Моделирование и технологические аспекты производства биодизеля из масла каучукового дерева (RSO)

Вот перевод и адаптация исходного текста на русский язык в развернутом, профессиональном стиле с сохранением всех технических деталей, цифр, дат и именований.

---

Разработка и моделирование технологической схемы производства биодизеля из масла каучукового дерева (RSO) в среде Aspen HYSYS v11

Производство биодизеля из непищевых растительных масел сопряжено с рядом технологических трудностей, главной из которых является высокое содержание свободных жирных кислот (СЖК). При проведении прямой щелочной переэтерификации СЖК вступают в реакцию омыления, что приводит к образованию мыла, снижению выхода целевого продукта и усложнению последующих стадий разделения фаз. В связи с этим актуальной задачей является разработка эффективных технологических решений, позволяющих перерабатывать сырье с высоким кислотным числом.

Целью данного исследования является разработка и компьютерное моделирование полноценной технологической схемы переработки масла каучукового дерева (Rubber Seed Oil, RSO) в биодизель. Моделирование процесса выполнено в программном комплексе Aspen HYSYS версии 11 с использованием термодинамического пакета NRTL-ideal. Выбор модели NRTL (Non-Random Two-Liquid) обусловлен необходимостью корректного описания сильной неидеальности жидкой фазы, характерной для многокомпонентных систем, содержащих как полярные компоненты (метанол, глицерин), так и неполярные соединения (триглицериды, метиловые эфиры жирных кислот — биодизель).

Разработанная технологическая схема включает в себя следующие ключевые узлы:

1. Реактор этерификации — первая стадия процесса, на которой осуществляется кислотно-каталитическая конверсия свободных жирных кислот. Данный этап позволяет снизить кислотное число сырья и предотвратить нежелательное омыление на последующей стадии щелочной переэтерификации.
2. Реактор переэтерификации — основная стадия синтеза биодизеля, в которой триглицериды масла RSO взаимодействуют с метанолом в присутствии гетерогенного катализатора.
3. Блок извлечения избыточного метанола — узел регенерации и возврата непрореагировавшего метанола в цикл, что позволяет снизить эксплуатационные затраты и уменьшить нагрузку на окружающую среду.
4. Узлы очистки биодизеля — блоки, обеспечивающие отделение глицерина, остатков катализатора и других примесей для получения продукта, соответствующего стандартам качества.

В ходе симуляции процесса были получены следующие результаты. При подаче масла RSO на уровне 1100 литров в час и молярном соотношении метанола к маслу 6:1 (на стадии переэтерификации соотношение поддерживалось на уровне 3:1 по отношению к остаточному содержанию триглицеридов) объемный выход биодизеля составил приблизительно 1146 литров в час. Работа блока регенерации метанола позволила вернуть в производственный цикл около 95% избыточного метанола, что существенно повышает экономическую эффективность процесса.

Валидация полученных результатов подтвердила, что физико-химические свойства виртуального биодизеля, смоделированного в Aspen HYSYS, соответствуют требованиям, предъявляемым к топливу для современных дизельных двигателей. Кроме того, проведенный экономический анализ подтвердил рентабельность выбранных аппаратных решений и целесообразность использования предложенной технологической схемы для промышленной переработки масла каучукового дерева.

Источник

Источник

Теги

• #AspenHYSYS
• #Biodiesel
• #NRTL
• #Transesterification
• #ProcessDesign

Источник: https://mdpi.com

#AspenHYSYS #Biodiesel #NRTL #Transesterification #ProcessDesign