در تولید بیودیزل، سانتریفیوژها معمولاً به چه موادی نیاز دارند تا جدا شوند

سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل نقش مهمی در تولید بیودیزل مدرن دارند. آنها فراتر از جداسازی دو مایع هستند. آنها یک فناوری جداسازی فیزیکی کارآمد و دقیق هستند که قادر به جداسازی انواع مختلفی از مواد کلیدی از محصولات واکنش هستند و خلوص بیودیزل، عملکرد و راندمان کلی تولید را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند.

1. گلیسرول خام

گلیسرول خام محصول جانبی اولیه تولید بیودیزل است. در واکنش ترانس استریفیکاسیون، روغن‌های گیاهی یا چربی‌های حیوانی با متانول (یا اتانول) در حضور یک کاتالیزور واکنش داده و متیل استرهای اسید چرب (بیودیزل) و گلیسرول تولید می‌کنند. از آنجایی که گلیسرول بسیار متراکم تر از بیودیزل است و این دو غیر قابل اختلاط هستند، نیروی گریز از مرکز بسیار زیاد سانتریفیوژ، گلیسرول متراکم تر را به سمت دیواره های بیرونی درام چرخان می راند، در حالی که بیودیزل با چگالی کمتر در لایه داخلی باقی می ماند.

جداسازی گلیسرول خام وظیفه اصلی سانتریفیوژ در تولید بیودیزل است. اگر گلیسرول خام به طور موثر جدا نشود، در بیودیزل باقی می ماند و خلوص محصول را کاهش می دهد و استانداردهای ملی یا بین المللی را برآورده نمی کند. علاوه بر این، وجود گلیسرول بار فرآیندهای شستشو و پالایش پایین دست را افزایش می دهد و حتی ممکن است باعث انسداد تجهیزات شود.

2. متانول واکنش نداده

در واکنش های ترانس استریفیکاسیون، متانول اضافی اغلب برای هدایت واکنش به سمت تولید بیودیزل استفاده می شود. پس از اتمام واکنش، مقدار زیادی متانول واکنش نداده در سیستم واکنش باقی می ماند. این متانول نیاز به بازیابی و استفاده مجدد برای کاهش هزینه های تولید دارد.

سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل معمولاً در این مرحله همراه با تجهیزاتی مانند برج‌های تقطیر استفاده می‌شوند. در حالی که سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل به تنهایی نمی‌توانند مستقیماً متانول محلول در بیودیزل را جدا کنند، در برخی جریان‌های فرآیندی، می‌توانند ابتدا گلیسیرین خام را از بیودیزل فله جدا کنند و سپس بیودیزل خام جدا شده را برای بازیابی متانول پردازش کنند.

3. کاتالیزور

متداول ترین کاتالیزورهای مورد استفاده در تولید بیودیزل هیدروکسید سدیم (NaOH) یا متوکسید سدیم (CH3ONa) هستند. این کاتالیزورها پس از واکنش در فاز گلیسیرین حل می شوند. با این حال، در برخی موارد یا زمانی که کنترل فرآیند ناکافی است، ممکن است مقداری کاتالیزور در بیودیزل خام به صورت ذرات جامد یا ماده معلق باقی بماند.

چرخش پر سرعت یک سانتریفیوژ به طور موثر این ذرات کاتالیزور کوچک را از مایع جدا می کند. بقایای کاتالیزور در بیودیزل نه تنها بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد بلکه ممکن است تجهیزات پردازش بعدی را نیز خورده کند. بنابراین، سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل برای جداسازی کاتالیزورهای جامد، به ویژه در فرآیندهایی که از کاتالیزورهای ناهمگن استفاده می‌کنند، حیاتی هستند.

4. صابون ها

در طی واکنش ترانس استریفیکاسیون، اگر ماده اولیه حاوی اسیدهای چرب آزاد (FFA) باشد، این FFA ها کاتالیزور قلیایی را خنثی می کنند تا نمک های اسید چرب به نام «ساپونیت» را تشکیل دهند. ساپونیت ها به عنوان امولسیفایر عمل می کنند و می توانند به طور قابل توجهی بر جداسازی گلیسرول و بیودیزل تأثیر بگذارند و باعث تشکیل یک امولسیون پایدار شوند که معمولاً به عنوان "امولسیون صابونی سازی" شناخته می شود.

سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل مزایای قابل توجهی در جداسازی ساپونیت ها دارند. با بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی (مانند سرعت و دما)، سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل می‌توانند به طور مؤثر این امولسیون را بشکنند و ساپونیت‌ها را از بیودیزل جدا کنند. این ساپونیت ها معمولاً با فاز گلیسرول خارج می شوند یا یک فاز جداگانه در داخل سانتریفیوژ تشکیل می دهند. حذف موثر ساپونیت ها برای اطمینان از خلوص محصول و ساده سازی فرآیندهای شستشوی پایین دست کلیدی است.

5. آب

آب یک ناخالصی قابل توجه در تولید و شستشوی بیودیزل است. به طور خاص، در طول فرآیند تصفیه آب شستشو، از آب برای شستن گلیسیرین و کاتالیزور باقی مانده در بیودیزل استفاده می شود. پس از شستشو، قطرات ریز آب در بیودیزل باقی می مانند.

سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل می‌توانند ابزار کم‌آبی کارآمدی باشند. از آنجایی که آب چگالی تر از بیودیزل است، سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل می توانند به سرعت قطرات ریز آب را در خوشه های بزرگتر جمع کرده و از بیودیزل اصلی جدا کنند. در مقایسه با خشک کردن حرارتی یا خلاء سنتی، آبگیری سانتریفیوژ مزایایی مانند مصرف کم انرژی، راندمان بالا و تداوم عالی را ارائه می دهد که به آن امکان می دهد به سرعت محتوای آب در بیودیزل را به زیر استانداردهای ملی کاهش دهد.

6. چربی های تبدیل نشده و ناخالصی های جامد

اگرچه واکنش به طور معمول بسیار کامل انجام می شود، ممکن است مقادیر کمی روغن گیاهی یا چربی حیوانی واکنش نداده در محصول باقی بماند. این چربی های تبدیل نشده چگالی مشابه بیودیزل دارند اما ویسکوزیته بالاتری دارند و آنها را از بیودیزل موجود در سانتریفیوژ جدا می کند.

علاوه بر این، اگر نفت خام ناخالص باشد، ممکن است حاوی ناخالصی های جامد مختلفی مانند الیاف کوچک گیاهی، ذرات معلق یا رسوب باشد. سانتریفیوژهای دیسکی بیودیزل می‌توانند به راحتی این ناخالصی‌های جامد را از مایع جدا کنند و از خلوص محصول نهایی اطمینان حاصل کنند و از سایش یا مسدود شدن تجهیزات پایین‌دستی جلوگیری کنند.