مدلسازی سینتیکی تولید زیست سوخت از روغن آفتابگردان توسط سامانه فراصوت

در این تحقیق، هدف بررسی واکنش ترنس استریفیکاسیون از نقطه نظر سینتیکی بوده است. به این معنا که ثوابت سرعت واکنش بر اساس سینتیک پیشنهاد شده توسط محققان محاسبه شده و مدل سینتیکی جدیدی ارائه شده و پارامترهای مدل سینتیکی، شامل ثوابت سرعت واکنش و انرژی فعال سازی، بر مبنای این مدل محاسبه شود. همچنین دو عامل موثر بر درصد تبدیل و پارامترهای مدل، که نقش مهمی در میزان مصرف انرژی در راکتور ترنس استریفیکاسیون دارند، نیز بررسی شده است. این دو عامل عبارت است از همزن و امواج فراصوت که تاثیر آنها بر درصد تبدیل و کیفیت محصول نهایی و میزان مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت ارائه مدل سینتیکی با استفاده از داده های تجربی موجود در منابع و مراجع سعی شده است تا مدل سینتیکی که در بر دارنده هر دو عامل کنترل کننده سینتیک یعنی واکنش شیمیایی و انتقال جرم باشد ارائه شود. زیرا طی انجام واکنش هایی که بین دو فاز نامحلول یا به طور نسبی محلول اتفاق می افتد، قطر قطراتی که پراکندگی یک فاز در فاز دیگر ایجاد می کند بسیار حایز اهمیت است و نقش انتقال جرم را پر رنگ می سازد. برای تعیین اثر امواج فراصوت بر ثوابت سرعت واکنش و سرعت واکنش نیز از داده های تجربی موجود در منابع بهره گیری شده است. اما در قسمت بررسی اثر امواج فراصوت بر کیفیت محصول نهایی و میزان مصرف انرژی از واکنش روغن آفتابگردان و متانول در حضور کاتالیست هیدروکسید سدیم بهره گرفته شده است. برای ایجاد امواج فراصوت از دستگاه فراصوت مخزنی به حجم 4 لیتر استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق به این صورت بوده است که مدل سینتیکی سازگاری خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته است. ثابت سرعت واکنش محاسبه شده برای واکنش تولید بیودیزل در محدوده 5-10×1.2 تا 5-10×9 (m.mole-1.lit.s-1) قرار گرفته و انرژی فعال سازیی برابر e/r=3390 k محاسبه شده است. همچنین در اثر بکارگیری امواج فراصوت، تولید شده توسط فراصوت تحقیقاتی، بر واکنش ترنس استریفیکاسیون نتیجه گرفته شده است که ثوابت سرعت زیر واکنش هایی که در فرآیند ترنس استریفیکاسیون منجر به تشکیل مونو متیل استر می شوند، نسبت به حالتی که از امواج فراصوت استفاده نشده است، افزایش چشمگیری داشته است. بنابراین امواج فراصوت باعث افزایش سرعت واکنش می شود. همچنین بکارگیری ترکیبی از امواج فراصوت و همزن (rpm 600 و rpm300) باعث افزایش بازدهی تولید متیل استر به اندازه 90%- 1% بیش از درصد تبدیلی که از همزن معمولی بدست می آید- و به تبع آن کاهش بیشتر در ویسکوزیته محصول نهایی، به اندازه mm2/s 0.25 شده است. با مقایسه توان همزن و دستگاه فراصوت نتیجه گیری شده است که دستگاه فراصوت، به طور مجزا بهترین حالت از نظر کاهش مصرف انرژی است. زیرا از طرفی توان مصرفی کمتر از همزن بکار گرفته شده در آزمایش دارد و از طرف دیگر می تواند درصد تبدیلی برابر با درصد تبدیل واکنشی که در نتیجه بکارگیری همزن بدست آمده است ایجاد کند.