بخشی از مقاله
چکیده:
عواملی مانند افزایش تقاضا برای انرژی و افزایش قیمت نفت خام4 و گرم شدن جهانی بخاطر انتشار گازهای گلخانه ای5 ما را به استفاده از انرژی های پاک و تجدید پذیر6 واداشت که یکی از این منابع، زیست سوخت ها 7 می باشد. نمونه ای از این زیست سوخت ها، سوخت بیودیزل 8 می باشد. - . - Qi et al,2010 در این مقاله به بیودیزل، به عنوان یکی از کاربردی ترین سوخت های زیستی و اثرات آن بر محیط زیست می پردازیم و منابع و درصدهای مورد نیاز تولید را معرفی و میزان آلایندگی سوخت های بیودیزل ترکیبی- خالص و دیزلی را مقایسه می نماییم که در نتیجه ی استفاده از بیودیزل، آلاینده های حاصل از احتراق موتور دیزلی9 که با بیودیزل کار می کنند مانند ذرات معلق و مونوکسید کربن10 و هیدروکربن های نسوخته11 کاهش و فقط اکسید نیتروژن12 افزایش می یابد.
-1 مقدمه
بیودیزل - مونو اکلیل استر - یک سوخت گازوئیلی پاک است که از منابع قابل تجدید مانند روغن های گیاهی13 ساخته می شود و . - Qi et al ,2010 - درست مانند گازوئیل در موتورهای احتراقی کار می کند. بیودیزل می تواند در موتورهای دیزل بصورت خالص یا مخلوط با بیودیزل مورد استفاده قرار بگیرد. استفاده از بیودیزل بصورت خالص، ممکن است لازم به تغییرات قابل ملاحظه ای در سیستم سوخت رسانی موتور داشته باشد اما استفاده از آن بصورت مخلوط با دیزل، به تغییرات اساسی در موتور نیاز ندارد. روغن های گیاهی می توانند برای تولید ترکیبات شیمیایی که استر خوانده می شوند با یک الکل ترکیب شوند. زمانی ک این استرها به منظور سوخت مورد استفاده قرار می گیرند بیودیزل خوانده می شوند. از مزایای تولید بیودیزل می توان به کاهش آلودگی محیط زیست، پیشگیری خروج سرمایه از کشور و نداشتن نگرانی به جهت افزایش قیمت جهانی و موارد دیگر اشاره کرد.
-2 مواد و روش ها
مناسب ترین روش تولید بیودیزل استفاده از روغن پسماند1 به روش دو مرحله ای استرفیکاسیون اسیدی2 و استرفیکاسیون بازی3 است. این روش بدلیل ساده بودن فرآیند تولید بیودیزل، اکسیژن دار بودن سوخت و بالاترین بازده تولید، بیشترین کاربرد را دارد . - Ghobadian and Khatamifar, 2006 - .در این روش ابتدا اسیدهای چرب آزاد موجود در حضور کاتالیزوری4 اسیدی به بیودیزل تبدیل می شود و در مرحله ی بعد پس از کاهش درصد اسیدهای چرب آزاد خوراک، تا حداکثر مجاز تری گلیسیرید های5 موجود در حضور کاتالیزورهای قلیایی6 به بیودیزل تبدیل می شوند. از مزایای این روش سرعت بالای واکنش و عدم حساسیت فرآیند نسبت به کیفیت خوراک است . کاتالیزورهای مورد استفاده در این واکنش به منظور کاهش هزینه های تولید، اسید سولفوریک7 و هیدروکسید سدیم8 می باشد.
-3 منابع مورد نیاز جهت تولید بیودیزل
چربی های بلااستفاده ی حیوانی و روغن های سوخته منابع خوبی هستند. از این منابع می توان برای کاهش هزینه های تامین مواد اولیه استفاده کرد. منابع جدید همچون جلبک های دریایی نیز می توانند به طور خالص یا ترکیبی با دیزل نفتی به صورت های دیگر مخلوط گردند.
-4 مراحل کلی عملکرد راکتور ترانس استرفیکاسیون
-1-4 آماده سازی روغن های تازه و پسماند خوراک مورد استفاده به منظور حذف ناخالصی ها قبل از انجام واکنش مورد فرآوری قرار می گیرد. وجود آب به عنوان یک ناخالصی تاثیر بسزایی در درصد تبدیل واکنش ها و کیفیت محصول تولیدی دارد.
-2-4 تعیین درصد اسیدهای چرب آزاد
روغن های گیاهی شامل ترکیبات مختلفی از زنجیرهای اسید های چرب می باشد. خصوصیات سوخت بیودیزل به طور قابل ملاحظه ای به زنجیره ی اسیدهای چرب موجود در خوراک مورد استفاده برای استرفیکاسیون بستگی دارد.سویا، بادام زمینی، دانه پنبه و کانولا از منابع روغن های گیاهی ب شمار می روند. چربی های حیوانی و روغن های مورد استفاده در آشپزی نیز منابع تولید اسیدهای چربی مورد استفاده بیودیزل می باشند. تعیین نوع روغن پسماند مورد استفاده، - گریس یا روغن قهوه ای - لزوم یا عدم لزوم اعمال مرحله ی استرفیکاسیون و تعیین مقدار کاتالیست و واکنش های مورد نیاز لازم است تا به تعیین درصد اسیدهای چرب آزاد خوراک مورد نظر بپردازیم.
-3-4 آماده سازی متوکسید
الکل مورد استفاده در این واکنش، متانول1 می باشد، بدلیل اینکه دارای خواص فیزیکی و شیمیایی بهتری نسبت به سایر الکل ها بوده و نیز ب نسبت، ارزان است. - . - Zenouzi et al, 2008 حال بواسطه ی سمی بودن متانول مورد استفاده، آماده سازی محلول متوکسید - مخلوطی از واکنشگر متانول و کاتالیست قلیایی - بصورت مکانیکی انجام می گیرد. لذا برای این منظور از یک هم زن مکانیکی با محفظه ی کاملا ایزوله استفاده می شود. به واسطه ی پایین بودن نقطه ی اشتعال متانول جهت جلوگیری از ایجاد جرقه و احتمال اشتعال متانول تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده به سیم اتصال به زمین2 مجهز شدند.
-4-4 مرحله ی استرفیکاسیون
در این مرحله، اسیدهای چرب آزاد در حضور کاتالیست اسید سولفوریک یا متانول واکنش داده و به متیل استر تبدیل شده اند،گاهی اوقات این مرحله چندین مرتبه و بصورت سری صورت می گیرد لذا فرآیند، نیازمند خروج الکل مازاد و آب تولیدی است. بواسطه ی بالا بودن میزان الکل، خارج کردن آن به روش تقطیر3 نیازمند انرژی مصرفی است. روشی دیگر که در مقیاس های صنعتی مقرون بصرفه می باشد عبارت است از روش ته نشینی، که انرژی کمتری مصرف کرده ولی به مدت زمان بیشتری نیاز دارد.
-5-4 مرحله ی ترانس استرفیکاسیون
در این مرحله روغن و اتانول در حضور کاتالیزور بازی هیدروکسید پتاسیم، محصولات بیودیزل و گلیسیرین4 را تولید می کنند. برای مثال ویژگی های مهم سوخت بیودیزل تولید شده از روغن چربی طیور از جمله گرانروی سینماتیک، چگالی، نقطه ی اشتعال، نقطه ی ریزش و نقطه ی ابری شدن، پس از اندازه گیری با استاندارد آمریکایی5 مقایسه شد که با آن مطابقت داشت. در جدول 1 ، خصوصیات بیودیزل تولید شده همراه با استاندارد مربوط مشاهده می شود.
