، ثم يتم تشغيل المحرض لفترة من الوقت. بعد انقضاء الوقت المطلوب ، يتم استنزاف محتويات المفاعل ومعالجتها مرة أخرى.
السمة الرئيسية للمفاعل الدفعي هي أنه يبدأ بمادة غير متفاعلة ، ويتسبب في تفاعله ، ثم ينتهي في وقت لاحق بمادة مفاعلة. أي أن المفاعل الدفعي يحتوي على أنواع مختلفة من المواد اعتمادًا على الوقت الذي يحدث فيه المرء للنظر فيه.
تستخدم المفاعلات الدُفعية بشكل عام في مصانع إنتاج الديزل الحيوي الصغيرة. ومن عيوب عمليات الدُفعات أنه لزيادة الإنتاج ، قد يكون من الضروري زيادة الحجم الفعلي للمصنع بمقدار متناسب (عن طريق شراء مفاعل آخر ، على سبيل المثال). في المقابل ، عند استخدام عملية التدفق المستمر ، من الممكن عادة زيادة الطاقة الإنتاجية للمصنع عن طريق زيادة معدل التغذية أو تقصير وقت التفاعل.
مفاعلات التدفق المستمر
نظام التدفق المستمر الأكثر شيوعًا في إنتاج الديزل الحيوي هو مفاعل الخزان المستمر التحريك (CSTR). للوهلة الأولى ، يبدو أن CSTR ، مثل الموضح في الشكل 1 ، مطابق لمفاعل دفعي. في الواقع ، غالبًا ما يكون المفاعل الفعلي هو نفسه ، ولكن هناك حاجة إلى أدوات تحكم إضافية لإعداد المفاعل في نظام مستمر التدفق. بعض محطات التدفق المستمر قد تكون قادرة على العمل في أي وضع دفعي أو مستمر.
في CSTR ، تضاف المواد المتفاعلة باستمرار ويتم سحب المنتج (خليط من مواد كيميائية مختلفة ، بما في ذلك المواد المتفاعلة غير المتفاعلة) بشكل مستمر. مطلوب التحريض الكافي لضمان التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة. تتطلب عملية التدفق المستمر عادةً ضوابط عملية معقدة ومراقبة عبر الإنترنت لجودة المنتج.
عندما يتم تشغيل CSTR بشكل مستمر في حالة مستقرة ، من الأفضل أن يكون تركيز أي مادة كيميائية ثابتة ثابتًا تقريبًا في أي مكان في المفاعل وفي جميع الأوقات. في الواقع ، نادرا ما تتحقق هذه الحالة المثالية ؛ وبالتالي ، يجب إجراء تعديلات على معلمات التشغيل لضمان رد الفعل الكامل.
في بعض الأحيان يتم استخدام أكثر من مفاعل واحد. في هذا النظام ، تتم إضافة حوالي 80 في المائة من الكحول والمحفز إلى الزيت في المرحلة الأولى من CSTR. بعد ذلك ، يمر التيار المتفاعل بخطوة إزالة الجلسرين قبل الدخول إلى CSTR ثانية. تتم إضافة الـ 20 في المائة المتبقية من الكحول والمحفز إلى هذا المفاعل. يوفر هذا النظام تفاعلًا كاملاً للغاية مع إمكانية استخدام كميات أقل من الكحول مقارنةً بأنظمة الخطوة الواحدة.
