Выбор реактора для синтеза биодизельного топлива | The choice of the reactor for the biodiesel synthesis

Russian. The methods for the synthesis of biodiesel were analyzed. It has been established that the most effective catalysts are potassium and sodium methylates. The transesterification reaction duration (1-2 h) is a consequence of the fact that reaction kinetics is determined by the mass transfer of reactants and the diffusion rate of alcohol phase molecules in the volume of lipid phase. Consequently, for faster reaction the apparatus providing intense stirring of the reaction mass must be selected. The types of the apparatus for carrying out the transesterification reaction were considered. The vortex reactor (VR) for the biodiesel synthesis is proposed. It ensures the intensification of alcohol and lipid layers mixing. Turbulent fluctuations play a leading role in the transfer of energy from the axial to the peripheral layers. Turbulent pulsating effect activates methanol and triacyl glycerol molecules. This increases the rate of transesterification reaction. The advantages of VR are compactness, low power consumption, simplicity of the design and maintenance, lack of cooling system, absence of a large number of moving parts and associated with it abrasion processes increasing thereby service life of the apparatus. The application of VR allows using starting materials of different purity (for example, alcohol containing up to 0.8% water, a vegetable oil containing 2.5% free fatty acids) and twice reducing the consumption of a catalyst. This allows expanding the resource base for biodiesel production due to frying and rancid oils. The characteristics of biodiesel synthesized in the present study by using a VR meet the requirements of the statutory documents.

English. Проанализированы способы синтеза биодизельного топлива. Установлено, что наиболее эффективными катализаторами являются метилаты калия и натрия. Продолжительность реакции переэтерификации (1…2 ч.) является следствием того, что кинетику реакции определяет массопередача реагентов и скорость диффузии молекул спиртовой фазы в объём липидной фазы. Следовательно, для увеличения скорости реакции необходимо выбрать аппарат, обеспечивающий интенсивное перемешивание реакционной массы. Рассмотрены типы аппаратов для проведения реакции переэтерификации. Для синтеза биодизельного топлива предлагается реактор вихревого типа (ВР). В нем достигается интенсификация перемешивания спиртового и липидного слоя. Определяющая роль в переносе энергии от осевых слоев к периферийным отводится турбулентным пульсациям. Турбулентное пульсационное воздействие активирует молекулы метанола и триацилглицеринов. Это способствует увеличению скорости реакции переэтерификации. Преимущества ВР: компактность, низкая энергоёмкость, простота конструкции и обслуживания, отсутствие системы охлаждения, отсутствие большого числа движущихся частиц и связанных с этим процессов истирания, что увеличивает срок службы аппарата. Применение ВР позволяет использовать исходные вещества разной степени очистки (например, спирт с содержанием воды до 0,8%, растительное масло с содержанием свободных жирных кислот до 2,5%) и снизить расход катализатора в 2 раза. Это позволяет расширить сырьевую базу производства биодизельного топлива за счёт фритюрных и прогорклых масел. Характеристики биодизельного топлива, синтезированного в настоящем исследовании с использованием ВР, соответствуют требованиям нормативных документов.