مدل‌سازی و بهینه‌سازی تولید پیوسته بیودیزل با رآکتور بافل‌دار نوسانی دو محفظه‌ای از روغن پسماند خوراکی به روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو، تهران، ایران

3 ، گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد ، شهرکرد، ایران،

چکیده

امروزه مصرف سوخت‌های فسیلی به دلیل از بین بردن سریع منابع ارزشمند و تولید آلاینده‌های زیست محیطی، ناپایدار شناخته شده و محققان را بر آن داشته تا با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و گسترش آن‌ها به کمک فرآیند‌های مناسب جایگزینی برای این سوخت‌ها معرفی کنند. بیودیزل یکی از بهترین منابع پیشنهاد شده است که روش‌های تولید مختلفی دارد، معمول-ترین آن‌ها واکنش ترانس استریفیکاسیون است. توسعه و بکارگیری فن‌آوری‌های نوین شدت بخشی تولید بیودیزل در واکنش ترانس استریفیکاسیون منجر به ابداع راکتورهای جدیدی شده‌ است که سبب افزایش نرخ انجام واکنش و کاهش زمان تولید خواهد شد. رآکتور بافل‌دار نوسانی با شدت همزنی بالا در زمان کم و حجم بیشتر در سال‌های اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه ارزیابی رآکتور بافل‌دار نوسانی دو محفظه‌ای در تولید پیوسته بیودیزل است. از سامانه فراصوت به عنوان یک پیش همزنی مناسب و از روغن پسماند به منظور کاهش هزینه تولید بهره گرفته شده است. نسبت مولی متانول به روغن (1:6، 1:9 و 1:12)، زمان (1، 3 و 5 دقیقه)، فرکانس نوسان (4/2، 7/3 و 9/4 هرتز) و دما (40، 50 و 60 درجه سلسیوس) متغیرهای مستقلی هستند که اثر آن‌ها بر متغیرهای وابسته (درصد تبدیل بیودیزل و میزان انرژی مصرفی (kJ/l) در این پژوهش بررسی شده است. مشخصات فیزیکی شیمیایی بیودیزل تولید شده مطابق با استاندارد D6751 ASTM است. برای بهینه سازی محتوی متیل استر تولید شده روش سطح پاسخ به کار گرفته شد و نتایج حاکی از آن بود که بیش‌ترین عملکرد بیودیزل 28/95 درصد به همراه کمترین انرژی مصرفی kJ/l80/58 در نسبت مولی 01/8 ، زمان 55/2 دقیقه، فرکانس نوسان 64/3 هرتز و دمای 05/49 درجه سلسیوس حاصل گردید. تولید بیودیزل در این راکتور با درصد تبدیل بالا و در حجم بیشتر توسط رآکتور بافل‌دار نوسانی که با زمان کمتر واکنش همراه بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modeling and optimization of biodiesel continuous production with the two-chamber oscillatory baffled reactor from edible waste oil using the response surface method

نویسندگان [English]

  • hasan zamani 1
  • Bahram Hosseinzadeh Samani 1
  • rahim ebrahimi 1
  • Ebrahim Fayyazi 2
  • Morteza Bayareh 3
1 Department of mechanical engineering of biosystem, agricultural faculty. Shahrekord university, Shahrekord, Shahrekord, Iran
2 Iran Khodro Engine R&D and Manufacturing Co. (IPCo), Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
چکیده [English]

Today, the consumption of fossil fuels is known to be unsustainable due to the rapid destruction of valuable resources and the production of environmental pollutants, and it has prompted researchers to find a good alternative to this by using renewable energies and expanding them with the help of appropriate processes. Biodiesel is one of the best-suggested sources. Oscillatory baffled reactors with high stirring intensity in less time and more volume has attracted the attention of many researchers in recent years. This study aims to evaluate the two-chamber oscillatory baffled reactor in the continuous production of biodiesel. The ultrasonic system has been used as a suitable pre-mixer, and waste oil has been used to reduce production costs. The molar ratio of methanol to oil (1:6, 1:9, and 1:12), time (1, 3, and 5 minutes), oscillation frequency (2.4, 3.7, and 4.9 Hz), and temperature (40, 50 and 60 °C) are the four factors that were investigated in this research. The physical and chemical characteristics of the biodiesel produced follow ASTM standard D6751. The response surface method was used to optimize the content of methyl ester produced, and The results indicated that the highest performance of biodiesel is 95.28%, along with the lowest energy consumption of 58.80 in the molar ratio of 8.01, time of 2.55 minutes, oscillation frequency of 3.64 Hz and temperature 49.05 degrees Celsius. The production of biodiesel with a high conversion percentage and in a larger volume by the fluctuating flow reactor, which was associated with a shorter reaction time, was another result of this research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodiesel production
  • oscillatory baffled reactor
  • Transesterification
  • Intensification methods

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار