Παραγωγική διαδικασία

Όπως αναφέρθηκε, η πλέον διαδεδομένη διεργασία παραγωγής του βιοντίζελ είναι η βασικά καταλυόμενη ομογενής μετεστεροποίηση, δηλαδή η μετεστεροποίηση που πραγματοποιείται με βασικούς καταλύτες που διαλύονται στο αντιδρόν μίγμα. Επιπλέον, η ελαιούχος πρώτη ύλη πρέπει να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις προκειμένου να μετατρέπεται σε βιοντίζελ προδιαγραφών με τη χρήση της συγκεκριμένης συμβατικής διεργασίας. Αυτές είναι:

• Περιεκτικότητα σε υγρασία μικρότερη από 0,05% κ.β.
• Περιεκτικότητα σε ελεύθερα λιπαρά οξέα (οξύτητα) μικρότερη από 0,5% κ.β.

• Φιλτράρισμα της ελαιούχου ύλης για την απομάκρυνση διαφόρων ανεπιθύμητων συστατικών.
• Εξευγενισμός (εξουδετέρωση) της ελαιούχου ύλης για την απομάκρυνση της οξύτητας και της υγρασίας.
• Αντίδραση μετεστεροποίησης των τριγλυκεριδίων της ελαιούχου ύλης με μεθανόλη στους αντιδραστήρες της μονάδας.
• Διαχωρισμός της γλυκερινικής στοιβάδας από το βιοντίζελ με τη βοήθεια βαρυτικών ή φυγοκεντρικών διαχωριστών.
• Απομάκρυνση με απόσταξη της μεθανόλης από τη στοιβάδα του βιοντίζελ.
• Εξουδετέρωση του βιοντίζελ με υδατικό διάλυμα οργανικού ή ανόργανου οξέος.
• Έκπλυση του βιοντίζελ με υδατικό διάλυμα οξέος και νερό.
• Ξήρανση του βιοντίζελ μέχρι τα επιθυμητά επίπεδα υγρασίας.

• Απόσταξη και ανακύκλωση της μεθανόλης από το ρεύμα της γλυκερίνης.
• Επεξεργασία της γλυκερινικής στοιβάδας με τη χρήση ανόργανου οξέος.
• Απομάκρυνση των λιπαρών οξέων που παράχθηκαν κατά την επεξεργασία της γλυκερίνης.

Στο διπλανό σχήμα παρατίθεται ένα απλοποιημένο διάγραμμα ροής της συμβατικής διεργασίας και τεχνολογίας παραγωγής του βιοντίζελ από ραφιναρισμένα (εξευγενισμένα) φυτικά έλαια και ζωικά λίπη. Η πρώτη ύλη, απαλλαγμένη από οξύτητα και υγρασία, οδηγείται για αντίδραση στους 60-64^οC σε αντιδραστήρα ή αντιδραστήρες μετεστεροποίησης παρουσία του καταλύτη και της μεθανόλης. Η αντίδραση μπορεί να γίνει σε ένα στάδιο, δηλαδή να γίνει μία προσθήκη όλης της ποσότητας της μεθανόλης και του καταλύτη, ή σε δύο ή τρία στάδια προσθέτοντας τμηματικά την ποσότητα της μεθανόλης και του καταλύτη, σε έναν ή πολλούς σε σειρά αντιδραστήρες.

 

Για την κλασική παραγωγή του βιοντίζελ από μίγμα φυτικών ελαίων και τηγανελαίων ακολουθείται η εξής διαδικασία απομάκρυνσης των ελεύθερων λιπαρών οξέων, όπως αποτυπώνεται στο επόμενο σχήμα:

Οι όξινες ελαιούχες ύλες (τηγανέλαια κ.ά.) αναμειγνύονται με μεθανολικό διάλυμα π.χ. μεθοξειδίου του νατρίου (CH₃ONa) 30% κ.β., προκειμένου η οξύτητά τους να μειώνεται σε επίπεδα κάτω από 0,5% ώστε να μπορούν στη συνέχεια να τροφοδοτούν τον αντιδραστήρα παραγωγής βιοντίζελ. Κατά τη διεργασία αυτή (αλκαλική εξουδετέρωση της οξύτητας) παράγονται σαπούνια ως υποπροϊόν. Το μεθοξείδιο του νατρίου αποτελεί, παράλληλα, και τον καταλύτη για την αντίδραση της μετεστεροποίησης που θα ακολουθήσει.

Το μίγμα εξουδετερωμένων τηγανελαίων και καταλύτη αναμιγνύεται με τα άλλα εξουδετερωμένα φυτικά έλαια και το νέο μίγμα οδηγείται στον αντιδραστήρα μετεστεροποίησης. Εκεί προστίθεται καθαρή μεθανόλη και επιπλέον ποσότητα καταλύτη (διάλυμα μεθοξειδίου του νατρίου). Έτσι, παράγεται το μίγμα βιοντίζελ και ακατέργαστης γλυκερίνης, το οποίο διαχωρίζεται σε δύο στοιβάδες.  

Η φάση της ακατέργαστης γλυκερίνης σε πολλές μονάδες παραμένει ως έχει. Σε άλλες μονάδες μπορεί να εξάγεται η περίσσεια της μεθανόλης (η μεθανόλη που δεν αντιδρά πηγαίνει σχεδόν όλη στη φάση της γλυκερίνης) και να επανατροφοδοτεί τον αντιδραστήρα. Το παραγόμενο βιοντίζελ υφίσταται πλύση με φωσφορικό οξύ και ζεστό νερό και στη συνέχεια ξήρανση. Τέλος, αναμιγνύεται με  αντιοξειδωτικά και με ποσότητα αζώτου και οδηγείται στις δεξαμενές αποθήκευσης.

 

 

Διάγραμμα ροής κλασικής διεργασίας παραγωγής βιοντίζελ από τηγανέλαια