바이오 디젤 산업은 전 세계적으로 실질적으로 성장하고 있으며 재생 가능한 디젤에 대한 요구가 증가함에 따라 추가 성장이 예상됩니다. 미네랄 디젤과 비교하여 바이오 디젤은 생분해 성, 무독성, 안전한 저장 및 취급과 같은 독특한 이점을 제공합니다. 또한, 연소는 오염 배출량이 실질적으로 감소하는 것과 관련이 있습니다.
장쇄 지방산의 알킬 에스테르 (C14-C24)로도 알려진 바이오 디젤과 함께, 부산물로서의 많은 글리세롤이 생성되며, 일반적으로 전체 생산 부피의 10%와 같습니다. 제대로 처리하지 않거나 더 나은 말로 폐기물로 끝나면 그러한 큰 유기 폐기물 흐름은 어느 정도까지 전체 과정의 환경 친화적 인 특성을 위태롭게 할 수 있습니다. 이에 비추어, 위에서 언급 한 도전을 해결할뿐만 아니라 프로세스의 경제적 생존력을 향상시키기 위해 바이오 디젤 글리세롤을 부가 가치 제품으로 전환시키기위한 노력이 지시되었다.
부가가치 제품 중에서, 글리세롤 아세테이트 (아세틴이라고도 함)는 다양한 산업 응용 (극저온, 화장품 및 연료 부가 소재)으로 인해 많은 관심을 끌었으며 아세트산과의 글리세롤의 에스테르 화를 통해 생산됩니다. 이 반응은 가역적이고 다중 단계이며, 더 높은 반응 온도 및 아세트산 대 글리세롤 어금니 비율과 같은 다수의 인자는 생성물의 더 높은 수율, 즉 아세틴을 초래할 수있다. 그러나 수확량이 높아지는 조건이 반드시 가장 친환경적이고 자원 효율적이며 비용 효율적인 것은 아닙니다. 다행스럽게도 Exergy Analysis와 같은 고급 엔지니어링 도구를 적용 하여이 단점은 크게 극복 될 수 있습니다. 더 나은 말로, Exergy Analysis를 사용하여 에너지 및 재료 전환 과정의 비가역성 측면은 정확하게 위치 및 정량화 될 수 있습니다.
최근에 발표 된 연구에서, 우리는 아세트산으로 에스테르 화를 통해 글리세롤을 평가하기 위해 개발 한 연속 반응기의 상세한 엑 서지 분석을 수행했습니다. 모든기구 분석은 얻은 실험 데이터를 기반으로 하였다. 우리는 또한 반응 표면 방법론 (RSM)을 사용하여 세 가지 주요 표현적 매개 변수, 즉 정규화 된 엑시스 파괴, 보편적 인 표현 효율 및 공급 유속, 글리세롤 어금니 비율, 반응 온도 및 압력을 포함한 4 가지 독립적 인 변수를 기반으로 한 표준화 된 엑시스 파괴, 보편적 인 익스백 효율 및 기능적 표현 효율에 대한 수학적 모델을 개발했습니다. 그런 다음 발달 된 모델을 사용하여 보편적 및 기능적기구 효율성을 최대화하고 정규화 된 엑 서지 파괴를 최소화함으로써 원자로의 작동 조건을 최적화했습니다. 본원에 요약 된 흥미로운 결과가 얻어졌다.
보다 구체적으로, 공정의 정규화 된 엑 서지 파괴는 공급 유속을 증가시킴으로써 크게 감소되었다. 반대로, 아세트산에서 글리세롤 어금니 비율과 반응 온도를 모두 높이면 공정의 정규화 된 엑 서지 파괴가 증가했습니다. 공정의 범용기구 효율의 경우,이 매개 변수는 공급 유속을 증가시킴으로써 증가되었고,이 지수와 아세트산에서 글리세롤 어금니 비율 및 반응 온도 사이에 음의 상관 관계가 관찰되었다. 위에서 언급 한 4 개의 독립적 인 매개 변수를 모두 높이면 공정의 기능적기구 효율이 감소했습니다.
또한, RSM이 반응기의 기밀 성능 매개 변수를 적절히 예측할 수 있음이 밝혀졌다 (R> 0.98). 따라서, 산 아세트산으로 글리세롤 에스테르 화를위한 가장 열역학적으로 유리한 조건은 117 ℃의 반응 온도, 0.6 mL/분의 공급 유속, 산 아세테 롤 대 글리세롤 몰 비율 1.1 및 압력 1 bar 인 것으로 밝혀졌다. 이러한 조건 하에서, 정규화 된 엑 서지 파괴, 보편적 인 표현 효율 및 기능적 표현 효율은 각각 3.1, 37.5%및 20.8%에 달했다.
전반적 으로이 연구의 결과를 바탕으로, 엑 서지 분석은 재생 가능한 소스로부터 화학 물질 생산 공정과 관련된 자원 고갈을 찾고 정량화하는 데 사용되는 것이 좋습니다. 더욱이, 아세틴과 같은 재생 가능한 화학 물질의 가장 비용 효율적이고 친환경적인 생산 조건을 달성하기 위해 미래의 연구는 외부 경제적 및 외부 환경 적 접근법을 사용하여 경제적 및 환경 적 측면을 고려해야한다.
.이러한 발견은 최근에 에너지 에 발표 된 아세트산으로 에스테르 화를 통해 글리세롤에서 부가성 화학 물질을 생산하기 위해 적용된 연속 반응기의 Exergy 기반 최적화라는 기사에서 제시되고 논의된다. . 이 작업은 테헤란 대학교 (University of Tehran)의 Mortaza Aghbashlo와 바이오 연료 연구팀 (BRTEAM) /농업 생명 공학 연구소 (ABRII)의 Meisam Tabatabaei가 주도했습니다. 연구팀에는 또한 Abrii의 Elena Valijanian과 Hajar Rastegari와 Isfahan University of Technology의 Hassan S. Ghaziaskar가 포함되었습니다.
.* 출처 :https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.151; Elsevier에서 필요한 권한이 취득되었습니다. Copyright 2018 © 라이센스 번호 :4324990009317.
