ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Рис. 3.1. Схема производства биотоплива с сорастворителем
По данной схеме принципиально можно организовать непрерывный процесс. Реакция метанолиза проводится в две
ступени последовательно в трубчатых реакторах, в которых достаточно 10 минут времени пребывания реагентов. После
выхода из реакторов метанол и ТГФ вместе отгоняются, конденсируются и возвращаются в реакторы. Глицериновую и
эфирную фазы отделяют центрифугированием, промывают, промывную воду отделяют центрифугированием, продукты
сушат и получают биодизельное топливо и глицерин. В реакторах не нужны мешалки и нагрев. Оптимальное отношение
объёма масла к ТГФ 1:0,5. В случае присутствия в реакционной массе воды ТГФ образует азеотропы и для их разделения
потребуется более сложная экстрактивная дистилляция [22]. Этот подход требует дополнительных затрат на оборудование и
энергию для последующего разделения (например, удаление ТГФ). Кроме того, нежелательные вещества, которые
присутствуют в компонентах реакции, могут из-за изменения условий растворения попасть в продукт – биотопливо.
Высокая стоимость растительного масла заставляет использовать сырьё для промышленности меньшей стоимости
(например, прогорклые или фритюрные масла), но в них высоко содержание воды и/или свободных жирных кислот. В этом
случае для реакции требуется более высокая концентрация катализатора. Это создаёт трудности при отделении глицерина и
промывной воды. Кроме того, необходимы дополнительные процессы очистки промывной воды, чтобы удалить
непрореагировавшие метанол и катализатор, что является энергоёмкой операцией. Эти проблемы принципиально могут быть
преодолены с помощью гетерогенных, в том числе ферментативных иммобилизованных катализаторов и применения
мембранных реакторов в производстве биодизеля [22].
Производство биодизеля, катализированное ферментами, было предложено для преодоления недостатков, присущих
кислотным и щелочным катализаторам. Главное препятствие, с которым столкнулись при использовании фермента липазы –
это его стоимость. Поэтому экономически важно многократное использование липазы, которое возможно в случае
иммобилизованной формы липазы. В процессе многократного использования иммобилизованной липазы при получении
биодизеля из подсолнечного масла улучшается стабильность и активность катализатора [22].
Обычные методы иммобилизации включают размещение фермента на твёрдые подложки и закрепление в пределах
матрицы полимера или в гидрофильной пене полиуретана [22]. Если липаза иммобилизована, то она становится твёрдой
фазой, при этом имеют место дополнительные преимущества: предотвращается загрязнение продукта катализатором и
продлевается период полезной активной работы фермента. Увеличение температуры увеличивает скорость ферментно-
катализируемой реакции, но до определённого предела; при температурах выше 45 °С липаза, имеющая белковую природу,
денатурирует, что приводит к уменьшению количества активного фермента. Поскольку иммобилизация обеспечивает более
твёрдую внешнюю основу для молекулы липазы, температурные оптимумы, как ожидается, увеличатся [22], что приведёт к
более высокой скорости реакции.
Среди всех методов иммобилизации обычно выбирается физическая адсорбция из-за её простоты, отсутствия дорогих и
ядовитых реагентов, способности сохранить активность и возможность регенерации [22].
С другой стороны, плохая адсорбция ферментов приводит к выщелачиванию их с поверхности подложки, что
заставляет применять другие средства иммобилизации ферментов. Возможно достигнуть усиления связей между
растворимым в воде ферментом и водонерастворимыми поверхностями, используя бифункциональные соединения
небольшой молекулярной массы, типа глутарового альдегида [22]. Разработана процедура иммобилизации липазы в
пределах гелевой матрицы [22].
Проанализировано применение в производстве биодизеля иммобилизованной липазы на магнитных наночастицах [22].
Эта система делает возможным проведение процесса с отделением продуктов, образующихся по реакции алкоголиза.
Магнитный характер носителя позволяет обеспечить предпочтительное местоположение биокатализатора на поверхности
раздела между двумя жидкими несмешивающимися фазами.
Для обеспечения тесного контакта иммобилизованного фермента с реакционной смесью необходимо осуществлять
эффективное перемешивание в реакторе. Иммобилизованный фермент удерживается в реакторе за счёт установки фильтра
на выходе. Такие реакторы не требуют больших затрат. Однако ещё один продукт реакции – глицерин смешивается с
Реактор 1
Центрифу-
гирование
Очистка
биодизеля
Дистилляция или
вакуумная сушка
Реактор 2
Дистиляция
Масло и ТHF
Метоксид (КОН + метанол)
Метоксид
Переработанный
ТHF и метанол
Глицерин
Очистка
глицерина
Переработка
воды
Вода
Лёгкая фаза
метилэфира
Очищенный
глицерин
Биодизель
Вода
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- …
- следующая ›
- последняя »
