Homepage Slider

You are here

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.
 
Η διαδικασία της παραγωγής των μεθυλεστέρων λιπαρών οξέων (του βιοντίζελ) περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια:
  • 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.
 
Πρέπει να σημειωθεί ότι είναι απαραίτητο να πραγματοποιούνται όλες οι παραπάνω διεργασίες. Οι συνθήκες πραγματοποίησης των διεργασιών-σταδίων αυτών εξαρτώνται από την ποιότητα και την προέλευση των πρώτων υλών, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται υψηλής ποιότητας τελικό προϊόν (βιοντίζελ προδιαγραφών).
Εναλλακτικά, σε μία μονάδα μπορούν να προστεθούν και τα ακόλουθα στάδια επεξεργασίας:
  • 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.
 
Ο πλέον κλασικός και τυπικός τρόπος παραγωγής του βιοντίζελ με τη διεργασία της αλκαλικής (βασικής) ομογενούς μετεστεροποίησης περιγράφεται εν συντομία ως εξής:
Αρχικά, τοποθετούνται οι κατάλληλες ποσότητες της ελαιούχου ύλης, της μεθανόλης και του καταλύτη στον αντιδραστήρα.
Η αντίδραση πραγματοποιείται υπό συνεχή ανάδευση για 1 ώρα περίπου στους 62°C.
Μετά το τέλος της αντίδρασης το ετερογενές μίγμα βιοντίζελ και γλυκερίνης, που σχηματίζεται, αφήνεται να ηρεμήσει. Σε λίγη ώρα το μίγμα διαχωρίζεται σε δύο στοιβάδες, του βιοντίζελ και της γλυκερίνης.
Η γλυκερίνη, η οποία αποτελεί παραπροϊόν της αντίδρασης, οδηγείται στη μονάδα ανάκτησης της μεθανόλης.
Το βιοντίζελ οδηγείται στη μονάδα έκπλυσης, όπου με τη βοήθεια νερού καθαρίζεται από υπολείμματα μεθανόλης, καταλύτη και γλυκερίνης που περιέχει.
Τέλος, το προϊόν (το βιοντίζελ) ξηραίνεται και οδηγείται στη δεξαμενή αποθήκευσης προς διάθεση.
 
 
Αναλυτικότερα:
 
Για την αποφυγή προβλημάτων οξείδωσης του ελαίου και του βιοντίζελ, όλη η παραγωγή διεργασία πραγματοποιείται σε ατμόσφαιρα αζώτου.
Η συνολική εγκατάσταση διαθέτει, επίσης, σύστημα προσρόφησης των ατμών μεθανόλης από τον αέρα που ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Όλες οι έξοδοι από τις δεξαμενές, τους αντιδραστήρες κ.λπ. συλλέγονται και διοχετεύονται στη στήλη προσρόφησης, όπου η μεθανόλη προσροφάται από το ψυχρό ρεύμα των μεθυλεστέρων, ανακυκλώνεται και ψύχεται. Το ρεύμα των μεθυλεστέρων, που περνά μέσα από τη στήλη προσρόφησης, διοχετεύεται πίσω σε δεξαμενή αποθήκευσης με σκοπό την εκ νέου απομάκρυνση της μεθανόλης.
 
 
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 60-64οC 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.
Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης λαμβάνονται δύο φάσεις - στοιβάδες που διαχωρίζονται βαρυτικά. Η βαριά στοιβάδα της ακατέργαστης γλυκερίνης και η στοιβάδα των μεθυλεστέρων. Οι δύο στοιβάδες (κυρίως αυτή της γλυκερίνης) περιέχουν την περίσσεια της μεθανόλης, τον καταλύτη και μικρές ποσότητες σαπώνων που έχουν σχηματιστεί. Για τον εξευγενισμό της στοιβάδας του βιοντίζελ ακολουθούν τα στάδια εξουδετέρωσης του βασικού ομογενούς καταλύτη με οξύ, απομάκρυνσης της περίσσειας της μεθανόλης με εξάτμιση, πλύσης με νερό για την απομάκρυνση και των τελευταίων ιχνών και τέλος το στάδιο ξήρανσης. Στη στοιβάδα της γλυκερίνης ο εξευγενισμός συνίσταται στη διάσπαση των σαπώνων (γίνεται με οξίνιση με πυκνό οξύ), την εξάτμιση της περίσσειας της μεθανόλης και τέλος το διαχωρισμό σε τεχνική γλυκερίνη και λιπαρά οξέα. Από όλη τη διεργασία εξευγενισμού ανακτάται μεθανόλη, η οποία αποστάζεται σε καθαρότητα τουλάχιστον 99% και επιστρέφει στην παραγωγική διαδικασία για επαναχρησιμοποίηση.
 
 
 
 
 
Στην περίπτωση των όξινων ελαίων και λιπών απαιτείται η προεργασία τους με σκοπό την απομάκρυνση της περιεχόμενης υγρασίας και την απομάκρυνση ή την όξινη εστεροποίηση των ελεύθερων λιπαρών οξέων, προτού αυτές οδηγηθούν στη βασική μέθοδο παραγωγής βιοντίζελ.
 
Η μέθοδος μετατροπής (εστεροποίησης) των ελεύθερων λιπαρών οξέων σε μεθυλεστέρες με τη βοήθεια όξινου ομογενούς καταλύτη, όπως το πυκνό θειικό οξύ (H2SO4), έχει σχεδόν εγκαταλειφθεί λόγω της δυσκολίας διαχείρισης του πυκνού H2SO4 και των επιμολύνσεων που προκαλεί στο τελικό βιοκαύσιμο (βιοντίζελ), με τη δημιουργία ενώσεων του θείου που δύσκολα απομακρύνονται με νερό, με αποτέλεσμα την παραγωγή βιοντίζελ με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο (>10 ppm που απαιτεί το ΕΝ).
Στο διπλανό σχήμα παρουσιάζεται η τροποποίηση της συμβατικής μεθόδου με στάδιο προεργασίας την επεξεργασία με H2SO4.
 
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
 
 
Παρόλο, λοιπόν, που οι συμβατικές διεργασίες απαιτούν χαμηλές θερμοκρασίες για την αντίδραση, η συνεχής κατανάλωση του καταλύτη που επιβαρύνει οικονομικά τη διεργασία και συμβάλλει στη ρύπανση του περιβάλλοντος, η ανάγκη για συνεχή καθαρισμό του ρεύματος παραγωγής και οι χαμηλές αποδόσεις προϊόντων όταν χρησιμοποιούνται όξινα έλαια και λίπη, οδήγησαν την έρευνα στην ανεύρεση νέων, οικονομικά αποδοτικών και ευέλικτων διεργασιών παραγωγής βιοντίζελ, οι οποίες χρησιμοποιούν στερεούς ετερογενείς καταλύτες για τις αντιδράσεις μετεστεροποίησης και εστεροποίησης, δημιουργώντας έτσι μια νέα εποχή για την τεχνολογία παραγωγής βιοντίζελ.
 
Undefined

Page Back


Κατασκευή Ιστοσελίδων GIM Greek Internet Marketing