تولید متانول

خلاصه

هدف این مطالعه تولید بیودیزل از روغن اسید زیتون با محتوای اسید چرب آزاد با خلوص ۹۱/۶۷ درصد وزنی توسط استریفیکاسیون غیر کاتالیزوری در خرید متانول و تولید متانول می‌ باشد. طراحی آزمایشات برای ارزیابی اثرات مقادیر مختلف فشار در محدوده ۲۰۰ تا ۲۸۰ بار و دما در محدوده ۳۰۰ تا ۳۸۰۸ درجه سانتی‌گراد. و نسبت حجمی متانول به روغن اسید و میزان جریان در محدوده ۰/۴ تا ۱/۲ میلی ‌متر بر دقیقه صورت گرفت.

شرایط بهینه فرایند مانند درجه ‌حرارت ۳۸۰۸ درجه سانتی‌گراد ، فشار ۲۴۰ بار ، نسبت حجمی روغن اسید به متانول در حدود ۱۰۱۲ ، سرعت جریان ۰/۴ میلی‌ متر بر دقیقه با استفاده از روش سطح پاسخ RSM  همراه با طرح مرکب مرکزی CCD بدست آمد. علاوه‌ برا ین مشخص شد. که مؤثرترین پارامترها دما و سرعت جریان هستند. که با مقادیر آزمایشی مطابقت بالایی دارند و همچنین خصوصیات سوخت بیودیزل ارتقا یافته و سپس طبق استاندارد EN14214 اروپا طی خرید متانول و تولید متانول مورد آزمایش قرار گرفت.

برای خرید متانول تماس بگیرید .

اطلاعات تماس

شماره های تماس :

  • شرکت                         ۰۴۱۳۲۹۰۷۰۰۱
  • آقای مرتضی بخشایشی  ۰۹۱۴۱۰۳۲۲۹۲
  • آقای رضا بخشایشی       ۰۹۱۴۱۰۳۲۳۲۹
  • آقای امید بخشایشی      ۰۹۱۴۵۸۴۵۵۲۹

آدرس انبار ها :

  • انبار تبریز : جاده مایان – شهرک صنعتی مایان – فلکه دوم
  • انبار تهران : جاده قدیم قم – شور آباد

مقدمه

بیودیزل سوختی است که از تری گلیسیری در حضور تولید متانول و یک کاتالیزور قلیایی از طریق واکنش ترانس  استریشن بدست می‌ آید. تا به امروز اگر چه ترانس استریفیکاسیون در مقیاس صنعتی به دلیل بازده بالا با هزینه مناسب غالب بوده ‌است. کاتالیزورهای جدید به ‌شدت توسط محققین جستجو شده‌ اند. با این موجود استفاده از کاتالیزور و سطح ناخالصی کم به‌ ترتیب نیاز به جداسازی کاتالیزور از مخلوط محصول و پیش تیمار های مربوط به آب و اسید چرب آزاد ، واکنش ترانس استریفیکاسیون را پیچیده می‌کند.

در روند توسعه اخیر گزارش شده است که بیودیزل می‌تواند حتی در غیاب کاتالیزور در متانول تولید شود. به ‌طور طبیعی این فرایند سریع و کارآمد و ساده کار می‌کند. و بیش‌ از ۹۰ درصد بازده FAME را فقط در چند دقیقه و بدون نیاز به جداسازی کاتالیست بیشتر فراهم می‌کند. از دیگر مزایای این فرآیند می‌توان به عملکرد خوب تولید متانول در حضور آب و به ‌ویژه FFA ها اشاره کرد.

درنتیجه مواد خوراکی ارزان ‌قیمت که اغلب حاوی FFA های بالایی هستند مانند روغن‌های گیاهی ضایعاتی از مواد صابونی اسید می‌توان به‌ طور مؤثر استفاده کرد. طیف گسترده‌ ای از مواد اولیه و پارامترهای فرایند برای تولید بیودیزل تحت شرایط فوق بحرانی غربالگری شده‌اند. به‌ طورکلی در این مطالعات ازآنجا که الکل‌ ها با زنجیره طولانی ‌تر به زمان ‌های طولانی ‌تری برای درمان در تولید متانول نیاز دارند.

بررسی نقش تولید متانول و کاتالیزور اسید در واکنش هیدرولیز

در فرآیند تولید متانول در ادامه اگرچه اتانول سازگار با محیط می ‌باشد. با این‌حال محققین ازاین ‌رو که پارامتر حلالیت اتانول پایین‌ تر از متانول می‌ باشد. تبدیل بیشتری در اتانول مشاهده کردند که به پارامتر حلالیت روغن نزدیک ‌تر است. محققین با استفاده از یک راکتور فولاد ضد زنگ هشت میلی ‌متری ، ترانس  استریفیکیشن روغن آفتاب‌ گردان تصفیه‌ شده خوراکی را در دماهای مختلف در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰۸ درجه سانتی‌گراد و فشار ۲۰۰ بار در نسبت ۱ به ۴۰ بررسی کردند.

تبدیل بدست ‌آمده برای تولید متانول و اتانول به‌ترتیب ۲۳  و ۲۷ درصد بود علاوه‌ براین محققین با استفاده از سیستم دسته‌ ای اثر الکل هایی مانند متانول ، اتانول ، ۱-پروپانول و ۱-بوتانول و ۱-اوکتانول را بر ترانس استریفیکاسیون تری گلیسیریدها و استری سازی اسید های چرب را در دمای ۳۰۰۸ درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار دادند.

اکثر گزارش‌ ها با استفاده از فرایند الکل فوق بحرانی حالت دسته‌ای را پذیرفته اند درواقع نتایج کاملاً جالبی با استفاده از سیستم‌ های راکتور لوله‌ ای دومرحله ‌ای و جریان بدست‌ آمده است. محققین یک کارخانه در مقیاس آزمایشگاهی برای فرایند تولید متانول فوق بحرانی دو مرحله ‌ای شامل هیدرولیز تری گلیسیریدها در آب زیر بحرانی. و به ‌دنبال استریفیکاسیون متیل اسیدهای چرب در متانول فوق بحرانی در ۲۷۰۸ درجه سانتی‌گراد و فشار ۲۰ مگا پاسکال در نسبت ‌های مختلف حجمی متانول و اسید چرب ایجاد کردند.

نتیجه ‌گیری شد که اسید چرب نقش مهمی به ‌عنوان کاتالیزور اسید در واکنش هیدرولیز روغن در آب بحرانی دارد. نتایج این مرحله نشان داد که عملکرد بالاتر FAME  زمانی حاصل می ‌شود که مقدار کمتری متانول در روند تولید متانول به واکنش اضافه شود. آزمایشات با استفاده از یک سیستم واکنش در مقیاس نیمکت متشکل از یک پمپ فشار بالا ، یک راکتور جریان لوله ‌ای ۶ میلی‌ متری که در یک کوره الکتریکی لوله ‌ای به طول ۷۵ سانتی ‌متر واقع شده ‌است. و به یک کنترل ‌کننده دما و یک همزن مغناطیسی متصل شده ‌است انجام شد.

تجزیه و تحلیل شماتیک تنظیمی آزمایش در روند تولید متانول

نمودار شماتیک تنظیم آزمایش مورد استفاده در تولید متانول را در شکل زیر نشان می دهد.

شکل یک تولید متانول

شکل یک تولید متانول

در این سیستم می‌توان زمان تنظیم واکنش دهنده ‌ها در راکتور لوله ‌ای را با تنظیم فشار پمپ فشار بالا تنظیم کرد. دمای واکنش همچنین می‌تواند توسط یک کنترل‌کننده کوره الکتریکی در محدوده ۲۵ ‌تا ۱۲۵۰۸ درجه سانتی‌گراد تنظیم شود. در این مطالعه از یک طرح ترکیبی مرکزی پنج مرحله ‌ای چهار عاملی برای ارائه اطلاعات مربوط به فضای داخلی منطقه آزمایش در روند تولید متانول استفاده شده ‌است.

بررسی اثرات عامل های مختلف بر روی محتوای استر در فرآیند تولید متانول

از این ‌رو اثرات دما (X1) ، فشار (X2) ، نسبت حجمی متانول به روغن اسید (X3) و میزان مخلوط بر روی محتوای استر (yFAME) ارزیابی شد. سطح کدگذاری شده به‌صورت ۱-،۲-،۲،۱،۰ و مقادیر طبیعی عوامل تنظیم ‌شده طب تولید متانول در جداول زیر نشان داده شده است.

مراحلمتغیرها
۲۱۰۱-۲-
۳۸۰۳۶۰۳۴۰۳۲۰۳۰۰X1
۲۸۰۲۶۰۲۴۰۲۲۰۲۰۰X2
۱/۵۱/۳۱/۱۰/۹۰/۷متانول/روغن اسید
۱/۲۱/۰۰/۸۰/۸۰/۴میزن جریان مخلوط

توالی آزمایشی به ‌منظور به حداقل رساندن اثرات عوامل کنترل ‌نشده تصادفی می باشد. علاوه ‌بر این شش  تکرار در نقطه مرکزی انجام شد تا تخمین خطای خالص را تخمین بزنند. ماتریس طراحی کامل آزمایشات انجام ‌شده نیاز به چند مرحله آزمایش در روند تولید متانول دارد که در جدول زیر نشان داده شده ‌است.

yFAMEX4X3X2X1RUN
۷۷/۰۵۱-۱-۱-۱-۱
۷۵/۷۸۱۱-۱-۱۲
۷۰/۷۲۱۱-۱۱-۳
۸۵/۳۴۱-۱-۱۱۴
۶۳/۰۴۱۱۱-۱-۵
۸۱/۰۹۱-۱۱-۱۶
۷۳/۹۷۱-۱۱۱-۷
۷۰/۹۰۱۱۱۱۸
۷۶/۹۷۰۰۰۰۹
۷۷/۶۴۰۰۰۰۱۰

واکنش استریفیکاسیون و بررسی روند نسبت ها و مقیاس ها در تولید متانول

ازآنجا که واکنش استریفیکاسیون یک واکنش تعادلی است بنابر این نسبت الکل به FFA  یکی از عوامل اصلی است. با ادامه واکنش آب و متیل استر تا رسیدن به تعادل تشکیل می ‌شوند. عملکرد آب متیل استر را می‌توان افزایش داد اگر آب در طی واکنش استری شدن از مخلوط واکنش خارج شود. با این‌حال در این مطالعه ازآنجاکه الکل فوق بحرانی می‌تواند FFA  ها را در روند تولید متانول استری نماید. یا تری گلیسیریدها را بدون حساسیت به محتوای آب ترانس استریزه کند.

این ذهنیت متداول در نظر گرفته نمی‌شود علاوه ‌براین افزایش نسبت الکل به روغن در واکنش ‌های بدون کاتالیزور تماس بیشتر بین لایه‌ ها را ایجاد می‌کند. در نتیجه به نفع تبدیل واکنش می ‌باشد. از آنجا که روند تولید متانول یک واکنش دهنده در واکنش می ‌باشد. محتوای بالاتر متانول باعث می‌شود تا تعادل واکنش به سمت تولید منتقل شود. به‌طور طبیعی این روند می‌تواند عملکرد بیودیزل را افزایش دهد.

علاوه ‌براین نسبت مولی بالاتر متانول به روغن به‌ معنای حل شدن بیشتر روغن در متانول است که دلیل آن قطبی بودن متانول در حالت فوق بحرانی آن است. برعکس وقتی اسیدهای چرب به‌ جای تری گلیسیرید ترجیح داده می‌ شوند. روغن به مقدار کمتری الکل نیاز دارد این یافته در این مطالعه با نتایج محققین که از فرایند تولید متانول فوق بحرانی دومرحله ‌ای استفاده کرده‌اند مطابقت کامل دارد.

عملکرد بیودیزل و شرایط واکنش و واکنش دهنده ها و عوامل موثر در این فرآیندها

طبق مطالعات قبلی عملکرد بیودیزل  به‌ طور مستقیم با زمان اقامت واکنش دهنده‌ ها ارتباط دارد. عملکرد با افزایش زمان اقامت پس ‌از یک نقطه بحرانی از زمان اقامت در روند تولید متانول کاهش یافت. با این‌حال نقطه بحرانی زمان اقامت بسته به دمای واکنش می‌تواند تغییر کند. یعنی زمان افزایش با افزایش دمای واکنش به جلو می‌رود.

تقریب یکسانی در این مطالعه مشاهده می‌شود اگر چه سیستم‌ های واکنش تا حدودی متفاوت هستند. در این مطالعه مخلوطی از الکل و روغن اسید وجود دارد. برای رسیدن به این هدف سطوح پاسخ سه‌ب عدی در شکل‌ های زیر رسم شده و هر بار عامل ازدست  ‌رفته را در سطح مرکز خود نگه می ‌دارد. از شکل زیر استنباط می‌شود که حداکثر کسب محتوای FAME  با دمای واکنش بالا ، نسبت حجمی تولید متانول به روغن و فشارهای بالاتر از ۲۲۰ بار حاصل‌ شده  است.

شکل دو تولید متانول

شکل دو تولید متانول

شکل زیر نشان‌ دهنده اثرات میزان جریان و فشار بر محتوای متیل استر می ‌باشد.

شکل سه تولید متانول

شکل سه تولید متانول

اثر فشار اساساً برای فشارهای بالاتر از ۲۴۰ بار و کمترین میزان جریان قابل‌م شاهده می‌باشد. در غیر این صورت تبدیل به FAME اتفاق نمی ‌افتد. شکل زیر نشان می‌ دهد که اثر برگشت ‌پذیر دما و فشار بر تبدیل روغن اسید به FAME در فرآیند تولید متانول وجود دارد.

شکل چهار تولید متانول

شکل چهار تولید متانول

منبع:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ejlt.200900213

شکل نه تولید آب اکسیژنه
کالن 30 لیتری قیمت آب اکسیژنه
شکل شماره شش مصرف آب اکسیژنه
عکس شماره 1 فروش آب اکسیژنه