Reaktorer för produktion av biodiesel
Apr 30, 2019
Lämna ett meddelande
Introduktion
Tre generella typer av reaktorer används för biodieselproduktion: satsreaktorer, halvkontinuerliga flödesreaktorer och kontinuerliga flödesreaktorer.
Satsprocessen är billig, vilket kräver mycket mindre initialkapital och infrastrukturinvesteringar. Det är flexibelt och låter användaren ta emot variationer i typ av material, komposition och kvantitet. De stora nackdelarna med satsprocessen är låg produktivitet, större variation i produktkvalitet och intensivare arbets- och energikrav.
Den halvkontinuerliga processen liknar satsprocessen, förutom att producenten börjar genom att reagera en mindre volym än vad kärlet håller och fortsätter sedan att tillsätta ingredienser tills fartyget är fullt. Denna process är arbetsintensiv och inte allmänt använd.
Kontinuerliga transesterifieringsprocesser är föredragna över satsprocesser i kommersiell produktion med stor kapacitet, eftersom dessa processer resulterar i konsekvent produktkvalitet och låga kapitalkostnader och driftskostnader per produktenhet. Den vanligaste typen av kontinuerlig flödesreaktor är den kontinuerliga omrörda tankreaktorn. Andra typer av kontinuerliga flödesreaktorer används också kommersiellt, inklusive ultraljudsreaktorer och superkritiska reaktorer. Dessa alternativa förfaranden kan påskynda reaktionen.
University of Idaho-forskning visar att statiska mixerreaktorer och reaktiv destillation också kan användas för bearbetning av biodiesel, men dessa processer används ännu inte för att producera biodiesel kommersiellt.
Satsreaktorer
Batchreaktorn kan helt enkelt vara en tank som är utrustad med någon typ av omrörning. Tanken är fylld med reaktanterna för processen (i detta fall olja, alkohol och katalysator), och därefter omrörs omröraren under en viss tidsperiod. Efter att den erforderliga tiden har gått, dräneras reaktorns innehåll och bearbetas vidare.
Huvudegenskaperna hos en satsreaktor är att den börjar med oreagerat material, får det att reagera och sedan slutar reagera med reagerat material. Det innebär att en satsreaktor innehåller olika typer av material beroende på vilken tid man råkar se på den.
Batchreaktorer används generellt i små biodieselproduktionsanläggningar. En nackdel med satsprocesser är att för att öka produktionen kan det vara nödvändigt att öka den fysiska storleken hos anläggningen med en proportionell mängd (genom att till exempel köpa en annan reaktor). Däremot är det vanligtvis möjligt att öka anläggningens produktionskapacitet genom att öka matningshastigheten eller förkorta reaktionstiden när man använder en kontinuerlig flödesprocess.
Kontinuerliga flödesreaktorer
Det vanligaste kontinuerliga flödessystemet i biodieselproduktionen är den kontinuerliga omrörda tankreaktorn (CSTR). Vid första anblicken synes en CSTR, såsom den som visas i Figur 1, att vara identisk med en satsreaktor. Faktum är att den faktiska reaktorn ofta kan vara densamma, men ytterligare kontroller behövs för att ställa upp reaktorn i ett kontinuerligt flödessystem. Vissa kontinuerliga flödesväxter kan kunna fungera i antingen sats eller kontinuerligt läge.
I en CSTR tillsätts reaktanterna kontinuerligt och produkten (blandning av olika kemikalier, inklusive oreagerade reaktanter) kontinuerligt återtogs. Tillräcklig omröring krävs för att säkerställa enhetlig kemisk sammansättning och temperatur. Processen för kontinuerlig flöde kräver typiskt invecklade processkontroller och onlineövervakning av produktkvalitet.
När en CSTR drivs kontinuerligt i stadigt tillstånd, bör koncentrationen av varje kemikalie som är involverad helst vara konstant överallt i reaktorn och hela tiden. I verkligheten uppnås detta idealiska tillstånd sällan; Därför måste anpassningar göras till driftsparametrar för att säkerställa fullständig reaktion.
Ibland används mer än en reaktor. I detta system tillsätts cirka 80 procent av alkoholen och katalysatorn till oljan i en första stegs CSTR. Därefter går den reagerade strömmen genom ett glycerolavlägsnande steg före inmatning av en andra CSTR. De återstående 20 procenten av alkoholen och katalysatorn sättes till denna reaktor. Detta system ger en mycket komplett reaktion med potentialen att använda mindre alkohol än enstegs-system.
