अल्ट्रासोनिक सोनोकेमिस्ट्री ने बायोडीजल के उत्पादन में सहायता की

पेट्रोलियम डीजल वर्तमान में परिवहन और रसद उद्योग में ईंधन का मुख्य रूप है, हालांकि इसका उपयोग सीमित कच्चे तेल संसाधनों की खपत करता है और मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण को नुकसान पहुंचाता है।

बायोडीजल, एक अक्षय, बायोडिग्रेडेबल और गैर-विषैले जैव ईंधन के रूप में, एक आकर्षक वैकल्पिक ईंधन है जो पर्यावरण के अनुकूल है और इसका उपयोग मौजूदा डीजल इंजनों में किया जा सकता है। यह पेट्रोलियम डीजल के समान शक्ति और टोक़ प्रदान करता है, जबकि बेहतर चिकनाई भी है।

दुर्भाग्य से, इसकी विनिर्माण प्रक्रिया की कम दक्षता के कारण, बायोडीजल की लागत अधिक बनी हुई है, जिससे इसके व्यापक कार्यान्वयन में बाधा उत्पन्न होती है।

बायोडीजल का उत्पादन अपेक्षाकृत धीमी और ऊर्जा उपभोग करने वाली रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, अर्थात् ट्राइग्लिसराइड एक्सचेंज - वनस्पति तेल या पशु वसा।

यह प्रक्रिया आमतौर पर एक बैच रिएक्टर में की जाती है, जहां कच्चे ट्राइग्लिसराइड्स को एक उत्प्रेरक (बेस, एसिड, या एंजाइम) की उपस्थिति में अल्कोहल (मेथनॉल या इथेनॉल) के साथ मिलाया जाता है, लगभग 65 डिग्री तक गर्म किया जाता है, और यंत्रवत् रूप से {के लिए हिलाया जाता है। {1 घंटा। फिर, इन उत्पादों को 5-10 घंटे के लिए अलग-अलग चरणबद्ध करने की अनुमति दी जाती है (ग्लिसरॉल जिसमें अतिरिक्त अल्कोहल और उत्प्रेरक होते हैं, नीचे की परत बनती है, बायोडीजल शीर्ष परत बनाता है), जिसके बाद उन्हें अलग-अलग एकत्र किया जाता है और उपचार के बाद, आमतौर पर उत्पादन के अधीन किया जाता है। लगभग 85-87% बायोडीजल।

 

इस प्रक्रिया के कई पहलुओं में सुधार के लिए बहुत जगह है:

 

1। कम प्रतिक्रिया दर।

 

एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रिया एक प्रतिक्रिया है जो द्रव्यमान हस्तांतरण को सीमित करती है - यह कच्चे तेल और अल्कोहल के बीच के इंटरफ़ेस पर होता है, जो केवल आंशिक रूप से गलत हैं। यांत्रिक सरगर्मी कुछ हद तक अभिकर्मकों के बीच संपर्क को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है, लेकिन प्रतिक्रिया अभी भी बहुत धीमी है क्योंकि सरगर्मी उनके बीच इंटरफैसिअल सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए दो तरल पदार्थों (एक स्थिर कोलाइडल मिश्रण बनाने) को पूरी तरह से पायसीकारी नहीं कर सकती है।

 

2। दीर्घकालिक पृथक्करण।

 

अत्यधिक शराब और उत्प्रेरक का उपयोग आमतौर पर बायोडीजल के संतुलित संश्लेषण के लिए एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रिया को चलाने के लिए किया जाता है। हालांकि, निम्नलिखित चरणों में, अत्यधिक शराब बायोडीजल में ग्लिसरॉल को भंग कर देती है, जो उनके अलगाव को धीमा कर देती है।

 

3। जटिलताओं का उपचार पोस्ट।

 

किसी भी अवशिष्ट उत्प्रेरक और साबुन द्वारा उत्पादों को हटाने के लिए बायोडीजल को पानी से धोया जाना चाहिए। शेष शराब को शुद्ध और पुनर्नवीनीकरण करने की आवश्यकता है। इसलिए, शराब और उत्प्रेरक का अत्यधिक उपयोग उपचार के बाद की प्रक्रिया को जटिल कर सकता है।

 

बायोडीजल का अल्ट्रासोनिक असिस्टेड उत्पादन

 

अल्ट्रासोनिक असिस्टेड एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं प्रत्येक प्रक्रिया चरण के लिए अत्यधिक फायदेमंद हैं:

 

1। उच्च प्रतिक्रिया दर।

 

उच्च तीव्रता का अल्ट्रासाउंड ध्वनिक गुहिकायन उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप वैक्यूम बुलबुले के मजबूत और असममित प्रत्यारोपण होते हैं, जिससे सदमे की लहरें, माइक्रोजेट, मजबूत कतरनी बल और चरम स्थानीय तापमान और दबाव होते हैं। यह अत्यधिक प्रभावी मिश्रण की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्राफाइन, काइनेटिक रूप से स्थिर पायस (नैनोइमल्स) के अप्रकाशित या आंशिक रूप से गलत तरल पदार्थ होते हैं। इसलिए, तरल पदार्थों के बीच का इंटरफ़ेस क्षेत्र परिमाण के एक क्रम से बढ़ता है, जो कि एस्टर एक्सचेंज जैसे द्रव्यमान हस्तांतरण को सीमित करने वाली प्रतिक्रियाओं को बहुत बढ़ावा देता है।

अनुसंधान से पता चला है कि प्रतिक्रिया समय को घंटों से मिनट तक कम किया जा सकता है, और सोयाबीन के तेल के क्षारीय रैपिड एस्टर एक्सचेंज को अल्ट्रासाउंड, ऊर्जा और ईंधन का उपयोग करता है।

 

2। लघु पृथक्करण समय।

 

अल्ट्रासोनिक एक्सपोज़र के कारण कच्चे तेल और शराब के बीच बेहतर संपर्क के कारण, शराब की बहुत कम मात्रा की आवश्यकता होती है। यह प्रतिक्रिया के बाद शेष शराब की मात्रा को कम करता है। इथेनॉल द्वारा मध्यस्थता वाले बायोडीजल में ग्लिसरॉल की घुलनशीलता कम हो जाती है, और पृथक्करण का समय 5-10 घंटे से घटकर लगभग 30 मिनट तक घट जाता है।

 

3। सरलीकृत पोस्ट-प्रोसेसिंग।

शराब की कम मात्रा का उपयोग करने से बाद के रीसाइक्लिंग के लिए आवश्यक प्रयास कम हो सकता है। इसके अलावा, उच्च मिश्रण दक्षता के कारण, उपयोग किए गए उत्प्रेरक की मात्रा को काफी कम किया जा सकता है (50-60%), बायोडीजल के धोने के चरणों को सरल बनाता है।

 

4। अतिरिक्त लाभ।

 

ए) उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के संपर्क में प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा प्रदान कर सकता है। इसलिए, प्रतिक्रिया मिश्रण को गर्म करना कम महत्वपूर्ण हो जाता है क्योंकि यह ऊर्जा और प्रयास को बचा सकता है।

बी) प्रक्रिया बैच से निरंतर में स्थानांतरित हो गई है, जिससे उत्पादन पैमाने में बहुत वृद्धि हुई है।

ग) बायोडीजल का उत्पादन 95-99%तक बढ़ाया जा सकता है।

 

उच्च ध्वनि आयाम का महत्व

 

वाणिज्यिक पैमाने के बायोडीजल उत्पादन के अल्ट्रासोनिक वृद्धि के लिए औद्योगिक पैमाने के प्रवाह अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर के उपयोग की आवश्यकता होती है जो उच्च कंपन आयाम बनाए रख सकते हैं। आयाम सीधे अल्ट्रासोनिक गुहिकायन द्वारा उत्पन्न कतरनी बल की ताकत से संबंधित है और प्रभावी मिश्रण के लिए पर्याप्त रूप से उच्च स्तर पर बनाए रखा जाना चाहिए।

इसी तरह के आयाम मूल्यों को उच्च -गुणवत्ता वाले नैनोइमल्स के उत्पादन के लिए आवश्यक पाया गया है - सीमित मास ट्रांसफर एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रियाओं के लिए एक शर्त।