طراحی و ساخت فرآیند پیوسته تولید بیودیزل با استفاده از امواج فراصوت از روغن پسماندخوراکی

در تحقیق حاضر، به طراحی و ساخت سیستم پیوسته تولید بیودیزل از روغن پسماند خوراکی با استفاده از مولد آلتراسونیک پرداخته شده است. استفاده از روغن پسماند صنایع غذایی، با توجه به واردات عمده روغن مصرفی به کشور، می تواند به عنوان راهی برای بازگشت سرمایه تلقی شود. این امر با وجود ساختار پیچیده روغن های پسماند که پس از سنجش مقایسه ای gpcبین روغن خام و پسماند انجامگرفت، نیاز به استفاده از روشی نوین برای افزایش راندمان در واکنش ترانس استریفیکاسیون را طلب می کند. میزان اسیدهای چرب آزادبالای روغن های پسماند موجب ناکارآمدی سیستم های معمول به خصوص سیستم کاتالیستی بازی است. طی آزمایش های اولیه در چندین مرحله به ارزیابی نحوه استفاده از مولد فراصوت پرداخته شد. نخست، سیستم بسته دارای همزن مغناطیسی با استفاده از کاتالیست بازی مورد آزمایش قرار گرفت. محصول پس از جداسازی مورد سنجش gc-ms قرار گرفت که نتایج نشان از وجود 2/94 % متیل استرها در محصول پس از طی زمان 90 دقیقه داشت. در ادامه به بررسی مستقیم عملکرد استفاده از امواج فراصوت با استفاده از یک مولد توان پایین پرداختیم. نتایج gc-ms محصول نهایی پس از مدت 60 دقیقه از واکنش با بهره-گیری از 55% فرکانس دستگاه، نشان از پیشرفت 82% داشت. در مرحله سوم سنجش های اولیه، روغن پسماند تحت امواج فراصوت دستگاه توان بالا w 1500قرار گرفت. نتایج از پیشرفت 7/99% واکنش در زمان یک دقیقه حکایت داشت که نشان از عملکرد خوب سیستم داشت. پس از طی مراحل اولیه تشخیص عملکرد مولد، نیزا به طراحی سیستمی مناسب بود. برای این منظور از سیستم راکتور مارپیچ شیشه ای با طول 20 متر در حمام آب گرم در دمای °c50 و در حضور مولد آلتراسونیک با توان 1500 وات بهره برده شد. امواج فراصوت باعث شرکت اسیدهای چرب آزاد در واکنش شده و از واکنش های جانبی چون صابونی شدن جلوگیری می کنند و بنابراین نیازی به استفاده از کاتالیست اسیدی که خاصیت خورندگی بالا دارد، وجود ندارد. در تحقیق حاضر راندمان این سیستم بیش از 90% محاسبه شد. زمان ماند در راکتور 150 ثانیه و دبی خروجی حدود 59/0 لیتر در دقیقه بود. خوراک ورودی واکنش از طریق دو پمپ و شیرهای کنترل دبی تأمین شدند. روغن پسماند و متانول با نسبت 1 به 20 مولی و سدیم هیدروکساید با 5/0 درصد جرمی در دومخزن برای واکنش محیا شده و برای اطمینان از کیفیت محصول، ابتدا سنجش gc-ms انجام گرفت و سپس خواص فیزیکی و شیمیایی محصول اندازه گیری و با استاندارد 6751astmd مطابقت داده شد. ویسکوزیته به عنوان فاکتور اصلی کیفیت محصول از /sec2mm 46/59 به /sec2mm 84/5 تقلیل یافت و بدین ترتیب قابل استفاده به صورت ترکیب با سوخت های مرسوم دیزلی را خواهد داشت.خواص دیگر این سوخت نیز همچون چگالی، میزان خاکستر، نقطه جوش، نقطه اشتعال، نقطه ابری شدن و عدد ستان دارای مقادیر استاندارد بوده و نشان از کیفیت بالای محصول تولیدی داشت. با در نظر گرفتن جنبه های گوناگون پژوهش، مزایای استفاده از راکتور مارپیچی در حضور مولد فراصوت نسبت به روش های پیشین را می توان در افزایش راندمان به بیش از 90%، کاهش زمان واکنش به 151 ثانیه، کیفیت بالای محصول مطابق با استانداردهای بین المللی، قابلیت تبدیل به سیستمی صنعتی با توجه به تولید 22 لیتر در ساعت بیودیزل خالص، شرایط معتدل واکنش از جمله دمای °c50 استخر و قابلیت رقابت در بازارهای داخلی و خارجی، خلاصه نمود.