Техника и технологии производства и переработки растительных масел. Нагорнов С.А - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

биодизельного топлива путём метанолиза: температура реакции, молярное соотношение спирта и масла, концентрация
катализатора, продолжительность реакции, присутствие влаги и свободных жирных кислот. Эти факторы находятся в стадии
непрерывного изучения, накапливается статистика, ведётся анализ результатов полученных данных, но они пока далеки от
нахождения оптимальных значений [19, 20].
Все исследования и промышленное получение биодизельного топлива в различных странах ведут в аппаратах
ёмкостного типа («бочках»), в которых перемешивание осуществляется только за счёт использования механического
перемешивания.
Схему реакции метанолиза можно представить в общем виде:
Стадия 1.
Триацилглицерин + Метиловый спирт Диацилглицерин +
+ Метиловый эфир высшей алифатической кислоты
Стадия 2.
Диацилглицерин + Метиловый спирт Моноацилглицерин +
+ Метиловый эфир высшей алифатической кислоты
Стадия 3.
Моноацилглицерин + Метиловый спирт Глицерин +
+ Метиловый эфир высшей алифатической кислоты
Исследуемая реакция метанолиза носит обратимый характер, в данном процессе невозможно достичь 100%-ного
превращения. В конечной реакционной смеси всегда будут присутствовать непрореагировавшие моно-, ди- и
триацилглицерины. Эта проблема имеет специфическое значение из-за строгих норм относительно чистоты коммерческого
биодизеля. Например, стандарт DIN EN 14214 для биодизельного топлива допускает содержание глицерина в конечном
продукте до 0,25% (мас.), три- и диацилглицеринов до 0,2% (мас.), моноацилглицеринов до 0,8% (мас.), что подразумевает
выход метиловых эфиров высших алифатических карбоновых кислот не ниже 98,5%. Одним из направлений увеличения
выхода эфиров является проведение процесса в две стадии [21].
В процессе алкоголиза масла жарки в две стадии [21], глицерин, полученный на первой стадии, был отделён. Смесь,
поданная на вторую стадию, содержала метиловые эфиры и моно-, ди- и триацилглицерины. Процесс продолжался после
добавления дополнительных количеств метанола и катализатора. На второй стадии происходит увеличение выхода
метиловых эфиров. Кривые кинетики процесса на первой и второй стадиях аналогичны. Фактически наблюдалось резкое
увеличение выхода эфиров в первые минуты, и впоследствии кривые становятся асимптотическими со временем. Физико-
химические характеристики и эксплуатационные свойства биотоплива, полученного двухстадийным метанолизом,
практически не отличались от тех, что были присущи биотопливу, полученному в одну стадию.
При получении биодизельного топлива на начальном этапе (при концентрации метиловых эфиров ниже 70%) реакция
метанолиза является гетерогенной с ограниченной массопередачей, поэтому механическое перемешивание оказывается
малоэффективным. Выше этой концентрации эфиров смесь компонентов реакции формирует единственную фазу. Одним из
способов решения проблемы несмешиваемости компонентов реакции является введение сорастворителя [22]. Часто в
качестве сорастворителя используют тетрагидрофуран (ТГФ), который по температуре кипения близок к метанолу и может
быть отделён перегонкой в одну ступень в одном аппарате. Опыты проводились при комнатной температуре 23 °С и
атмосферном давлении с количеством катализатора КОН 1% (мас.) и без специального перемешивания, кроме начального
слабого смешивания. Однофазная реакция с сорастворителем ТГФ очень быстрая и за 5 минут приближается к равновесию.
Третья стадия реакции метанолиза протекает очень медленно, в продукте реакции присутствует повышенное количество
непрореагировавших моноглицеридов. Устранить это возможно за счёт увеличения концентрации метанола в реакционной
смеси или проведения процесса в две ступени (рис. 3.1).

Страницы